近年來國（guó）內大規格（gé）滾珠絲杆需求正在迅速（sù）增長，10m絲杆的需求更為突出。10m絲杆主要用於大型數控龍門銑、落地鏜床、機場登機通道等大型設備。2009年作為國家科技重大專項 ，我公司承擔了“大型（xíng）精密、高效數控螺（luó）紋加工設備（bèi）” 研發工（gōng）作， SK7450×100的（de）10m數控絲杠磨床是國內目前最大的螺紋磨床（chuáng），可整（zhěng）體磨削10m絲杠。由於工（gōng）件的（de）外圓需要磨削，單獨（dú）為（wéi）此機床配備一台（tái）10m外圓磨床成本太高，因此該機床（chuáng）應具備外圓磨削功能。因工件為單向磨削，返程時間長，希望在工件返回磨（mó）削起點（diǎn）的過程中完成砂輪修整任務。長絲杆價值高，突然停（tíng）電將會導致正在加工的工（gōng）件報（bào）廢，因此要求（qiú）機床必（bì）須具備斷電回退功能。該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）能作出快速響（xiǎng）應，朝機床進給的反方向回退0.5mm以上，保護工件不被損壞。

       1.螺紋磨床基本結構及工作原理

       SK7450×100為5軸數控螺紋磨床，原（yuán）理如圖1所示（shì）。

       X 為砂輪架前後進（jìn）給運動；Z 為工作左右運動；C 為工件旋轉運動；V 為（wéi）修正輪上（shàng）下運動；W為修正輪左右運動；V、W軸的插補運動可完成砂輪齒形修整，Z 、C 軸的聯（lián）動形成螺旋線（xiàn），在（zài）磨削過程中，C 軸轉360°，Z 軸走一個螺距，切削過（guò）程中必須保證（zhèng）嚴格的（de）聯動（dòng）關係。外界停電時，Z 、C軸停止運動，砂輪由於（yú）慣性繼續旋轉，工件（jiàn）和砂輪接（jiē）觸的區域多磨去一部分金屬（shǔ），造成工件損壞。

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

       2. 雙通道及軸（zhóu）轉（zhuǎn）換功能

       （1）雙通道 該機床設為雙通道，目的是可以同時運行磨（mó）削程序和修整程序，對（duì）係統參數設置（zhì）如下（xià）。

       基本參數設定：

       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CH1參數設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義幾何軸）

       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通道顯示軸數）

       V 、W 設在兩個通道（dào）中，主通道為CH2，在CH1中該軸名稱反向顯示，便於觀察。

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

       通道CH2參數設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義幾何軸（zhóu））

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

       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 機床上電後C 軸默認為主軸形式，執行螺紋（wén）磨削程（chéng）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。外圓磨削時，外圓磨削程序前（qián）執行一條指令SPCON，將旋轉軸轉換成主軸，NC程序中可以用S指令給定主軸轉速（sù）。

       （3）第2通道（dào）應（yīng）用 螺紋磨削（xuē）時，工件從起點磨（mó）到終點時，當砂（shā）輪退（tuì）出工件（jiàn），在第一通道的磨削主程序（xù）中通過執行M代（dài）碼（mǎ）啟動CH2上的修整程序，工件返回和砂輪修整同時執行（háng），節省了加（jiā）工時間。

       砂輪修整程序也可以通過機床麵（miàn）板上的按鍵（jiàn）啟動。

       砂輪修整補償量可存放在自定義的（de）公用變（biàn）量GT中，第1通道的磨削程序可以用來進行砂輪（lún）修整補償。

        3. 斷電回退功能（néng）

        （1）硬件配置及連線 係統選用SIEMENS840D，PLC 為（wéi）S7－300，驅（qū）動器（qì）為611D，交流（liú）伺服電動機為1FT6係列和1FK係列（liè）。為（wéi）了降低成本，采用國產電容器和（hé）UPS，硬件連接電路如圖2所示。

       （2）電路工作原理 在圖2所示電路中（zhōng），UPS為PC機所用600W UPS電源，開（kāi）關K為UPS電源控製開關。當開（kāi）關K閉合時，UPS電源工作，向外部（bù）提供AC220V交流電，供給後麵的DC24V用；當開關K斷開時，停止向外提供（gòng）AC220V交流電。開（kāi）關K用來檢測是外界停電還是（shì）機床正常關機，開（kāi）關K與機床總電源開（kāi）關聯動。外界停電時K是閉合的（de），正常關閉機床電源時K是斷開的。當UPS外部無AC220V供電（diàn）時，UPS自動切換到逆變狀態，正常（cháng）向直流電（diàn）源供給AC220V交流電壓，從而實現了DC24V直流電源的不間（jiān）斷供（gòng）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（gòng）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（tuì）功（gōng）能的機床所選電源模塊必須是具備能量回饋功能，本機床采用的是E/R－MODUL模塊，訂貨型（xíng）號為6SN1145－1BA01－0BA3。

       （3）回饋參（cān）數及程序 西門子（zǐ）的斷電回饋為選項功能，隻（zhī）有在訂貨時選上此（cǐ）功能才能（néng）激活。機（jī）床數（shù）據中需設置下（xià）列數據：

       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（chéng）序中需增加下列程序段：

       $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（diàn）壓低於580V時（shí），機床（chuáng）即開始執行斷電回（huí）退功能。

       4. 結語