凸轮轴磨床电气及磨削工艺设计
数控凸轮磨床的设计及控制系统开发
第 ５期
陈 建武 等 ： 数 控 凸 轮 磨床 的设 计 及 控 制 系 统 开 发
８ ５
算机 ＋ 动 控制 卡’ 运 ’ 放式 数 控 系统 体系 ｔ １ 的开 ３（ － ￣ ４
图 ２ 示） 所 。
在 两个 坐标 轴上 的投 影分别 为 ， Ｙ ； ｒ
主程序界面
机
卡
一 器 里
机电技术
２１年 ｌ月 ０１ Ｏ
数控 凸轮磨床 的设计及控制系统开发
陈建武 林森 宋启盛 王启春 ２ 林砺 宗
（． 洲湾职业技术学院，福 建 莆田 ３ １ ５ ；２华东理工大学机械与动力工程 学院，上海 ２ ０ ３ ； １ 湄 ５２４ ． ０ ２ ７ ３福建省威诺数控有限公司，福建 莆田 ３ １ １１ ． ５ １ｌ
速加 工 的需求Ｌ。 Ｚ Ｊ
图 １ 机 械 结 构示 意 图
本文 介绍 项 目组新 开发 的数控 凸轮 磨床 系统 ， 只 需操作 工人 给定 凸轮 轮廓极 坐标 的封 闭 的离散
２ 控制系统组成
本 磨床 的控 制 系统 采 用 了基 于“ 工业 控 制计
作者简介：陈建武（９５ ，男，硕士，讲师，高级技师。研究方向：Ｃ Ｄ／Ａ １７ 一） Ａ Ｃ Ｍ，数控技术。
我 国 的 高 端 磨 床 ， 例 如 ： 上 海 机 床 厂 生 产 的 ＭＧ１３Ａ 型高精 度万 能外 圆磨床 ， ４２ 曾获 国家 银质 奖 ； 春一机 有 限公司 ２０ 使用西 门子数 控系 长 ０８年 统 ，成功地推 出的 Ｈ ．０ ＨＣ０ ７专用 凸轮轴 磨床 ，适 合 内燃机 ，柴 油机等 较大 规格 凸轮外缘 的磨 削 。 针对 轮廓 形状 复杂 的 凸轮 的 磨削加 工 ， 以及 其 他 曲线 的磨 削 ， 数控加 工无 疑是最 有效 的手段 。 但 是 ，一般 的数控 系统 只有 直线插 补和 圆 弧插补 功能 ，若要插 补 比较 复杂 的轮廓 曲线 ，必 须借助 外 部 计 算 并通 过 直 线 或 圆弧 拟 合 进 行 离 线 编 程
汽车凸轮轴的高速精密磨削技术研究
汽车凸轮轴的高速精密磨削技术研究摘要：随着社会的发展与进步，重视汽车凸轮轴的高速精密磨削技术对于现实生活具有重要的意义。
本文主要介绍汽车凸轮轴的高速精密磨削技术研究的有关内容。
关键词：汽车；凸轮轴；高速；精密；磨削技术；引言凸轮轴是汽车发动机的关键零件之一，也是活塞发动机里的一个部件。
它的作用是控制气门的开启和闭合动作。
由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和动转特性，因此凸轮轴加工的精度、效率、柔性和自动化程度的高低直接影响到发动机的质量、产量、寿命、废气排放和节能。
目前，国内的大部分凸轮轴生产企业仍然广泛使用机械靠模凸轮轴磨床仿形磨削凸轮轴，凸轮轴的轮廓精度直接受到磨床靠模样板制造精度的影响；在加工效率方面，我国工业应用的国产凸轮轴磨床的砂轮线速度基本在60m/s 以下，难以满足汽车工业大规模生产对加工效率和加工精度的需要。
一、凸轮轴加工的工艺特点1.1加工工艺性较差大部分凸轮轴均属细长轴类零件，本身刚性较差，磨削时容易产生弯曲变形，并产生磨削振动，影响加工零件的尺寸一致性和磨削表面质量，加工工艺性较差。
1.2轮廓型面复杂凸轮轴轮廓型面具有多段高次曲线型面，它的升程转角与砂轮半径之间存在非线性关系。
如图1所示，它一般是由基圆段、缓冲段、加（减）速段、顶圆段等几部分组成。
在基圆部，其磨削条件与普通外圆磨削基本相同，但在其它区段，磨削时的情况与普通外圆磨削就有很大差异。
由于凸轮轮廓曲线形状的特殊性，它在磨削时各磨削点的移动速度有很大的变化，尤其是在加（减）速段，磨削线速度可达到磨基圆时的几倍，甚至十几倍。
1.3凸轮表面不同曲线段的硬度分布不一致目前大量轿车发动机凸轮轴采用合金冷激铸铁材质。
合金冷激铸铁凸轮轴由于在铸坯时已采取了局部冷激工艺，因此凸轮型面各段已具有各不相同的硬质层，不再需要进行热处理就能达到零件表面所需的硬度与强度。
心部硬度HB201-262；凸轮各点硬度如图所示。
凸轮各点硬度值1.4加工表面容易产生波纹由于凸轮轴属细长轴类零件，变化的磨削力容易引起磨削振动，加上凸轮轴本身刚性差则会使这种情况愈加严重，其后果则是在磨削表面产生直线波纹，甚至达到肉眼就可看出的程度。
全数控凸轮轴高速磨床的研发
彭 克 立 等 ：全 数 控 凸轮 轴 高速 磨 床 的研 发
・ ５・ １
３ 关键 功 能零部 件 的研发
为 了实现全数控 凸轮轴磨 床 的高速 、精 密磨 削 ，
作 者 还 对 一 些 关 键 功 能 部 件 进 行 了设 计 开 发 。
３ １ 新 型 后 置 电机 式 静 压 电 主 轴 ．
主 研 发 了 一种 液 压 自动 跟 踪 式 中 心架 ，用 以提 高 凸 轮 轴 的磨 削 精 度 。 该 自动 跟 踪 式 中 心 架 为 三 点 支 撑 ，其 工 作 原 理 为 ：采 用 双杠 杆 原 理 ，前 支 撑 点 通 过 液 压 油 驱 动 使 其 前 后 移 动 ，上 下 支 撑 通 过 与 前 支 点 联 动 的 特 殊 角 度 楔 型 驱 动 块 驱 动 ，从 而 实 现 自动 跟 踪 和 适 应 工 件 轴 颈 的 尺 寸 和形 位 误 差 。 液 压 驱 动 油 缸 由 三 级 可 调 压 力 油 源 供 油 ，分 别 对 应 于 粗 磨 、精 磨 、光 磨 ，通 过 压 力 的 自动 调 节 ，可 以 保 证 中 心 架 的 自动 跟 踪 和
图 ４ 液 压 自动 跟 踪 式 中心 架
该 中心架具有刚性好 、控制准确 、响应 快 、操 作
简 便 、调 整 灵 活 及 支 撑 精 度 高 的 特 点 ，定 心 精 度 为
ｏ． ０ ０ ２ ｍｍ 。
频驱动 。这种结构取消 了传统 的皮带传动装置 ，消除 了由于皮带轮不平衡及皮带周期性跳动引起 的机械振 动 ，有效地提高 了主轴系统的高速运动稳定性 ，主轴
自动定心 精度 。为降低 中心 架在 加工 与装 配 以及 长
期使用 的磨损误 差 ，中心架 可 作轴 向平行 调整 ，上
凸轮轴加工工艺(一)
凸轮轴加工工艺(一)凸轮轴加工工艺简介•凸轮轴是发动机中重要的传动零件之一，其加工工艺对发动机的性能和可靠性有着重要影响。
•本文将介绍凸轮轴加工工艺的基本概念、流程以及常见的加工方法。
凸轮轴加工的基本概念•凸轮轴是通过加工将机械元件上的凸轮加工成一定形状的轴状零件。
•凸轮轴加工主要包括车削、磨削、刻槽、抛光等工艺。
凸轮轴加工的流程1.设计凸轮轴的图纸，包括凸轮的形状、角度、半径等参数。
2.准备材料，一般采用高强度合金钢。
3.车削工艺：–选择合适的车削加工设备，如数控车床。
–车削的过程中要确保凸轮的精度和表面质量。
–根据凸轮的形状进行车削。
4.磨削工艺：–选用磨削设备进行凸轮的磨削，以提高加工精度和表面光洁度。
–注意磨削过程中的冷却液和磨削液的使用。
5.刻槽工艺：–根据设计要求，在凸轮上刻槽，以满足其他机械元件的配合要求。
–刻槽方式可以采用刀具刻槽或电火花刻槽。
6.抛光工艺：–通过抛光工艺提高凸轮轴表面的光洁度和精度。
–抛光可以采用机械抛光或化学抛光的方法。
常见的凸轮轴加工方法•数控车床加工：利用数控车床进行凸轮轴的车削、磨削、刻槽等加工操作，具有高精度和高效率的特点。
•磨削加工：采用磨床进行凸轮轴的精密磨削，可以达到较高的加工精度。
•抛光加工：采用机械抛光或化学抛光的方法，提高凸轮轴表面的光洁度和精度。
结论•凸轮轴加工是发动机制造过程中的重要环节，对发动机的性能和可靠性有着重要影响。
•正确的凸轮轴加工工艺可以提高凸轮轴的加工精度和表面质量，从而保证发动机的正常运行。
以上是关于凸轮轴加工工艺的一些基本概念、流程以及常见加工方法的介绍，希望对读者们有所帮助。
加工工艺的优化•在凸轮轴加工工艺中，可以通过以下方式优化加工工艺，提高加工效率和质量：1.刀具选用：–选择合适的切削工具，包括车刀、磨削砂轮等，以满足凸轮轴的加工需求。
–刀具的材料和刃磨方式也需要与材料相匹配，以提高切削效果和工具寿命。
2.工艺参数调整：–根据凸轮轴的形状、材料和加工要求，调整加工参数，如切削速度、进给速度、切削深度等。
凸轮轴零件工艺规程设计说明书
目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第一章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.1凸轮轴工艺设计的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.2凸轮轴设计的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3凸轮轴设计的结果和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.4凸轮轴加工的有关定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 第二章凸轮轴零件的三维造型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 42.1采用UG的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2凸轮轴三维造型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3本章小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 第三章凸轮轴零件工艺规程文件的编制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.1凸轮轴的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.2凸轮轴的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.3凸轮轴的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.4凸轮轴工艺分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.5夹具的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.6拟定工艺路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．183.7本章小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 第四章凸轮轴数控磨削的编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．224.1.编程要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．234.2数控磨编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．234.3本章小结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第五章总结与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.1总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265 .2展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 附录一英文翻译附录二凸轮轴零件图附录三夹具装配图附录四非标准件图附录五机械加工工艺过程卡片附录六机械加工工艺卡片附录七机械加工工序卡片摘要这次毕业设计的目的就是要对轴类零件的半成品以后的磨削加工有所了解，凸轮轴是轴类零件中比较复杂的一种曲轴。
磨床电路毕业设计
引言概述：本文将详细阐述磨床电路毕业设计的相关内容。
磨床电路是一种用于加工工件表面的设备，其电路设计是磨床正常运行的重要组成部分。
为了实现高效、精确的磨削过程，我们需要设计一个性能稳定、动态响应快的电路系统。
本文将从电路设计的角度，分析和探讨磨床电路毕业设计的关键要点，包括电源电路设计、控制电路设计、信号处理电路设计等。
正文内容：1. 电源电路设计1.1 电源稳定性：在磨床电路设计中，稳定的电源是保证磨床正常运行的关键。
我们需要设计一个能够消除电源噪声、波动的电路，以确保磨床的稳定工作。
1.2 电源滤波电路：为了降低电源波纹和噪声，我们可以采用滤波电路来滤除高频噪声。
该滤波电路可以采用RC滤波器或者LC 滤波器，以满足磨床电路的稳定性需求。
1.3 电源保护电路：为了防止电源过流、过压、过热等情况对磨床电路的损坏，我们可以设计一个电源保护电路，通过对电源电压、电流进行实时监测和控制，以保护磨床电路的稳定工作。
2. 控制电路设计2.1 控制模式选择：在磨床电路设计中，我们需要选择适合的控制模式。
常见的控制模式包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
我们需要根据实际情况选择最适合的控制模式，以满足磨床的加工精度和效率要求。
2.2 控制器设计：控制器是磨床电路中的核心部分，它负责接收传感器信号、计算反馈偏差，并通过输出信号控制磨床的运行。
我们需要设计一个高性能、稳定可靠的控制器，以确保磨床的精确加工。
2.3 信号采集与处理：为了获得磨床电路中各个参数的实时数据，我们需要设计信号采集电路，并对采集到的信号进行处理。
信号采集电路可以采用传感器和放大、滤波等模块，而信号处理电路可以采用微处理器或FPGA等来实现。
3. 传感器电路设计3.1 位置传感器：磨床电路中常用的位置传感器包括光电传感器、电感式传感器等。
我们需要根据磨床的具体要求选择合适的位置传感器，并设计相应的电路来接收和处理传感器信号。
3.2 压力传感器：在磨床电路中，压力传感器常用于检测磨床与工件的接触力，以实现磨床加工过程的自动控制。
JKM120YP全数控凸轮磨设计说明书
JKM120YP全数控凸轮轴磨床设计说明书JKM120YP全数控凸轮轴磨床是湖南杰克数控磨床有限公司与湖南一派工业驱动有限公司、武汉华中数控股份有限公司，继JKM120全数控凸轮轴磨床的基础上联合开发的高科技产品，为此，全体设计人员应根据总体设计要求，精心设计，完成各自负责的设计任务。
机械、电器、液压等各部分设计都要服从总体设计要求。
把好各自的设计质量关。
一、总体技术要求1、J KM120全数控凸轮轴磨床采用头架分度，砂轮架往复成形的方式，生成非圆形状，非圆的形成是头架C轴和砂轮架X轴联动的结果。
2、采用上、下台面结构，工作台左右移动及砂轮架纵向仿形运动方式，。
3、机床外观采用全封闭防护，要求全面考虑冷却防护密封问题，。
4、电器、液压各管道及走线都要整齐、牢固、美观，要有走线图和管路布置图。
5、砂轮修整器采用JSZD120K-12/3.5，修整滚轮采用Φ140。
6、砂轮架配用Marposs内置式动平衡仪、西门子主轴电机的电主轴。
7、砂轮架进给电机采用湖南一派直线电机，导轨采用圆柱静压导轨。
8、头架采用NSK轴承结果。
9、尾架轴承采用THK直线轴承结构，运动采用液压和手动两种方式。
二、机床型号：JKM120YP CNC/CBN三、机床规格：Φ120×850毫米四、机床名称：全数控凸轮轴磨床五、机床主要技术参数1、加工零件最大长度1000毫米2、加工零件最大直径Φ120毫米3、加工零件最大重量100公斤4、加工零件最大升程40毫米5、C BN砂轮尺寸φ500×24×203毫米砂轮线速度80 —120/米/秒6、数控坐标轴：砂轮架进给（X）、工作台移动(Z)、工件旋转(C)7、数控系统：华中数控HNC-32M8、伺服电机：砂轮架纵向进给直线电机EJX5S 80 20A/EJX5P 50 20A(一派)，工作台移动伺服电机GK6083-6AC61-FE (华中)，头架旋转伺服电机GK6107-8AC61-FE (华中)。
汽车柴油机凸轮轴加工工艺毕业设计
毕业设计（论文）题目汽车柴油机F3000凸轮轴加工工艺设计学院机械与动力工程学院专业班级热能与动力工程2010级1班学生姓名学号**********指导教师职称副教授评阅教师职称年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。
与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
毕业设计（论文）作者（签字）：年月日本科生毕业设计摘要摘要凸轮轴作为柴油发动机配气机构的重要部件，其性能和质量对发动机的整体性能有着直接影响，因此柴油机凸轮轴加工工艺有着特殊的要求。
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凸轮轴磨床电气及磨削工艺设计摘要：全数控凸轮轴磨床是汽油发动机和柴油发动机凸轮轴关键生产设备，它直接影响发动机的性能和效率。
由于其磨削工艺复杂、磨削精度很高，一直依赖进口，目前国内完全可采用西门子840C数控系统实现全数控凸轮磨床的制造或技术改造。
一.凸轮轴磨床概述凸轮轴磨床可分为非数控靠磨磨床、数控靠磨磨床、全数控磨床三大类。
其中全数控磨床技术难度最大，但其最大的优点是磨削精度高、产品质量稳定、产品更换灵活方便、生产效率高。
目前国内已开始采用西门子840C数控系统实现全数控凸轮磨床的制造或技术改造。
1. 凸轮轴简介凸轮轴对汽车而言是一个关键的基础部件,它安装于发动机内,控制气缸的进气和排气,一个气缸由一个进气和一个排气凸轮控制,广泛应用于汽油发动机和柴油发动机，如摩托车、汽车、火车、卡车等。
每个凸轮轴是由若干个凸轮组成，如四缸发动机，一个凸轮轴由八个凸轮组成。
每个凸轮其形状为桃形，由基园和许多二次曲线，三次曲线及圆弧组成，其构成的封闭曲线称为生成曲线。
生成曲线的线型误差将直接影响发动机气缸内燃料燃烧质量，进而影响发动机工作性能。
参见附件1产品图。
每个凸轮轴都要经过对毛坯的车、铣、钻、粗磨、精磨等二十多个工序才能完成。
凸轮轴磨床就是完成凸轮轴最后一个工序：粗磨、精磨凸轮轴上的每个凸轮。
这里以FN3全数控凸轮轴磨床（下称FN3磨床）为例说明。
2. FN3磨床概述FN3磨床由原西德FORTUNA公司生产，其型号为FN3－DS350／1000.FN3磨床机械部分由机床身、工作台、头架、尾架、主轴砂轮、砂轮修造器、液压系统、冷却系统、动平衡系统等部件组成。
电气部分由数控系统、模拟驱动系统、MARPOSS测量仪、超声波检测仪等部件组成。
3. 磨床技术指标FN3磨床主要技术指标：X轴行程（线性）0-300毫米, 速度10米/分.Z轴行程（线性）0-1000毫米,速度10米/分.C轴行程（旋转）0－360度, 转速200转/分.主轴砂轮线速度35-60米／分金刚轮转速500-2000转/分二.数控系统配置数控系统不仅具有是组成数控磨床不可缺少的重要部分，它通过驱动系统、测量系统完成对工件的精确磨削，并对磨床辅助部件或设备进行监控。
FN3磨床为全数控凸轮轴磨床,要求数控系统不仅具有对模拟驱动系统、液压系统、冷却系统、动平衡仪、MARPOSS测量仪、超声波检测仪等的监控，更重要的是具有凸轮曲线磨削功能，并确保凸轮轴的各项技术指标满足设计要求。
西门子840C数控系统完全能满足全数控凸轮轴磨床的要求。
主要原因是它具有电子齿轮轴、直线表插补、曲线表插补、C轴调速功能功能。
其配置主要如下：·硬件配置：选用840C12槽主机框架包括MMC CPU板、NC CPU板、PLC CPU 板、位控板及DMP模块等，操作台选用显示器、机床控制键盘；·软件配置：OS系统软件选用DRDOSV6．0版，数控软件选用V6．02版(非出口版)；·选件配置：电子齿轮、直线表插补、曲线表插补等。
三.FN3磨床电气系统设计电气系统设计的目的是将磨床机械部分与电气部分有机地结合起来，使磨削加工成为高精度，高效率，安全可靠的全自动化生产。
电气系统设计总体上包括硬件、系统调试、软件三大部分。
·硬件设计的原则是在满足磨削功能的条件前提下，降低成本；·系统调试的原则是将标准的840C系统通过调整相关参数使之符合FN3磨床工作特性；·软件设计的原则是采用结构化程序设计，对每个部件的运行要进行安全可靠的动态控制，并具有丰富的信息指示。
1. 电气系统硬件设计NC硬件设计主要是数控轴的设计。
本加工中心的数控轴有X、Z、C、S1、S2五个。
PLC硬件设计主要是指对外部执行部件监控电路的设计。
它包括机床控制面板、机床辅助控制面板、驱动系统、液压系统、冷却系统、动平衡仪、MARPOSS测量仪、超声波检测仪等电气系统，这些电气的信号都要与840C的DMP模块（IO 模块）连接。
2. 电气系统调试电气系统调试是对配置好的数控硬件系统进行相关参数的调整使之符合FN3凸轮轴磨床的工作要求。
主要包括NC机床数据和PLC机床数据调整。
2.1 NC机床数据调整NC机床数据调整主要是FN3磨床各轴参数的设置。
其关键参数如下：·设置FN3磨床具有一个方式组、一个通道、三个进给轴、二个主轴；·定义三个进给轴各位置环接口（指令口和测量口）、二个主轴速度环接口（指令口）；·设置三个进给轴可计算的位控参数，如位置当量值、理论速度值；·设置三个进给轴运动特性的位控参数，如位置增益、加速度、轴速度等参数。
轴的运动特性与磨床的机械结构、磨损程度等有密切的关系。
轴的位控参数是根据轴的运动特性来设定。
轴的位置增益是反映位置环中对轴运动位置的动态跟踪特性。
轴的位置加速度是反映位置环中在轴启动到设定速度和设定速度到停止期间，运动位置的加速、减速特性。
轴速度能反映出磨床的工作效率，速度越大，效率越高。
它一般分为最大速度、手动快速度、手动速度、回零速度等。
轴位置增益与加速度也是互相影响。
2.2 PLC机床数据的调整PLC机床数据调整主要是设定IO模块地址。
FN3磨床IO模块地址采用标准设置，直接由PLC机床数据设定。
FN3磨床配置了三个DMPL子站，每个DMPL子站可安装四个输入模块、四个输出模块。
3. 电气控制软件设计电气控制软件设计主要是指PLC程序的设计。
在PLC系统中，为用户设计了标准的接口模块,即OB块，除OB块外，还有受OB块调用的FB、PLB、SB、DB、FX、DX块。
用户控制软件就编写在这些块中，它是用西门子STEPL5语言编制而成的。
在本控制软件中，OB块只使用OB20和OB1，其它程序块的编制按照控制对象功能，采用结构化编程。
主要完成：·初始化处理程序·基本信号处理程序（包括机床控制键盘、NC系统的通道、进给、砂轮轴等、轴限位信号、轴回参考点信号、急停处理）·异步电机处理程序（包括冷却液主系统控制处理、系统控制处理、润滑系统控制处理）·电磁阀处理程序（包括门开/关、工件、砂轮、金刚冷却液开/关、砂轮冷却喷嘴上/下、工件夹紧/松开、MARPOSS测头前/后运动）·金刚轮处理程序·安全保护程序。
安全保护系统在磨床中起着很重要的作用。
它第一保护人的生命安全，第二避免设备受损。
四.FN3磨削工艺设计由于凸轮生成曲线的特殊性，它既不是园也不是直线，就决定了凸轮轴磨床磨削工艺的特殊性。
提供给磨床的生成曲线是0－360度的离散点，数控系统如何利用这些离散点，磨削出符合要求的工件，需解决以下三个关键问题：·离散点变成连续的封闭曲线。
可利用840C曲线表功能实现。
·生成曲线转为磨削曲线。
由于凸轮磨削时，磨削点与生成点不在一个点上，必须进行数学模型变换，而且这种变换还与凸轮的测量方式有关。
·建立C轴调速曲线。
这凸轮磨削中，为保证凸轮加速度恒定，必须建根据C轴角度来调整C轴转速的调速曲线。
所有磨削工艺及关键问题由NC磨削加工程序完成。
FN3磨削加工程序是根据凸轮磨削过程及840C提供的相关功能编制而成，主要包括凸轮生成/速度曲线计算和凸轮磨削二部分。
1. 凸轮生成/速度曲线计算程序凸轮生成/速度曲线计算将给定的凸轮生成表转换为磨削用的磨削曲线(C坐标值、X轴坐标值)。
主要包括以下几部分：·凸轮生成曲线、速度曲线计算程序L900。
它调用L100、L200、L981，L982、L983、L984、L988；·定义生成第一凸轮生成曲线表L100。
根据产品图纸给出的生成曲线表、每个凸轮的距离、相位角、基园直径写入此程序中；·定义生成第一凸轮速度曲线表L200；·计算凸轮1、3、5、7生成曲线L981。
根据L100生成曲线表，将生成曲线转换为磨削曲线，840C对这些数据进行平滑处理形成封闭曲线，用于磨削加工见下图；·计算凸轮2、4、6、8生成曲线L982。
原理同L981；·计算凸轮1、3、5、7调速曲线L983。
根据L200速度曲线表，840C对这些数据进行平滑处理形成封闭曲线，用于磨削加工；其调速曲线图如下：·计算凸轮2、4、6、8调速曲线L984。
原理同L983；·计算生成曲线L988。
功能是将生成曲线转换为磨削曲线。
2. 凸轮磨削参数凸轮加工中磨削程序要涉及许多相关参数,来保证产品质量。
如磨削量、磨削速度值，若选择不当能引起工件变形、尺寸超差。
这些参数主要有以下几大类：·工件参数凸轮1－8位置参数、凸轮1－8角度参数、凸轮基园半径参数、凸轮测量方法。
·砂轮参数砂轮直径、砂轮宽度。
·修整砂轮参数金刚轮进给位置、速度、修磨量、修磨次数等。
·磨削参数砂轮进给位置、速度、粗磨量、半精磨量、精磨量、C轴各转速、凸轮补偿量等。
这些参数有些是固定的，有些是根据磨削效果进行调整的。
3. 凸轮磨削程序凸轮磨削主程序由％20完成。
它调用生成计算L900、八个凸轮磨削L23、砂轮修整。
L25等。
每调用一次磨削一根凸轮轴。
凸轮磨削子程序由L23完成。
它包括凸轮角度设置、粗磨、半精磨、精磨等，每调用一次磨削一个凸轮。
砂轮修整子程序由L25完成。
每调用一次修整砂轮一次。
由于磨削程序较多，这里只给出主程序％20的部分程序如下：%MPF20…L900 计算生成曲线…L25 P1 修整砂轮….N0120 G90 G1 F=R24 Z=-R1 R712=R11 R9=0Z轴到第一凸轮位置N0140 L23 P1磨第一凸轮…N0220 G90 G1 F=R24 Z=-R2 R712=R12 R9=1 Z轴到第二凸轮位置L23 P1磨第二凸轮…N0320 G90 G1 F=R24 Z=-R3 R712=R13 R9=0 Z轴到第三凸轮位置N0340 L23 P1 磨第三凸轮….N0420 G90 G1 F=R24 Z=-R4 R712=R14 R9=1 Z轴到第四凸轮位置N0430 R150=R64/2N0440 L22 P1 磨第四凸轮L25 P1修整砂轮….N0520 G90 G1 F=R24 Z=-R5 R712=R15 R9=0Z轴到第五凸轮位置N0540 L23 P1 磨第五凸轮…N0620 G90 G1 F=R24 Z=-R6 R712=R16 R9=1Z轴到第六凸轮位置N0640 L23 P1 磨第六凸轮…N0720 G90 G1 F=R24 Z=-R7 R712=R17 R9=0 Z轴到第七凸轮位置N0740 L23 P1 磨第七凸轮…N0820 G90 G1 F=R24 Z=-R8 R712=R18 R9=1 Z轴到第八凸轮位置N0840 L23 P1磨第八凸轮N0900 M29 M39L25 修整砂轮…M02五.FN3磨床实际磨削效果采用西门子840C的FN3凸轮磨床，经调试磨削出一件生成值和表面粗糙度合格的凸轮后，连续加工400件，抽检10％，检查系统的可靠性和稳定性。