马波斯E20N和三菱QPLC在外圈沟道磨床上的应用.pdf

量 二 CN411 1 48 ／TH 轴承2 0 1 2 年6 期 Be a r i n g 2012， No．6 马波斯 E 2 0 N和三菱 Q P L C在外圈沟道 磨床上的应用 冯万寿 新乡日升数控轴承装备股份有限公司 技术部， 河南 新乡 4 5 3 0 0 3 摘要 介绍了马波斯 E 2 0 N消空程防碰撞装置、 三菱 Q P L C和人机界面组成的控制系统应用在全 自动数控外圈 沟道磨床上的控制方法和调试过程， 通过 P L C和 E 2 0 N编程控制， 有效避免了机床撞车现象的发生， 提高了加 工效率。 关键词 外圆磨床； 数控磨床； 沟道 ； 磨削； P L C ； 人机界面； 伺服控制 中图分类号 T H 1 3 3 ． 3 3 1 ； T G 5 8 1 ． 1 文献标志码 B 文章编 号 1 0 0 03 7 6 2 2 0 1 2 0 6 0 0 1 6 0 2 1 加 工 工 艺 数控全 自动外圈沟道磨床是进行深沟球轴承 外圈沟道磨削加工的一种专用设备 ， 目前主要采 用金刚石滚轮成形修整器 ， 或者通过液压油缸驱 动 、 伺服 电动机加减速器旋转驱动 的机械式 圆弧 修整器对砂轮表面进行修整 ， 把砂轮修整成和轴 承外圈沟道曲率相同的圆弧形状 ， 然后通过 P L C， 位置控制单元和输入、 输 出模块驱动交流伺服 电 动机 ， 再通过联轴器 、 滚珠丝杠 、 导轨等形成进给 机构 ， 并辅以机械手 自动上下料机构 、 电磁无心夹 具机构 、 支撑机构等一系列单元 ， 构成轴承外圈沟 道磨床。 目前普遍 采用定程切人磨 削方法 ， 依靠 人机单元设定加工参数 ， 如进给量 、 磨削时间和磨 削速度等。三菱 Q P L C位置控制单元根据人机单 元设定的位置 、 速度等加工参数 ， 输出相对应 的脉 冲串， 驱动伺服驱动器和伺服电动机 ， 带动进给机 构进行加工。 在实际加工 中， 由于外圈毛坯的留量误差 比 较大 ， 采用定程磨削 ， 为了提高安 全性 ， 避免产生 机床撞车现象 ， 采取将空程 留量适 当增大的方法， 但这将降低加工效率。为了保证加工效率 ， 且不 出现撞车或者降低磨削精度 ， 利用马波斯 E 2 0 N消 空程防碰撞装置与 P L C、 人机界面相配合 ， 其能 自 动检测到每一个加工产品的空行程余量， 使磨削 进给 自动从快进转换为工进 ， 实现最高效率加工 ， 收稿 日期 2 0 1 11 2 0 5 作者 简 介 冯 万 寿 1 9 7 1 一 ， 男 ， 电气 工 程师 。Ema i l f e n g wa n s h o u s i n a ． t o m。 并且杜绝撞车现象的发生 。其 系统构成如 图 1所 示 。 图 1 系统构成 图 2 控制部分 马波斯 E 2 0 N通过正确检测机床加工 中砂 轮 与工件接触或碰撞产生的超声波信号， 能够实现 下列控制 。 1 消空程控制 。定义噪声极限值 ， 将工作过 程中检测到 的工 作噪声 和定义 的噪声值进 行 比 较 ， 通过 比较结果来控制实际工作过程 中砂轮 的 进给速度 ， 实现砂轮从快进到工进 的转换 ， 从而优 化加工循环。 2 防碰撞控制 。由于程序错误， 异常的工件 或机器故障可能导致砂轮与工件或磨床其他部件 的碰撞。通过对 噪声进行 检测 ， 进而与设定 的噪 声值进行 比较 ， 可 以在有碰撞信号时使砂轮和碰 撞部件快速分开 ， 确保设备的安全。 马波斯 E 2 0 N控制形式有单通道 一个消 空 程 G A P或一个 防碰撞 C R A S H通道 、 双通 道 I 一个消空程 G A P和一个防碰撞 C R A S H通道 和 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 冯万寿 马波斯 E 2 0 N和三菱 Q P L C在外圈沟道磨床上的应用 1 7 双通道 I I 两个消空程 G A P通道 。在此采用双 通道 I 控制方式。通过在人机界面上设定消空程 通 道 l 撕锕 和防碰撞开关 ， 输入消空程 和防碰撞信 号来进 行 调 整 。 2 Q N_ 0 Hl KA1 r ] 、 n G l r r V O Y l I 二 J 1 2 公共端 1 O j -一 ．L 碰 撞 使 能 l T 3 罾 蓍 5 K A1 X01 } 13 消 空 程 信 号 删 7 广 一 } 15 防 碰 撞 信 号 D C l l 图 2 控 制线路 图 分配功能如下 X 0 0为防碰撞信号 ， X 0 1为消 空程信号， 两者为 P L C输入信号 。Y1 0为 P L C输 出信号 ， 驱动 K A 1 ， K A1 控制 E 2 0 N启动。工作流 程如 图3所示。 图 3工 作 流 程 图 3 E 2 0 N调 试 具体操作 面板分配如图 4所示 1个 G A P消 空程通道 1个 C R A S H防碰撞通道 。 1 手动调整时 ， 首先启动触摸屏上的“ 消空 程启用” 和“ 防碰撞启用” 功能 ， 使 P L C输 出点 Y1 0 得电， 进而使 K A 1吸合 ， E 2 0 N双通道消空程和 防 碰撞功能处于工作状态。 指 不 灯 GA P 调整面板放大图C l 调整面板放大图 图 4 E 2 0 N操作 面板 图 2 G A P消空程的调整， 按 1 ／ 2键选择消空程 模式 把选 择器 1选到右边 ， 指示灯 1亮 ； 逆 时针 旋转 电位 器到“ 0 ” ； 让砂轮与工件刚好接触 “ 砂 轮” 、 “ 工件” 和“ 冷却 ” 都打开处于 工作状态 ； 调 整电位器， 使 L E D标尺显示值刚好在6 ． 5以下， 此 时指示灯 3刚好熄灭； 反复执行几 次以确认 G A P 指令是否在需要的位置触发 。 3 C R A S H防碰撞 的调整 ， 按 1 ／ 2键选择 防 碰撞模 式 调 整 电位 器设 置灵 敏 度大 约在 中部 4 O～6 0 处 ； 在“ 砂轮 ” 、 “ 工件 ” 和 “ 冷却” 都开启 的 情况下 ， 通过执行几次砂轮和工件的接触 ， 来确认 最大的噪声值 ， 并调整灵敏度 ， 使 E 2 0 N上 L E D标 尺的示值在最大噪声时刚好小于 6 ． 5 。 通过上述调整过程得到的 C R A S H极限值要 比 G A P编程设置值小很多 ， 为了得到一个稳定的 C R A S H控制 ， 必须 编程调整 电位器 的灵敏度 ， 让 其仅 比 G A P控 制 值 小 1 0 ％ ～2 0 ％ ， 而 且 此 时 C R A S H信号刚好不发出 注意 如果工作所使用 的砂轮或者磨削的工件类型发生 了变化 ， 必须对 E 2 0 N重新编程调整 ， 以取得和实际工作时相同的 工作环境 。 4 在自动工作时， 把消空程信号 X 0 0和防碰 撞信号 X 0 1 作为指示灯放在触摸屏上 ， 可以很直 观地看到信号“ 消空程” 和“ 防碰撞” 。 4 结束 语 由人 机界 面 操作 、 显示 、 设定 参 数 ， 再 通 过 P L C和 E 2 0 N编程控制 的数控全 自动外圈沟道磨 床 ， 在加工效率大大提高 的同时， 稳定性也得到提 高， 因毛坯引发的故障率得到了有效降低。 编辑 李超强 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m