基于Trio運動控制器的數控閥芯端面磨床控制方法

李紅俠 蒙海軍

摘 要：主要介紹了所設計的數控閥芯端面磨床控制方法。研究了閥芯端面磨削方法。研究了采用金剛筆修整砂輪和修整自動補償方法。采用觸摸屏人機對話，采用Trio運動控制器控制，實現了閥芯端面磨削的顯示、控制和管理的數控化。

關鍵詞：閥芯端面磨削；Trio運動控制器；砂輪修整及補償；觸摸屏

隨著電液伺服閥的廣泛應用。伺服閥芯制造工序中的“閥芯四端面與閥套配磨”磨削越來越受到人們的關注。閥芯四個端面磨削傳統磨削設備采用機械傳動式手動操作工具磨床加工。加工精度差，反復人工對刀，加工效率低，手動修整砂輪，勞動強度大。為了提高配磨閥芯四端面的加工精度及效率，設計了數控閥芯端面磨床及研究了閥芯端面磨削控制方法。

1主要數控軸介紹

（1）Z軸（軸4）：工作臺縱向移動；（2）X軸（軸2）：砂輪座橫向進給；

（3）軸3：工件主軸（裝于Z軸上）；

2端面磨削控制方法研究

（1）精度要求：如圖1，1#與3#端面的距離L1±0.005mm；2#與4#端面的距離L2±0.005mm。則Z軸定位精度要求：±0.005mm；端面要求與ΦA外圓垂直。

（2）閥芯端面配磨：磨削前各端面預留有0.1mm的配磨量。一般需經過三次配磨。第一次磨削量約0.05mm（精度要求不高，因人工對刀誤差等有關，但要保證各端面充分磨削。）。第一次磨好后，閥芯與閥套裝好經液壓流量試驗臺檢測各端面的繼續磨削量。第二次，第三次為精度磨削直至合格。

（3） 避免Z軸雙向磨削間隙對加工精度影響的方法：在Z軸設置一個加工初始位置（Z初坐標）。將Z初放在端面磨削工位及修整工位的一側。所有機床加工都規定Z軸從Z初出發，每一工序完成都回到Z初，再進行下一工序。

（4）四端面磨削起點坐標的計算：根據砂輪頭動態寬度W值（初始寬度W需計量）和1#端面Z軸對刀點坐標和閥芯加工前計量的初始幾何尺寸，計算出1#端面～4#端面磨削起點Z軸絕對坐標。

（5）端面磨削X軸進深量：端面磨削高度H=0.6mm，必須外圓ΦA對刀。

（6）端面進刀速度：端面進刀速度與工件主軸轉速成正比。單位：mm/每圈。

（7）磨削方式：閥芯與閥套配磨分兩種情況：一種是需要四個端面都有一定磨削量；另一種是需要某一端面磨削一定的量。所以設計磨削方式為：連續磨削方式和單端磨削方式。單端磨削方式時需選擇端面號，則只對選擇的端面號進行磨削。

（8）正常磨削和返修磨削：首次磨削1 #～ 4#端面，磨削量為人機設置的進給量，為正常磨削。磨削完，控制器要記憶當前四端面已磨削了的量。當選擇返修磨削時，記憶上次已磨削量位置再按照新計算好的磨削量磨削。避免了空刀磨削浪費時間。磨削下一件閥芯時，必須再設置為正常磨削。

（9）端面磨削流程：X軸回零、Z軸從Z初至某端面磨削起點再讓刀0.05mm、X軸至磨削起點、X軸快進10 mm至ΦA外圓、X軸進深H=0.6mm、Z軸以進刀速度進給（0.05 mm +進刀量）。磨削完光刀3～5圈，Z軸退刀0.03mm、X軸退出回零、Z軸回Z初位置。

3砂輪形狀修整研究

根據閥芯的工藝確定砂輪頭形狀。新砂輪外形為φ400×10。砂輪頭修整為如圖2，砂輪頭局部長方形H1×W（例如7mm×4mm）。W

（1）金剛筆選取及安裝：兩只粉末φ6金剛筆（與Z軸運動方向平行安裝）修整砂輪頭左右兩側面，用粉末金剛筆的端面修整砂輪頭端面，粉末金剛筆外圓修整砂輪頭根部底面。另1只顆粒φ6金剛筆（與Z軸運動方向垂直安裝）修整砂輪底面。三只金剛筆裝在Z軸上。

（2）砂輪頭高H1：滿足H3=H1-φ6，且H3>H=0.6mm，其中H3表示φ6粉末金剛筆修出砂輪底面的高度，因為高度H3范圍的端面與砂輪底面垂直性好。使用該段砂輪端面磨削閥芯端面。

（3）砂輪底面修整及砂輪恒線速控制：新砂輪裝好，底面金剛筆對刀，接觸砂輪底面確定X新坐標（輸入人機）。以后在手動方式下修整砂輪底面，確定修整好的位置 X動態坐標（輸入人機）。計算式：D動態直徑=400-2*（ X動態- X新），控制器自動計算出當前砂輪的動態線速度。

（4）修整自動補償：砂輪頭兩側面修整一次，砂輪頭寬度就變化，左右金剛

筆修整起點坐標就需要補償。閥芯各端面磨削起點坐標也需要補償。計算式，

P=P+S，其中P表示累計修整量，S表示每次修整量。通過P值對四端面磨削

起點坐標及修整起點坐標補償。當砂輪頭寬度越來越窄無法使用時，將砂輪

頭打掉，重新修整砂輪頭形狀。

（5）砂輪修整流程：X軸回零、Z軸從Z初至右筆修整起點（讓刀0.5mm）、Z軸進給修整量、X軸以修整速度進給（0.5+H1） mm、Z軸退出0.03 mm、X軸退出回零、Z軸回Z初位置。左側修整同右側。

4人機觸摸屏界面端面側入量動態顯示功能

（1）如端面側入量人機顯示為0 mm，表示砂輪端面與閥芯端面剛好接觸。此時聽到磨削音，則可以判斷磨削量精度好。（2）如顯示0.002mm聽到磨削音，則判斷磨削量將少0.002mm。（3）如顯示-0.002mm聽到磨削音，則判斷磨削量多磨0.002mm。可以監視端面磨削精度。

結論：閥芯端面磨削控制方法合理，實現了數控化。提高了加工精度及效率。人機界面圖文并茂參數設置直觀方便，端面側入量動態顯示方便監視加工精度。但人工對刀需要操作人員的熟練程度和技能。以后向自動對刀的智能化發展。