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磨床數(shù)控化改造方案

發(fā)布時間:2014-07-30 08:57
       1 方案確定
  M224磨床是由液壓、機械、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。機床的縱向工作臺由往復油缸驅動,通過行程開關、撥叉等位置的調節(jié)和控制變向實現(xiàn)機床的縱向往復;機床的徑向工作臺靠進給油缸驅動,進給油缸上部裝有進給變速箱,通過齒條齒輪傳遞及凸輪機構實現(xiàn)機床的變速進給。
  受機床床身結構限制,縱向工作臺無法采用伺服驅動方案,因此保持原液壓驅動方案不變。機床徑向工作臺上部的進給箱里面裝配的零件多達70多個,是故障多發(fā)部位,而且進給箱結構緊湊,維修時很不方便,因此對徑向工作臺采用伺服驅動的控制方案改造。由于伺服系統(tǒng)具有很好的重復定位精度 ,本技術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、人機界面選擇
  根據(jù)內(nèi)圓磨床磨削加工的工藝特點,確定機床伺服系統(tǒng)脈沖當量為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,設計要求PLC的脈沖輸出頻率不低于100KHz。經(jīng)選擇采用了臺達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A系列5.7“單色觸摸屏作為人機界面,人機界面與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驅動,改造前通過操縱面板上上的LW6-3/B093萬能轉換開關切換高低速度。由于轉換開關上有九對觸點,時間一長容易出現(xiàn)觸點間接觸不良故障,導致電機缺相。改造后用兩個接觸器KM2、KM3代替萬能轉換開關,在新的操縱面板上設計一個三擋位轉換開關SA1來切換高低轉速。
  2.3 砂輪主軸控制
  M224磨床使用一臺3.7KW 惠豐變頻器驅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整變頻器輸出頻率。改造后重新設計了電器柜,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、往復油缸、進給油缸等機構來實現(xiàn)工作臺快速進退、往復,砂輪修整,粗進給,精進給和無進給磨(包括粗光磨和精光磨)。改造后,由于徑向液壓進給系統(tǒng)被伺服進給系統(tǒng)取代,相應的取消了進給電磁閥,而且堵住了機床配流板上進給油缸所接油路。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床必須另外加裝一個電磁閥,控制夾具的松緊。電磁閥進油孔接在機床減壓閥之后,出油孔接工件主軸箱的進油套。
  2.6 絕對坐標系統(tǒng)構成
  改造后的電控系統(tǒng)以臺達DVP-32EH00T2可編程序控制器為控制核心,選用三菱MR-J2S-60A伺服驅動器、三菱HC-SFS52伺服電機構成伺服驅動系統(tǒng)。伺服電機編碼器上采用了17位絕對位置編碼器,分辨率達到131072脈沖/轉,具有很高的精度控制能力。只要在伺服驅動器上加裝電池,就能構成絕對坐標系統(tǒng)。絕對坐標系統(tǒng)接線圖見圖2。在系統(tǒng)聯(lián)機時,要將PLC與伺服驅動器的電源輸入設定為同時或伺服驅動器電源先啟動,以免絕對位置數(shù)據(jù)傳輸異常導致伺服報警。    

 



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