近年來（lái）國內大（dà）規格滾珠絲杆需求正在迅（xùn）速增（zēng）長，10m絲杆（gǎn）的需求更為突出。10m絲杆（gǎn）主要用於大型（xíng）數控龍門銑、落地鏜床、機場登機通道等大型設備。2009年作（zuò）為國家科技重大專項 ，我公司承（chéng）擔了“大型精密、高效數控螺紋加工設備” 研發工作， SK7450×100的10m數控絲杠磨床是國內目前最（zuì）大的螺紋磨床，可（kě）整體磨削10m絲杠。由於工件的外圓需要磨削，單獨為此機床配備一台10m外圓磨床成本太（tài）高，因此該機（jī）床應具備外圓磨削功（gōng）能。因工件為單（dān）向磨削，返程時間長，希望在工件返回磨削起點的（de）過程中完成砂輪修整任務。長絲杆價值高，突然停電將會（huì）導致正在加工的工件報廢，因此要（yào）求機床必須具備斷電回退（tuì）功能。該（gāi）機床在外接電源突然斷電的情況下，Z 、C 軸在聯動狀態時，X軸（砂輪）能作出快（kuài）速響應，朝機床進給的反方向回（huí）退0.5mm以上，保護（hù）工件不被損（sǔn）壞。

       1.螺紋（wén）磨床基本結構（gòu）及（jí）工作原理

       SK7450×100為5軸數控螺紋磨床（chuáng），原理如圖1所示。

       X 為砂輪架前後進給運動；Z 為工作左右運動；C 為（wéi）工件旋轉運動；V 為修正（zhèng）輪上下運動；W為修正輪左右運動；V、W軸（zhóu）的插（chā）補（bǔ）運動可完成砂輪齒形修整，Z 、C 軸的聯動形成螺旋線，在磨削過程中（zhōng），C 軸（zhóu）轉360°，Z 軸走一個螺距，切削過程中必須保（bǎo）證嚴格的聯動關係。外（wài）界停電時，Z 、C軸停止運動，砂輪由於慣性繼續旋轉，工件（jiàn）和砂輪接觸的區域多磨去一部分（fèn）金屬，造成工件損壞（huài）。

       X、Z 、C 分配在通（tōng）道1，V、W分配在通道2，X，Z 、V、W在機（jī）床數據中設為直線軸，且均設（shè）為幾何軸，C設為旋轉軸。

       2. 雙通道及軸轉換功能

       （1）雙通（tōng）道 該（gāi）機（jī）床設為雙通道，目的是可以同時運行磨削程序和修整程（chéng）序，對係統參（cān）數設置如下。

       基本（běn）參數設定：

       10000 AXCONF_MACHAX_NAME_TAB: X1，Z1，C1，V2，W2

       10010 ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP [0]:1

       10010 ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP [1]:1

       19200 $ON_NUM_CHANNELS:2

       通道CH1參數（shù）設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定（dìng）義幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]:X1，Z1

       （幾何（hé）軸名稱）

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1，2，3，4]:1-5

       （第1通道顯（xiǎn）示軸數）

       V 、W 設在兩個（gè）通道中，主通道（dào）為CH2，在CH1中該軸名稱反向顯示（shì），便於觀察。

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[0，1，2，3，4]:X，Z，C，V，W（軸名（míng）稱）

       通道CH2參數設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]V，W（幾何軸名稱（chēng））

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1]:1-2

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[4，5]: V，W

       （2）軸轉換功能應用 機床上電（diàn）後C 軸默（mò）認（rèn）為（wéi）主軸形式，執行螺紋磨削程序前，在MDA方式下，執行M70指令，將C 軸轉換成旋轉軸，然後回參考點（diǎn）。外圓磨削（xuē）時，外圓磨削程序前執行一（yī）條指令SPCON，將旋轉軸轉換成主軸，NC程序中可以（yǐ）用S指令給定主軸轉速。

       （3）第2通（tōng）道應用 螺紋磨削時（shí），工件從起（qǐ）點（diǎn）磨到終點時，當砂輪（lún）退出工件，在第一通道的磨削主程序中通過執行M代碼啟動CH2上的修整程序，工件返回和（hé）砂輪修整同時執行，節省了加（jiā）工時間。

       砂輪修整程序也可以通（tōng）過機床麵板上的（de）按鍵啟動。

       砂輪修整補償量可存放（fàng）在自定義的公用變（biàn）量GT中，第（dì）1通道的磨削程序可（kě）以用來進行砂輪修整補（bǔ）償。

        3. 斷電回退功能

        （1）硬件配置及連線 係統選（xuǎn）用SIEMENS840D，PLC 為S7－300，驅動器為611D，交流（liú）伺服電動機為1FT6係列和1FK係列（liè）。為了降低成本，采用國（guó）產電容器和UPS，硬件（jiàn）連接電路如圖2所示。

       （2）電路工作原理 在圖2所示電路中，UPS為（wéi）PC機（jī）所用600W UPS電源，開關K為UPS電源控製開關。當開關K閉合（hé）時，UPS電源工作，向外部提供AC220V交流電，供給（gěi）後麵的DC24V用；當開關K斷開時，停止向外（wài）提供AC220V交流電。開關K用（yòng）來檢測是外界停（tíng）電（diàn）還是機床正常關機，開關K與機床總電（diàn）源開關聯動。外界停電時K是閉合的，正常關閉（bì）機床電源時K是斷開的。當UPS外（wài）部無AC220V供（gòng）電時，UPS自動切換到逆變狀態，正常向直（zhí）流電源供給AC220V交流電（diàn）壓，從而實現了DC24V直流電源的不間斷供電。驅動器動力電是由並接在直流母線上的電容儲備的電能供給的，電源模塊上可外接最大電容的容量，在西門子技術資料上查到，該機床采用的電容模塊為1.5mF。需要實現斷電回退功能的機床所選電源模塊必須是（shì）具備能量回饋（kuì）功能，本機床采（cǎi）用的是（shì）E/R－MODUL模塊，訂貨型號為6SN1145－1BA01－0BA3。

       （3）回饋（kuì）參數及程序 西門子的斷電回饋為選項（xiàng）功能（néng），隻有在訂貨（huò）時（shí）選上此功能才能（néng）激活。機床數據中需（xū）設（shè）置下（xià）列（liè）數據：

       1634:LINK_VOLTAGE_RETRACT 580;

       1635:GEN_AXI_MIN_SPEED 0r/min;

       1637:GEN_STOP_DELAY 100ms;

       1638:RETRAC_TIME 500ms;

       1639:RETRACT_SPEED 400000H;

       NC程序中（zhōng）需增加下列程（chéng）序段：

       $MA_ESR_REACTION[X]=11

       $AA_ENABLE[X]=1

       IDS=1 WHENEVER $AA_E SR_S TAT[X]>0 DO

       POS[X]=5

       此程序段可以放在螺紋加工循環程序之前，當直流母線電壓低（dī）於580V時，機（jī）床即開始執行斷電回（huí）退功能。

       4. 結語