M224內圓磨床數控化改造

劉 江

（1.西安石油大學，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內圓磨床數控化改造

劉 江1,2

（1.西安石油大學，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M224半自動內圓磨床進行了數控化改造。實踐證明，改造后簡化了機床結構，提高了機床定位精度及操作性能。

內圓磨床；人機界面；數控改造

一、方案確定

M224磨床是由液壓、機械、電氣聯合控制的半自動內圓磨床，具有手動、電感、塞規、定程4種測量方式，機床的所有動作靠3個電磁閥切換液壓油路實現，電控線路是典型的繼電接觸控制線路。

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。對徑向工作臺采用伺服驅動的控制方案改造，伺服系統具有很好的重復定位精度，方案改變了原工作方式，僅保留手動和定程（半自動）工作方式。

二、方案實施

1. PLC、人機界面選擇

根據內圓磨床加工特點，確定機床伺服系統脈沖當量為0.1m。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。經選擇采用了臺達EH2系列可編程序控制器，該系列PLC內置200kHz高速脈沖輸出模塊、RS485通信接口，具有直線及圓弧插補功能，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1 200mm/min，完全滿足工藝要求。

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，可在屏上設計觸摸按鍵以節省PLC輸入點，可實時顯示磨床的工作狀態。

2.工件主軸控制

工件軸通過1臺0.55kW/1.1kW雙速三相異步電動機驅動，用兩個接觸器代替原萬能轉換開關，在新的操縱面板上設計1個三擋位轉換開關來切換高低轉速。

3.砂輪主軸控制

M224磨床使用1臺3.7kW惠豐F1000-M0037T3B變頻器驅動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，在觸摸屏上可實時顯示變頻器工作電流、電壓、故障代碼等參數。

4.冷卻泵控制

改造前M224磨床只有1個冷卻泵，冷卻液經水閥后分為兩路，一路給砂輪主軸，一路給磨削工件。由于兩路共用同1個水箱，磨削產生的鐵屑混入冷卻液后，會造成水路堵塞。改造后，取消水閥，增加了1個冷卻泵，工件冷卻水箱與砂輪主軸冷卻水箱各自獨立。

5.液壓系統

改造前，M224磨床是靠3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工作臺的各種進給動作。改造后，由于徑向液壓進給系統被伺服進給系統取代，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1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。

6.絕對坐標系統構成

改造后的電控系統以臺達DVP-32EH00T2 PLC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。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131 072脈沖/r。在系統聯機時，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，以免絕對位置數據傳輸異常導致伺服報警。

三、結語

經過數控化改造后的M224半自動內圓磨床，X軸重復定位精度在2μm以內，加工出的產品的尺寸分散在15μm以內。改造后機床性能穩定、操作方便，達到了預期效果。

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2014-05-14）