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中達電通上海分公司機電處 姚坤

  摘  要：在描述精密珩磨加工原理的基礎上，對基于中達機電技術的臥式精密珩磨機自動化解決方案進行分析論證和總體設計。

  關鍵字：伺服系統 HMI  PLC

1 引言

  在金屬等材料切削成型加工領域，珩磨加工屬于精加工后期的精整加工，其目的是為了獲得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。珩磨用刃形和刃數都不固定的磨具或磨料進行微小加工余量切削的方法。

2工藝原理

  珩磨用鑲嵌在珩磨頭上的油石（又稱珩磨條）對精加工表面進行的精整加工，又稱鏜磨。珩磨主要應用在對孔的加工, 但根據需要有時也用珩磨來加工外圓, 平面, 錐形孔和非圓孔(例如轉子發動機的非圓孔珩磨）。珩磨加工不一定要對所有的孔有珩前要求, 此外珩磨需要根據加工要求, 要能改善尺寸精度，形狀精度, 表面精度，甚至位置精度。 幾乎所有在工業領域應用的工藝材料都可以用珩磨加工。根據不同的工件材料選擇相應的切削砂條，使得珩磨可對硬質處理和未硬質處理的鋼，鑄鐵，青銅，輕金屬，粉末合金及鍍鉻或者其它鍍層的金屬進行加工。加工的尺寸范圍為直徑1－2000 mm，長度至24米的工件。 珩磨的應用范圍已擴展到了整個金屬加工工業領域。主要的應用領域為：汽車工業，刀具及機床加工工業，液壓及氣壓器件生產以及航空航天領域。除此之外在空氣壓縮機和電機的生產制造中珩磨加工也得到了廣泛應用。

3 方案設計

  由中達電通公司開發的臥式精密珩磨機，具有較高的工作效率和工作性能，該系統不但精確珩磨工件內圓，而且能夠精確檢測工件內圓的“凸點”，加工效率也遠遠超過內圓磨床。基于中達機電技術的自動化臥式精密珩磨機如圖1所示。

圖1 自動化臥式精密珩磨機

3.1控制系統的核心工藝及控制分析

  系統要求珩磨和“凸點”檢測同時進行，珩磨的厚度主要由珩磨油石、油壓控制檢測的光柵和PLC共同實現，由于臺達32EH00M伺服控制專用PLC系列能夠接收2信道差動輸入，所以無需其它轉換電路，光柵尺信號可直接接入PLC，且同時將伺服驅動的分頻輸出直接輸入PLC，以便實時檢測機臺的絕對位置。在實際的珩磨過程中，因工件內圓的“凸點”存在，由此形成珩磨變頻馬達電流瞬間的一個峰值，利用系統核心PLC記憶該電流峰值形成時的位置，然后控制伺服小車在此“凸點”珩磨擺動的次數，達到預期的珩磨精度，同時也可以根據光柵尺內圓半徑的檢測，自動研磨至設定的厚度。所以該系統采用變頻負載/電流線性對應關系，完成了對加工工件內圓的“凸點”檢測。臺達V系列變頻為全矢量高性能的驅動，能夠快速精確反應出負載電流的變化，而臺達PLC采用通訊方式快速采樣變頻器電流為該系統的關鍵所在。

3.2控制結構設計

控制結構參見圖2。

圖2 伺服控制結構

3.3硬體控制方案

  PLC     ：DVP32EH00M臺達伺服專用。

  變頻器  ：VFD075V43臺達全矢量控制型。

  伺服系統：3000W/臺達中慣量系列。

系統電控柜參見圖3。

圖3伺服系統電控柜

3.4 人機界面設計

關鍵的控制參數如圖4、圖5、圖6所示。

圖4 系統監控主頁

圖5 伺服參數畫面1設置

圖6 伺服參數畫面2設置

3.5主要技術規格

（1）加工孔徑： 3-250mm

（2）最大加工長度：2500mm

（3）主軸轉速： 50-600轉/分，無級調速

（4）珩磨速度：1.00m-22m/分

（5）主軸功率： 7.5KW

（6）機臺功率：3KW

（7）油泵功率：400W

4結束語

  方案研發運行結果說明，系統設計達到預期設計效果。該機床可以加工各種材料的內圓工件，從淬火鋼、硼鑄鐵、硬質合金、陶瓷到鋁合金、青銅、有機玻璃等硬軟材料，以及其它難加工材料的內圓工件。由于臺達PLC/EH系列提供大容量掉電保持數據寄存器（8000項），所以控制系統性能具有無須其它外設即可實現用戶工藝配方的存儲，方便現場生產的靈活調度的特點。