圓錐滾子無心磨床由砂輪體、導(dǎo)輪體、工作臺、修整器等四部分組成,圓錐滾子是在砂輪和導(dǎo)輪之間穿過磨削加工而成的,導(dǎo)輪體安裝在工作臺上,導(dǎo)輪體隨工作臺的移動而移動,滾子的磨削量由工作臺移動,調(diào)節(jié)砂輪和導(dǎo)輪之間的間隙決定,工作臺的進給精度直接影響了滾子的加工精度,工作臺的進給是由伺服電機和一對絲桿螺母副帶動進給的,屬于半閉環(huán)控制系統(tǒng)。
由于絲桿存在間隙以及聯(lián)軸器、機械零件、導(dǎo)軌存在剛性不足甚至摩擦力影響等問題,這種半閉環(huán)控制系統(tǒng)得不到工作臺進給精度1μ要求,只有在工作臺上加裝光柵尺,使控制系統(tǒng)構(gòu)成一個完整的全閉環(huán)控制系統(tǒng),才能滿足用戶要求。
1 系統(tǒng)框圖
圖1 系統(tǒng)框圖
2 系統(tǒng)配置
(1)Q02CPU
(2)通訊模塊QJ61BT11N
(3)定位模塊QD75P1
(4) 輸入模塊QX41
(5)輸出模塊QY10
(6)高速計數(shù)器模塊Q62D
(7)伺服驅(qū)動器MR-J2S-350A
(8)伺服電機HC-SFS352
(9)線性驅(qū)動光柵尺
3 控制原理
在操作屏上設(shè)定工作臺需要進給的距離,PLC根據(jù)設(shè)定的距離發(fā)相應(yīng)的脈沖到驅(qū)動器,伺服電機帶動工作臺移動,光柵尺靜觸頭固定在工作臺上,動觸頭固定在床身上,當(dāng)工作臺移動時,光柵尺反饋的脈沖反饋到高速計數(shù)器,高速計數(shù)器把光柵尺反饋的脈沖和設(shè)定的重合脈沖進行比較,若相等高速計數(shù)器向CPU發(fā)中斷指令,CPU執(zhí)行中斷處理程序,給伺服電機發(fā)停止指令,工作臺停止移動。
1 PLC有關(guān)參數(shù)設(shè)置
打開三菱編程軟件GT Developer,在“參數(shù)”設(shè)置項設(shè)置PLC參數(shù),包括模塊類型和I/O地址,高速計數(shù)器模塊Q62D安裝在第4槽位,起始地址為0060,具體設(shè)置如圖2;智能功能模塊高速計數(shù)器的開關(guān)設(shè)置如圖3。
圖2 PLC參數(shù)
圖3 高速計數(shù)器開關(guān)設(shè)置
這里開關(guān)1設(shè)為0025,數(shù)據(jù)含義表示計數(shù)器計數(shù)的格式為線形計數(shù)器,計數(shù)速度為200kpps,脈沖輸入模式為2相4的倍數(shù)。
2 利用實用程序包Gx Configurator-CT設(shè)置高速計數(shù)器,要進行初始化設(shè)置和自動刷新設(shè)置。在編程軟件Gx Developer 工具欄中點擊,工具\智能功能模塊\start,進行如圖4初始化設(shè)置和圖5自動刷新設(shè)置。
圖4 初始化設(shè)置
圖5 自動刷新設(shè)置
2 中斷設(shè)置
在編程軟件的“參數(shù)/PLC參數(shù)/PLC系統(tǒng)/中斷點設(shè)置”項目中設(shè)置中斷設(shè)置,具體如圖6。
圖6 中斷點設(shè)置
根據(jù)高速計數(shù)器模塊安裝的位置和緩沖器地址分配可知:
(1)高速計數(shù)器模塊預(yù)設(shè)值存儲地址為D60
(2)高速計數(shù)器模塊當(dāng)前值存儲地址為D62
(3)高速計數(shù)器模塊重合值存儲地址為D64
程序設(shè)計框圖如圖7。
圖7 程序框圖
在未裝光柵尺的半閉環(huán)控制系統(tǒng)中,由于機械傳動方面的摩擦力或機械零件彈性變形等影響,在觸摸屏上輸入1μ或2μ等微距離的進給命令時,工作臺并不一定能進給設(shè)定好的距離,經(jīng)試驗,只有在設(shè)定距離大于3μ時,工作臺才能克服機械外在阻力或機械變形影響,進給到設(shè)定距離。
由于這種半閉環(huán)控制系統(tǒng)進給精度的影響,滾子每次磨去的尺寸小于設(shè)定尺寸,需要人工補償進給工作臺,才能使?jié)L子磨到規(guī)定尺寸,但由于操作工水平限制,有可能使?jié)L子尺寸磨小以致報廢或降低了滾子精度等級,并且這種半閉環(huán)系統(tǒng),由于需要人工多次測量滾子精度,以便確定工作臺手動補償進給量,這樣就影響了加工滾子的效率。
在工作臺上裝了光柵尺后,進給系統(tǒng)構(gòu)成了完整的閉環(huán)控制系統(tǒng),撇開了工作臺機械方面原因?qū)M給精度的影響,采用全閉環(huán)控制后,工作臺進給精度由原來3μ提高到1μ,加工效率由原來的80粒/每分鐘提高到100粒/每分鐘,Ⅱ級精度的滾子成品率由原來的80%提高到95%以上。
在這種無心磨床控制系統(tǒng)上加裝光柵尺后,工作臺進給精度和重復(fù)精度得到了大大提高,確保了該機床可以加工Ⅱ級精度的滾子,并且也大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率,創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益,受到了用戶好評。
(編自《電氣技術(shù)》,標(biāo)題為“光柵尺和PLC在圓錐滾子無心磨床上的應(yīng)用”,作者為孟紅軍。)