摘 要：在對(duì)數(shù)控磨溝機(jī)產(chǎn)品原理分析的基礎(chǔ)上抓惫，論述了基于艾默生CT EC20H高速運(yùn)動(dòng)控制型PLC在機(jī)床數(shù)控集成自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用刺泌。對(duì)于需要多軸插補(bǔ)功能的機(jī)電伺服控制領(lǐng)域，艾默生CT EC20H產(chǎn)品表現(xiàn)出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)贱钩。

關(guān)鍵詞：PLC 磨溝機(jī) 伺服 EC20H

1 引言

　　　磨床屬于金屬工件表面精密加工機(jī)床杆叛。磨床基本原理是用砂輪或油石（刃具）對(duì)零件表面做淺深度微量切削加工。磨削時(shí)的切削深度很小琼牧，在一次行程中所能切除的金屬層很薄恢筝。磨具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，工件或磨具的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)巨坊。磨床加工精度高、表面粗糙度Ra值小此改。磨削加工可以獲得較高的加工精度和很小的表面粗糙度值趾撵。磨削不但可以加工軟材料，如未淬火鋼共啃、鑄鐵和有色金屬等占调，而且還可以加工淬火鋼及其他刀具不能加工的硬質(zhì)材料如陶瓷與硬質(zhì)合金等。
　　數(shù)控磨溝機(jī)屬于磨床的一種移剪，主要用于磨制絲錐鉆頭等硬質(zhì)合金工具排屑槽究珊，屬于比較冷僻的專用機(jī)械加工設(shè)備，用量不大纵苛，生產(chǎn)廠家也比較少剿涮，以進(jìn)口設(shè)備為主。由于數(shù)控磨溝機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求較高攻人，難度也比較大取试，本項(xiàng)目研發(fā)幾乎用到了艾默生CT EC20H型高速運(yùn)動(dòng)控制專用PLC的全部重要功能。數(shù)控磨溝機(jī)外形參見圖1。



2 數(shù)控磨溝機(jī)概念設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)需求分析
（1）工件進(jìn)給分度控制馁掺。當(dāng)加工工件進(jìn)給時(shí)晓够，分度軸旋轉(zhuǎn)分度主要有兩個(gè)工藝要求，一是在加工過程中不允許改變分度方向寻币，只能單向旋轉(zhuǎn)用以消除機(jī)械設(shè)備的反線誤差擅锚；二是分度加工時(shí)對(duì)溝槽加工的順序有特殊要求，而且刃數(shù)為偶數(shù)或奇數(shù)還有所不同瓶虽。

　　　偶數(shù)以一個(gè)8個(gè)刃數(shù)的銑刀為例涩凑，每個(gè)溝槽的加工順序是1，5锤衡，2宜掏，6，3试郎，7惹虏，4，8泻帮。即第一刃加工完成后精置，第一刃的起刀點(diǎn)與下一刃起刀點(diǎn)角度差為A，下一刃加工完成后這一刃的起刀點(diǎn)與后一刃的起刀點(diǎn)角度差為B锣杂，以此類推直到加工到最后一刃完成脂倦，如圖2所示。

　　奇數(shù)以一個(gè)5個(gè)刃數(shù)的銑刀為例元莫，每個(gè)溝槽的加工順序是1赖阻，3，5踱蠢，2火欧，4，如圖3所示茎截。
（2）砂輪漸增量進(jìn)給控制苇侵。工件在加工過程中，溝槽深度是逐漸變淺的一個(gè)過程企锌。漸增量是指工件送進(jìn)100mm時(shí)榆浓，砂輪提升的高度，如圖4所示其神。

（3）砂輪修整補(bǔ)償控制殴衡。砂輪修整是因加工工藝的需求，而將砂輪的橫截面修整成所需要的形狀永韭，常用砂輪載面形狀英甜，有兩直線一圓弧卡撤，一直線兩圓弧，三圓弧埃灿，如圖5所示企亮。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
（1）產(chǎn)品加工功能：送料軸用于控制產(chǎn)品的進(jìn)給，旋轉(zhuǎn)軸通過直線插補(bǔ)功能绝开，實(shí)現(xiàn)與送料軸的同步旋轉(zhuǎn)讶里，用以生產(chǎn)出固定螺距和導(dǎo)程角的產(chǎn)品，砂輪進(jìn)給軸通過電子齒輪功能剑督，實(shí)現(xiàn)與進(jìn)料軸固定比例的提升谆精。
（2）修整砂輪功能：為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，不同的用戶會(huì)將砂輪修整成不同的截面形狀菠食，該功能通過Y軸與Z軸的直線或圓弧插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)該功能浮笔。
2.3 系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)
按自動(dòng)化程度可分為三種機(jī)電組合自動(dòng)化方案。
（1）純液壓控制型：PLC僅提供邏輯控制瓣铣，產(chǎn)品的制作和砂輪的修整完全靠液壓和機(jī)械進(jìn)行答朋。
（2）普通PLC+液壓控制：PLC控制一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A軸)實(shí)現(xiàn)工件的分度功能，工件的進(jìn)給和磨削等功能靠液壓及機(jī)械完成棠笑。
（3）NC（數(shù)控加工中心）系統(tǒng)：例如采用三菱的NC E60系統(tǒng)梦碗，控制三個(gè)軸(X+Y+A)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制作，主要實(shí)現(xiàn)了工件的進(jìn)給和工件分度功能蓖救，砂輪的修整完全靠液壓系統(tǒng)完成洪规，是目前自動(dòng)化程度較高的解決方案之一。
3 艾默生CT EC20H解決方案
3.1 原理設(shè)計(jì)
　　　本項(xiàng)目應(yīng)用艾默生CT EC20H型高速運(yùn)動(dòng)控制專用PLC實(shí)現(xiàn)X+Y+Z+A軸全軸伺服控制循捺，實(shí)現(xiàn)的功能高于數(shù)控加工中心斩例。項(xiàng)目增加了砂輪的修整和砂輪磨損補(bǔ)償功能，也是該項(xiàng)目中難度最大的部分巨柒∮Ｋ基于艾默生CT EC20H型PLC解決方案的系統(tǒng)原理如圖6所示。

3.2電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　　電控系統(tǒng)配置如圖7所示：觸摸屏HMI用于參數(shù)設(shè)定洋满、設(shè)備狀態(tài)顯示等功能。伺服用于工作進(jìn)給軸枪岖、旋轉(zhuǎn)軸居然、砂輪進(jìn)給軸、磨頭軸的控制仑连。永磁無刷電機(jī)用于控制磨頭的轉(zhuǎn)動(dòng)郑喊。普通電機(jī)用于控制砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖7 電控系統(tǒng)

3.3EC20H伺服控制設(shè)計(jì)
（1）各軸的單獨(dú)控制：實(shí)現(xiàn)X瀑尔、Y阎臂、Z嘶刚、A各軸的手動(dòng)控制功能，可以讓用戶單獨(dú)控制各軸的運(yùn)行贺勿。主要是用于對(duì)刀紧碴，手動(dòng)調(diào)試等功能，使用DRVI指令實(shí)現(xiàn)該功能甩卷。
（2）插補(bǔ)功能：X軸與A軸：線性插補(bǔ)拔较，用于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的螺距和導(dǎo)程角度；螺距和導(dǎo)程角度是加工產(chǎn)品的兩個(gè)重要技術(shù)參數(shù)劝薄，通過X軸與A軸的線性插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)該功能槽畔。X軸以一定的速度前進(jìn)，A軸通過渦輪渦桿實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)胁编，以一定的角速度旋轉(zhuǎn)厢钧，這樣就可實(shí)現(xiàn)工件按所設(shè)定的螺距和導(dǎo)程角度進(jìn)行運(yùn)行。
通過LIN指令實(shí)現(xiàn)該功能嬉橙。
（3）X軸與Y軸：電子齒輪早直，用于實(shí)現(xiàn)磨溝深度的遞減，在磨削過程中憎夷，磨溝深度是與進(jìn)料長(zhǎng)度成線性遞減的莽鸿；通過GEARBOX指令實(shí)現(xiàn)該功能。
（4）Y軸與Z軸：線性及圓弧插補(bǔ)拾给，根據(jù)用戶的要求祥得，可以實(shí)現(xiàn)修整出不同截面形狀
的砂輪；首先通過AUTOCAD導(dǎo)入該截面形狀蒋得，然后將對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)用D元件替代级及，以便用戶可以通過觸摸屏進(jìn)行設(shè)定。主要用到LIN和CCW指令额衙。
（5）原點(diǎn)回歸：該設(shè)備在初始上電時(shí)饮焦，要進(jìn)行圓點(diǎn)回歸，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)都會(huì)在一個(gè)同樣的初始狀態(tài)氛拜。同時(shí)甫蚊，所有的坐標(biāo)歸零。使用DSZR指令實(shí)現(xiàn)該功能子钾。

4 結(jié)束語(yǔ)
　　　目前該項(xiàng)目的主要功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)即贰，和數(shù)控加工中心相比，增加了砂輪載形修整功能团弧，顯現(xiàn)出EC20H運(yùn)行控制型PLC所具有的優(yōu)異的技術(shù)特點(diǎn)疲籍。對(duì)于需要多軸插補(bǔ)功能的應(yīng)用場(chǎng)合，基于艾默生CT PLC的機(jī)電一體化系統(tǒng)集成產(chǎn)品將表現(xiàn)出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)幔瓮。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)谐浆，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享经褒，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議姿记。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布哈讯、編輯整理上傳，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)逼肯，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)耸黑。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片篮幢、文字如涉及作品版權(quán)問題大刊，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容三椿，以保證您的權(quán)益缺菌！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。