為改變外徑360～400 mm的大型軸承套圈雙端面磨床依賴進口的狀況,研制了MKW7675 數控往復式雙端面磨床,該磨床加工工件的外徑為<150～400 mm ,工件寬度為20～140 mm。本文介紹該磨床夾具控制等部分的控制系統。

　　選用Power Mate 0 數控系統作為該機床的控制核心,左、右砂輪的進給分別由22 N&middot;m 的伺服電機來控制,左、右砂輪的旋轉分別由30 kW的三相交流電機來實現,其中,左砂輪電機為Y/ △運行,右砂輪電機由變頻器控制,使得右砂輪轉速可以無級變頻調速至1 500 r/ min ,因而該機床不僅可以進行大型圓柱軸承套圈的雙端面磨削,還可以進行大型圓錐軸承套圈的雙端面磨削。

　　修整砂輪的金剛筆的運動由變頻器進行變頻調速,不僅使得修整速度無級可調,而且使得自動修整得以很方便地實現。夾具運動和冷卻液則由電磁閥來實現控制。

　　由于使用了數控系統及伺服系統,加工過程中,左、右砂輪的進給精度可以達到1&mu;m ,因而使得機床的加工精度很高。同時,由于加工過程中,快進、粗磨、精磨量都是由程序控制的,提高了同一批工件尺寸的重復精度,因而加工出的產品尺寸散差好,保證了加工質量的穩定性。

1 夾具動作的控制

　　由于該機床加工尺寸范圍大,因而工件的磨削區域也大,這就使得夾具的動作行程也大。為了節省時間,提高生產效率,夾具在運動過程中有加速前進和加速退出的動作。夾具在整個加工過程中有4個位置,每個位置均裝有一個接近開關,由原位0位起,依次為0位、1位、2位、3位,其中,2位與3位之間為磨削區域。

　　夾具的運動過程中用到了3 個電磁閥,4 個接近開關。

　　手動夾具啟動時,由0位開始前進,到1 位后,加速前進到2位,然后在2位與3位之間作往復運動;夾具動作停止時,從當前位退至2位,然后加速退至1位,再減速退至0位停止。

　　夾具運動時,與修整砂輪的金剛筆有動作互鎖:當金剛筆在原位時,才允許夾具動作。自動加工時,當采用先退砂輪再退夾具的加工方式時,由于工件還在磨削區域內作往復運動,砂輪的退出使兩砂輪夾緊工件的力消失,工件會產生抖動;盡管這個抖動很輕微,工件停留在磨削區域內的時間也很短暫,但仍會造成工件端面的劃傷。采用先退夾具再退砂輪的加工方式時,雖然解決了兩端面劃傷問題,但是,由于夾具退出的過程中工件一直受到砂輪的夾緊力,工件退出后旋轉速度過高,增加了輔助時間。所以設計的數控往復式雙端面磨床采用先退夾具再退砂輪的加工方式,并控制夾具退至2 位時,夾具加速退出的同時,砂輪退出。實現這一控制所采用的方法是在處理自動加工程序夾具停止的M 代碼時,當夾具運動至2 位再給出M 代碼結束信號,這樣,在夾具加速退出的同時,加工程序會控制砂輪退出。

　　通過數控系統內部的可編程序控制器,可以方便地實現夾具的上述動作。

2 砂輪的補償控制

　　通過式雙端面磨床的兩砂輪在加工過程中的位置是固定的,工件在兩砂輪中間通過時完成端面磨削,因此補償方法是直接進給砂輪。而對于往復式雙端面磨床,在加工過程中,工件在兩砂輪中間作往復運動。它靠兩砂輪的進給來完成端面梯形圖中,X1510 為金剛筆在修整原位信號; R10110 為夾具啟動的M代碼信號;R10111 為夾具停止的M代碼信號;G413 為M代碼結束信號;F111 為復位信號;F312 為手動方式;F315 為自動方式。

　　磨削,因此兩砂輪在加工過程中的位置是在不斷變化的,而且每次加工結束,兩砂輪均會返回加工起點位置。同時,為了避免積累誤差,加工程序采用的是絕對位置編程,因此,直接進給砂輪的補償方法是不行的。而且,這里還存在一個關鍵性問題:如何將砂輪脫落的補償量、加工位置、修整位置有機地結合起來,實現加工、補償、修整的自動控制。

　　由于砂輪的脫落量難以準確測量,而專門為此增加一套主動測量裝置不僅造價太高,而且結構復雜,又不易安裝,所研制的數控往復式雙端面磨床采用程序控制的方法來解決補償問題,不僅簡單,而且方便。加工結束后,操作工通過測量產品尺寸,在需要補償的時候,操作工可以用微量進刀按鈕單步進給左右砂輪至需要補償的量后,再按下補償按鈕,此時,數控系統會自動啟動補償控制程序,系統便會記下該補償量。單步增量值為1、10、100、1 000m可選擇。

　　此后的加工中,系統會自動將該補償量計入,同時,修整位置也會將該補償量計入。這樣的補償

　　方式,使得補償量不是定值,而是在任何需要補償的時候,都可以進行補償,而且補償量可由操作工根據實際加工情況來確定,因而它可以適應加工過程中出現的各種不同的情況。同時,補償時將修整位置同時更新,使得修整時的定位準確,修整后不用再對刀即可進行加工。

　　基于同樣的程序控制的設計思路,成功地解決了加工起點、終點的自動定位問題和加工位置、修整位置的自動轉換問題。