馬波斯E20N和三菱Q PLC在外圈溝道磨床上的應用

馮萬壽

(新鄉日升數控軸承裝備股份有限公司 技術部，河南 新鄉 453003)

1 加工工藝

數控全自動外圈溝道磨床是進行深溝球軸承外圈溝道磨削加工的一種專用設備，目前主要采用金剛石滾輪成形修整器，或者通過液壓油缸驅動、伺服電動機加減速器旋轉驅動的機械式圓弧修整器對砂輪表面進行修整，把砂輪修整成和軸承外圈溝道曲率相同的圓弧形狀，然后通過PLC，位置控制單元和輸入、輸出模塊驅動交流伺服電動機，再通過聯軸器、滾珠絲杠、導軌等形成進給機構，并輔以機械手自動上下料機構、電磁無心夾具機構、支撐機構等一系列單元，構成軸承外圈溝道磨床。目前普遍采用定程切入磨削方法，依靠人機單元設定加工參數，如進給量、磨削時間和磨削速度等。三菱Q PLC位置控制單元根據人機單元設定的位置、速度等加工參數，輸出相對應的脈沖串，驅動伺服驅動器和伺服電動機，帶動進給機構進行加工。

在實際加工中，由于外圈毛坯的留量誤差比較大，采用定程磨削，為了提高安全性，避免產生機床撞車現象，采取將空程留量適當增大的方法，但這將降低加工效率。為了保證加工效率，且不出現撞車或者降低磨削精度，利用馬波斯E20N消空程防碰撞裝置與PLC、人機界面相配合，其能自動檢測到每一個加工產品的空行程余量，使磨削進給自動從快進轉換為工進，實現最高效率加工，并且杜絕撞車現象的發生。其系統構成如圖1所示。

圖1 系統構成圖

2 控制部分

馬波斯E20N通過正確檢測機床加工中砂輪與工件接觸或碰撞產生的超聲波信號，能夠實現下列控制。

(1)消空程控制。定義噪聲極限值，將工作過程中檢測到的工作噪聲和定義的噪聲值進行比較，通過比較結果來控制實際工作過程中砂輪的進給速度，實現砂輪從快進到工進的轉換，從而優化加工循環。

(2)防碰撞控制。由于程序錯誤，異常的工件或機器故障可能導致砂輪與工件或磨床其他部件的碰撞。通過對噪聲進行檢測，進而與設定的噪聲值進行比較，可以在有碰撞信號時使砂輪和碰撞部件快速分開，確保設備的安全。

馬波斯E20N控制形式有單通道(一個消空程GAP 或一個防碰撞CRASH通道)、雙通道Ⅰ(一個消空程GAP和一個防碰撞CRASH通道)和雙通道Ⅱ(兩個消空程GAP通道)。在此采用雙通道Ⅰ控制方式。通過在人機界面上設定消空程和防碰撞開關，輸入消空程和防碰撞信號來進行調整。具體控制線路如圖2所示。

圖2 控制線路圖

分配功能如下：X00為防碰撞信號，X01為消空程信號，兩者為PLC輸入信號。Y10 為PLC輸出信號，驅動KA1，KA1控制E20N啟動。工作流程如圖3所示。

圖3 工作流程圖

3 E20N調試

具體操作面板分配如圖4所示(1個GAP消空程通道+1個CRASH防碰撞通道)。

(1)手動調整時,首先啟動觸摸屏上的“消空程啟用”和“防碰撞啟用”功能，使PLC輸出點Y10得電，進而使KA1吸合，E20N雙通道消空程和防碰撞功能處于工作狀態。

圖4 E20N操作面板圖

(2)GAP消空程的調整，按1/2鍵選擇消空程模式：把選擇器1選到右邊，指示燈1亮；逆時針旋轉電位器到“0”；讓砂輪與工件剛好接觸(“砂輪”、“工件”和“冷卻”都打開處于工作狀態)；調整電位器，使LED標尺顯示值剛好在6.5以下，此時指示燈3剛好熄滅；反復執行幾次以確認GAP指令是否在需要的位置觸發。

(3)CRASH防碰撞的調整，按1/2鍵選擇防碰撞模式：調整電位器設置靈敏度大約在中部40～60處；在“砂輪”、“工件”和“冷卻”都開啟的情況下，通過執行幾次砂輪和工件的接觸，來確認最大的噪聲值，并調整靈敏度，使E20N上LED標尺的示值在最大噪聲時剛好小于6.5。

通過上述調整過程得到的CRASH極限值要比GAP編程設置值小很多，為了得到一個穩定的CRASH控制，必須編程調整電位器的靈敏度，讓其僅比GAP控制值小10%～20%，而且此時CRASH信號剛好不發出(注意：如果工作所使用的砂輪或者磨削的工件類型發生了變化，必須對E20N重新編程調整，以取得和實際工作時相同的工作環境)。

(4)在自動工作時，把消空程信號X00和防碰撞信號X01作為指示燈放在觸摸屏上，可以很直觀地看到信號“消空程”和“防碰撞”。

4 結束語

由人機界面操作、顯示、設定參數，再通過PLC和E20N編程控制的數控全自動外圈溝道磨床，在加工效率大大提高的同時，穩定性也得到提高，因毛坯引發的故障率得到了有效降低。