PLC在轴承磨床上的应用.PDFVIP

PLC 在轴承磨床上的应用 ——方晓 摘要：本文介绍了 PLC，特别是其伺服定位模块在轴承磨削加工中的应用。另外，还介绍了该伺服定位模 块的 G 代码编程，该语言具有功能强大、调试方便的特点。 This paper introduce the application of koyo PLC ,especially it’s servo control module in bearing grinding machine.Also,we introduce the G-code program of the module,the G code program provides high performance and we can use it easily. 关键字：轴承磨削、伺服、G 代码、PLC bearing grinding servo control system G code PLC 1.引言: 随着我国机械装备、汽车工业等行业的快速发展，我们对轴承加工设备，尤其是高精度、高效率、 高可靠性的轴承磨床需求量十分庞大。轴承，作为机械工业的基础件，其加工设备的重要性非常突出。 目前，我们国家的轴承加工设备相对存在加工精度差，重复精度不高、生产效率低的问题，生产的轴 承和国外品牌有相当大的差距。以小型球轴承加工设备为例，有许多个体企业还在使用手工作业生产， 这从侧面说明了我们在设备的自动化控制方面还有许多工作要做。当然，轴承设备的机械加工精度要 求很高，在此基础上，设计一套优秀的自动控制系统及其控制软件非常重要。笔者在参与某集团公司 的新型轴承自动化生产线的研制过程中，引进光洋电子的伺服控制模块，成功设计出了一套新的轴承 磨床控制系统并完成系统软件的设计。值的一提的是，光洋（KOYO）精工是日本的轴承生产龙头企 业之一，其轴承磨削的自动化控制确有其独到之处。 2.工作原理及控制要求: 以 RF-3MZ203 小型轴承内圆磨为例，其机械结构的关键在于磨削进给机构，一般采用直线导轨和滚 珠丝杠总成。加工时，工件（轴承套圈）高速旋转，磨削进给机构控制砂轮精确运动，进行磨削加工。 所以，磨削进给的控制精度十分重要，这里采用安川的全数字化交流伺服系统控制。 磨削进给机构示意图如下 该磨床自动化控制的总体要求是 （1） 开关量输入 64 点，开关量输出 24 点。 （2 ） 采用伺服定位模块控制安川的交流伺服系统。由于内圆磨床磨削加工时有测抓在线测量，所以 需要构成全闭环伺服控制。加工效率高，要求伺服系统有良好的高速响应能力；加工精度高，要求伺 服系统有良好的刚性，以及优秀的低速性能。总体上要求伺服系统在高、低极限都能达到良好的性能。 加工精度达到 1μm （3 ） PLC 控制多台变频器。 （4 ） 采用触摸式人机界面，操作直观方便，界面友好。 （5 ） 具备 PLC 总线连接能力，可以进行整条生产线的联网控制。 3.控制系统硬件设计: 根据上述控制要求，PLC 选择光洋电子的 SU 系列，变频器和交流伺服选择安川的产品，触摸屏选用 光洋电子的 GC-55EM2，共同组成磨削自动控制系统。选择光洋 PLC 主要是因为其中的 U-01SP 单轴伺 服控制模块可以与交流伺服驱动系统良好的配合，达到优良的高、低速性能，而且伺服电机的编码器信 号直接反馈到该模块，测抓反馈的中断控制信号也直接反馈到该模块，从而构成真正意义上的闭环控制。 该模块在光洋精工已经得到长期应用。安川的交流伺服刚性好，技术先进、质量稳定，用于轴承加工设 备非常合适；其变频器具备 MODBUS 总线，由于光洋电子的 SU 系列 CPU 模块的通讯口已经内置 MODBUS 协议，所以可以采用通讯方式控制多台变频，相比原先类似系统采用的模拟量输出控制简化了 PLC 硬件配置从而大幅节约了成本。值得一提的是 SU-5M 通讯功能强大，CPU 自身具备3 个通讯口， 分别用于触摸屏通讯、变频器通讯、总线控制，而不需要单独的通讯模块，对提高配置的性价比起到了 十分关键的作用。 系统示意图如下： U-01SP 与交流伺服配线图如下： 4.控制软件设计: 轴承磨削的工艺十分复杂，磨削的方式有多种。本磨床主要是通过控制磨架的前后运动与砂轮进给机构 相配合，完成磨削过程。控制的要点在于磨削进给机构的动作，也就是伺服系统的控制。本系统中的 U-01SP 可