基于Trio運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)控閥芯端面磨床控制方法

李紅俠 蒙海軍

摘 要：主要介紹了所設(shè)計(jì)的數(shù)控閥芯端面磨床控制方法。研究了閥芯端面磨削方法。研究了采用金剛筆修整砂輪和修整自動(dòng)補(bǔ)償方法。采用觸摸屏人機(jī)對(duì)話(huà)，采用Trio運(yùn)動(dòng)控制器控制，實(shí)現(xiàn)了閥芯端面磨削的顯示、控制和管理的數(shù)控化。

關(guān)鍵詞：閥芯端面磨削；Trio運(yùn)動(dòng)控制器；砂輪修整及補(bǔ)償；觸摸屏

隨著電液伺服閥的廣泛應(yīng)用。伺服閥芯制造工序中的“閥芯四端面與閥套配磨”磨削越來(lái)越受到人們的關(guān)注。閥芯四個(gè)端面磨削傳統(tǒng)磨削設(shè)備采用機(jī)械傳動(dòng)式手動(dòng)操作工具磨床加工。加工精度差，反復(fù)人工對(duì)刀，加工效率低，手動(dòng)修整砂輪，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為了提高配磨閥芯四端面的加工精度及效率，設(shè)計(jì)了數(shù)控閥芯端面磨床及研究了閥芯端面磨削控制方法。

1主要數(shù)控軸介紹

（1）Z軸（軸4）：工作臺(tái)縱向移動(dòng)；（2）X軸（軸2）：砂輪座橫向進(jìn)給；

（3）軸3：工件主軸（裝于Z軸上）；

2端面磨削控制方法研究

（1）精度要求：如圖1，1#與3#端面的距離L1±0.005mm；2#與4#端面的距離L2±0.005mm。則Z軸定位精度要求：±0.005mm；端面要求與ΦA(chǔ)外圓垂直。

（2）閥芯端面配磨：磨削前各端面預(yù)留有0.1mm的配磨量。一般需經(jīng)過(guò)三次配磨。第一次磨削量約0.05mm（精度要求不高，因人工對(duì)刀誤差等有關(guān)，但要保證各端面充分磨削。）。第一次磨好后，閥芯與閥套裝好經(jīng)液壓流量試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)各端面的繼續(xù)磨削量。第二次，第三次為精度磨削直至合格。

（3） 避免Z軸雙向磨削間隙對(duì)加工精度影響的方法：在Z軸設(shè)置一個(gè)加工初始位置（Z初坐標(biāo)）。將Z初放在端面磨削工位及修整工位的一側(cè)。所有機(jī)床加工都規(guī)定Z軸從Z初出發(fā)，每一工序完成都回到Z初，再進(jìn)行下一工序。

（4）四端面磨削起點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算：根據(jù)砂輪頭動(dòng)態(tài)寬度W值（初始寬度W需計(jì)量）和1#端面Z軸對(duì)刀點(diǎn)坐標(biāo)和閥芯加工前計(jì)量的初始幾何尺寸，計(jì)算出1#端面～4#端面磨削起點(diǎn)Z軸絕對(duì)坐標(biāo)。

（5）端面磨削X軸進(jìn)深量：端面磨削高度H=0.6mm，必須外圓ΦA(chǔ)對(duì)刀。

（6）端面進(jìn)刀速度：端面進(jìn)刀速度與工件主軸轉(zhuǎn)速成正比。單位：mm/每圈。

（7）磨削方式：閥芯與閥套配磨分兩種情況：一種是需要四個(gè)端面都有一定磨削量；另一種是需要某一端面磨削一定的量。所以設(shè)計(jì)磨削方式為：連續(xù)磨削方式和單端磨削方式。單端磨削方式時(shí)需選擇端面號(hào)，則只對(duì)選擇的端面號(hào)進(jìn)行磨削。

（8）正常磨削和返修磨削：首次磨削1 #～ 4#端面，磨削量為人機(jī)設(shè)置的進(jìn)給量，為正常磨削。磨削完，控制器要記憶當(dāng)前四端面已磨削了的量。當(dāng)選擇返修磨削時(shí)，記憶上次已磨削量位置再按照新計(jì)算好的磨削量磨削。避免了空刀磨削浪費(fèi)時(shí)間。磨削下一件閥芯時(shí)，必須再設(shè)置為正常磨削。

（9）端面磨削流程：X軸回零、Z軸從Z初至某端面磨削起點(diǎn)再讓刀0.05mm、X軸至磨削起點(diǎn)、X軸快進(jìn)10 mm至ΦA(chǔ)外圓、X軸進(jìn)深H=0.6mm、Z軸以進(jìn)刀速度進(jìn)給（0.05 mm +進(jìn)刀量）。磨削完光刀3～5圈，Z軸退刀0.03mm、X軸退出回零、Z軸回Z初位置。

3砂輪形狀修整研究

根據(jù)閥芯的工藝確定砂輪頭形狀。新砂輪外形為φ400×10。砂輪頭修整為如圖2，砂輪頭局部長(zhǎng)方形H1×W（例如7mm×4mm）。W

（1）金剛筆選取及安裝：兩只粉末φ6金剛筆（與Z軸運(yùn)動(dòng)方向平行安裝）修整砂輪頭左右兩側(cè)面，用粉末金剛筆的端面修整砂輪頭端面，粉末金剛筆外圓修整砂輪頭根部底面。另1只顆粒φ6金剛筆（與Z軸運(yùn)動(dòng)方向垂直安裝）修整砂輪底面。三只金剛筆裝在Z軸上。

（2）砂輪頭高H1：滿(mǎn)足H3=H1-φ6，且H3>H=0.6mm，其中H3表示φ6粉末金剛筆修出砂輪底面的高度，因?yàn)楦叨菻3范圍的端面與砂輪底面垂直性好。使用該段砂輪端面磨削閥芯端面。

（3）砂輪底面修整及砂輪恒線(xiàn)速控制：新砂輪裝好，底面金剛筆對(duì)刀，接觸砂輪底面確定X新坐標(biāo)（輸入人機(jī)）。以后在手動(dòng)方式下修整砂輪底面，確定修整好的位置 X動(dòng)態(tài)坐標(biāo)（輸入人機(jī)）。計(jì)算式：D動(dòng)態(tài)直徑=400-2*（ X動(dòng)態(tài)- X新），控制器自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前砂輪的動(dòng)態(tài)線(xiàn)速度。

（4）修整自動(dòng)補(bǔ)償：砂輪頭兩側(cè)面修整一次，砂輪頭寬度就變化，左右金剛

筆修整起點(diǎn)坐標(biāo)就需要補(bǔ)償。閥芯各端面磨削起點(diǎn)坐標(biāo)也需要補(bǔ)償。計(jì)算式，

P=P+S，其中P表示累計(jì)修整量，S表示每次修整量。通過(guò)P值對(duì)四端面磨削

起點(diǎn)坐標(biāo)及修整起點(diǎn)坐標(biāo)補(bǔ)償。當(dāng)砂輪頭寬度越來(lái)越窄無(wú)法使用時(shí)，將砂輪

頭打掉，重新修整砂輪頭形狀。

（5）砂輪修整流程：X軸回零、Z軸從Z初至右筆修整起點(diǎn)（讓刀0.5mm）、Z軸進(jìn)給修整量、X軸以修整速度進(jìn)給（0.5+H1） mm、Z軸退出0.03 mm、X軸退出回零、Z軸回Z初位置。左側(cè)修整同右側(cè)。

4人機(jī)觸摸屏界面端面?zhèn)热肓縿?dòng)態(tài)顯示功能

（1）如端面?zhèn)热肓咳藱C(jī)顯示為0 mm，表示砂輪端面與閥芯端面剛好接觸。此時(shí)聽(tīng)到磨削音，則可以判斷磨削量精度好。（2）如顯示0.002mm聽(tīng)到磨削音，則判斷磨削量將少0.002mm。（3）如顯示-0.002mm聽(tīng)到磨削音，則判斷磨削量多磨0.002mm?？梢员O(jiān)視端面磨削精度。

結(jié)論：閥芯端面磨削控制方法合理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化。提高了加工精度及效率。人機(jī)界面圖文并茂參數(shù)設(shè)置直觀方便，端面?zhèn)热肓縿?dòng)態(tài)顯示方便監(jiān)視加工精度。但人工對(duì)刀需要操作人員的熟練程度和技能。以后向自動(dòng)對(duì)刀的智能化發(fā)展。