M1083无心磨床之砂轮修整器数控化改造
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【摘要】提出了对m1083无心磨床砂轮修整器数控化改造的方案，并对其控制原理进行了介绍。
【关键词】无心磨；修整器；数控化原理；改造
1、问题和现状
本公司有一台M1083普通外圆磨床，该磨床自动化程度较低，为手动进给，手动修整，加工精度对操作工人操作技术水平较为依赖，效率低且精度不高，磨削尺寸较为分散，主要用于通磨，当用于切入磨削时，其缺点就充分显示出来。现对其砂轮修整系统进行自动化改造。
2、机械部分的改造
为了充分发挥数控系统的技术特性，保证改造后修整器在数控系统的控制下具有较高的重复定位精度，较好的传动精度和工作稳定性，微量进给无爬行，使用寿命长、外型美观，机械部分作了如下改动：1、用滚珠丝杠螺母副代替原来的代替原来的普通滑动丝杠螺母副；2、使用了弹性联轴器联接伺服电机和滚珠丝杠；3、使用了刚度好，精度高的交叉滚柱导轨；4、滑体和壳体也做了相应的改造。
（1）滚珠丝杠螺母副的选型与特点
滚珠丝杠螺母副选用南京哈宁轴承制造有限公司生产的FFZD2005-3，相对普通滑动丝杠螺母副有以下优点：1、传动效率高，由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动，所以具有较高的传动动效率，传动效率可达85%～98%，为滑动丝杠副的2～4倍。2、传动平稳，滚珠丝杠副工作时摩擦阻力小，静、动摩擦因数小，因而传动灵敏、平稳、低速不易爬行、随动精度和定位精度高。3、运动可逆性，滚珠丝杠相对滑动丝杠的另一特点是运动可逆性，不仅可将旋运动转成直线运动，也可将直线运动转换为旋转运动。4、可预紧，通过对螺母施加预紧力能消除滚珠丝杠副的轴向间隙，有助于提高定位精度和刚度，既使反转也没有空行程，反向定位精度高，且传动平稳。5使用寿命长，滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，滚道表面淬火硬度达60-60HRC，表面粗糙度值小，而且是滚动摩擦，故磨损很小、使用寿命长。除此之外，价格也很合理。
（2）联轴器的选型与特点
联轴器联接伺服电机和滚珠丝杠，用来传递运动和转矩，联轴器的选用对传动的平稳性有着重要的影响，从使用要求和经济性考虑，新砂轮修整器选用无锡普瑞REP-BF2-16X19-D55L78弹性联轴器。该联轴器的特点：1、中间弹性体联接2、小扭矩时无回转间隙3、抗油，绝缘4、顺时针和逆时针回转特性完全相同5、超强的弹性体可吸收振动，补偿径向和角向偏差。
（3）交叉滚柱导轨组成、特点及选型
THK交叉滚柱导轨由专用轨道、滚柱保持架、滚柱、挡板组成，在VR型中精密滚柱互相直交地组合在一起的滚柱保持器与设置在专用轨道上的90°V形沟槽滚动面组合起来使用。通过将2列滚柱导轨平行地装配，使导轨系统能承受4个方向的负荷。而且，因能向交叉滚柱导轨施加予压，从而能获得无间隙且高刚性、动作轻快的滑动机构。
交叉滚柱导轨特点：①滚动磨擦力小，稳定性能好；②接触面积大，弹性变形量小；③有效运动体多，易实现高刚性、高负荷运动；④结构设计灵活，安装使用方便，寿命长；⑤机械能耗小和精度高，速度快，承载能力大。
交叉滚柱导轨的选型：滚柱保持架在轨道内以修整器行程的1/2沿导轨座移动的方向运动，为使保持架不出现悬臂状态，应满足LK≥A+B/2，LK为导轨长度，A为保持架长度，B为修整器行程，新砂轮修整器LK=300mm，A=250mm，B=100mm，所选用交叉滚柱导轨为日本进口的THK VR型VR15-300 *10Z。
3、电气部分的改造
（1）硬件电路的组成及设计
硬件电路主要由触摸屏GT1050/DC24V，可编程控制器FX3G-60MT-001，5M的通讯电缆、伺服驱动器MR-E-70A、伺服电机HF-SE73及伺服驱动器MR-E-100A、伺服电机HF-SE102、位置控制单元FX2N-20GM、稳压电源GS1/S-50-24、电源GS2/JN-250-24、直流电源JN-250A、变压器TC1/JBK3-400、变压器TC2/SG-2、电流表69L15-A、接近开关LJG1A-4ZOBN2还有各种继电器、接触器，断路器，按钮、指示灯、照明灯等组成。
（2）数控系统的控制原理
根据修整要求，从触摸屏输入修整量信息，经过数控装置FX3G-60MT-001的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将修整指令信息及X/Y轴运动控制参数（速度，位置设定值等）通过PLC程序中的TO指令写入到位控单元FX2N-20GM相应的地址，位控单元再将各轴的运动状态信息通过PLC程序中的FROM指令读出到PLC内相应的存储单元。位控单元FX2N-20GM是具有直线插补和圆弧插补功能的真正2轴定位专用单元，配备了各种定位运行模式，直接与带绝对位置检测功能的伺服驱动器连接，将PLC传输过来的指令以脉冲的形式发送给伺服驱动器MR-E-70A和MR-E-100A，伺服驱动器MR-E-70A把脉冲信号加强放大，使之能够驱动伺服电机HF-SE73工作，伺服电机再通过滚柱丝杠把旋转运动转化为砂轮修整的X轴进给运动。砂轮修整同时，伺服驱动器MR-E-100A也驱动Y轴伺服电机HF-SE102进行修整补偿运动，驱使砂轮进给机构补偿一定的位移量，以确保修整后，砂轮与工件的相对位置没有改变，从而保证修整后同一批工件尺寸的稳定性。开始修整砂轮后，数控装置控制电磁换向阀23E2-25B的通断和换向，通过油缸驱动修整器沿Z向移动，当移动到设定好的行程时，行程开关给数控装置反馈信号，数控装置控制电磁阀换向，油缸驱动修整器回到初始位置，以便进行下一轮砂轮修整。
4、结束语
实践证明，对M1083无心磨床砂轮修整器进行数控化改造是一种行之有效的方法，不减轻了工人劳动强度，增加了效率，同时经改造后，M1083无心磨床的磨削精度也得到了很大提高，从而企业创造了更大的经济效益。
参考文献
[1]《机床设计手册》.机械工业出版社.第三卷
[2]胡占齐，杨莉编著.机床数控技术.机械工业出版社，1986.
[3]罗永顺编著.机床数控化改造技术.北京机械工业出版社，2007