M224内圆磨床数控化改造

2014-01-29刘江

中国设备工程 2014年9期

关键词：磨床人机界面砂轮

刘江

（1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.延长油田股份有限公司七里村采油厂，陕西延安 717111）

M224内圆磨床数控化改造

刘江1,2

（1.西安石油大学，陕西西安 710065；2.延长油田股份有限公司七里村采油厂，陕西延安 717111）

对M224半自动内圆磨床进行了数控化改造。实践证明，改造后简化了机床结构，提高了机床定位精度及操作性能。

内圆磨床；人机界面；数控改造

一、方案确定

M224磨床是由液压、机械、电气联合控制的半自动内圆磨床，具有手动、电感、塞规、定程4种测量方式，机床的所有动作靠3个电磁阀切换液压油路实现，电控线路是典型的继电接触控制线路。

受机床床身结构限制，纵向工作台无法采用伺服驱动方案，因此保持原液压驱动方案不变。对径向工作台采用伺服驱动的控制方案改造，伺服系统具有很好的重复定位精度，方案改变了原工作方式，仅保留手动和定程（半自动）工作方式。

二、方案实施

1. PLC、人机界面选择

根据内圆磨床加工特点，确定机床伺服系统脉冲当量为0.1m。由于M224磨床最大磨削孔径为40mm，在磨削加工时砂轮与工件之间有超过20mm的空刀量，为了不影响加工效率，设计要求PLC的脉冲输出频率不低于100kHz。经选择采用了台达EH2系列可编程序控制器，该系列PLC内置200kHz高速脉冲输出模块、RS485通信接口，具有直线及圆弧插补功能，最低脉冲输出频率为10Hz，配合导程为5mm的滚珠丝杠，径向工作台（X轴）最低运动速度为0.06mm/min，最高运行速度为1 200mm/min，完全满足工艺要求。

选择台达A系列5.7″单色触摸屏作为人机界面，人机界面与PLC通过RS232接口相连，通过触摸屏可以输入各种磨削工艺参数，可在屏上设计触摸按键以节省PLC输入点，可实时显示磨床的工作状态。

2.工件主轴控制

工件轴通过1台0.55kW/1.1kW双速三相异步电动机驱动，用两个接触器代替原万能转换开关，在新的操纵面板上设计1个三挡位转换开关来切换高低转速。

3.砂轮主轴控制

M224磨床使用1台3.7kW惠丰F1000-M0037T3B变频器驱动电主轴作为砂轮主轴。改造前变频器装在电器柜外面，通过三线式端子控制变频器的启停，通过变频器面板手动调整变频器输出频率。改造后重新设计了电器柜，将变频器装入电器柜内部。操作者可用通信方式控制变频器启停。变频器和PLC通过RS485通信口相连，通过人机界面输入变频器工作频率，通过触摸屏上的触摸键控制变频器的启停，在触摸屏上可实时显示变频器工作电流、电压、故障代码等参数。

4.冷却泵控制

改造前M224磨床只有1个冷却泵，冷却液经水阀后分为两路，一路给砂轮主轴，一路给磨削工件。由于两路共用同1个水箱，磨削产生的铁屑混入冷却液后，会造成水路堵塞。改造后，取消水阀，增加了1个冷却泵，工件冷却水箱与砂轮主轴冷却水箱各自独立。

5.液压系统

改造前，M224磨床是靠3个电磁阀切换油路控制杠杆、修整器、行程阀、往复油缸、进给油缸等机构来实现工作台的各种进给动作。改造后，由于径向液压进给系统被伺服进给系统取代，相应的取消了进给电磁阀，而且堵住了机床配流板上进给油缸所接油路。这样处理之后，夹具液压松紧油路受到影响而不能使用。所以，对于使用液压夹具锁紧工件的机床必须另外加装1个电磁阀，控制夹具的松紧。电磁阀进油孔接在机床减压阀之后，出油孔接工件主轴箱的进油套。

6.绝对坐标系统构成

改造后的电控系统以台达DVP-32EH00T2 PLC为控制核心，选用三菱MR-J2S-60A伺服驱动器、三菱HC-SFS52伺服电机构成伺服驱动系统。伺服电机编码器上采用了17位绝对位置编码器，分辨率达到131 072脉冲/r。在系统联机时，要将PLC与伺服驱动器的电源输入设定为同时或伺服驱动器电源先启动，以免绝对位置数据传输异常导致伺服报警。