基于中达机电技术的卧式精密珩磨机自动化解决方案

摘 要：在描述精密珩磨加工原理的基础上，对基于中达机电技术的卧式精密珩磨机自动化解决方案进行分析论证和总体设计。
关键字：伺服系统 HMI PLC


1 引言
在金属等材料切削成型加工领域，珩磨加工属于精加工后期的精整加工，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。珩磨用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行微小加工余量切削的方法。

2 工艺原理
珩磨用镶嵌在珩磨头上的油石（又称珩磨条）对精加工表面进行的精整加工，又称镗磨。珩磨主要应用在对孔的加工, 但根据需要有时也用珩磨来加工外圆, 平面, 锥形孔和非圆孔(例如转子发动机的非圆孔珩磨）。珩磨加工不一定要对所有的孔有珩前要求, 此外珩磨需要根据加工要求, 要能改善尺寸精度，形状精度, 表面精度，甚至位置精度。 几乎所有在工业领域应用的工艺材料都可以用珩磨加工。根据不同的工件材料选择相应的切削砂条，使得珩磨可对硬质处理和未硬质处理的钢，铸铁，青铜，轻金属，粉末合金及镀铬或者其它镀层的金属进行加工。加工的尺寸范围为直径1－2000 mm，长度至24米的工件。 珩磨的应用范围已扩展到了整个金属加工工业领域。主要的应用领域为：汽车工业，刀具及机床加工工业，液压及气压器件生产以及航空航天领域。除此之外在空气压缩机和电机的生产制造中珩磨加工也得到了广泛应用。

3 方案设计
由中达电通公司开发的卧式精密珩磨机，具有较高的工作效率和工作性能，该系统不但精确珩磨工件内圆，而且能够精确检测工件内圆的“凸点”，加工效率也远远超过内圆磨床。基于中达机电技术的自动化卧式精密珩磨机如图1所示。


图1 自动化卧式精密珩磨机

3.1控制系统的核心工艺及控制分析
系统要求珩磨和“凸点”检测同时进行，珩磨的厚度主要由珩磨油石、油压控制检测的光栅和PLC共同实现，由于台达32EH00M伺服控制专用PLC系列能够接收2信道差动输入，所以无需其它转换电路，光栅尺信号可直接接入PLC，且同时将伺服驱动的分频输出直接输入PLC，以便实时检测机台的绝对位置。在实际的珩磨过程中，因工件内圆的“凸点”存在，由此形成珩磨变频马达电流瞬间的一个峰值，利用系统核心PLC记忆该电流峰值形成时的位置，然后控制伺服小车在此“凸点”珩磨摆动的次数，达到预期的珩磨精度，同时也可以根据光栅尺内圆半径的检测，自动研磨至设定的厚度。所以该系统采用变频负载/电流线性对应关系，完成了对加工工件内圆的“凸点”检测。台达V系列变频为全矢量高性能的驱动，能够快速精确反应出负载电流的变化，而台达PLC采用通讯方式快速采样变频器电流为该系统的关键所在。
3.2控制结构设计
控制结构参见图2。


图2 伺服控制结构

3.3硬体控制方案
PLC ：DVP32EH00M台达伺服专用。
变频器 ：VFD075V43台达全矢量控制型。
伺服系统：3000W/台达中惯量系列。
系统电控柜参见图3。


图3伺服系统电控柜

3.4人机界面设计
关键的控制参数如图4、图5、图6所示。

图4 系统监控主页

图5 伺服参数画面1设置

图6 伺服参数画面2设置

3.5主要技术规格
（1）加工孔径： 3-250mm
（2）最大加工长度：2500mm
（3）主轴转速： 50-600转/分，无级调速
（4）珩磨速度：1.00m-22m/分
（5）主轴功率： 7.5KW
（6）机台功率：3KW
（7）油泵功率：400W

4 结束语
方案研发运行结果说明，系统设计达到预期设计效果。该机床可以加工各种材料的内圆工件，从淬火钢、硼铸铁、硬质合金、陶瓷到铝合金、青铜、有机玻璃等硬软材料，以及其它难加工材料的内圆工件。由于台达PLC/EH系列提供大容量掉电保持数据寄存器（8000项），所以控制系统性能具有无须其它外设即可实现用户工艺配方的存储，方便现场生产的灵活调度的特点。

参考文献
［1］台达ASDA伺服驱动手册.台达电子集团
［2］台达PLC编程用户手册.台达电子集团