基于程序优化的花键数控磨床加工效率提升.pdf
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1、2023年 第9期 冷加工63智能制造 Intelligent Manufacturing基于程序优化的花键数控磨床加工效率提升侯彦军,贺玉岭,陈天野山推工程机械股份有限公司山东济宁272073摘要:针对专机类的花键磨削加工设备因系统界面封闭导致的加工方式不够灵活、加工效率低的问题,从系统内部程序入手,详细分析了系统各个参数与内部程序间的关系,最后通过对内部程序的二次开发,实现了加工路径的优化及花键磨削质量的提升,将加工效率提升了将近一倍。关键词:花键磨削;参数;内部程序;二次开发1 序言对于专机类的花键磨削加工设备,一般都是基于数控系统二次改造而成的,这种设备的加工模式都是固定的,加工前只需
2、输入参数即可完成全部加工。同样也因整个系统界面封闭导致加工方式不够灵活,一些设备中基于通用安全考虑设定的固定加工路径和参数,在实际加工某些件时会严重影响加工效率。本文以我公司使用的花键数控磨削设备为例进行改善。该设备是以西门子802D系统为基准进行二次开发制作的系统面板,共有4个参数面板,分别为磨削参数、工艺参数、修整参数和工件参数,在4个面板输入对应参数后系统会完成加工。这些都是操作者通过该面板输入参数后,面板直接赋值给西门子系统内部的R参数变量,R参数变量直接被子程序调用,这些调用R参数的子程序相互构成了整个设备的磨削、修砂等功能1-3。2 程序结构原理分析花键磨的程序分为两部分:磨削程序
3、和修砂程序。磨削程序又分为两个部分,分别为磨削调用程序和磨削加工程序。其中磨削调用程序为子程序,安装在子程序文件(.SPF)内,程序名为MK8612A。在操作者按磨削启动键后,机床会自动调用这个程序。在MK8612A内部嵌套了磨削加工程序G_CYCLE,在G_CYCLE的内部编程了加 工路径等。而修砂子程序L114906,在MK8612A和G_CYCLE内部均有调用,具体调用方式为间接调用。程序结构如图1所示。图1程序结构通过面板上输入的数据都与系统自身的R参数关联,即会把数据赋值到对应的R参数上。修整参数、工艺参数、磨削参数和工件参数面板分别如图2图5所示。花键磨削接收加工参数的过程,就是把
4、R参数上的数据赋值到调用程序、加工程序和修砂程序的内部,作为已知参数引导加工完成。图2修整参数面板2023年 第9期 冷加工64智能制造 Intelligent Manufacturing图3工艺参数面板图4磨削参数面板图5工件参数面板3 程序详解所有程序放置在子程序文件夹中,程序中所使用的R参数与面板参数对应。3.1 原程序(1)调用程序MK8612A原程序在花键轴右端单边向下进给,左右来回修磨,加工前进行找正、砂轮修磨或磨削选择、后续磨削方式选择。具体程序如下。PROC MK8612A_SAVE DISPLOF;定义子程序MK8612A后面隐藏IF$A_IN4=1 GOTOF DRESSE
5、R;跳转1:如果$A_IN4通道开启,跳转到DRESSER,$A_IN4对应面板上一个按键,是新砂轮磨削的按键M13;开启砂轮G4F3;暂停3sMARK0:;标记MARK0IF$A_IN8=0;条件1:如果$A_IN8通道未开启。$A_IN8对应面板上的砂轮启动键MSG(砂轮没有启动,等待启动砂轮!);显示“砂轮没有启动,等待启动砂轮!”GOTOB MARK0;跳转回到MARK0位置,重新判断通道$A_IN8是否开启,如果未开启则跳回重新判断ENDIF;条件1结束M8;切削液开启M25;吸雾启动M23;润滑启动IF R113=0;条件2:如果R113为0。这里R113是磨削参数面板上的“磨削状
6、态”参数,这里只有磨削和调整两种状态可选,磨削对应0,调整对应非0R305=0;从设定上看,R113输入0,即选择磨削状态,则最下方的“修整累计”参数R305清0ENDIF;条件2结束IF R100=0;条件3:如果R100为0。这里R100是磨削参数面板上的“首次对刀0”参数IF$A_IN7=1;条件4:在条件3下,如果$A_IN7通道开启,应该是加工新任务时,按JOG手动键,输入Y坐标R103=$AA_IMY;R103赋值机床坐标的Y值,即磨削参数面板上的“砂轮对刀Y坐标”被赋值STOPRE;停止预处理,子程序按顺序执行G91 G1 Y=R62-R64 F2000;相对增量,直线插补,向上
7、移动花键大径减小径的距离,即砂轮整体先抬起ENDIF;条件4结束R33=0 R305=0;如果为新任务,则修整参数面板上的“修整量累计”和磨削参数面板上的“修整累计”清0ENDIF;条件3结束M1;程序段停止G4 F5;暂停5sG90 G1 X=R101 F6000;绝对坐标,直线插补,这里R101是磨削参数面板上的“工件右端X坐标”参数C=R105 F6000;C轴位置R105,这里R105是磨削参数面板上的“起始角C坐标”参数CASE R110 OF 1 GOTOF FIRST 2 GOTOF SECOND 3 GOTOF THIRD 4 GOTOF FOURTH;如果R110为1,跳转到
8、FIRST,为2跳转到SECOND,为3跳转到THIRD,为4跳转到2023年 第9期 冷加工65智能制造 Intelligent ManufacturingFOURTHGOTOF ERROR3;都不是则跳转到ERROR3,R110是工艺参数面板上右上角的“工序选择”参数FIRST:R300=1 R301=R116 R302=R117 R303=R118 R304=R119;R110为1则赋值R300=1,这里R300就是加工界面最顶端显示项“工序R300”的显示号,然后赋值R301=R116,R302=R117,R303=R118,R304=R119,这里R116、R117、R118和R11
9、9分别为工艺参数面板工序1中粗磨的进给速度、进给深度、循环次数和修整设定项。赋值到R301、R302、R303和R304中,方便在子程序G_CYCLE中统一计算IF R117=0 GOTOF SECOND;跳转2:如果R117=0,即设定的进给深度为0,粗磨结束,跳转到工序2半精磨G_CYCLE;执行子程序G_CYCLE,即磨削程序SECOND:R300=2 R301=R120 R302=R121 R303=R122 R304=R123;R110为2则赋值R300=2,然后赋值R301=R120,R302=R121,R303=R122,R304=R123,这里R120、R121、R122和R1
10、23分别为工艺参数面板工序2中半精磨的进给速度、进给深度、循环次数和修整设定项IF R121=0 GOTOF THIRD;跳转3:如果R121=0,即设定的进给深度为0,半精磨结束,跳转到工序3精磨G_CYCLE;执行子程序G_CYCLE,即磨削程序THIRD:R300=3 R301=R124 R302=R125 R303=R126 R304=R127;R110为3则赋值R300=3,然后赋值R301=R124,R302=R125,R303=R126,R304=R127,这里R124、R125、R126和R127分别为工艺参数面板工序3精磨中的进给速度、进给深度、循环次数和修整设定项IF R1
11、25=0 GOTOF FOURTH;跳转4:如果R125=0,即设定的进给深度为0,精磨结束,跳转到工序4终磨G_CYCLE;执行子程序G_CYCLE,即磨削程序FOURTH:R300=4 R301=R128 R302=R129 R303=R130 R304=R132;R110为4则赋值R300=4,然后赋值R301=R128,R302=R129,R303=R130,R304=R132,这里R128、R129、R130和R132分别为工艺参数面板工序4终磨中的进给速度、进给深度、循环次数和修整设定项G_CYCLE;执行子程序G_CYCLE,即磨削程序GOTOF END;跳转到END;新砂轮修整
12、前的准备及之后修整部分DRESSER:;标记DRESSERM09;关切削液IF R60=0;条件5:如果R60=0。R60为修整参数面板的“新砂轮修整0”参数R33=0;R33为修整参数面板的“修整量累计”参数,即修整量累计清0R59=R36;R36为修整参数面板的“砂轮直径”参数ENDIF;条件5结束R68=R80;R80为修整参数面板的“砂轮宽度”参数M13 M6 M12;开砂轮,开修整轮,修整冷却启动CALL LR61;调用子程序L(R61),即调用含有R61参数的子程序,若R61=3,即调用L3,这段应该是砂轮修磨子程序R36=175+2*(R77+12.1);修磨后砂轮直径输出,公式
13、应该变为“R36/2=175/2+(R77+12.1)”,其中R36/2为砂轮半径,修整时砂轮不动,砂轮中心到V0的距离为175/2,修整轮与砂轮接触面距砂轮顶距离12.1,R77为修整参数面板的“对刀坐标V”M7 M13;修整轮停止,砂轮启动M8;磨削冷却启动END:;标记ENDM15;砂轮停止G1 G90 C=R105 F=4000;C轴移动到起始角度位置M9;磨削冷却停止M17;子程序结束(2)磨削加工程序G_CYCLE原加工程序如下。;原花键磨削加工子程序;G_CYCLE.SPFPROC G_CYCLE_SAVE DISPLOFIF R303=0 GOTOF END;跳转5:如果R30
14、3=0,则跳转到END,R303是工艺参数面板“循环次数”的赋值中间参数R308=0 R309=0;R308、R309参数清0,R308就是在加工面板上方显示是第几次加工用的,R309标记砂轮修整次数BEGIN:;标记BEGING01G90 C=R105 F4000;C轴移动到起始角度位置R307=0;R307参数清0,R307加工面板显示用,显示是第几齿磨削R305=R305+R302;R305是磨削参数面板的“修整累计”,这里如果R100即“首件对刀”为0,则R305先清0;若为1,则R305加上R302,即一个进给深度后继续累积R306=R103-R305-R33;R306是砂轮考虑修整
15、量后,向下进给一个R302(进给深度)后砂轮的Y向坐标,R103是磨削参数面板上的“砂轮对刀Y坐标”,R305是磨削累积,R33是砂轮修整累积2023年 第9期 冷加工66智能制造 Intelligent ManufacturingCYCLE:;标记CYCLEMSG(工序R300,第R308+1次,还剩R303-R308-1次,进给R302,第R307+1=R63 GOTOF NEXT;跳转6:如果累计的加工齿数达到设定的总齿数(R63),跳转到NEXTM25;开启吸雾R100=1;磨削参数面板的“首次对刀0”参数变为1输出,即工件加工完后R100由0变为1GOTOB CYCLE;如果一圈齿没
16、磨完,跳转到CYCLE去磨下一个齿NEXT:R307=0;标记NEXT,同时跳转到此处表示上一个进给深度下,一圈齿全部磨完,因此齿数计数累计R307清0,下一个进给深度后,重新从0开始计R308=R308+1;加工次数,即进给深度次数(加工圈数)累计加1R309=R309+1;砂轮修整次数累计加1STOPRE;停止预处理,子程序按顺序进行IF R308=R303 GOTOF END;跳转7:如果加工的圈数达到预设的“循环次数”R303,向后跳转到ENDIF R304=0 GOTOF MM;跳转8:如果“修整设定”为0,则跳转到MMIF R309=R304;条件6:如果R309等于修整设定次数(
17、R304)。即根据R304设定的数值,判断加工几圈后修一次砂轮DRESSER:;修砂轮程序M09IF R304=0 GOTOF MMIF R60=0R59=R36R33=0ENDIFR68=R80M13 M6 M12CALL“L”=R303 GOTOF END;跳转10:如果加工的圈数达到预设的“循环次数”R303,向后跳转到ENDGOTOB BEGIN;如果加工的圈数没有达到预设的“循环次数”R303,向前跳转到BEGINEND:;标记ENDIF$A_IN5=1;条件8:如果通道$A_IN5开启ENDIF;条件8结束M17;子程序结束(3)修砂程序L114906原修砂程序如下。;L11490
18、6.SPFIF R60=0;条件1:如果为新砂轮R33=0;修整量累计清0ENDIF;条件1结束R34=0;已修次数清0R39=0IF R300 GOTOF STAR1;跳转1:如果R300,则跳转到STAR1R30=1;若R300,则输出R30=1GOTOF STAR2;跳转到STAR2STAR1:;标记STAR1IF R30R71 GOTOF STAR2;跳转2:如果R30R71,则跳转到STAR2R30=R71;若00.31 GOTOF DATASETERR1;跳转3:如果R720.31,则跳转到DATASETERR1IF R750.31 GOTOF DATASETERR1;跳转4:如果
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