張輝，曹健

山東普利森集團有限公司 山東德州 253076

1 序言

伸線釜是拉絲機上常用的一個零件，屬于消耗品，其外圓磨損后需要重新噴涂碳化鎢或其他耐磨材料，重新磨削加工。

目前市場上用于磨削伸線釜的機床主要是用戶自行將普通臥式車床上的四方刀臺拆除后增加磨頭。此種加工方式主要有以下幾個缺點：①磨頭剛性差，磨削時變形大，磨削完成后工件錐面?zhèn)饶妇€直線性差。②普通機床各個進給軸的進給都需要人工操作，勞動強度大，對人員的操作技能要求高。③為避免因工人操作失誤引起的缺陷，需要將涂層加厚，費工費料[1-3]。

我公司生產(chǎn)的MK61125伸線釜數(shù)控磨床，采用西門子SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)，可對各種形狀的工件外圓、錐面及端面進行磨削，同時我們還針對加工工藝，開發(fā)出專用的用戶界面，機床在性能和工作效率上都得到了用戶的肯定。

2 典型工件及加工工藝分析

拉絲機上用的伸線釜外形有很多種，圖1是一種常見的外形，在放大圖樣中可以看到外輪廓有3個角度值和1個R角，即0.25°、1°、120°和R角，且要求磨削表面粗糙度值Ra≤0.4μm。從圖1可以看出，每一個角度都是一條直線段，采用數(shù)控系統(tǒng)兩軸插補即可達到目的?？紤]到砂輪本身有一定寬度，角度多，因此磨刀架需要有回轉(zhuǎn)角度功能。由于工件外層噴涂耐磨材料，因此需要采用金剛石砂輪磨削，但如果直接用高粒度砂輪磨削，會導(dǎo)致砂輪磨損嚴重，所以需要先采用低粒度砂輪進行粗磨留量后再進行精磨，因而需要設(shè)置兩套刀架，一套用于精磨，一套用于粗磨，避免采用一套刀架經(jīng)常更換砂輪的情況發(fā)生，節(jié)約輔助時間，提高加工效率。

圖1 伸線釜常見外形

3 機床結(jié)構(gòu)配置

本文所述數(shù)控磨床總體布局如圖2所示，采用臥式車床整體四導(dǎo)軌形式布局，由床身、輔助床身、床頭箱、卡盤、尾座、精磨磨削刀架、粗磨磨削刀架、主電動機、電動機底座、操作按鈕站、液壓系統(tǒng)、砂輪冷卻過濾系統(tǒng)等部分組成。

圖2 機床總體布局示意

該機床采用西門子SINUMERIK 828D數(shù)控系統(tǒng)，集CNC、PLC、操作界面以及軸控制功能于一體，通過Drive-CLiQ總線與全數(shù)字驅(qū)動SINAMICS S120 實現(xiàn)高速可靠通信，PLCI/O 模塊通過PROFINET連接，可自動識別，無需額外配置。大量高檔的數(shù)控功能和豐富、靈活的工件編程方法使其可以自如應(yīng)用于各種加工場合。

4 EasyScreen概述

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的西門子界面不能滿足機床廠商或者最終用戶的需求時，可以在SINUMERIK 828D上通過“EasyScreen”編譯器設(shè)計制造商專用或者終端用戶專用的擴展操作界面，也可以用于改善標(biāo)準(zhǔn)的西門子界面，例如可以設(shè)計個性化的零件編輯畫面、人性化的機床診斷界面等。

EasyScreen采用ASCII文件配置的方式進行編寫，可以理解為西門子特有的語法格式。這使得EasyScreen設(shè)計界面不需要特殊的軟件，只需要Notepad（記事本）、Ultraedit等工具即可。

EasyScreen能夠基本實現(xiàn)的功能包括：可添加元素如軟鍵、變量、文本和圖片等；可自由調(diào)整畫面結(jié)構(gòu)；可執(zhí)行操作如切換畫面、輸入變量值和點擊軟鍵等；可訪問變量如NC、PLC和用戶變量等；可執(zhí)行函數(shù)功能如預(yù)定義函數(shù)、PI服務(wù)；用戶訪問等級限定。

相關(guān)文件如下。

1）COM源文件：具體描述用戶界面的所有內(nèi)容以及實現(xiàn)的具體功能，存放路徑為“/card/oem/SINUMERIK/hmi/proj/”。

2）INI配置文件：用來描述用戶界面如何嵌入828D/840D sl系統(tǒng)中、嵌入方式以及一些相關(guān)的功能定義，路徑為“/card/oem/SINUMERIK/hmi/cfg/”。

3）語言文件：用于存放用戶界面在不同語言環(huán)境下所顯示不同國家文字字符串的文件，路徑為“/card/oem/SINUMERIK/hmi/lng/”。

4）圖片文件：用于顯示在用戶界面上所使用的圖片，格式必須為png，路徑為“/card/oem/SINUMERIK/hmi/ico/icoxxx”。

5 界面設(shè)計

5.1 磨削用戶界面結(jié)構(gòu)

磨削用戶界面一共需要兩個：磨1°及30°、磨削0.25°，界面之間通過軟鍵觸發(fā)。根據(jù)界面的圖片指示，操作者手動對刀，并通過軟件“裝載坐標(biāo)”將當(dāng)前工件坐標(biāo)載入到輸入框內(nèi)，并輸入相關(guān)加工參數(shù)，按下“裝載程序”，系統(tǒng)將自動調(diào)用加工程序，操作者直接啟動加工，用戶界面結(jié)構(gòu)如圖3所示。用戶界面的內(nèi)容和具體功能通過編輯custom.com文件來實現(xiàn)。

圖3 用戶界面結(jié)構(gòu)示意

5.2 磨削用戶界面設(shè)計相關(guān)文件

（1）COM源文件的編輯 磨1°及30°界面、磨削0.25°界面分別如圖4、圖5所示。具體文件如下。

圖4 界面1示意

圖5 界面2示意

（2）加工程序編輯 具體加工程序如下。

（3）EasyScreen嵌入Custom區(qū)配置文件 主要包括以下幾種文件。

1）Easyscreen.ini：用來指定用戶畫面所啟動的com文件。

2）Custom.ini：描述在Custom區(qū)起始畫面中的相關(guān)顯示。

3）Slamconfig.ini：配置Custom區(qū)入口按鈕相關(guān)屬性，如Custom區(qū)按鈕是否顯示、在主菜單中的第幾個軟鍵等。

將這些文件內(nèi)容放到系統(tǒng)相應(yīng)的根目錄下，重啟系統(tǒng)，用戶界面就會顯示在系統(tǒng)Custom中。至此就通過EasyScreen完成了對界面的設(shè)計，用戶可以進行應(yīng)用操作。

6 結(jié)束語

本文通過分析伸線釜磨削加工工藝需求，在西門子SINUMERIK 828D平臺上，應(yīng)用EasyScreen對HMI界面進行功能擴展設(shè)計，使磨削加工操作直觀簡單，提高了加工效率，具有推廣意義。