軸承加工磨床數(shù)控化改造的應用研究

孫鵬飛

摘 要：本次數(shù)控化改造結合軸承加工磨床來應用西班牙進口數(shù)控技術以及相應配套的改造系統(tǒng)，實現(xiàn)全自動化進給。在機電控制系統(tǒng)上，采用FAGOR的PLCI來替代原有的系統(tǒng)。本次改造主要涉及到三個方面，分別是電氣系統(tǒng)機械系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)。在改造完畢后，加工精度得到了很大的改善，同時增加了控制功能，大大改善了其應用效果，下面對改造流程進行簡要分析。

關鍵詞：數(shù)控化改造；磨床；FAGO R 8025M CNC；集成 PLCI

現(xiàn)在我國國內的數(shù)控磨床技術仍然是比較落后的，加工速度有限、精度不足，效率也較差，仍然無法適應于全自動磨削等多種加工方式，難以進行小批量生產(chǎn)，同時其功能較少，無論是進給速度還是進給量都難以有效控制，加工產(chǎn)品質量控制難度大，同時工件在加工過程中也容易少商；其次是在生產(chǎn)過程中，砂輪損耗非常大，同時設備也有很高的故障率，一旦失控很難維修。針對上述問題來說，我們可以采用單片機+plci來取代電氣系統(tǒng)，改進軸承加工磨床。

1 磨床數(shù)控化改造方案

為了可以讓磨床數(shù)控化改造取得真正的實際效果，需要我們對現(xiàn)階段存在的問題進行分析，之后才能制定出完善的方案來加以改造。

1.1 硬件部分的改造

結合現(xiàn)階段磨床加工中存在的問題，首先可以在砂輪架主軸當中加入套筒動靜壓混合軸承，砂輪機進給系統(tǒng)可以采用滾珠絲杠來提供制動作用，其特點在于具有較好的剛性和較高的精度，液壓系統(tǒng)當中需要我們在原有加工磨床的基礎上，移除下面幾個結構：切入油缸結構、快進油缸結構、補償結構和閘缸，只將潤滑結構保留下來。

在本次磨床數(shù)控化改造當中，電氣系統(tǒng)是改造的重點環(huán)節(jié)，本次采用西班牙進口cnc系統(tǒng)以及配套plci系統(tǒng)。本磨床具有相當高的加工精度要求，這也是本次采用該cnc系統(tǒng)的原因，其也剛好可以符合于本機床的改造需要，使用其集成的plci來替代原繼電器的控制性技系統(tǒng)用于控制機床，采用專門退磁器和充磁器來實現(xiàn)磁力控制功能。

1.2 軟件部分改造

在軟件部分的改造當中，對cnc系統(tǒng)進行了二次開發(fā)，使用其集成的plci語言來形成了一套機床控制程序，這樣讓其具備了緊急關停和油泵啟停等多方面功能，使用該軟件系統(tǒng)還能大幅提高磨床控制精度，實現(xiàn)電氣連鎖，形成安全保護功能。

在此基礎上進一步優(yōu)化機床參數(shù)，大大提高系統(tǒng)精度和可靠性，進一步實現(xiàn)其控制性能。

2 西班牙FAGOR8025MCNC

FAGOR8025CNC為模擬式數(shù)控系統(tǒng)，可接收方波、正弦波信號的編碼器、光柵反饋。FAGOR模擬式交流伺服（和8025配套）ACS系統(tǒng)。在ACS系統(tǒng)中有一個7段顯示器，7段顯示器可顯示ACS的狀態(tài)以及報警信息。X1的1、2、3端輸出10V電壓，可以用作24V的電源或用于使能信號。5、6二腳為差分的速度指令信號，來自CNC。第7腳為電流命令信號，依靠J4跳接線切換。8、9二腳分別為實際速度、實際電流，可以向外輸出，接速度表和電流表。X2的1、2腳為ACS報警輸出信號，通過外接24V電源，接通繼電器。3、4腳分別為外部的速度和驅動使能信號，一般為24V輸入，亦可以用X1的10V輸出取代。6、7腳為驅動OK輸出信號，作為ACS準備好的握手信號。X3為ACS的控制電源輸入，220V交流。FAGORPLCI的程序由主程序（PRG）、周期性執(zhí)行的子程序（PE1）和初始化程序（CY1）組成。輸I1～I104，輸出O1～O64。

3 數(shù)控化改造的硬件連接環(huán)節(jié)

3.1 機械系統(tǒng)硬件連接

本砂輪架主軸系統(tǒng)使用的是套筒動靜壓混合軸承主軸，其具備高精度、高剛度的優(yōu)勢。砂輪傳動帶動機構為一級三角皮帶，其正面具備壓力表，可以很好地觀察軸油腔壓力。砂輪架進給系統(tǒng)也是經(jīng)由后部電機經(jīng)聯(lián)軸器向滾珠絲杠傳遞，滾珠絲杠螺母進一步帶動砂輪架移動。絲杠在前端定位，并且在前端固定和后端浮動的支撐之下，采用四聯(lián)精密絲杠來對軸承進行支撐。后端軸承采用兩個精密角接觸球軸承。在傳動系統(tǒng)中，3ME2116磨床為單軸（X軸）進給。砂輪架進給（X軸）即交流伺服電機通過聯(lián)軸器，經(jīng)由滾珠絲杠FFZD5005-5-P2/70PX455，最終帶動砂輪架高速或低速進給，實現(xiàn)磨削。在液壓系統(tǒng)中，由于FAGOR8025M數(shù)控系統(tǒng)可以有效控制機床的液壓和潤滑，為了減少不必要的機械部分，在原3ME2116磨床的基礎上取消切入油缸機構、快進油缸機構、補償機構、閘缸及控制部分，只保留了潤滑部分。

3.2 電氣系統(tǒng)硬件連結

CNC與其集成的PLC及外部輸入輸出、鍵盤、電源/驅動、顯示器等模塊的連結如圖1所示。顯示器CRT直接掛接在CNC上；CNC通過RS232口傳送和接收外部數(shù)據(jù)；CNC通過I/O3口控制電源/驅動模塊，進而控制加工軸X軸的進給，與此同時X軸反饋經(jīng)由的編碼輸出傳送到CNC的A1；CNC集成的PLC通過I/O1、I/O2口處理外部信號的輸入和輸出。

4 結束語

本磨床經(jīng)過了一定的數(shù)控化改造后重新投入生產(chǎn)，根據(jù)相關統(tǒng)計資料現(xiàn)實，其在近半年后已經(jīng)完成了接近八萬套軸承套圈的加工，經(jīng)過改造后，所加工的工件表面質量有了明顯的改善，可以表面粗糙度已經(jīng)達到了0.2微米，加工效率也為原來的160%。同時其磨頭主軸從瓦塊動壓軸承改變?yōu)閯屿o壓軸承，主軸跳動也明顯降低，實現(xiàn)了加工精度的提高。在改造之后，其技術參數(shù)得到了明顯的提高，外徑尺寸誤差已經(jīng)可以低于20微米，所以不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過數(shù)控化改造，機床加工精度明顯提高，控制功能也得到了增加，自身穩(wěn)定性得到了保證。本文針對相關改造措施進行了一些總結和分析，希望可以給相關工作的開展提供一些參考。

參考文獻

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