1 方案確定
　　M224磨床是由液壓、機(jī)械、電氣聯(lián)合控制的半自動內(nèi)圓磨床，具有手動、電感、塞規(guī)、定程四種測量方式，機(jī)床的所有動作靠三個電磁閥切換液壓油路實現(xiàn)，電控線路是典型的繼電接觸控制線路。機(jī)床的縱向工作臺由往復(fù)油缸驅(qū)動，通過行程開關(guān)、撥叉等位置的調(diào)節(jié)和控制變向?qū)崿F(xiàn)機(jī)床的縱向往復(fù)；機(jī)床的徑向工作臺靠進(jìn)給油缸驅(qū)動，進(jìn)給油缸上部裝有進(jìn)給變速箱，通過齒條齒輪傳遞及凸輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)機(jī)床的變速進(jìn)給。
　　受機(jī)床床身結(jié)構(gòu)限制，縱向工作臺無法采用伺服驅(qū)動方案，因此保持原液壓驅(qū)動方案不變。機(jī)床徑向工作臺上部的進(jìn)給箱里面裝配的零件多達(dá)70多個，是故障多發(fā)部位，而且進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)緊湊，維修時很不方便，因此對徑向工作臺采用伺服驅(qū)動的控制方案改造。由于伺服系統(tǒng)具有很好的重復(fù)定位精度 ，本技術(shù)改造方案去掉了電感和塞規(guī)測量工作方式，僅保留了手動和定程（半自動）兩種工作方式。
　　2 方案實施
　　2.1 PLC、人機(jī)界面選擇
　　根據(jù)內(nèi)圓磨床磨削加工的工藝特點，確定機(jī)床伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為0.1 m。由于M224磨床最大磨削孔徑為40mm，在磨削加工時砂輪與工件之間有超過20mm的空刀量，為了不影響加工效率，設(shè)計要求PLC的脈沖輸出頻率不低于100KHz。經(jīng)選擇采用了臺達(dá)EH2系列可編程序控制器，筆耕論文，該系列PLC內(nèi)置200KHz高速脈沖輸出模塊、RS485通訊接口，具有直線／圓弧插補功能，最低脈沖輸出頻率為10Hz，配合導(dǎo)程為5mm的滾珠絲杠，徑向工作臺（X軸）最低運動速度為0.06mm／min，最高運行速度為1200mm／min，完全滿足內(nèi)圓磨床加工時的工藝要求。選擇臺達(dá)A系列5.7“單色觸摸屏作為人機(jī)界面，人機(jī)界面與PLC通過RS232接口相連，通過觸摸屏可以輸入各種磨削工藝參數(shù)，可以在屏上設(shè)計觸摸按鍵以節(jié)省PLC輸入點，可以實時顯示磨床的工作狀態(tài)。
　　2.2 工件主軸控制
　　工件軸通過一臺0.55KW／1.1KW 雙速三相異步電動機(jī)驅(qū)動，改造前通過操縱面板上上的LW6-3／B093萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)切換高低速度。由于轉(zhuǎn)換開關(guān)上有九對觸點，時間一長容易出現(xiàn)觸點間接觸不良故障，導(dǎo)致電機(jī)缺相。改造后用兩個接觸器KM2、KM3代替萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，在新的操縱面板上設(shè)計一個三擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1來切換高低轉(zhuǎn)速。
　　2.3 砂輪主軸控制
　　M224磨床使用一臺3.7KW 惠豐變頻器驅(qū)動電主軸作為砂輪主軸，變頻器型號為F1000-M0037T3B。改造前變頻器裝在電器柜外面，通過三線式端子控制變頻器的啟動和停止，通過變頻器面板手動調(diào)整變頻器輸出頻率。改造后重新設(shè)計了電器柜，將變頻器裝入電器柜內(nèi)部，操作者不能直接接觸到變頻器面板。為了使操作者使用方便，改造后采用通訊方式控制變頻器啟動和停止 。變頻器和PLC通過RS485通訊口相連，通過人機(jī)界面輸入變頻器工作頻率，通過觸摸屏上的觸摸鍵控制變頻器的啟動和停止，在觸摸屏上可實時顯示變頻器工作電流、電壓、故障代碼等參數(shù)。
　　2.4 冷卻泵控制
　　改造前M224磨床只有一個冷卻泵，冷卻液經(jīng)水閥后分為兩路，一路給砂輪主軸冷卻用，一路在磨削時冷卻工件。由于兩路共用同一個水箱，磨削產(chǎn)生的鐵屑混入冷卻液后，會造成砂輪主軸冷卻水路堵塞而影響砂輪主軸的正常使用。改造后，取消水閥，增加了一個冷卻泵，工件冷卻水箱與砂輪主軸冷卻水箱各自獨立，互不干擾。
　　2.5 液壓系統(tǒng)
　　改造前，M224磨床是靠三個電磁閥切換油路控制杠桿、修整器、行程閥、往復(fù)油缸、進(jìn)給油缸等機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)工作臺快速進(jìn)退、往復(fù)，砂輪修整，粗進(jìn)給，精進(jìn)給和無進(jìn)給磨（包括粗光磨和精光磨）。改造后，由于徑向液壓進(jìn)給系統(tǒng)被伺服進(jìn)給系統(tǒng)取代，相應(yīng)的取消了進(jìn)給電磁閥，而且堵住了機(jī)床配流板上進(jìn)給油缸所接油路。這樣處理之后，夾具液壓松緊油路受到影響而不能使用。所以，對于使用液壓夾具鎖緊工件的機(jī)床必須另外加裝一個電磁閥，控制夾具的松緊。電磁閥進(jìn)油孔接在機(jī)床減壓閥之后，出油孔接工件主軸箱的進(jìn)油套。
　　2.6 絕對坐標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)成
　　改造后的電控系統(tǒng)以臺達(dá)DVP-32EH00T2可編程序控制器為控制核心，選用三菱MR-J2S-60A伺服驅(qū)動器、三菱HC-SFS52伺服電機(jī)構(gòu)成伺服驅(qū)動系統(tǒng)。伺服電機(jī)編碼器上采用了17位絕對位置編碼器，分辨率達(dá)到131072脈沖／轉(zhuǎn)，具有很高的精度控制能力。只要在伺服驅(qū)動器上加裝電池，就能構(gòu)成絕對坐標(biāo)系統(tǒng)。絕對坐標(biāo)系統(tǒng)接線圖見圖2。在系統(tǒng)聯(lián)機(jī)時，要將PLC與伺服驅(qū)動器的電源輸入設(shè)定為同時或伺服驅(qū)動器電源先啟動，以免絕對位置數(shù)據(jù)傳輸異常導(dǎo)致伺服報警。    

 

本文編號：6469