軋輥是一種工具，用于鋼、銅、紙張等材料壓平、定尺寸、造刑以及獲得要求的表面質(zhì)量。近年來，山于冶金、造紙、橡膠、塑料以及印染業(yè)等工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種輥形曲線的軋輥如:CIR,LINE,SONE,FREE和CYC曲線軋輥。隨著市場的需求，對不同輥形軋輥的表面質(zhì)量和輥形精度提出了更高的要求。目前，無淪是軋輥的最后成型還是軋輥的修整，軋輥的輥形精度都是由數(shù)控軋輥磨床來保證的，比如:磨削工作輥時，目標(biāo)位與實(shí)際值偏差應(yīng)<1.0m等。為了實(shí)現(xiàn)軋輥的高精度加工、修整和復(fù)雜的加工工藝，我們開發(fā)廠基于840D的數(shù)控軋輥磨床的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件。通過該軟件與軋輥磨床的數(shù)控系統(tǒng)通訊，達(dá)到能夠控制以下幾個方向的運(yùn)動:縱向的z軸運(yùn)動，橫向的X軸運(yùn)動，偏心套的U軸運(yùn)動，測量裝置的X1和X2軸運(yùn)動，工件的C軸轉(zhuǎn)動，還有砂輪的轉(zhuǎn)動等，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控軋輥磨床的如下功能:

　　(1)自動磨削(砂輪接近、粗磨、精磨、超精磨等);

　　(2)兩端磨(短行程功能);

　　(3)自動測量，長光柵用于直徑測量，短光柵用于曲面、錐度、圓度、同軸度等測量，CRT顯示軋輥輥形曲線、誤差曲線;

　　(4)工藝、軋輥參數(shù)設(shè)定:砂輪線速度、工件轉(zhuǎn)速、拖板速度、X軸趨近速度及進(jìn)給量;軋粗直徑、輥面曲線選擇、中凸(凹)量、軋輥在頭架端起始位置、修整器修整起始點(diǎn)位置，工藝參數(shù)可以在線更改;

　　(5)界面更友好，包括工藝、軋輥參數(shù)設(shè)定，曲線的產(chǎn)生、修改，相關(guān)軸運(yùn)動的動態(tài)顯示。

　　(6)自動補(bǔ)償磨削:磨削結(jié)束后進(jìn)行自動測量，得到相應(yīng)的輥形誤差曲線。進(jìn)行自動補(bǔ)償磨削;

　　(7)打印出相關(guān)的輥形曲線、誤差曲線;

　　(8)按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量及數(shù)據(jù)處理;

　　(9)各曲線形狀包括:圓弧、拋物線、雙曲線、正弦線,CVC曲線等;

　　(10)磨削前的鏢度測最、顯示，數(shù)據(jù)處理功能等;

　　基于以下考慮及專用數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和用戶要求，該軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)采用西門子840D控制系統(tǒng)，由MMCF03、NCU50、SIEMENS7三大功能模塊組成，還有五套交流伺服驅(qū)動器及其伺服電動機(jī)，兩套直流調(diào)速裝置和直流調(diào)速電動機(jī)等。我們開發(fā)的基于840D數(shù)控軋輥磨床系統(tǒng)應(yīng)用軟件是一種用于實(shí)現(xiàn)前臺實(shí)時運(yùn)動控制與監(jiān)控，NCU50與SIEMENS7實(shí)現(xiàn)后臺管理及MMC1Q3人機(jī)界面接口的開放式、模塊化數(shù)控系統(tǒng)。NCU與PLC之間通過實(shí)時、可靠的通訊來協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)，共同完成加工任務(wù)。

1 軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件的實(shí)現(xiàn)

　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件現(xiàn)狀與體系結(jié)構(gòu)

　　目前，市面上出現(xiàn)了基于840D的車床和銑床的通用數(shù)控應(yīng)用軟件如:ShopTum , ShopMiIl，它是由GiLDEMEISIER集團(tuán)的應(yīng)用技術(shù)人員與西門子公司的軟件開發(fā)人員緊密合作開發(fā)出來的，它綜合了世界上最好的車削、銑削技術(shù)以及控制和編程技術(shù)。ShopFurn , ShnpMill軟件特別引人注目之處是在Windnws操作系統(tǒng)中編程非常簡明有效，是當(dāng)今最快和最直接的實(shí)現(xiàn)從圖紙到零件的轉(zhuǎn)換及控制的軟件。由于軋輥磨床的數(shù)控系統(tǒng)采用西門子840D控制系統(tǒng)，硬件選用西門子成熟產(chǎn)品，對于數(shù)控軋輥磨床專用數(shù)控磨床還沒有開發(fā)出相應(yīng)的人機(jī)界面友好的應(yīng)用控制軟件，

　　所以我們開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的主要任務(wù)就是數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件的設(shè)計和開發(fā)。要保證該數(shù)控系統(tǒng)能夠正常工作，其系統(tǒng)軟件必須實(shí)現(xiàn)4個部分內(nèi)容如:基于MMC上位機(jī)應(yīng)用程序、上下位機(jī)之間的通訊驅(qū)動程序、運(yùn)動程序以及PLC程序相互協(xié)調(diào)工作。

　　1.2 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件與硬件通訊配

　　西門子OEM應(yīng)用程序是Siemens 840D建立通訊的基礎(chǔ)。只有正確的配置，才能使開發(fā)者在840D平臺上運(yùn)行并調(diào)試應(yīng)用程序，并提供系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù)及程序的正確調(diào)用。具體可通過配置REGIE文件、語言動態(tài)庫DLL文件等實(shí)現(xiàn)。通過OEM啟動模塊的配置可實(shí)現(xiàn)界面(MMC:)控制模塊與機(jī)床操作控制接口和840D NCK的連接，從而為Siemens 840D上實(shí)現(xiàn)界面(MMC)控制模塊提供支持

　　(1)創(chuàng)建OEM文件夾:在E;盤下的Siemens\Sinumerik\HMI\Advnced下新建OEM文件夾;

　　(2)配置regie.ini文件:

　　在OEM文件夾下拷regie.ini文件,并打開修改內(nèi)容如:Task7=name：=mybsp_3，Timenut:=120000，Preload:=False，headerontop:=false;

　　(3)配置RE_UK.ini和RE_CH.ini文件:HSK7=myhsp_3;

　　(4)在QEM文件夾下新建子文件夾mybsp一;

　　(5)用MENU_UK.EXE(OEM開發(fā)包自帶軟件)生成的mybsp_3 , mdi和mybsp_3，zus文件拷人新建子文件夾mybsp_3;

　　(6)用MENU_UK.EXE{OEM開發(fā)包自帶軟件)生成的mylasp_3.RC文件拷入新建子文件夾myhsp_3下，在Visual C++下生成rnybsp_3_uk.dll和myhsp_3_ch.dll文件，并將這兩個文件拷人到OEM文件夾下LANGUACE子文件夾下。

　　(7)將Visual Basicfi.0開發(fā)的界面控制程序生成的myhsp_3.exe文件拷人到OEM文件夾下。

　　我們用OEM指定的Visual Basic6.0完成了控制軟件與840D數(shù)控系統(tǒng)的通訊，從而實(shí)現(xiàn)各種控制、檢測和管理的日的。用OEM指定的Visual C ++完成動態(tài)數(shù)據(jù)庫的連接。此時，OEM配置的設(shè)置全部完成，用戶開發(fā)的OEM應(yīng)用程序已經(jīng)和Siemens 840D建立了通訊。

　　1.3軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件與NCU,PLC的通訊

　　上下位機(jī)之間的通訊驅(qū)動程序由OEM軟件自帶動態(tài)連接庫的通訊函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)應(yīng)用程序運(yùn)用VB6.0進(jìn)行開發(fā)用戶界而，動態(tài)庫用Visual C + +進(jìn)行開發(fā)。它通過NCDDE服務(wù)器獲取NCK中運(yùn)動參數(shù)，一些信號可以通過NCK中的R參數(shù)交換，借助MPI和PROFIBUS總線與Siemens 84DD NCK與SI-MATIC S7進(jìn)行通訊及控制，最終完成對軋輥的磨削控制。具體通訊是由OEM中的NCDDE一SERVER提供的三類服務(wù)來完成如:

　　(1)變量服務(wù):NC , PLC變量和驅(qū)動數(shù)據(jù)、機(jī)床數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)、編程數(shù)據(jù)、實(shí)際值PLC數(shù)據(jù)和文件。

　　(2)domain服務(wù):由MMC拷貝文件到NCK或反之，eopy_ from_nc,copy_to_nc;

　　(3)PI服務(wù):啟動NC程序調(diào)用服務(wù)PI_STAftT, PI_STOP , PI_RESET。

　　(4)每一個DDE源的應(yīng)用程序都有唯一應(yīng)用名"application name" ,Topic，定義} DDE的會話主題。如:WORD為&ldquo;*.doc&rdquo;文件作為主題,VB程序，主題

　　是在控件屬性的linktopic中設(shè)定的，Linkitem確定DDE會話中實(shí)際傳送數(shù)據(jù)，在vl3中用文本框或標(biāo)簽進(jìn)行的。

　　舉例：參數(shù)的讀取和寫入

　　1.4 軋輥啟床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件功能模塊介紹

　　軋輥磨床應(yīng)用程序主要是將數(shù)控系統(tǒng)的操作界面顯示在計算機(jī)屏幕上，為數(shù)控系統(tǒng)的操作者提供一個方便直觀的操作環(huán)境，這是軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)軟件開發(fā)中工作量較大的一部分。由于數(shù)控系統(tǒng)界面要求具有良好的人機(jī)交互性，所以充分利用VB6.O強(qiáng)大的可視化功能，在人機(jī)界面部分采用主菜單和相關(guān)子菜單的形式，按鈕式菜單采用西門子自定義軟鍵(softkcy) ,當(dāng)主菜單中的某一按鈕按下時，就出現(xiàn)與其相應(yīng)的功能界面和子菜單，而且界面上的每一個按鈕都對應(yīng)于鍵盤上的某一個功能鍵.操作方便快捷。軟鍵代替了傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床上的錯綜復(fù)雜的操作按鈕，使得操作面板顯得非常簡潔易于操作。加工輪廓曲線的參數(shù)化表格驅(qū)動設(shè)計，只需操作者簡單地在表格中輸入幾個數(shù)據(jù)，就可以方便地加工出所要求輪廓曲線的工件，大大減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。

　　軋輥加工模塊:在加工前，要選擇加工程序名和確定一個4位數(shù)的軋輥號，調(diào)用選好的加工曲線樣式和工藝規(guī)程后。進(jìn)人加工主畫面。在加工畫而中將顯示出被加工軋輥的輥形、公差帶、實(shí)時的加工軌跡及其動態(tài)坐標(biāo)。其中加工模塊中還可以進(jìn)行以下四個子模塊功能:加工開始模塊、程序選擇模塊、工藝參數(shù)預(yù)覽模塊、參數(shù)設(shè)定模塊。其中參數(shù)設(shè)定模塊包括機(jī)床參數(shù)、軋輥參數(shù)、砂輪參數(shù)顯示設(shè)定，這些參數(shù)都將保存在文本數(shù)據(jù)庫中。這些模塊作用是解決加工前或加工中進(jìn)行機(jī)床參數(shù)、軋輥參數(shù)和砂輪參數(shù)的選擇與設(shè)定，來保證加工過程的靈活性及機(jī)動性，從而滿足不同工況的需求。

　　程序編輯模塊:該模塊是在為軋輥加工做準(zhǔn)備工作，選擇加工工藝、加工程序及相關(guān)參數(shù)設(shè)定。包括三個子模塊:工藝程序選擇模塊、新程序生成模塊、參數(shù)針理模塊。其中工藝程序選擇模塊包括工序參數(shù)、機(jī)床參數(shù)、曲線參數(shù)、砂輪參數(shù)選擇模塊。工序參數(shù)模塊針對軋輥工藝擬定8道加工工序，分別為加工準(zhǔn)備、砂輪趨進(jìn)、粗磨、兩端磨、半精磨、精磨、砂輪修磨、加工結(jié)束。這8個加工工序中又包括了不詞的工藝參數(shù):如循環(huán)次數(shù)、循環(huán)停頓、進(jìn)刀量、進(jìn)給模式、趨進(jìn)方式、軋輥速度、砂輪速度、趨進(jìn)位置、趨進(jìn)偏置、趨進(jìn)電流及讓刀距離等。參數(shù)管理模塊包括機(jī)床參數(shù)、工件參數(shù)、曲線參數(shù)、砂輪參數(shù)的管理。參數(shù)管理模塊主要是從數(shù)據(jù)庫中選擇不同軋輥加工相對應(yīng)的機(jī)床、工件、曲線和砂輪參數(shù)，同時也可以對這些參數(shù)進(jìn)行新建和刪除等。

　　在線診斷模塊:應(yīng)用程序運(yùn)行中，右上角出現(xiàn)感嘆號后，表示出現(xiàn)故障報警。返回主界面，選擇該模塊，進(jìn)人故障顯示畫面，觀察故障內(nèi)容。在診斷界面內(nèi)左側(cè)報菩列表中，通過上下箭頭鍵移動選擇報替號，可以在右側(cè)文本框內(nèi)顯示詳細(xì)內(nèi)容。

　　測黛選擇模塊:本模塊中選擇測量方案后，使測量系統(tǒng)架上測量頭的運(yùn)動到位，打開相應(yīng)的觸點(diǎn)開關(guān)，可以自動測量軋輥的直徑、輥形、圓度，將結(jié)果顯示在屏幕卜并存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便顯示或再現(xiàn)測量曲線、誤差分析和打印時使用。該模塊包括3個子模塊:輥形測量、圓度測量及側(cè)母線測量，同時各模塊中又有4種誤差評定模塊:最大內(nèi)接圓、最小外接圓、最小二乘法及最小區(qū)域法。

　　砂輪修整與補(bǔ)償:砂輪線速度補(bǔ)償相關(guān)參數(shù)設(shè)定、砂輪修整控制、砂輪修整曲線設(shè)定。同時包括砂輪進(jìn)給補(bǔ)償和砂輪直徑補(bǔ)償。

　　文件管理模塊:該模塊主要是對運(yùn)行文件、操作文件、維護(hù)文件和軋輥管理文件進(jìn)行記錄、查看和管理。如:運(yùn)行文件和操作文件僅用來查看，用戶不能對其進(jìn)行編輯修改。系統(tǒng)會自動在運(yùn)行過程中添加這兩種記錄井按照日期降序排列。

　　系統(tǒng)幫助:系統(tǒng)軟件操作過程說明。

2 數(shù)控軟件部分功能模塊的應(yīng)用實(shí)例及實(shí)現(xiàn)

　　該數(shù)控軟件功能較多系統(tǒng)龐大，本文不能一一羅列?，F(xiàn)在只介紹部分功能的應(yīng)用與實(shí)踐。

　　2.1 數(shù)控軟件的主界面介紹

　　該主界面可以在上位機(jī)(MMC1Q3)啟動時直接進(jìn)人，也可以設(shè)置成在西門子840D基本菜單中按下《STARS》軟鍵進(jìn)人。主界面中顯示了如上所述的7個功能模塊

　　2.2 軋輥加工界面的買現(xiàn)

　　該模塊中的每個區(qū)域，變量一般以結(jié)構(gòu)形式存儲，或者以結(jié)構(gòu)的陳列存儲。因此，在存取變址時，在地址中必須包含以卜信息:區(qū)域+區(qū)域號、模塊、變量名、行號。各坐標(biāo)軸位置顯示的是各位置后臺功能的實(shí)現(xiàn)。具體通過DC3E建立連接，使用全局變量G_chNCDDE-ServiceName作為LinkTopic。把NCDDEServiceName和NcddeMachine-Name輸人到MMC.INI文件中，此時就成為了鏈接主題。下而舉例說明讀取一個軸的相關(guān)參數(shù)時用到的程序代碼。

3 結(jié)語

　　本文設(shè)計的軋輥磨床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控軟件采用主菜單和子菜單相結(jié)合的方式，便于操作者使用。軟件是針對客戶的特定要求而設(shè)計的，控制整個磨床操作，通過采用簡捷的頁面及菜單系統(tǒng)，控制軟件可提供控制運(yùn)行的各種功能。在運(yùn)行中很容易監(jiān)控設(shè)備工況、不斷刷新的圖表和曲線。顯示了各種實(shí)時的重要信息。曲線編程和磨削工序編程完全采用表格參數(shù)化，操作者只要簡單地輸人相應(yīng)的數(shù)字就可以完成曲線的編程任務(wù)，方便快捷。實(shí)踐證明，該應(yīng)用軟件特點(diǎn)是不要求操作者必需具有CNC系統(tǒng)的專門知識，即可操作數(shù)控車七輥磨床。