1引言

研磨設(shè)備是對工件的表面進(jìn)行精加工的設(shè)備，此類設(shè)備廣泛用于軸承汽車工業(yè)、刀具及機(jī)床加工工業(yè)、空氣壓縮機(jī)和電機(jī)工業(yè)、液壓氣壓及密封工業(yè)等行業(yè)，零部件等需研磨工件領(lǐng)域。我國的研磨設(shè)備制造業(yè)普遍存在耗能高、噪音大、污染大、效率低等問題，嚴(yán)重影響了操作者身心健康和周邊環(huán)境。近年來越來越多的用戶對機(jī)床人性化、精度、效率等提出了更多的要求，原有的設(shè)備已滿足不了用戶的需求，這就促使我們在研發(fā)時，基于現(xiàn)有機(jī)床制造技術(shù)，采用先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)，對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化重構(gòu)，從而達(dá)到降低機(jī)床耗能和噪音的目的。

2系統(tǒng)概述

雙面研磨機(jī)的加工原理為：批量工件在行星輪內(nèi)由中心輪帶動作圓周運動，上、下研磨盤旋轉(zhuǎn)磨削加工?？刂撇糠种饕捎脷鈩涌刂?，由電磁閥和氣缸配合傳感器來實現(xiàn)動作控制。

我們新一代升級改進(jìn)的研磨加工設(shè)備在如下幾個方面利用了臺達(dá)電氣進(jìn)行了創(chuàng)新和研發(fā)：

（1）VFD-E系列變頻器的使用簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)

利用減速電機(jī)代替復(fù)雜的齒輪和渦輪蝸桿機(jī)械傳動，實現(xiàn)速度連續(xù)可調(diào)。原機(jī)床速度調(diào)節(jié)為機(jī)械換檔變速，只有四檔速度可調(diào)且嚴(yán)禁加工中速度轉(zhuǎn)換，且使用中會因加工零件問題而出現(xiàn)大的噪聲和磨損問題。新的設(shè)計中采用減速電機(jī)直連傳動軸，變頻無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)簡單，對速度控制能力強(qiáng)，運轉(zhuǎn)中可以平滑調(diào)速，從而在工件研磨過程中，更能滿足加工工藝對機(jī)床工作轉(zhuǎn)速的要求。而且高速僅為修盤時使用，正常加工時速度一般較低，也達(dá)到了節(jié)能降耗、降低噪音的目的。（2）ASDA-A2伺服的使用實現(xiàn)半自動上下料，提高上料效率

中心輪的旋轉(zhuǎn)既要帶動工件加工時旋轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)，又要實現(xiàn)帶動行星輪按一定角度旋轉(zhuǎn)定位，使裝載工件的行星輪在上下料的位置精確停止，以便于快速完成工件的裝卸。設(shè)計中采用中慣量伺服系統(tǒng)ASDA-A2驅(qū)動ECMA伺服電機(jī)，利用伺服控制器的Pr路徑定義所需的速度及目的位置參數(shù)，省卻繁瑣的編程及外部控制，十分方便。

（3）DOP-AE觸摸屏和DVP-EHPLC的使用使機(jī)床接線簡單

因機(jī)床動作較多，需要顯示和設(shè)定的數(shù)據(jù)也較多。如果用機(jī)械連接方式，則會大大增加PLC的輸入點數(shù)及電氣連線，故障率也會大大增加，本機(jī)中采用了PLC和觸摸屏相結(jié)合的方案。整機(jī)核心控制采用了臺達(dá)的EHPLC控制，操作終端采用臺達(dá)的8寸256色真彩觸摸屏，兩者通過通訊線連接即可。操作面板上除了必需的快捷鍵外，其余的按鈕操作、工作參數(shù)修改設(shè)定、運行狀態(tài)監(jiān)控、進(jìn)程顯示、報警或提示信息顯示均在觸摸屏上進(jìn)行。

（4）利用通訊技術(shù)使機(jī)器更智能化

臺達(dá)PLC編程軟件功能強(qiáng)大，變頻器及伺服均內(nèi)置RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，使得PLC與變頻器、伺服通訊控制及其方便，而且成本低廉。雙絞線及簡單語句就實現(xiàn)了動作控制、速度調(diào)定及報警監(jiān)控等功能。

（5）尺寸控制和CBN砂輪提高效率

采用CBN砂輪磨削，其耐磨性為在線測量提供了保證，從而可以利用相對測量，對機(jī)床加工工件尺寸做出較精確測量。本機(jī)最終工件尺寸測量精度達(dá)1μm，這樣極大地縮短了加工測量時間，提高了加工效率。

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

為了保證整機(jī)動作的安全可靠及長使用壽命，在電網(wǎng)和電柜進(jìn)線處加有隔離開關(guān)分?jǐn)嘌b置及電源濾波器。PLC電源處加有電源濾波器，輸出點加有終端繼電器保護(hù)。

3動作控制

本機(jī)由四個氣缸分別驅(qū)動上研磨盤擺入、擺出，上升、下降，放松、夾緊及外環(huán)上升、下降，氣缸的行程由各自的限位開關(guān)限定運動極限位置。加工過程分為預(yù)壓、主壓、后壓三個自動轉(zhuǎn)換加工階段，可分別實現(xiàn)消除工件自身誤差、去除尺寸、整形的目的。上下研磨盤及中心輪電機(jī)的旋轉(zhuǎn)可以隨時在人機(jī)界面上輸入所需的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，也可以直接選用所需的轉(zhuǎn)速組一鍵設(shè)定所需轉(zhuǎn)速。隨時可調(diào)的轉(zhuǎn)速和壓力為加工各種不同的工件提供了可能。各種輔助時間等也可以按需設(shè)定。

4軟件設(shè)計

（1）PLC部分

工作流程如下：

首先選擇好加工模式，例如：手動模式、時間模式、尺寸模式修整模式。

手動模式下可以進(jìn)行各動作的調(diào)整，各電機(jī)上、下盤旋轉(zhuǎn)方向、速度等，冷卻液開啟、主加工或精加工等。

時間循環(huán)過程是：搖臂右擺至工作位置—上研磨盤下降—開冷卻油—研磨盤旋轉(zhuǎn)—初加工、主加工、精加工壓力按設(shè)定時間自動轉(zhuǎn)換—研磨盤停止轉(zhuǎn)動—上研磨盤上升—搖臂左擺至極限位置—檢查工件尺寸。修整模式基本同于時間模式動作，只是加工工件改為修整砂輪盤的平面度及銳利度。

尺寸模式下按下循環(huán)起動按鈕，搖臂右擺至工作位置，夾緊機(jī)構(gòu)動作使搖臂夾緊—上研磨盤下降，開啟冷卻油—上盤下降至工件，研磨盤啟動，初、主、精加工壓力自動轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間由予先調(diào)定尺寸值控制—尺寸到以后，研磨盤停止轉(zhuǎn)動，冷卻油停止，上盤上升—夾緊機(jī)構(gòu)動作，使搖臂松開—搖臂向左擺出—檢查工件尺寸。（2）變頻器及伺服參數(shù)設(shè)定

為了保證三電機(jī)同時啟動和停止，對慣性大的上研磨盤變頻器加制動電阻控制，縮短停機(jī)時間，與其它電機(jī)同步停止工作，保證加工零件的表面精度。其余參數(shù)設(shè)定主要是運轉(zhuǎn)指令來源，頻率指令來源，通訊協(xié)議、通訊地址設(shè)定。伺服參數(shù)除對加減速時間進(jìn)行設(shè)定外，重在對輸入輸出參數(shù)組進(jìn)行設(shè)定，可以將伺服ON、正反轉(zhuǎn)行程末端直接進(jìn)行定義，無需外部接線；對Pr路徑參數(shù)設(shè)定，保證上下料時，不同數(shù)目行星輪的合適的旋轉(zhuǎn)速度和精確位置。

（3）觸摸屏部分

臺達(dá)觸摸屏與臺達(dá)EHPLC采用RS232口通訊，在觸摸屏程序中需預(yù)先設(shè)定連接的PLC類型，相應(yīng)的通訊口，通訊速率，人機(jī)及Controller站號，系統(tǒng)控制區(qū)及狀態(tài)區(qū)。

根據(jù)系統(tǒng)功能的需要，觸摸屏畫面設(shè)計了動作操作、進(jìn)程顯示、參數(shù)設(shè)定，報警提示等功能。當(dāng)電機(jī)報警或氣缸磁性開關(guān)及接近開關(guān)不到位時，及時在觸摸屏的底部自動彈出滾動形式的提示和報警信息，便于操作者及維修人員快速查找故障原因。

多國語系可以很方便地實現(xiàn)中英文之間的切換，無需多余的畫圖2是加工監(jiān)控畫面之一，圖3是參數(shù)設(shè)定畫面之一。

在每屏上我們設(shè)有實時加工時間顯示及循環(huán)加工程顯示，便于觀察，動作所需時間等參數(shù)的設(shè)定視機(jī)床操作要求設(shè)掉電保護(hù)功能或密碼保護(hù)功能。設(shè)定數(shù)據(jù)時需先按下“數(shù)據(jù)設(shè)定未啟”按鈕，變?yōu)?ldquo;數(shù)據(jù)設(shè)定啟用”，然后用手觸摸需設(shè)定的數(shù)據(jù)對象，就會自動彈出一個小鍵盤，輸入想設(shè)定的數(shù)據(jù)后，按下“ENT”鍵后，鍵盤自動從屏幕上消失，循環(huán)時按鍵自動變?yōu)?ldquo;數(shù)據(jù)設(shè)定未啟”，這樣可以防止循環(huán)加工時的誤操作及有效利用屏幕。

5結(jié)束語

臺達(dá)自動化產(chǎn)品PLC、觸摸屏、變頻器及伺服在雙面研磨機(jī)上的應(yīng)用，簡化了機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)和裝配接線工作，縮短了設(shè)計及試制周期，實時的監(jiān)視報警提示為安裝調(diào)試及維修提供了極大的便利，一鍵設(shè)定功能也使控制更靈活，性能更安全可靠。也因為各工藝參數(shù)的可以調(diào)定最佳值，使我們需研磨的高精度基礎(chǔ)零件的平面度、平行度、工件尺寸、加工效率等質(zhì)量參數(shù)都有很大提升?，F(xiàn)該類設(shè)備使用效果良好，得到了用戶的認(rèn)可，也必然會應(yīng)用于更多領(lǐng)域。