圓錐滾子無心磨床由砂輪體、導輪體、工作臺、修整器等四部分組成，圓錐滾子是在砂輪和導輪之間穿過磨削加工而成的，導輪體安裝在工作臺上，導輪體隨工作臺的移動而移動，滾子的磨削量由工作臺移動，調節砂輪和導輪之間的間隙決定，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，屬于半閉環控制系統。

由于絲桿存在間隙以及聯軸器、機械零件、導軌存在剛性不足甚至摩擦力影響等問題，這種半閉環控制系統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，使控制系統構成一個完整的全閉環控制系統，才能滿足用戶要求。

系統方案

1 系統框圖

圖1 系統框圖

2 系統配置

（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）高速計數器模塊Q62D

（7）伺服驅動器MR-J2S-350A

（8）伺服電機HC-SFS352

（9）線性驅動光柵尺

3 控制原理

在操作屏上設定工作臺需要進給的距離，PLC根據設定的距離發相應的脈沖到驅動器，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，當工作臺移動時，光柵尺反饋的脈沖反饋到高速計數器，高速計數器把光柵尺反饋的脈沖和設定的重合脈沖進行比較，若相等高速計數器向CPU發中斷指令，CPU執行中斷處理程序，給伺服電機發停止指令，工作臺停止移動。

參數設置

1 PLC有關參數設置

打開三菱編程軟件GT Developer，在“參數”設置項設置PLC參數,包括模塊類型和I/O地址，高速計數器模塊Q62D安裝在第4槽位，起始地址為0060，具體設置如圖2；智能功能模塊高速計數器的開關設置如圖3。

圖2 PLC參數

圖3 高速計數器開關設置

這里開關1設為0025，數據含義表示計數器計數的格式為線形計數器，計數速度為200kpps,脈沖輸入模式為2相4的倍數。

2 利用實用程序包Gx Configurator-CT設置高速計數器，要進行初始化設置和自動刷新設置。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初始化設置和圖5自動刷新設置。

圖4 初始化設置

圖5 自動刷新設置

2 中斷設置

在編程軟件的“參數/PLC參數/PLC系統/中斷點設置”項目中設置中斷設置，具體如圖6。

圖6 中斷點設置

程序設計

根據高速計數器模塊安裝的位置和緩沖器地址分配可知：

（1）高速計數器模塊預設值存儲地址為D60

（2）高速計數器模塊當前值存儲地址為D62

（3）高速計數器模塊重合值存儲地址為D64

程序設計框圖如圖7。

圖7 程序框圖

應用效果

在未裝光柵尺的半閉環控制系統中，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定好的距離，經試驗，只有在設定距離大于3μ時，工作臺才能克服機械外在阻力或機械變形影響，進給到設定距離。

由于這種半閉環控制系統進給精度的影響，滾子每次磨去的尺寸小于設定尺寸，需要人工補償進給工作臺，才能使滾子磨到規定尺寸，但由于操作工水平限制，有可能使滾子尺寸磨小以致報廢或降低了滾子精度等級，并且這種半閉環系統，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，進給系統構成了完整的閉環控制系統，撇開了工作臺機械方面原因對進給精度的影響，采用全閉環控制后，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。

結束語

在這種無心磨床控制系統上加裝光柵尺后，工作臺進給精度和重復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品質量和加工效率，創造了顯著的經濟效益，受到了用戶好評。

（編自《電氣技術》，標題為“光柵尺和PLC在圓錐滾子無心磨床上的應用”，作者為孟紅軍。）