劉 江

（1.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065；2.延長油田股份有限公司七里村采油廠，陜西 延安 717111）

M224內(nèi)圓磨床數(shù)控化改造

劉 江1,2

（1.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065；2.延長油田股份有限公司七里村采油廠，陜西 延安 717111）

對(duì)M224半自動(dòng)內(nèi)圓磨床進(jìn)行了數(shù)控化改造。實(shí)踐證明，改造后簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床定位精度及操作性能。

內(nèi)圓磨床；人機(jī)界面；數(shù)控改造

一、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(dòng)內(nèi)圓磨床，具有手動(dòng)、電感、塞規(guī)、定程4種測量方式，機(jī)床的所有動(dòng)作靠3個(gè)電磁閥切換液壓油路實(shí)現(xiàn)，電控線路是典型的繼電接觸控制線路。

受機(jī)床床身結(jié)構(gòu)限制，縱向工作臺(tái)無法采用伺服驅(qū)動(dòng)方案，因此保持原液壓驅(qū)動(dòng)方案不變。對(duì)徑向工作臺(tái)采用伺服驅(qū)動(dòng)的控制方案改造，伺服系統(tǒng)具有很好的重復(fù)定位精度，方案改變了原工作方式，僅保留手動(dòng)和定程（半自動(dòng)）工作方式。

二、方案實(shí)施

1. PLC、人機(jī)界面選擇

根據(jù)內(nèi)圓磨床加工特點(diǎn)，確定機(jī)床伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為0.1m。由于M224磨床最大磨削孔徑為40mm，在磨削加工時(shí)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(jì)要求PLC的脈沖輸出頻率不低于100kHz。經(jīng)選擇采用了臺(tái)達(dá)EH2系列可編程序控制器，該系列PLC內(nèi)置200kHz高速脈沖輸出模塊、RS485通信接口，具有直線及圓弧插補(bǔ)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(tái)（X軸）最低運(yùn)動(dòng)速度為0.06mm/min，最高運(yùn)行速度為1 200mm/min，完全滿足工藝要求。

選擇臺(tái)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)，可在屏上設(shè)計(jì)觸摸按鍵以節(jié)省PLC輸入點(diǎn)，可實(shí)時(shí)顯示磨床的工作狀態(tài)。

2.工件主軸控制

工件軸通過1臺(tái)0.55kW/1.1kW雙速三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用兩個(gè)接觸器代替原萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，在新的操縱面板上設(shè)計(jì)1個(gè)三擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換高低轉(zhuǎn)速。

3.砂輪主軸控制

M224磨床使用1臺(tái)3.7kW惠豐F1000-M0037T3B變頻器驅(qū)動(dòng)電主軸作為砂輪主軸。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停，通過變頻器面板手動(dòng)調(diào)整變頻器輸出頻率。改造后重新設(shè)計(jì)了電器柜，將變頻器裝入電器柜內(nèi)部。操作者可用通信方式控制變頻器啟停。變頻器和PLC通過RS485通信口相連，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停，在觸摸屏上可實(shí)時(shí)顯示變頻器工作電流、電壓、故障代碼等參數(shù)。

4.冷卻泵控制

改造前M224磨床只有1個(gè)冷卻泵，冷卻液經(jīng)水閥后分為兩路，一路給砂輪主軸，一路給磨削工件。由于兩路共用同1個(gè)水箱，磨削產(chǎn)生的鐵屑混入冷卻液后，會(huì)造成水路堵塞。改造后，取消水閥，增加了1個(gè)冷卻泵，工件冷卻水箱與砂輪主軸冷卻水箱各自獨(dú)立。

5.液壓系統(tǒng)

改造前，M224磨床是靠3個(gè)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(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的各種進(jìn)給動(dòng)作。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(duì)于使用液壓夾具鎖緊工件的機(jī)床必須另外加裝1個(gè)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。

6.絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)成

改造后的電控系統(tǒng)以臺(tái)達(dá)DVP-32EH00T2 PLC為控制核心，選用三菱MR-J2S-60A伺服驅(qū)動(dòng)器、三菱HC-SFS52伺服電機(jī)構(gòu)成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。伺服電機(jī)編碼器上采用了17位絕對(duì)位置編碼器，分辨率達(dá)到131 072脈沖/r。在系統(tǒng)聯(lián)機(jī)時(shí)，要將PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器的電源輸入設(shè)定為同時(shí)或伺服驅(qū)動(dòng)器電源先啟動(dòng)，以免絕對(duì)位置數(shù)據(jù)傳輸異常導(dǎo)致伺服報(bào)警。

三、結(jié)語

經(jīng)過數(shù)控化改造后的M224半自動(dòng)內(nèi)圓磨床，X軸重復(fù)定位精度在2μm以內(nèi)，加工出的產(chǎn)品的尺寸分散在15μm以內(nèi)。改造后機(jī)床性能穩(wěn)定、操作方便，達(dá)到了預(yù)期效果。

TG581+.2

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2014-05-14）