轴承套圈内圆磨床的测控一体化改造

　　摘　要：利用数控器件对内圆磨床3MZW205进行了改造，使机床的主动测量系统与控制系统融为一体，提高了机床的稳定性和操控性。
　　关键词：滚动轴承；内圆磨床；PLC；改造
　　在改造轴承内圆磨床3MZW205时，充分发挥数控器件（PLC、人机界面等）的功能，将机床的主动测量系统和机床的控制系统融为一体，使机床的技术新颖性、稳定性和操作控制性能获得了极大的提高。
　　1　控制系统的构成
　　如图1所示，整个系统由PLC、液晶触摸屏、伺服电机系统、内径测规及传感器接口板（自制）和机床原有的控制及执行元件构成。PLC是机床的控制核心，除了执行通常的控制任务外，还要完成主动测量系统的测量信息处理、余量分配设定及比较等任务。传感器的测量信息通过接口电路板输入PLC，测规的收张由PLC直接控制。伺服电机驱动器接受PLC的控制信息并将电机的相关状态反馈回PLC。液晶触摸屏作为机床的人机界面，除实现通常的控制操作任务外，还要实现主动测量系统的余量分配设定输入、当前余量显示及主动测量系统的校正输入（图2）。

图1 控制系统框图

图2 操作主界面

　　2　与进给相关的循环流程
　　如图3所示，次循环时由于工件架的进给终点位置不能确定，所以快进行程只能按设定的定程量运行；如次循环的坯件无粗磨余量或无精磨余量，其对应的进给行程也将按设定的定程量运行。当次循环加工终了时，系统会记录工件架的终点位置作为下一循环计算快进行程所需的参考位置。第二及以后各循环中，快进行程将由本次坯件余量与前一循环终点位置通过适当的运算得出的行程确定，从而实现无空行程磨削。计算时还应考虑沟径（或其他定位要素）偏差的影响以保证安全。

图3 与进给相关的循环流程图

　　表1是采用模拟余量（用百分表检具模拟余量输入）实测的测量值，由此可以看出该测量系统在余量为-100～+600μm范围内具有极好的线性，完全可以满足内圆磨床主动测量及控制的需要。

表1 模拟余量与实测值的对比 μm

　　3　结束语
　　经改造后的机床具有如下的优异性能：
　　（1）尺寸稳定。采用自创的全新主动测量技术（无需测量仪电气箱，只用原ZND-1测规），实现了准数字化测量和控制，几乎感觉不到温度漂移的存在，设备即开即用，尺寸十分稳定。
　　（2）磨削余量自动适应。由于将主动测量系统与机床的数控系统融为一体，实现了坯件余量的自动适应（自动地根据坯件余量调整快进行程长度实现无空行程进给，有效提高加工效率），同时完全支持混料磨削（即具有正常余量的坯件和只有几到几十微米余量的返修件可以混在一起加入料道），省去了专门的返修操作。
　　（3）更换砂轮轻松快捷。砂轮减小到设定的Z小位置时机床停止循环（可同时停止磨头）并提示砂轮过小，操作人员按一下“更换砂轮”键，工件架退至更换砂轮位，更换砂轮并启动变频器后可直接启动循环;机床自动反复修整砂轮直至设定的允许Z大砂轮位，而后自动转入磨削循环，从而大大地减少了人工干预时间。
　　（4）进给传动简洁、精确。只用一台伺服电机通过刚性联轴器连接滚珠丝杠直接传动工件架，实现工件架的快进（无跳进）、粗进、精进及修整补偿运动。