【正文】 、變換，傳統(tǒng)的靠模法已無法滿足新產品發(fā)展的要求。于是，無靠模全數(shù)控凸輪軸磨床應運而生。采用數(shù)控技術進行加工，只需把凸輪幾何尺寸的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)控裝置中，即可進行磨削加工。這樣可使凸輪軸的生產廠家方便地磨削各種復雜形狀的凸輪，免除了靠模的制造，大大縮短了新產品開發(fā)周期，對于改進產品質量、減輕勞動強度、提高經濟效益都會獲得顯著的效果。在數(shù)控凸輪軸磨削技術中，凸輪外形輪廓曲線生成的運動方式有三種：第一種方式是把工件主軸裝在擺動工作臺上，由工件的擺動及工件主軸的旋轉兩軸聯(lián)動。第二種方式是利用砂輪架水平移動、垂直移動及工件主軸轉動三坐標聯(lián)動切點跟蹤法磨削凸輪。第三種方式是凸輪的整個輪廓依靠砂輪架移動（X軸）和工件主軸轉動（C軸）這兩個運動的同步來形成。在凸輪軸轉動的同時，砂輪架的移動產生進給動作，并通過數(shù)控裝置進行插補運算，控制各坐標軸按照凸輪外形輪廓運動。、本課題研究的主要內容本課題目的是在全面了解Bosch一Rexroth IndraMotion MTX數(shù)控系統(tǒng)的前提下，了解凸輪軸磨床的加工流程、過程控制做了詳細的探究。應用系統(tǒng)提供的CPL語言以及NC編程語言，開發(fā)出數(shù)控凸輪軸磨床的加工程序。具體的研究工作主要從如下幾個方面著手進行:(l)、掌握凸輪軸磨削的工作原理以及MTX數(shù)控系統(tǒng)工程組件的搭建，能在實驗室脫機狀態(tài)下模擬運行。 (2)、建立凸輪加工運動的幾何模型，對其數(shù)學建模將其轉換為相應的算法。(3)、掌握MTX編程語言，包括DIN66025標準NC編程語言和CPL(Customer Programming Language)語言的應用。根據(jù)實際加工需要結合具體的算法應用CPL語言以及NC編程語言，開發(fā)出部分數(shù)控凸輪軸磨床的加工程序。(4)、最后基于MTX系統(tǒng)軟件中IdraWorks Engineering軟件以及IdraWorks Operation 軟件進行仿真調試。第二章 MTX數(shù)控系統(tǒng)簡述、MTX系統(tǒng)使用的主要特點(l)使用方便:功能齊全的工程構架，友好的操作軟件和集成的網絡功能，大大簡化了編程、操作和診斷。(2)通用的平臺:創(chuàng)新的CNC內核，大量可供使用的庫和功能包，可靈活運用于標準單機設備和全自動化的大規(guī)模生產系統(tǒng)中。(3)高精度的加工:高性能的中央處理器，結合力士樂前新的智能化IndraDrive系列驅動系統(tǒng)，可以使各種運用達到相當高的精度，甚至可以達到納米級別。集成了各種特種機床模塊為高端技術的完整解決方案，既能保證設備符合國際標準，又能滿足客戶對設備的特殊要求。(4)開放的體系結構:開放的系統(tǒng)平臺完全符合國際工業(yè)標準，比如現(xiàn)場總線、SERCOS、以太網、OPC和XML，能更方便的集成于諸如SAP的上位ERP系統(tǒng)中。(5)杰出的性能:最短的CNC循環(huán)周期和PLC處理時間，加上速度優(yōu)化的程序塊過度和預處理功能，使得運用可以達到最高的加工速度和動態(tài)響應，減少停工期，提高生產效率。功能齊全的軟件包為從項目設計，生產準備、啟動調試，到零件編程提供一條便捷之路。IndraMotion MTX是一個可以針對當今數(shù)控應用要求而量身定做的CNC方案的系統(tǒng)平臺。無論是將其使用在一臺單機上，還是復雜度極高的自動化生產線上。IndraMotion MTX在功能上和在性能上都具備高度的可配置性和可升級性，具有適合多種不同應用的硬件和軟件。以下的版本可以滿足所有的要求:(l)軟件版IndraMotion MTX:一種經濟的軟件控制方案，操作和編程以及控制和數(shù)字驅動的連接，全部使用標準PC。計算機的處理器運行速度決定了系統(tǒng)的性能。根據(jù)計算機的硬件、操作設備和應用要求，選配相應的軟件包。(2)緊湊型IndraMotion MTX:硬件安裝在標準機架導軌上，系統(tǒng)提供標準接口，8個高速沁標準機床功能，提供所有簡單的CNC工作站所需的功能，最大可控制8根數(shù)字軸，2個通道、SERCOS最小循環(huán)周期為3ms。系統(tǒng)還配置了一個PROFIBUSDP接口，用于連接分布式拍設備及小型HMI設備。(3)標準型IndraMotion MTX:一套基于PC的CNC系統(tǒng)標準的機床控制系統(tǒng)。CNC和PLC集成承載一塊用于工業(yè)計算機的控制卡上。最多可控制8個軸，其中兩個軸可用于主軸，包括兩個獨立的CNC通道。(4)高級型IndraMotion MTX:滿足所有要求的CNC控制系統(tǒng)。被封裝在高端工業(yè)計算機中的IndraMotion MTX高級型，是滿足嚴格工業(yè)環(huán)境中的機床加工設備的最優(yōu)系統(tǒng)解決方案。控制器可以提供極佳的性能以及獨特的技術功能以滿足各種特殊的要求。最多支持64個軸，其中32個可以作為主軸。12個獨立的CNC通道可以完成所有的運用。全系列的功能模塊可以優(yōu)化復雜的插補、軸的動態(tài)化、特殊的運動、高速輸入輸出等等。IndraMotion MTX高級型可升級，如可以增加額外接口或者現(xiàn)場總線接口。、MTX數(shù)控系統(tǒng)的組成和工作原理(1)MTX數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成IndraMotion MTX將模塊化的系統(tǒng)設計開放的控制器結構以及國際標準的接口集成一體，以最高的動態(tài)響應和最高的精度來完成CNC技術領域的加工任務。用于柔性自動化的可配置的系統(tǒng)組件為:高性能工業(yè)級工業(yè)計算機、人體力學工業(yè)鍵盤、機床控制面板、小型顯示和控制設備、完整的CNC和PLC控制卡、標準的機架安裝式CNC、靈活的輸入輸出系統(tǒng)、IP67防范等級的輸入輸出系統(tǒng)、數(shù)字式伺服驅動器和伺服電機。客戶可以根據(jù)工程的需求，配置高端和標準中的不同類型數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，從而構造符合生產要求的數(shù)控機床。用于本文研究運用與實驗的數(shù)控系統(tǒng)配置如圖 (2)MTX數(shù)控系統(tǒng)軟件的組成與功能系統(tǒng)軟件Indraworks是MTX數(shù)控系統(tǒng)軟件總成，主要由Indraworks Engineering軟件、Indralogic軟件、Winstudio軟件和Operation軟件組成1)Indraworks Engineering軟件是其它軟件的平臺，在該軟件中配置MTX數(shù)控系統(tǒng)工程，設置參數(shù)和優(yōu)化力士樂驅動器參數(shù)。根據(jù)所用系統(tǒng)的需要分配和儲存驅動器數(shù)據(jù)。它具體包括:產生、恢復和保存工程、設置配置參數(shù)、設置驅動器的參數(shù)、編寫PLC工程和編輯HMI工程。2)Indralogic軟件是可編程邏輯控制PLC的完整開發(fā)環(huán)境，編程語言支持指令表、功能塊圖、結構化文本、順序功能圖、梯形圖或CFC。多程序和多任務技術提供一種表達工藝控制過程的新方法。3)Winstudio。軟件是集成的人機界面設計工具，可以設計用戶專用界面，通過這種方式，系統(tǒng)情況和額外的操作界面可以簡單的集成到標準用戶界面中。4)Operation軟件提供了適用于所有操作的標準化界面。窗口頂部區(qū)域顯示了機床的狀態(tài)和生產過程。基于圖標式的對話和自動信息顯示確保信息的正確性。對話框區(qū)域提供了但前激活的信息，并且可以直接獲取信息記錄簿，發(fā)生故障和解決故障的詳細說明與對話信息同步顯示。軟件主要包括的功能模塊如下:完整的操作和編程界面、集成的刀具管理界面和NC數(shù)據(jù)可視化界面、集成的客戶專用畫面、集成的NC編輯器、故障診斷界面。界面按鍵的定義可以由Winstudio軟件設置，根據(jù)客戶的要求該系統(tǒng)還可以添加設置新的輔助界面。、MTX數(shù)控系統(tǒng)的仿真為了方便應用和推廣MTX數(shù)控系統(tǒng)，博士一力士樂公司推出了該數(shù)控系統(tǒng)的仿真版，此軟件只需安裝在普通計算機的WindowsXP或NT系統(tǒng)下，在無硬件配置的情況下，應用此仿真版軟件完全能夠模擬的MTX數(shù)控系統(tǒng)的實際運行。操作步驟是:。然后在Engineer軟件中進行Project的創(chuàng)建，PLC、NC、HMI和控制面版的設計與編輯，整個系統(tǒng)的當前狀態(tài)能夠在Operation軟件的HMI界面中顯示出來。‘系統(tǒng)操們面版第三章 MTX系統(tǒng)編程原則、簡介 數(shù)控控制器通過數(shù)控程序（零件程序）接收在機床上加工工件所需的所有信息。由于數(shù)控程序的結構是可變的，因而可采用各種工藝 （銑削、車削、磨削等） 對幾乎任何類型的工件進行加工。零件程序不僅含有描述刀具路徑相對于工件運動的信息，還含有工藝方面的信息。運動信息被細分為各種基本輪廓元素（直線型、圓周型、螺旋型、樣條型、NURBS 型等）。 如果按照正確的順序并用所有必要的邊界條件，在數(shù)控程序中對所有的加工步 驟均加以規(guī)定 ，那么，控制器就可在一個加工步驟內執(zhí)行上述這些簡單幾何輪 廓元素的每一種元素的運動。此外，必要的邊界條件包括工藝函數(shù) （速率、速度等）以及各種輔助加工函數(shù)（例如，冷卻劑和軸夾緊用的函數(shù)）。 IndraMotion MTX 通過控制器中的文件系統(tǒng)來管理數(shù)控程序，也可以與外部驅動相連并通過外部驅動直接運行程序。每個數(shù)控程序都有一個數(shù)控程序名，而且必須符合文件命名的通用規(guī)定。 每個數(shù)控程序名最多容許使用 28 個字符，包括文件擴展名。所有字母、數(shù)字以及特殊字符.和_都是容許的。 ● 對于 MTX 的數(shù)控程序，標準的文件擴展名是.npg。 ● 從內部來說，文件名和文件擴展名沒有差別?！? 字母區(qū)分小寫和大寫。 ● 標識符.和..不允許用作文件名。 ● 同一個目錄中的文件名不得重復。但是，在不同的目錄中允許有。 ● 在特殊情況下，文件名最多容許 30 個字符（前提是相關程序不得被鏈接）。 、標準和 CPL 編程的概述 控制器提供以下兩種編程方式： ● 標準或者 DIN 編程 ● CPL 編程（CPL：客戶編程語言）。 標準或 DIN 編程 可用于描述運動順序及其邊界條件（幾何學、運動學、動力 學、修正等）。標準編程是一種對機床運動進行控制并激活專用機床函數(shù)的純命令語言。 IndraMotion MTX 的語法包括 DIN 66025（G 和 M 代碼）中規(guī)定的命令，以及有關 G 代碼的重要補充和附加的常規(guī)類語言語法元素。 標準編程的基本元素也被稱為數(shù)控函數(shù)；每個數(shù)控函數(shù)都有相應的編程語法。 可使用分配給數(shù)控函數(shù)的補充參數(shù)來設定函數(shù)的參數(shù)。 示例： 數(shù)控函數(shù)：G2 順時針圓周插補 參數(shù)：I、J、K、R 中心坐標，半徑 CPL 編程 （客戶編程語言）不但與標準 BASIC 通用語言相似，而且還含有類 Pascal 結構元素。這樣就非常便于學習。CPL 是一種有效的編程語言，由此它提供了另外一種編程方式。包括一些機床主要范圍之外的程序元素；特殊系統(tǒng)函數(shù)允許對控制器的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行訪問。 CPL 編程提供以下選項： ● 帶有變量的符號編程 ● 字符串處理 ● 文件處理 ● 數(shù)學運算符： +, , *, /, 以及三角函數(shù)等… ● 關系運算符： =, , , ... ● 邏輯運算： NOT、AND、OR… ● 控制程序運行的控制結構：REPEAT、WHILE、FOR、IF、CASE、GOTO… ● 用于確定內部系統(tǒng)狀態(tài)的系統(tǒng)函數(shù)： 位置、活動函數(shù)、刀具數(shù)據(jù)、接口信號等 ● 過程服務：程序選擇、控制器復位、程序啟動、操作模式指定 上述選項可以通過變量符號創(chuàng)建和存儲各種加工程序。根據(jù)現(xiàn)有的正式輸入規(guī)定，CPL 指令一般應當采用大寫字母書寫。使用 CPL 可實現(xiàn)： ● 減少數(shù)控程序中的重復步驟和類似的程序段 ● 由于訪問控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)而獲得狀態(tài)相關程序類型。 標準編程和 CPL 編程之間的最大差異是：讀取對應的程序行時 ，所有的 CPL 部分早已在塊準備時間內完成啟動。由此，在進一步的塊準備以及數(shù)控程序塊插補時，CPL 部分是不存在的。 、變量的編程 、變量名 變量編程包含在 CPL 語言的范圍之內！ CPL 中的變量編程用于設計程序，以便在其中進行參數(shù)設置，從而使程序執(zhí)行與當前條件相適應。 ● 變量指滿足以下條件的、幾個特殊邊界條件的符號任意名稱： ● – 變量名稱必須是唯一的。 – 變量名稱不得與保留的 CPL 命令字相同。雖然標準 NC 和 CPL 編程在形式上是分開的 ，但在理論上，變量名稱可以與數(shù)控函數(shù)或者數(shù)控函數(shù)參數(shù)同名 ；例如，雖然系統(tǒng)中存在名稱為 X 的軸，但變量 X 也可以定義。 – 變量名稱可由任意順序的大寫字母和數(shù)字組成；但首字符必須是大寫字母。包含字母 N 且后面只有數(shù)字的變量名稱不是有效的變量名稱。字符串與數(shù)控塊的標識相對應。 由于變量名中，只有最前面的 8 個字符被用于名稱