1．玻璃雕刻机的机械结构

    玻璃雕刻机采用直角龙门式结构，有6个传动轴，分别是X、Y、Y´，Z、C、S轴。其中X、Y、Z轴用来控制磨削砂轮的空间位置；Y、Y´是同步轴(因为该机床的横梁很长必须由两个电动机同步驱动)；C轴绕Z轴旋转，控制砂轮的偏转姿态角；X、Y、Y´，Z、C轴是联动的；主轴S带动砂轮旋转，在玻璃加工时S轴高速旋转研磨玻璃，在刀库换刀时起主轴定位的作用，如图1所示。

2．玻璃雕刻机数控系统

    (1)硬件　该系统采用了航天数控CASNUC2100数控系统作为硬件平台，硬件部分使用的是高性能的奔腾处理器和IPC工业主板，内存可以扩充(最大容量跟主板型号有关)。其系统是一个总线式、模块化的数控系统，由无源总线板、CPU模块、位置控制模块、I/O控制模块、A/D数据采集模块等构成，如图2所示。

    ①控制轴数6轴。每块位置控制卡控制4轴，第一块板控制X、Y、Z、C轴伺服，第二块板控制Y´、主轴伺服，伺服为交流伺服单元。接口信号有给定、反馈和报警信息。

    ②联动轴数4轴。

    ③主轴控制：连接主轴伺服。

    ④模/数转换器12Bit输入0- -5V。

    ⑤显示部件：LCD显示。

    ⑥通信能力：RS(232接口)。

    ⑦软、硬盘接口。

    ⑧微机键盘。

    ⑨存储器控制：硬盘、DOC/DOM。

    ⑩I/O接口：32入/24出，根据控制需要插两块I/O板。

    (2)软件　数控系统的软件采用模块化的方式编程，主要包括系统管理模块、人机接口模块、通信模块、加工程序预处理模块、刀补模块、插补模块以及逻辑控制模块。各模块相对独立，在调度管理模块的协调下进行数据的交换。

    ①特点是：该系统的电动机的同步控制、主轴定位和抛光磨损实时补偿是本系统控制的重点和难点。由于玻璃雕刻机床同步控制的轴相距较远，有约3m的距离，如果同步性能不好，其加工精度就不能保证，严重时还会造成丝杠等精密零件的损坏，因此本控制系统通过软件对两同步电动机反馈脉冲进行位置检测，并根据实际偏差进行补偿，较好地解决了此问题。另外在抛光加工时，磨轮磨损较快，为保证抛光轮压力恒定，根据磨轮电动机功率检测数据，对抛光轮磨损进行实时动态补偿，使磨削效果得到保证。

    ②主要功能：该系统控制软件功能强大，不仅具有直线插补、圆弧插补、刀具长度补偿、刀具半径补偿等功能，还根据玻璃雕刻机床的特点增加了主轴准停定位、砂轮压力检测、砂轮磨损手动和自动补偿、刀库数据管理、平行轴同步偏差检测和补偿、砂轮尺寸检测等特殊功能。

    ③辅助自动编程软件。直接对加工图案进行数控编程不仅繁琐复杂、效率低下，而且有可能不能完成编程任务。为使用简便，我公司与北航海尔公司联合开发了 CAXA玻璃雕刻自动编程软件。该软件能将线条数据转化为数控系统能够识别的指令数据，操作者只需输入所要雕刻线段的中心线，并设定每条线条宽度、线条深度以及初始段和结尾段的长度(初始段和结尾段的长度为逐步降刀和逐步提刀所经过的路径长度)，编程系统便能自动计算出砂轮的走刀轨迹，并根据玻璃的加工工艺，自动确定加工速度、主轴转速以及其他辅助功能，产生数控系统能够识别的数据指令代码，提供给数控系统使用。

四、一体化CASNUC 2100e数控系统在斜轴外圆磨床中的应用

    斜轴磨床即可以磨外圆，也可以磨端面。使用于汽车、摩托车、压缩机等行业磨削带肩圆柱或齿轮轴的端面和外圆。

    济南第四机床厂新开发一种斜轴功能的磨床，选用航天数控的2100eG数控系统，经联机调试，完全满足使用要求。

    2100eG数控系统可用于直切外圆磨床、带斜轴功能的外圆磨床，技术指标如下：

    (1)  控制X轴、Z轴、主轴。

    (2)  斜轴功能的外圆磨床可实现单动、联动功能，斜轴角度可在0.000°～80.000°之间设定。

    (3)  E参数功能，具有＋、－、﹡、/运算，判断、跳转功能，可读取X、Z、轴坐标当前位置用于砂轮修整后的加工。

    (4)  数控系统能接收处理量仪探头信号。

    (5)  急退功能：当遇到紧急情况时，可自动执行急退，避免事故的发生。

    (6)  电动机低速处理，最低速可执行0.001mm/min，最高速可达100m/min。

单动：移动X轴时，只有X轴移动。

联动：移动X轴时，Z轴也移动，使X轴保持与Z轴垂直移动。

砂轮修整程序：

E80：X向砂轮修整参数，对刀后将数据输入到E参数中

E81：Z向砂轮修整参数

N01 E50＝E80+12.941；

N02 E51＝E50-9.367；

N05 E52＝E50-10.975；

N06 E53＝E50-12.941；

N10 E60＝E81-50；

N11 E61＝E81-31.5；

N12 E62＝E81-28.5；

N13 E63＝E81-8；

N18 M08；

N19 M50        联动

N20 G01G90G94X＝E50 F3000；

N12 G01G90G94Z＝E60 F3000；

N14 X＝E51 F500；

N29 Z＝E61 F＝E09；

N15 G01G90G94 X＝E52 Z＝E62；

N20 G01G90G94 Z＝E63；

N25 G02G91 X-1.966 Z0.983 R2；

N21 G01G90G94 Z＝E81；

N22 G01G91G94 X-40；

N23 G01G91G94 Z5F3000；

N24 G01G90G94 X＝E50；

N25 E80＝E80-E82；

N26 E81＝E81-E83；

N27 E10-E82；

N29 M99；

工件加工程序：

E10：X向工件加工对刀参数

E11：Z向工件加工对刀参数

N1 E30＝E10+2；

N4 E31＝E11+E14；

N5 M03；

N6 M08；

N7 M51；      单动

N8 G90G01G94 X0 F3600；

N9 M50；      联动

N10 G90G01G94 Z＝E31；

N11 M51；       单动

N12 G01G90G94 X＝E30；

N13 G91G01G94 X-1.5 F500；

N14 X-0.5 F6；

N15 X-0.7 F0.6；

N16 X-0.1 F0.2；

N17 X-0.001 F0.1；

N18 G01G91G94 X2 F500；

N19 G01G90G94 X0 F3600；

N20 M50；        联动

N21 M05；

N22 M09；

N23 E2＝E2+1；

N24 M30；