摘要 以A－B 9/290双过程CNC系统在英格索尔石墨电极加工机床数控改造为例，阐述双过程数控系统的技术特点，及其在石墨电极加工机床改造中的具体应用。
一、概述
英格索尔石墨电极加工机床是从美国英格索尔机床公司引进的，专门用于石墨电极加工的大型精密数控设备。该机床外形尺寸13000mm×13400mm×5600mm，可加工最大长度3200mm，直径850mm的石墨电极，设计能力为每小时36根。该机床由上料台、1#机、2#机、3#机、下料台、输送架六大部分组成，其中1#、2#、3#机均分为左右两个过程，分别包括加工机头、工件夹具、电极传感器、电极支承装置、装料系统。
电极加工流程为：上料台→1#机工位→2#机工位→3#机工位，下料台。
该机床原控制系统采用了两台美国A－B公司的7/360系统，经过几年的运行，暴露出很多问题，如系统稳定性差，在电极吊运过程中曾发生吊爪突然松开，使电极将托架丝杠砸弯的严重事故；主电源多次损坏，备件少维修困难；机床参数、PAIL程序及工件程序经常丢失，给使用带来很多不便；每次回零操作后，加工电极孔径均发生变化，需要重新调整刀补；3#机主轴定向不稳定，且定向后漂移较大。针对上述存在问题，确定采用美国A－B公司的9/290双过程数控系统进行改造。
二、双过程CNC系统的应用
根据设备的工艺过程及要求，改造后数控系统必须满足可控制联动的轴数，I/O点数，程序容量要求，且能够实现P.AL轴控制功能。A－B 9/290双过程CNC不仅可以满足以上要求，而且可以实现双过程控制。即1台CNC，1个1418操作面板，2个CRT显示器便可实现原机床由2个CNC，2个操作面板，4个CRT显示器的功能。由于机床的控制室与操作现场较远，因此采用了2台CRT新显示器，通过本地及遥控选择操作。
英格索尔石墨电极加工机床改造后的控制系统构成见下图。
1．A－B 9/290 CNC数控系统配置及功能
双CPU 32位处理器1个，输入输出460点，模拟伺服控制板3个，彩色CRT显示器2个，CNC双过程功能转换模板1个，MTB操作面板1个，光纤电缆。
九轴加三轴，最多1250点I/O，PAL容量可达13000元件，远程I/O，闪烁存储及高速Shadow Ram， 1ms伺服刷新，光纤通信抗干扰性能强。
2．位置反馈
该机床位置反馈采用了每转2500线的光电编码器替代原来的旋转变压器（解析器），3#机X、Z轴采用滚珠丝杠传动，误差小，光电编码器装在丝杠上形成半闭环位置反馈；3#机主轴通过齿轮器减速，光电编码器直接装在主轴后构成全闭环反馈。
3．CNC系统的通信
本次改造去掉了原来的两台纸带阅读机，采用了一台微机与A－B 9/290 CNC进行双向通信，用于PAL程序的编写AMP参数设定，工件程序的设计、传送、存储，及PAL程序实时监控，通信采用BS－232接口。
4．系统软件
9/290 CNC系统采用了ODS离线开发系统软件包，该软件采用下拉式菜单方式，与IBM/PC兼容，可用于PAI和AMP的文档管理，具有建立、编辑、编译、注释和打印功能。该软件具有极大的开放性，可通过PAL显示页产生常规数字字母式彩色屏幕以及组态、定义软键，开发用户操作界面。通过RS－232接口可以实现与CNC的通信，实现PAL程序、AMP参数、工件程序的上载及下载，以及在线加工、监控等功能。
5．程序设计及机床参数设定
A－B 9/290的PAL采用梯形图编程。根据英格索尔石墨电极加工机床的工艺要求编写程序，并通过个人计算机下载到CNC的CPT板调试运行。程序的设计依据电极加工工艺及现场实际情况，既能自动完成整个电极的加工，又能人工操作手动完成整个电极的加工过程，同时在程序结构中还要实现在电极加工出现不合格的情况下，可以进行手动及自动切换及返修功能，在工件程序执行过程中还要实现PAL轴控制功能，以实现Z轴的控制，确保每次电极加工时进刀位置不变。
由于该机床I/O点数多，逻辑关系复杂，程序庞大，因此在编程中采用模块化设计。根据机床各部分的功能编写PAL程序，使程序结构清晰，可读性好，同时把一些重要的功能模块如急停、MIS译码、PAL轴控制等功能置于前台执行，而其他辅助功能则置于后台处理，缩短系统扫描时间。
根据机床的实际情况来确定轴的伺服增益，加减速时间，轴的最大加速度等机床参数，保证在多轴联动加工时的产品精度。另外由于采用梳刀加工螺纹，在参数选择时还要保证加工退刀时不能损坏工件。
三、改造效果
英格索尔石墨电极加工机床改造后彻底解决了原先存在的各种问题，使设备的功能更加完善，维修方便，保证了正常可靠地生产，产品加工精度明显提高，产量由改造前每小时30根提高到36根，产出率提高近20%，取得了明显的经济效益。
该系统自1996年及1999年分别投入运行以来，运行稳定可靠，实现了用一台CNC系统对机床进行双过程控制，同时可加工两个不同形状零件，达到了预期的效果。
