馬波斯E20N和三菱Q PLC在外圈溝道磨床上的應(yīng)用

馮萬壽

(新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司 技術(shù)部，河南 新鄉(xiāng) 453003)

1 加工工藝

數(shù)控全自動外圈溝道磨床是進(jìn)行深溝球軸承外圈溝道磨削加工的一種專用設(shè)備，目前主要采用金剛石滾輪成形修整器，或者通過液壓油缸驅(qū)動、伺服電動機加減速器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機械式圓弧修整器對砂輪表面進(jìn)行修整，把砂輪修整成和軸承外圈溝道曲率相同的圓弧形狀，然后通過PLC，位置控制單元和輸入、輸出模塊驅(qū)動交流伺服電動機，再通過聯(lián)軸器、滾珠絲杠、導(dǎo)軌等形成進(jìn)給機構(gòu)，并輔以機械手自動上下料機構(gòu)、電磁無心夾具機構(gòu)、支撐機構(gòu)等一系列單元，構(gòu)成軸承外圈溝道磨床。目前普遍采用定程切入磨削方法，依靠人機單元設(shè)定加工參數(shù)，如進(jìn)給量、磨削時間和磨削速度等。三菱Q PLC位置控制單元根據(jù)人機單元設(shè)定的位置、速度等加工參數(shù)，輸出相對應(yīng)的脈沖串，驅(qū)動伺服驅(qū)動器和伺服電動機，帶動進(jìn)給機構(gòu)進(jìn)行加工。

在實際加工中，由于外圈毛坯的留量誤差比較大，采用定程磨削，為了提高安全性，避免產(chǎn)生機床撞車現(xiàn)象，采取將空程留量適當(dāng)增大的方法，但這將降低加工效率。為了保證加工效率，且不出現(xiàn)撞車或者降低磨削精度，利用馬波斯E20N消空程防碰撞裝置與PLC、人機界面相配合，其能自動檢測到每一個加工產(chǎn)品的空行程余量，使磨削進(jìn)給自動從快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，實現(xiàn)最高效率加工，并且杜絕撞車現(xiàn)象的發(fā)生。其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 控制部分

馬波斯E20N通過正確檢測機床加工中砂輪與工件接觸或碰撞產(chǎn)生的超聲波信號，能夠?qū)崿F(xiàn)下列控制。

(1)消空程控制。定義噪聲極限值，將工作過程中檢測到的工作噪聲和定義的噪聲值進(jìn)行比較，通過比較結(jié)果來控制實際工作過程中砂輪的進(jìn)給速度，實現(xiàn)砂輪從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，從而優(yōu)化加工循環(huán)。

(2)防碰撞控制。由于程序錯誤，異常的工件或機器故障可能導(dǎo)致砂輪與工件或磨床其他部件的碰撞。通過對噪聲進(jìn)行檢測，進(jìn)而與設(shè)定的噪聲值進(jìn)行比較，可以在有碰撞信號時使砂輪和碰撞部件快速分開，確保設(shè)備的安全。

馬波斯E20N控制形式有單通道(一個消空程GAP 或一個防碰撞CRASH通道)、雙通道Ⅰ(一個消空程GAP和一個防碰撞CRASH通道)和雙通道Ⅱ(兩個消空程GAP通道)。在此采用雙通道Ⅰ控制方式。通過在人機界面上設(shè)定消空程和防碰撞開關(guān)，輸入消空程和防碰撞信號來進(jìn)行調(diào)整。具體控制線路如圖2所示。

圖2 控制線路圖

分配功能如下：X00為防碰撞信號，X01為消空程信號，兩者為PLC輸入信號。Y10 為PLC輸出信號，驅(qū)動KA1，KA1控制E20N啟動。工作流程如圖3所示。

圖3 工作流程圖

3 E20N調(diào)試

具體操作面板分配如圖4所示(1個GAP消空程通道+1個CRASH防碰撞通道)。

(1)手動調(diào)整時,首先啟動觸摸屏上的“消空程啟用”和“防碰撞啟用”功能，使PLC輸出點Y10得電，進(jìn)而使KA1吸合，E20N雙通道消空程和防碰撞功能處于工作狀態(tài)。

圖4 E20N操作面板圖

(2)GAP消空程的調(diào)整，按1/2鍵選擇消空程模式：把選擇器1選到右邊，指示燈1亮；逆時針旋轉(zhuǎn)電位器到“0”；讓砂輪與工件剛好接觸(“砂輪”、“工件”和“冷卻”都打開處于工作狀態(tài))；調(diào)整電位器，使LED標(biāo)尺顯示值剛好在6.5以下，此時指示燈3剛好熄滅；反復(fù)執(zhí)行幾次以確認(rèn)GAP指令是否在需要的位置觸發(fā)。

(3)CRASH防碰撞的調(diào)整，按1/2鍵選擇防碰撞模式：調(diào)整電位器設(shè)置靈敏度大約在中部40～60處；在“砂輪”、“工件”和“冷卻”都開啟的情況下，通過執(zhí)行幾次砂輪和工件的接觸，來確認(rèn)最大的噪聲值，并調(diào)整靈敏度，使E20N上LED標(biāo)尺的示值在最大噪聲時剛好小于6.5。

通過上述調(diào)整過程得到的CRASH極限值要比GAP編程設(shè)置值小很多，為了得到一個穩(wěn)定的CRASH控制，必須編程調(diào)整電位器的靈敏度，讓其僅比GAP控制值小10%～20%，而且此時CRASH信號剛好不發(fā)出(注意：如果工作所使用的砂輪或者磨削的工件類型發(fā)生了變化，必須對E20N重新編程調(diào)整，以取得和實際工作時相同的工作環(huán)境)。

(4)在自動工作時，把消空程信號X00和防碰撞信號X01作為指示燈放在觸摸屏上，可以很直觀地看到信號“消空程”和“防碰撞”。

4 結(jié)束語

由人機界面操作、顯示、設(shè)定參數(shù)，再通過PLC和E20N編程控制的數(shù)控全自動外圈溝道磨床，在加工效率大大提高的同時，穩(wěn)定性也得到提高，因毛坯引發(fā)的故障率得到了有效降低。