磨床是金切行業(yè)的一個(gè)重要分支，機(jī)械零件加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工的地位越來(lái)越重要。由于磨床涉及到很多復(fù)雜的工藝要求，通用的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)磨床的復(fù)雜工藝。因此，磨床種類特別繁多，常見的磨床種類就包括外圓磨床、平面磨床、內(nèi)圓磨床、工具(刀具)磨床、無(wú)心磨床、非圓磨削機(jī)床、軋輥磨床、復(fù)合磨削加工單元、立式磨床等等。數(shù)控外圓磨床，又包括多軸數(shù)控、多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控外圓磨床。

　　磨床行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是:磨削加工的高效化、直接驅(qū)動(dòng)、在線測(cè)量與控制磨削過(guò)程、量?jī)x在線監(jiān)控。

　　目前，國(guó)內(nèi)磨床的數(shù)控化率低，磨床數(shù)控系統(tǒng)大都依賴進(jìn)口。因此開發(fā)出適合的磨床數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)普通外圓磨床的數(shù)控化，對(duì)提高我國(guó)機(jī)床的現(xiàn)代化水平，具有非常重要的意義。

　　在此背景下，本文以華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)為二次開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)加工工件輪廓形狀，用一系列直線和圓弧描述成型砂輪的外形輪廓，實(shí)現(xiàn)砂輪定型和砂輪修整;采用徑向量?jī)x主動(dòng)測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外圓磨加工的主動(dòng)在線測(cè)量;利用端面量?jī)x，實(shí)現(xiàn)工件坐標(biāo)原點(diǎn)的自動(dòng)精確定位;通過(guò)對(duì)磨削加工工件計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)砂輪自動(dòng)修整，并對(duì)砂輪原點(diǎn)和工件坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。從而，實(shí)現(xiàn)從砂輪定型、工件坐標(biāo)原點(diǎn)定位、磨削加工、砂輪修整、砂輪原點(diǎn)和工件坐標(biāo)原點(diǎn)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜詣?dòng)加工控制過(guò)程。在汽摩部件廠家的現(xiàn)場(chǎng)一定時(shí)期的使用和實(shí)際檢測(cè)表明，本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、加工精度高、加工效率高，而且精度穩(wěn)定性好。如圖3所示，加工一個(gè)零件僅需35s，加工零件的外圓尺寸、外圓錐度、錐高、錐角、圓度的精度達(dá)到1μm，完全符合用戶需求。

　　開放式數(shù)控平臺(tái)簡(jiǎn)介

　　華中世紀(jì)星開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

　　華中世紀(jì)星開放式數(shù)控系統(tǒng)是建立在總線基礎(chǔ)上的模塊化設(shè)計(jì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它采用標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)解決了硬件公用及結(jié)構(gòu)可拓?fù)涞膯?wèn)題，采用開放化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了硬件的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

　　世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1　華中數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)圖

　　將開關(guān)量接口電路，mcp、mdi鍵盤接口電路，進(jìn)給軸接口電路，主軸接口電路都集成在一塊“世紀(jì)星”主板上。其核心器件是actel 公司的fpga芯片，為滿足cnc裝置對(duì)開放性的要求，“世紀(jì)星”主板采用雙fpga設(shè)計(jì)。一個(gè)fpga芯片負(fù)責(zé)控制開關(guān)量接口電路，mcp、mdi鍵盤接口電路，主軸接口電路，伺服驅(qū)動(dòng)裝置接口電路(接華中數(shù)控系統(tǒng)股份有限公司開發(fā)的hsv-16系列交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置);另一個(gè)fpga芯片負(fù)責(zé)控制脈沖量伺服驅(qū)動(dòng)裝置或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置接口電路，模擬量伺服驅(qū)動(dòng)裝置接口電路。兩個(gè)fpga芯片通過(guò)pc104總線由研華工業(yè)pc機(jī)控制。

　　世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)以dos 操作系統(tǒng)為軟件支持環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)開放式的數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，提供了一個(gè)方便的二次開發(fā)環(huán)境，能夠供不同的數(shù)控系統(tǒng)靈活配置、使用，并提供了一種標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的軟件界面。其軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示:

　　圖2　世紀(jì)星開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

　　圖2中的底層軟件為數(shù)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，其中的rtm 為自行開發(fā)的實(shí)時(shí)多任務(wù)管理模塊(由于ms-dos 為單任務(wù)、非實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng))，負(fù)責(zé)cnc 系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度和管理，ncbios為基本輸入、輸出系統(tǒng)，管理cnc 系統(tǒng)所有的外部控制對(duì)象，包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的管理(對(duì)應(yīng)不同的硬件模塊，應(yīng)用不同的驅(qū)動(dòng)程序，故更換模塊只需更換驅(qū)動(dòng)程序，配置很靈活)、位置的控制、 PLC 的調(diào)度、實(shí)時(shí)插補(bǔ)計(jì)算和內(nèi)部監(jiān)控等。rtm 和ncbios 也可以統(tǒng)稱為世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的ncbase，如圖2中的虛線框所示。過(guò)程層軟件(或稱上層軟件)相當(dāng)于前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)中的背景程序，通過(guò)ncbios 把它與底層軟件隔開，使得過(guò)程層軟件不依賴于硬件，為適應(yīng)不同的系統(tǒng)，只需改動(dòng)過(guò)程層軟件即可。底層軟件也可分為系統(tǒng)內(nèi)核層即ncbase和內(nèi)核功能接口層，即解釋、插補(bǔ)、軸控制等。

　　過(guò)程層軟件(或稱上層軟件)負(fù)責(zé)零件程序的編輯、解釋，參數(shù)的設(shè)置，plc的狀態(tài)顯示，圖形仿真、mdi及故障顯示等任務(wù)的完成。通過(guò)ncbios把它與底層軟件隔開，使得過(guò)程層軟件不依賴于硬件。為適應(yīng)不同的系統(tǒng)，只需改動(dòng)過(guò)程層軟件即可。

　　開放式平臺(tái)上專用系統(tǒng)的二次開發(fā)

　　開放式數(shù)控系統(tǒng)普遍采用模塊化、層次化的結(jié)構(gòu)，通過(guò)各種形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口(api)，并允許用戶根據(jù)需要進(jìn)行選配和集成，更改或擴(kuò)展系統(tǒng)的功能迅速適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，而且，組成系統(tǒng)的各功能模塊可以來(lái)源于不同的部件供應(yīng)商并相互兼容，這就使得在開放式數(shù)控平臺(tái)上的二次開發(fā)得以簡(jiǎn)便快捷。

　　基于華中世紀(jì)星開放式數(shù)控平臺(tái)的專用設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)采用與通用數(shù)控系統(tǒng)相同的硬件體系結(jié)構(gòu)，由于采用的伺服單元、位置單元以及所需i/o點(diǎn)數(shù)的不同，在具體的實(shí)現(xiàn)上略有差異，這種差異通過(guò)分別在系統(tǒng)配置文件(ncbios.cfg)中設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序和在plc程序中根據(jù)具體要求進(jìn)行點(diǎn)位控制編程來(lái)克服。對(duì)于不同的應(yīng)用系統(tǒng)，可采用不同的位置接口單元。當(dāng)伺服單元為數(shù)字式交流伺服單元時(shí)，位置接口單元可采用標(biāo)準(zhǔn)rs232串口;當(dāng)采用模擬式交流伺服單元時(shí)，位置接口單元可用位置環(huán)板;當(dāng)用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)時(shí)，位置接口單元可采用多功能接口板。相應(yīng)的板卡都己經(jīng)模塊化，直接插入ipc對(duì)應(yīng)插槽內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)不同的伺服系統(tǒng)功能。二次開發(fā)專用系統(tǒng)硬件擴(kuò)展十分方便，硬件平臺(tái)體現(xiàn)了很好的開放性。

　　專用設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件是在華中數(shù)控世紀(jì)星開放式數(shù)控平臺(tái)上進(jìn)行的二次開發(fā)，主要解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:

　　被加工對(duì)象的描述，之所以要對(duì)通用的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，獲得特殊設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)，是因?yàn)榻^大多數(shù)特殊設(shè)備其加工過(guò)程具有一定的特殊性和其內(nèi)在某種規(guī)律性，采用通用的數(shù)控加工描述語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行表達(dá)時(shí)，存在著表達(dá)復(fù)雜甚至難以表達(dá)等問(wèn)題。近年來(lái)開發(fā)出的各種圖像數(shù)控編程系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)與各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)如(cad)或三維實(shí)體造型系統(tǒng)(如pro/e、ug等)的接口，工藝卡式的數(shù)控編程系統(tǒng)等，都是為了擴(kuò)充數(shù)控系統(tǒng)的加工描述能力，使通用的數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)編程擴(kuò)展可對(duì)各種特殊加工進(jìn)行方便、靈活、快捷的編程表達(dá);

　　對(duì)刀是生成正確加工代碼的前提，對(duì)刀問(wèn)題是數(shù)控加工中的一個(gè)重要的問(wèn)題，對(duì)刀點(diǎn)的誤差會(huì)造成加工出的工件不合格，甚至引起加工干涉等。在cimt07上國(guó)外廠商展出的各種數(shù)控機(jī)床中，不少機(jī)床采用精密測(cè)量裝置對(duì)刀及測(cè)量工件的尺寸，其自動(dòng)化程序和對(duì)刀精度較高。在我國(guó)的機(jī)床中，為了降低機(jī)床的成本，一般采用機(jī)械式的對(duì)刀裝置，對(duì)刀精度較低。必須在控制軟件中允許對(duì)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，以補(bǔ)償對(duì)刀誤差，同時(shí)還可以部分補(bǔ)償機(jī)床因熱變形和彈性變形等各種因素引起的誤差。

　　加工過(guò)程中的控制是專用設(shè)備控制軟件開發(fā)的重要方面，不同的設(shè)備有不同的使用要求，不同種類的工件有不同的工藝要求，在加工過(guò)程中有不同的控制要求，且精度較高的機(jī)床往往要求在加工的過(guò)程中引入各種測(cè)量信號(hào)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)加工控制進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。專用設(shè)備的加工控制是通過(guò)調(diào)用華中數(shù)控世紀(jì)星開放式數(shù)控平臺(tái)的ncbios提供的接口函數(shù)對(duì)軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，與針對(duì)不同設(shè)備設(shè)計(jì)的plc所實(shí)現(xiàn)的邏輯控制相配合實(shí)現(xiàn)的。

　　本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境主要包括，世紀(jì)星的軟件系統(tǒng)基于dos平臺(tái)，采用c，c++程序語(yǔ)言編寫，在borland c++3.1編譯器里編譯調(diào)試。

　　普通外圓磨床的基本結(jié)構(gòu)

　　圖3　磨床的坐標(biāo)系以及磨床的五個(gè)主要部件

　　如圖3所示，外圓磨床的5個(gè)主要部件包括:成型砂輪、工件、金剛筆、端面量?jī)x測(cè)頭和徑向量?jī)x測(cè)頭。

　　其中金剛筆固定在頭架上，因此，金剛筆和工件之間的相對(duì)位置是固定的。端面量?jī)x固定在砂輪架上，因而，砂輪和端面量?jī)x測(cè)頭之間的相對(duì)位置是固定的。以頭架(金剛筆、工件)為固定參照物，成型砂輪在機(jī)床坐標(biāo)系下沿x軸和z軸運(yùn)動(dòng)。機(jī)床坐標(biāo)系下的x軸和z軸的方向如圖3。

　　成型砂輪的圓周面輪廓與加工工件所要求的輪廓形狀精確一致，通過(guò)一次磨削加工循環(huán)，就可以完成對(duì)工件的加工。

　　金剛筆用來(lái)對(duì)新砂輪進(jìn)行定型修整，把新砂輪修整為所希望的形狀。此外，磨削加工中，成型砂輪不斷磨損而變鈍和失去形狀，需要用金剛筆對(duì)成型砂輪進(jìn)行輪廓修整，使之變得鋒利和恢復(fù)到所希望的形狀。顯然，對(duì)砂輪進(jìn)行定型或修整之后，必須調(diào)整工件坐標(biāo)原點(diǎn)和砂輪原點(diǎn)，以使修整后的砂輪仍然能加工出合格的零件。

　　工件安裝在頭架和尾架之間的頂尖上。一般來(lái)說(shuō)，工件軸線即為工件坐標(biāo)系z(mì)軸。但是，由于工件頂尖孔的大小的影響，每次安裝一個(gè)待加工的工件，工件坐標(biāo)原點(diǎn)會(huì)沿z軸方向發(fā)生偏移。因此，每安裝一個(gè)工件都需要對(duì)工件坐標(biāo)原點(diǎn)的z坐標(biāo)值進(jìn)行重新設(shè)定。

　　端面量?jī)x就是用來(lái)對(duì)工件坐標(biāo)原點(diǎn)的z坐標(biāo)值進(jìn)行重新設(shè)定的。如圖3所示，令端面量?jī)x測(cè)頭伸出到超過(guò)成型砂輪圓周面的位置，移動(dòng)砂輪架，令端面量?jī)x測(cè)頭沿z方向逼近并輕觸工件的某個(gè)端面，即可對(duì)工件坐標(biāo)原點(diǎn)的z坐標(biāo)值進(jìn)行重新設(shè)定。

　　徑向量?jī)x測(cè)頭用來(lái)對(duì)工件直徑進(jìn)行在線測(cè)量，以確保加工精度。

　　外圓磨床的運(yùn)行動(dòng)作主要包括三個(gè)部分:

　　磨削加工

　　即砂輪在按照程序指定的軌跡運(yùn)動(dòng)，并對(duì)工件進(jìn)行磨削加工。具體包括三種磨削加工類型;

　　切入磨:即砂輪對(duì)準(zhǔn)工件的加工部位，沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件圓周面進(jìn)行磨削;

　　縱磨:第一步，砂輪運(yùn)動(dòng)到工件的加工部位的z軸起始位置;第二步，砂輪沿x軸負(fù)方向運(yùn)行一個(gè)步長(zhǎng);第三步，沿z軸運(yùn)動(dòng)到工件加工部位的z軸終止位置;第四步，砂輪再沿z軸運(yùn)動(dòng)到工件加工部位的z軸起始位置，重復(fù)步驟2、3、4對(duì)工件圓周面進(jìn)行磨削，直到工件尺寸達(dá)到加工要求;

　　端面磨:即砂輪運(yùn)動(dòng)到工件的加工部位，沿z軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件端面進(jìn)行磨削。

　　砂輪定型

　　即金剛筆按照指定的軌跡運(yùn)動(dòng)，對(duì)一個(gè)新砂輪進(jìn)行修磨，使這個(gè)新砂輪具備所需要的特定形狀。對(duì)圖3而言，就用金剛筆對(duì)新砂輪進(jìn)行修磨，使新砂輪具有如圖3中的砂輪的形狀輪廓;

　　砂輪修整

　　即金剛筆按照成型砂輪的輪廓線，對(duì)成型砂輪的輪廓進(jìn)行修磨，使之精確地與所要求的形狀相符。

　　成型砂輪的定型與修整

　　數(shù)控磨床相對(duì)于非數(shù)控磨床的一個(gè)顯著的特點(diǎn)是，能根據(jù)計(jì)數(shù)器設(shè)定或操作指令自動(dòng)修整砂輪，砂輪修整原點(diǎn)和工件原點(diǎn)會(huì)因砂輪修整而發(fā)生變化，系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)修正修整原點(diǎn)和工件原點(diǎn)的值，維護(hù)砂輪數(shù)據(jù)和加工數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。

　　砂輪修整包括定型修整和修整兩種類型:

　　定型修整用于初次修整砂輪，新砂輪必須定型修整后才能用于設(shè)置工件原點(diǎn)，即確定砂輪和工件之間的相對(duì)位置。砂輪定型修整后，砂輪與修整金剛石間的相對(duì)位置發(fā)生變化，應(yīng)將變化量補(bǔ)在砂輪的修整原點(diǎn)上;

　　修整是指在磨削加工的過(guò)程中，砂輪磨損后對(duì)砂輪重新修銳以恢復(fù)砂輪的切削能力。砂輪修整后，不僅修整原點(diǎn)改變，更重要的是砂輪與工件間的相對(duì)位置出發(fā)生變化，對(duì)工件原點(diǎn)造成影響，將變化量補(bǔ)償在工件原點(diǎn)上后，可以免除重新設(shè)置工件原點(diǎn)。

　　以圖3中的工件和砂輪為例，說(shuō)明砂輪定型和砂輪修整過(guò)程中砂輪輪廓形狀的變化。把圖3中的工件單獨(dú)畫在圖4中，根據(jù)工件零件圖紙，可以標(biāo)定工件需要加工的輪廓由控制點(diǎn)p1、p2、p3、p4和p5所界定的線段(圓弧)組成。因此，應(yīng)該把成型砂輪的形狀設(shè)定為符合控制點(diǎn)p1～p5所界定的輪廓線的形狀。

圖4　加工工件輪廓形狀控制點(diǎn)

圖5　砂輪定型和修整中砂輪輪廓外形的變化

　　圖5是砂輪定型和砂輪修整中砂輪輪廓外形的變化。圖5(a)是一個(gè)新砂輪，圖5(b)是新砂輪定型后的成型砂輪，其中控制點(diǎn)a1～a5所界定的砂輪輪廓與工件零件圖紙上p1～p5點(diǎn)所界定的輪廓完全一致;圖5(c)是修整后的砂輪，其中控制點(diǎn)b1～b5所界定的砂輪輪廓與工件零件圖紙上 p1～p5點(diǎn)所界定的輪廓完全一致;圖5(d)則把圖5(a)、圖5(b)和圖5(c)中的新砂輪輪廓、新砂輪定型后的成型砂輪輪廓和修整之后的成型砂輪輪廓畫在一起。其中，點(diǎn)虛線代表新砂輪輪廓，短劃虛線代表新砂輪定型后的成型砂輪輪廓，實(shí)線代表修整后的成型砂輪輪廓;圖5(e)是則把圖5(b)和圖 5(c)中的砂輪輪廓控制點(diǎn)畫在一起，以便更清楚地看到新砂輪經(jīng)過(guò)砂輪定型和砂輪修整等過(guò)程，外形輪廓所發(fā)生的變化。圖5(f)是金剛筆對(duì)砂輪進(jìn)行定型和修整時(shí)的坐標(biāo)系，即砂輪原點(diǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸。金剛筆修磨砂輪時(shí)，以砂輪為參照物，所以，坐標(biāo)軸的方向與圖3相反。為了與工件坐標(biāo)系區(qū)別，砂輪坐標(biāo)系坐標(biāo)軸用小寫字母x和z表示。

　　砂輪的修整與砂輪修整原點(diǎn)密切相關(guān)，砂輪的定形修整或修整前必須先設(shè)置修整原點(diǎn)。設(shè)置砂輪的修整原點(diǎn)是為了確定砂輪和修整金剛石之間的相對(duì)位置，即當(dāng)砂輪周邊(砂輪的x軸基準(zhǔn)面)與修整器接觸時(shí)的x軸絕對(duì)坐標(biāo)，當(dāng)砂輪左端面(有效端面，即z軸基準(zhǔn)端面)和修整器接觸時(shí)的 z軸絕對(duì)坐標(biāo)。簡(jiǎn)而言之，砂輪的基準(zhǔn)點(diǎn)是砂輪的左下角點(diǎn)(如砂輪修整為圓角時(shí)，該點(diǎn)為虛點(diǎn))，金剛石修整器的基準(zhǔn)點(diǎn)為右上角點(diǎn)，當(dāng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)到兩基準(zhǔn)點(diǎn)相重合時(shí)，機(jī)床所在的位置即為砂輪修整原點(diǎn)。

　　在外圓磨床數(shù)控磨削系統(tǒng)中，砂輪的修整可以由程序和計(jì)數(shù)器共同進(jìn)行控制，系統(tǒng)根據(jù)計(jì)數(shù)器的原理，設(shè)置了內(nèi)嵌式的軟件計(jì)數(shù)器，具有普通計(jì)數(shù)器的功能如計(jì)數(shù)初值設(shè)置、計(jì)數(shù)值清零、設(shè)置值和計(jì)數(shù)值的顯示等，計(jì)數(shù)器是減法計(jì)數(shù)器，即每加工一個(gè)工件計(jì)數(shù)器自動(dòng)減 1，由程序指令控制是否在計(jì)數(shù)值為零時(shí)自動(dòng)修整砂輪。除計(jì)數(shù)器控制的砂輪修整外，也可由操作人員根據(jù)需要進(jìn)行砂輪修整。

　　在所開發(fā)數(shù)控磨削系統(tǒng)中，根據(jù)砂輪修整的特點(diǎn)和要求實(shí)現(xiàn)上述各功能，還通過(guò)精確的兩軸聯(lián)動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)砂輪圓角的修整，不需要傳統(tǒng)磨床修整圓角時(shí)所需的復(fù)雜機(jī)械裝置，提高了圓角修整的精度。

　　量?jī)x在線測(cè)量與磨削加工

圖6　徑向量?jī)x在線測(cè)量示意圖

　　如圖6所示，一對(duì)有彈性的徑向量?jī)x測(cè)頭構(gòu)成一個(gè)卡口，卡在工件待測(cè)部位的直徑位置上，隨著砂輪不斷逼近磨削工件，工件直徑逐漸變小，徑向量?jī)x測(cè)頭形成的卡口不斷變小，依次觸發(fā)徑向量?jī)x信號(hào)p21、p22、p23、p24?？梢詫?duì)徑向量?jī)x進(jìn)行設(shè)置，來(lái)確定工件直徑大小與徑向量?jī)x信號(hào)p21～p24 的關(guān)系。

　　在使用徑向量?jī)x的情況下，砂輪對(duì)工件進(jìn)行切入磨的控制過(guò)程如下:

　　端面量?jī)x測(cè)頭伸出，輕觸工件端面，調(diào)整工件原點(diǎn)z坐標(biāo)zo;

　　在工件坐標(biāo)系下，砂輪對(duì)準(zhǔn)磨削加工部位;

　　砂輪快速逼近到工件;

　　徑向量?jī)x測(cè)頭伸出;

　　砂輪以較快速度逼近工件，對(duì)工件進(jìn)行粗磨，直到觸發(fā)徑向量?jī)x信號(hào)p21;

　　砂輪以較慢速度逼近工件，對(duì)工件進(jìn)行半精磨，直到觸發(fā)徑向量?jī)x信號(hào)p22;

　　砂輪以極慢速度逼近工件，對(duì)工件進(jìn)行精磨，直到觸發(fā)徑向量?jī)x信號(hào)p23;

　　砂輪停留在當(dāng)前位置，對(duì)工件進(jìn)行光磨，直到觸發(fā)徑向量?jī)x信號(hào)p24;

　　徑向量?jī)x測(cè)頭縮回，工件加工計(jì)數(shù)器減1，砂輪退出。

　　端面磨不需要徑向量?jī)x控制，端面磨可以用端面量?jī)x在線控制磨削過(guò)程;縱磨可以用徑向量?jī)x控制磨削過(guò)程，具體過(guò)程與切入磨相似，這里不再遨述。

　　此外，用戶還可以根據(jù)工件加工工藝的需要，將切入磨、端面磨和縱磨結(jié)合起來(lái)，在切入磨的過(guò)程中加入輕微的靠端面的動(dòng)作，以滿足一些特定的工藝要求。

　　結(jié)語(yǔ)

　　以華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)為開發(fā)平臺(tái)，探討了基于開放式數(shù)控平臺(tái)的專用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)方法，在華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上成功開發(fā)出了外圓磨床磨削加工數(shù)控系統(tǒng)。

　　外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)所控制的對(duì)象主要包括5個(gè)部件:成型砂輪、金剛筆、工件、端面量?jī)x測(cè)頭和徑向量?jī)x測(cè)頭。

　　外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)主要包括:砂輪形狀參數(shù)、磨削加工參數(shù)、工件坐標(biāo)原點(diǎn)、砂輪原點(diǎn)、砂輪左端面與端面量?jī)x測(cè)頭之間沿z方向的距離。

　　本外圓磨床數(shù)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)加工零件計(jì)數(shù)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)砂輪修整，并自動(dòng)調(diào)整工件坐標(biāo)原點(diǎn)、砂輪原點(diǎn)、砂輪左端面與端面量?jī)x測(cè)頭之間沿z方向的距離。因此，操作人員在實(shí)際應(yīng)用中，只需重復(fù)三個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作:安裝工件、按循環(huán)加工按鈕、取下工件，即可高效率、高精度地快速加工工件。在汽摩部件廠家的現(xiàn)場(chǎng)一定時(shí)期的使用和實(shí)際檢測(cè)表明，本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、加工精度高、加工效率高，而且精度穩(wěn)定性好。如圖3所示，加工一個(gè)零件僅需35s，加工零件的外圓尺寸、外圓錐度、錐高、錐角、圓度的精度達(dá)到1μm，完全符合用戶需求。