中達(dá)電通上海分公司機(jī)電處 姚坤

  摘  要：在描述精密珩磨加工原理的基礎(chǔ)上，對(duì)基于中達(dá)機(jī)電技術(shù)的臥式精密珩磨機(jī)自動(dòng)化解決方案進(jìn)行分析論證和總體設(shè)計(jì)。

  關(guān)鍵字：伺服系統(tǒng) HMI  PLC

1 引言

  在金屬等材料切削成型加工領(lǐng)域，珩磨加工屬于精加工后期的精整加工，其目的是為了獲得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。珩磨用刃形和刃數(shù)都不固定的磨具或磨料進(jìn)行微小加工余量切削的方法。

2工藝原理

  珩磨用鑲嵌在珩磨頭上的油石（又稱(chēng)珩磨條）對(duì)精加工表面進(jìn)行的精整加工，又稱(chēng)鏜磨。珩磨主要應(yīng)用在對(duì)孔的加工, 但根據(jù)需要有時(shí)也用珩磨來(lái)加工外圓, 平面, 錐形孔和非圓孔(例如轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的非圓孔珩磨）。珩磨加工不一定要對(duì)所有的孔有珩前要求, 此外珩磨需要根據(jù)加工要求, 要能改善尺寸精度，形狀精度, 表面精度，甚至位置精度。 幾乎所有在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的工藝材料都可以用珩磨加工。根據(jù)不同的工件材料選擇相應(yīng)的切削砂條，使得珩磨可對(duì)硬質(zhì)處理和未硬質(zhì)處理的鋼，鑄鐵，青銅，輕金屬，粉末合金及鍍鉻或者其它鍍層的金屬進(jìn)行加工。加工的尺寸范圍為直徑1－2000 mm，長(zhǎng)度至24米的工件。 珩磨的應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到了整個(gè)金屬加工工業(yè)領(lǐng)域。主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋浩?chē)工業(yè)，刀具及機(jī)床加工工業(yè)，液壓及氣壓器件生產(chǎn)以及航空航天領(lǐng)域。除此之外在空氣壓縮機(jī)和電機(jī)的生產(chǎn)制造中珩磨加工也得到了廣泛應(yīng)用。

3 方案設(shè)計(jì)

  由中達(dá)電通公司開(kāi)發(fā)的臥式精密珩磨機(jī)，具有較高的工作效率和工作性能，該系統(tǒng)不但精確珩磨工件內(nèi)圓，而且能夠精確檢測(cè)工件內(nèi)圓的“凸點(diǎn)”，加工效率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)內(nèi)圓磨床。基于中達(dá)機(jī)電技術(shù)的自動(dòng)化臥式精密珩磨機(jī)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化臥式精密珩磨機(jī)

3.1控制系統(tǒng)的核心工藝及控制分析

  系統(tǒng)要求珩磨和“凸點(diǎn)”檢測(cè)同時(shí)進(jìn)行，珩磨的厚度主要由珩磨油石、油壓控制檢測(cè)的光柵和PLC共同實(shí)現(xiàn)，由于臺(tái)達(dá)32EH00M伺服控制專(zhuān)用PLC系列能夠接收2信道差動(dòng)輸入，所以無(wú)需其它轉(zhuǎn)換電路，光柵尺信號(hào)可直接接入PLC，且同時(shí)將伺服驅(qū)動(dòng)的分頻輸出直接輸入PLC，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)臺(tái)的絕對(duì)位置。在實(shí)際的珩磨過(guò)程中，因工件內(nèi)圓的“凸點(diǎn)”存在，由此形成珩磨變頻馬達(dá)電流瞬間的一個(gè)峰值，利用系統(tǒng)核心PLC記憶該電流峰值形成時(shí)的位置，然后控制伺服小車(chē)在此“凸點(diǎn)”珩磨擺動(dòng)的次數(shù)，達(dá)到預(yù)期的珩磨精度，同時(shí)也可以根據(jù)光柵尺內(nèi)圓半徑的檢測(cè)，自動(dòng)研磨至設(shè)定的厚度。所以該系統(tǒng)采用變頻負(fù)載/電流線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，完成了對(duì)加工工件內(nèi)圓的“凸點(diǎn)”檢測(cè)。臺(tái)達(dá)V系列變頻為全矢量高性能的驅(qū)動(dòng)，能夠快速精確反應(yīng)出負(fù)載電流的變化，而臺(tái)達(dá)PLC采用通訊方式快速采樣變頻器電流為該系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

3.2控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

控制結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2。

圖2 伺服控制結(jié)構(gòu)

3.3硬體控制方案

  PLC     ：DVP32EH00M臺(tái)達(dá)伺服專(zhuān)用。

  變頻器  ：VFD075V43臺(tái)達(dá)全矢量控制型。

  伺服系統(tǒng)：3000W/臺(tái)達(dá)中慣量系列。

系統(tǒng)電控柜參見(jiàn)圖3。

圖3伺服系統(tǒng)電控柜

3.4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

關(guān)鍵的控制參數(shù)如圖4、圖5、圖6所示。

圖4 系統(tǒng)監(jiān)控主頁(yè)

圖5 伺服參數(shù)畫(huà)面1設(shè)置

圖6 伺服參數(shù)畫(huà)面2設(shè)置

3.5主要技術(shù)規(guī)格

（1）加工孔徑： 3-250mm

（2）最大加工長(zhǎng)度：2500mm

（3）主軸轉(zhuǎn)速： 50-600轉(zhuǎn)/分，無(wú)級(jí)調(diào)速

（4）珩磨速度：1.00m-22m/分

（5）主軸功率： 7.5KW

（6）機(jī)臺(tái)功率：3KW

（7）油泵功率：400W

4結(jié)束語(yǔ)

  方案研發(fā)運(yùn)行結(jié)果說(shuō)明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。該機(jī)床可以加工各種材料的內(nèi)圓工件，從淬火鋼、硼鑄鐵、硬質(zhì)合金、陶瓷到鋁合金、青銅、有機(jī)玻璃等硬軟材料，以及其它難加工材料的內(nèi)圓工件。由于臺(tái)達(dá)PLC/EH系列提供大容量掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器（8000項(xiàng)），所以控制系統(tǒng)性能具有無(wú)須其它外設(shè)即可實(shí)現(xiàn)用戶工藝配方的存儲(chǔ)，方便現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的靈活調(diào)度的特點(diǎn)。