----摘要：全數(shù)控凸輪軸磨床是汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機凸輪軸關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，它直接影響發(fā)動機的性能和效率。由于其磨削工藝復(fù)雜、磨削精度很高，一直依賴進口，目前國內(nèi)完全可采用西門子840C數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)控凸輪磨床的制造或技術(shù)改造。

一.凸輪軸磨床概述

----凸輪軸磨床可分為非數(shù)控靠磨磨床、數(shù)控靠磨磨床、全數(shù)控磨床三大類。其中全數(shù)控磨床技術(shù)難度最大，但其最大的優(yōu)點是磨削精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品更換靈活方便、生產(chǎn)效率高。目前國內(nèi)已開始采用西門子840C數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)控凸輪磨床的制造或技術(shù)改造。

凸輪軸簡介
凸輪軸對汽車而言是一個關(guān)鍵的基礎(chǔ)部件,它安裝于發(fā)動機內(nèi),控制氣缸的進氣和排氣,一個氣缸由一個進氣和一個排氣凸輪控制,廣泛應(yīng)用于汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機，如摩托車、汽車、火車、卡車等。
每個凸輪軸是由若干個凸輪組成，如四缸發(fā)動機，一個凸輪軸由八個凸輪組成。

每個凸輪其形狀為桃形，由基園和許多二次曲線，三次曲線及圓弧組成，其構(gòu)成的封閉曲線稱為生成曲線。生成曲線的線型誤差將直接影響發(fā)動機氣缸內(nèi)燃料燃燒質(zhì)量，進而影響發(fā)動機工作性能。參見附件1產(chǎn)品圖。

每個凸輪軸都要經(jīng)過對毛坯的車、銑、鉆、粗磨、精磨等二十多個工序才能完成。凸輪軸磨床就是完成凸輪軸最后一個工序：粗磨、精磨凸輪軸上的每個凸輪。這里以FN3全數(shù)控凸輪軸磨床（下稱FN3磨床）為例說明。

FN3磨床概述
FN3磨床由原西德FORTUNA公司生產(chǎn)，其型號為FN3－DS350／1000.FN3磨床機械部分由機床身、工作臺、頭架、尾架、主軸砂輪、砂輪修造器、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、動平衡系統(tǒng)等部件組成。電氣部分由數(shù)控系統(tǒng)、模擬驅(qū)動系統(tǒng)、MARPOSS測量儀、超聲波檢測儀等部件組成。

磨床技術(shù)指標(biāo)
FN3磨床主要技術(shù)指標(biāo)：
X軸行程（線性）0-300毫米,速度10米/分.
Z軸行程（線性）0-1000毫米,速度10米/分.
C軸行程（旋轉(zhuǎn)）0－360度,轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分.
主軸砂輪線速度35-60米／分
金剛輪轉(zhuǎn)速500-2000轉(zhuǎn)/分

二.數(shù)控系統(tǒng)配置
----數(shù)控系統(tǒng)不僅具有是組成數(shù)控磨床不可缺少的重要部分，它通過驅(qū)動系統(tǒng)、測量系統(tǒng)完成對工件的精確磨削，并對磨床輔助部件或設(shè)備進行監(jiān)控。

----FN3磨床為全數(shù)控凸輪軸磨床,要求數(shù)控系統(tǒng)不僅具有對模擬驅(qū)動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、動平衡儀、MARPOSS測量儀、超聲波檢測儀等的監(jiān)控，更重要的是具有凸輪曲線磨削功能，并確保凸輪軸的各項技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求。

----西門子840C數(shù)控系統(tǒng)完全能滿足全數(shù)控凸輪軸磨床的要求。主要原因是它具有電子齒輪軸、直線表插補、曲線表插補、C軸調(diào)速功能功能。其配置主要如下：

硬件配置：選用840C12槽主機框架包括MMCCPU板、NCCPU板、PLCCPU板、位控板及DMP模塊等，操作臺選用顯示器、機床控制鍵盤；

軟件配置：OS系統(tǒng)軟件選用DRDOSV6．0版，數(shù)控軟件選用V6．02版(非出口版)；

選件配置：電子齒輪、直線表插補、曲線表插補等。
三.FN3磨床電氣系統(tǒng)設(shè)計
----電氣系統(tǒng)設(shè)計的目的是將磨床機械部分與電氣部分有機地結(jié)合起來，使磨削加工成為高精度，高效率，安全可靠的全自動化生產(chǎn)。

----電氣系統(tǒng)設(shè)計總體上包括硬件、系統(tǒng)調(diào)試、軟件三大部分。

硬件設(shè)計的原則是在滿足磨削功能的條件前提下，降低成本；

系統(tǒng)調(diào)試的原則是將標(biāo)準(zhǔn)的840C系統(tǒng)通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)使之符合FN3磨床工作特性；

軟件設(shè)計的原則是采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，對每個部件的運行要進行安全可靠的動態(tài)控制，并具有豐富的信息指示。
電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計
NC硬件設(shè)計主要是數(shù)控軸的設(shè)計。本加工中心的數(shù)控軸有X、Z、C、S1、S2五個。
PLC硬件設(shè)計主要是指對外部執(zhí)行部件監(jiān)控電路的設(shè)計。它包括機床控制面板、機床輔助控制面板、驅(qū)動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、動平衡儀、MARPOSS測量儀、超聲波檢測儀等電氣系統(tǒng)，這些電氣的信號都要與840C的DMP模塊（IO模塊）連接