1引言

研磨設備是對工件的表面進行精加工的設備，此類設備廣泛用于軸承汽車工業、刀具及機床加工工業、空氣壓縮機和電機工業、液壓氣壓及密封工業等行業，零部件等需研磨工件領域。我國的研磨設備制造業普遍存在耗能高、噪音大、污染大、效率低等問題，嚴重影響了操作者身心健康和周邊環境。近年來越來越多的用戶對機床人性化、精度、效率等提出了更多的要求，原有的設備已滿足不了用戶的需求，這就促使我們在研發時，基于現有機床制造技術，采用先進的設計技術，對機床結構進行優化重構，從而達到降低機床耗能和噪音的目的。

2系統概述

雙面研磨機的加工原理為：批量工件在行星輪內由中心輪帶動作圓周運動，上、下研磨盤旋轉磨削加工。控制部分主要采用氣動控制，由電磁閥和氣缸配合傳感器來實現動作控制。

我們新一代升級改進的研磨加工設備在如下幾個方面利用了臺達電氣進行了創新和研發：

（1）VFD-E系列變頻器的使用簡化了機械結構

利用減速電機代替復雜的齒輪和渦輪蝸桿機械傳動，實現速度連續可調。原機床速度調節為機械換檔變速，只有四檔速度可調且嚴禁加工中速度轉換，且使用中會因加工零件問題而出現大的噪聲和磨損問題。新的設計中采用減速電機直連傳動軸，變頻無級調速，結構簡單，對速度控制能力強，運轉中可以平滑調速，從而在工件研磨過程中，更能滿足加工工藝對機床工作轉速的要求。而且高速僅為修盤時使用，正常加工時速度一般較低，也達到了節能降耗、降低噪音的目的。（2）ASDA-A2伺服的使用實現半自動上下料，提高上料效率

中心輪的旋轉既要帶動工件加工時旋轉公轉，又要實現帶動行星輪按一定角度旋轉定位，使裝載工件的行星輪在上下料的位置精確停止，以便于快速完成工件的裝卸。設計中采用中慣量伺服系統ASDA-A2驅動ECMA伺服電機，利用伺服控制器的Pr路徑定義所需的速度及目的位置參數，省卻繁瑣的編程及外部控制，十分方便。

（3）DOP-AE觸摸屏和DVP-EHPLC的使用使機床接線簡單

因機床動作較多，需要顯示和設定的數據也較多。如果用機械連接方式，則會大大增加PLC的輸入點數及電氣連線，故障率也會大大增加，本機中采用了PLC和觸摸屏相結合的方案。整機核心控制采用了臺達的EHPLC控制，操作終端采用臺達的8寸256色真彩觸摸屏，兩者通過通訊線連接即可。操作面板上除了必需的快捷鍵外，其余的按鈕操作、工作參數修改設定、運行狀態監控、進程顯示、報警或提示信息顯示均在觸摸屏上進行。

（4）利用通訊技術使機器更智能化

臺達PLC編程軟件功能強大，變頻器及伺服均內置RS485標準通訊協議，使得PLC與變頻器、伺服通訊控制及其方便，而且成本低廉。雙絞線及簡單語句就實現了動作控制、速度調定及報警監控等功能。

（5）尺寸控制和CBN砂輪提高效率

采用CBN砂輪磨削，其耐磨性為在線測量提供了保證，從而可以利用相對測量，對機床加工工件尺寸做出較精確測量。本機最終工件尺寸測量精度達1μm，這樣極大地縮短了加工測量時間，提高了加工效率。

系統構成如圖1所示。

為了保證整機動作的安全可靠及長使用壽命，在電網和電柜進線處加有隔離開關分斷裝置及電源濾波器。PLC電源處加有電源濾波器，輸出點加有終端繼電器保護。

3動作控制

本機由四個氣缸分別驅動上研磨盤擺入、擺出，上升、下降，放松、夾緊及外環上升、下降，氣缸的行程由各自的限位開關限定運動極限位置。加工過程分為預壓、主壓、后壓三個自動轉換加工階段，可分別實現消除工件自身誤差、去除尺寸、整形的目的。上下研磨盤及中心輪電機的旋轉可以隨時在人機界面上輸入所需的轉向及轉速，也可以直接選用所需的轉速組一鍵設定所需轉速。隨時可調的轉速和壓力為加工各種不同的工件提供了可能。各種輔助時間等也可以按需設定。

4軟件設計

（1）PLC部分

工作流程如下：

首先選擇好加工模式，例如：手動模式、時間模式、尺寸模式修整模式。

手動模式下可以進行各動作的調整，各電機上、下盤旋轉方向、速度等，冷卻液開啟、主加工或精加工等。

時間循環過程是：搖臂右擺至工作位置—上研磨盤下降—開冷卻油—研磨盤旋轉—初加工、主加工、精加工壓力按設定時間自動轉換—研磨盤停止轉動—上研磨盤上升—搖臂左擺至極限位置—檢查工件尺寸。修整模式基本同于時間模式動作，只是加工工件改為修整砂輪盤的平面度及銳利度。

尺寸模式下按下循環起動按鈕，搖臂右擺至工作位置，夾緊機構動作使搖臂夾緊—上研磨盤下降，開啟冷卻油—上盤下降至工件，研磨盤啟動，初、主、精加工壓力自動轉換，轉換時間由予先調定尺寸值控制—尺寸到以后，研磨盤停止轉動，冷卻油停止，上盤上升—夾緊機構動作，使搖臂松開—搖臂向左擺出—檢查工件尺寸。（2）變頻器及伺服參數設定

為了保證三電機同時啟動和停止，對慣性大的上研磨盤變頻器加制動電阻控制，縮短停機時間，與其它電機同步停止工作，保證加工零件的表面精度。其余參數設定主要是運轉指令來源，頻率指令來源，通訊協議、通訊地址設定。伺服參數除對加減速時間進行設定外，重在對輸入輸出參數組進行設定，可以將伺服ON、正反轉行程末端直接進行定義，無需外部接線；對Pr路徑參數設定，保證上下料時，不同數目行星輪的合適的旋轉速度和精確位置。

（3）觸摸屏部分

臺達觸摸屏與臺達EHPLC采用RS232口通訊，在觸摸屏程序中需預先設定連接的PLC類型，相應的通訊口，通訊速率，人機及Controller站號，系統控制區及狀態區。

根據系統功能的需要，觸摸屏畫面設計了動作操作、進程顯示、參數設定，報警提示等功能。當電機報警或氣缸磁性開關及接近開關不到位時，及時在觸摸屏的底部自動彈出滾動形式的提示和報警信息，便于操作者及維修人員快速查找故障原因。

多國語系可以很方便地實現中英文之間的切換，無需多余的畫圖2是加工監控畫面之一，圖3是參數設定畫面之一。

在每屏上我們設有實時加工時間顯示及循環加工程顯示，便于觀察，動作所需時間等參數的設定視機床操作要求設掉電保護功能或密碼保護功能。設定數據時需先按下“數據設定未啟”按鈕，變為“數據設定啟用”，然后用手觸摸需設定的數據對象，就會自動彈出一個小鍵盤，輸入想設定的數據后，按下“ENT”鍵后，鍵盤自動從屏幕上消失，循環時按鍵自動變為“數據設定未啟”，這樣可以防止循環加工時的誤操作及有效利用屏幕。

5結束語

臺達自動化產品PLC、觸摸屏、變頻器及伺服在雙面研磨機上的應用，簡化了機械傳動結構和裝配接線工作，縮短了設計及試制周期，實時的監視報警提示為安裝調試及維修提供了極大的便利，一鍵設定功能也使控制更靈活，性能更安全可靠。也因為各工藝參數的可以調定最佳值，使我們需研磨的高精度基礎零件的平面度、平行度、工件尺寸、加工效率等質量參數都有很大提升。現該類設備使用效果良好，得到了用戶的認可，也必然會應用于更多領域。