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.

關(guān)鍵字：軸承磨削、伺服肆糕、G代碼般堆、PLC

bearing grinding servo control system G code PLC

1.引言: 

隨著我國機(jī)械裝備、汽車工業(yè)等行業(yè)的快速發(fā)展诚啃，我們對(duì)軸承加工設(shè)備淮摔，尤其是高精度私沮、高效率、高可靠性的軸承磨床需求量十分龐大和橙。軸承仔燕，作為機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)件，其加工設(shè)備的重要性非常突出魔招。目前低腕，我們國家的軸承加工設(shè)備相對(duì)存在加工精度差，重復(fù)精度不高蓄稠、生產(chǎn)效率低的問題涯贝，生產(chǎn)的軸承和國外品牌有相當(dāng)大的差距。以小型球軸承加工設(shè)備為例品痕，有許多個(gè)體企業(yè)還在使用手工作業(yè)生產(chǎn)，這從側(cè)面說明了我們?cè)谠O(shè)備的自動(dòng)化控制方面還有許多工作要做频咨。當(dāng)然府贰，軸承設(shè)備的機(jī)械加工精度要求很高，在此基礎(chǔ)上埃账，設(shè)計(jì)一套優(yōu)秀的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制軟件非常重要窑岖。筆者在參與某集團(tuán)公司的新型軸承自動(dòng)化生產(chǎn)線的研制過程中，引進(jìn)光洋電子的伺服控制模塊唱棍，成功設(shè)計(jì)出了一套新的軸承磨床控制系統(tǒng)并完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)匹惊。值的一提的是，光洋（KOYO）精工是日本的軸承生產(chǎn)龍頭企業(yè)之一估喷，其軸承磨削的自動(dòng)化控制確有其獨(dú)到之處凛忿。 

2.工作原理及控制要求:

以RF-3MZ203小型軸承內(nèi)圓磨為例，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)竞川，一般采用直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠總成店溢。加工時(shí)，工件（軸承套圈）高速旋轉(zhuǎn)委乌，磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制砂輪精確運(yùn)動(dòng)床牧，進(jìn)行磨削加工。所以遭贸，磨削進(jìn)給的控制精度十分重要戈咳，這里采用安川的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)控制。

磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖如下

該磨床自動(dòng)化控制的總體要求是
　『敬怠（1） 開關(guān)量輸入64點(diǎn)著蛙，開關(guān)量輸出24點(diǎn)。
　∷憷（2） 采用伺服定位模塊控制安川的交流伺服系統(tǒng)册踩。由于內(nèi)圓磨床磨削加工時(shí)有測(cè)抓在線測(cè)量泳姐，所以需要構(gòu)成全閉環(huán)伺服控制。加工效率高囤檐，要求伺服系統(tǒng)有良好的高速響應(yīng)能力门烧；加工精度高，要求伺服系統(tǒng)有良好的剛性膊护，以及優(yōu)秀的低速性能鹅棺。總體上要求伺服系統(tǒng)在高淋渤、低極限都能達(dá)到良好的性能脂性。加工精度達(dá)到1μm
　　（3） PLC控制多臺(tái)變頻器荷十。
　⌒谡瘛（4） 采用觸摸式人機(jī)界面，操作直觀方便从秃，界面友好沼津。
　　（5） 具備PLC總線連接能力泽衬，可以進(jìn)行整條生產(chǎn)線的聯(lián)網(wǎng)控制科绣。

3.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):   

根據(jù)上述控制要求，PLC選擇光洋電子的SU系列树碱，變頻器和交流伺服選擇安川的產(chǎn)品肯适，觸摸屏選用光洋電子的GC-55EM2，共同組成磨削自動(dòng)控制系統(tǒng)成榜。選擇光洋PLC主要是因?yàn)槠渲械腢-01SP單軸伺服控制模塊可以與交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)良好的配合框舔，達(dá)到優(yōu)良的高、低速性能伦连，而且伺服電機(jī)的編碼器信號(hào)直接反饋到該模塊雨饺，測(cè)抓反饋的中斷控制信號(hào)也直接反饋到該模塊，從而構(gòu)成真正意義上的閉環(huán)控制惑淳。該模塊在光洋精工已經(jīng)得到長期應(yīng)用额港。安川的交流伺服剛性好，技術(shù)先進(jìn)歧焦、質(zhì)量穩(wěn)定移斩，用于軸承加工設(shè)備非常合適；其變頻器具備MODBUS總線绢馍，由于光洋電子的SU系列CPU模塊的通訊口已經(jīng)內(nèi)置MODBUS協(xié)議向瓷，所以可以采用通訊方式控制多臺(tái)變頻，相比原先類似系統(tǒng)采用的模擬量輸出控制簡化了PLC硬件配置從而大幅節(jié)約了成本。值得一提的是SU-5M通訊功能強(qiáng)大夜川，CPU自身具備3個(gè)通訊口日俱，分別用于觸摸屏通訊、變頻器通訊麻百、總線控制款拣，而不需要單獨(dú)的通訊模塊，對(duì)提高配置的性價(jià)比起到了十分關(guān)鍵的作用拴猖。
系統(tǒng)示意圖如下：

U-01SP與交流伺服配線圖如下：

4.控制軟件設(shè)計(jì):   

軸承磨削的工藝十分復(fù)雜朋傲，磨削的方式有多種。本磨床主要是通過控制磨架的前后運(yùn)動(dòng)與砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)相配合伐蔚，完成磨削過程昨跺。控制的要點(diǎn)在于磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)的動(dòng)作谁意，也就是伺服系統(tǒng)的控制发娶。本系統(tǒng)中的U-01SP可以用類似CNC的G代碼控制，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)料潘。利用這套系統(tǒng)硫朦，我們實(shí)現(xiàn)了電氣原點(diǎn)的手動(dòng)設(shè)置、手動(dòng)調(diào)整模式與自動(dòng)運(yùn)行模式的切換背镇、單次運(yùn)行（半自動(dòng)）與連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行的自由切換、砂輪的各種修正模式泽裳、以及順序復(fù)位（按機(jī)床動(dòng)作流程瞒斩，到需要返回時(shí)按原先已經(jīng)動(dòng)作的順序反方向倒退回初始狀態(tài)。因?yàn)闄C(jī)床的各部件動(dòng)作需要錯(cuò)開涮总，同時(shí)復(fù)位會(huì)造成碰撞）胸囱。U-01SP與PLC的信息交換通過該模塊占用的輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行。其對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表

程序控制分為兩部分瀑梗，CPU內(nèi)的主程序?yàn)閭鹘y(tǒng)的PLC梯形圖程序烹笔，該程序采用光洋的級(jí)式語言編程，依據(jù)工藝流程圖編寫抛丽，結(jié)構(gòu)明晰谤职、調(diào)試方便；U-01SP內(nèi)下載伺服控制程序亿鲜，整個(gè)磨削過程及砂輪修正程序均包含在G代碼伺服程序內(nèi)允蜈。當(dāng)PLC主程序需要調(diào)用伺服程序時(shí)，只需要控制U-01SP的對(duì)應(yīng)輸出繼電器即可竹肚。如啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行帆田，只需將Ｑn＋０２輸出為ON；如啟動(dòng)手動(dòng)反轉(zhuǎn)，將Ｑn＋０3置為ON即可般蚪，伺服運(yùn)行時(shí)Ｉn＋０２為ON顯示伺服系統(tǒng)運(yùn)行中（BUSY）恨蒙。限于篇幅，詳細(xì)的工藝流程圖在此無法展開恶稼，這里給出砂輪修正部分的PLC程序示例：

G代碼編程介紹:   由于U-01SP伺服定位模塊的類CNC的G代碼具有編程方便教够、功能強(qiáng)大、調(diào)試直觀涌俘、易于學(xué)習(xí)等許多優(yōu)點(diǎn)权煎，在此作簡單說明。
　∥粲馈（1）定位控制命令的基本格式：
　　N100 G00 X500 F3000
　　其中N100為程序標(biāo)號(hào)狱揩，G00為命令碼，X500代表定位位置缺钓，F(xiàn)3000表示定位速度彻犁。
　　（2）常用G代碼命令

結(jié)束語:  

說到CNC數(shù)控系統(tǒng)凰慈，相信許多人對(duì)G代碼編程是非常熟悉的汞幢，但是在PLC系統(tǒng)中融合G代碼編程的產(chǎn)品目前在國內(nèi)并不普及。我們的這套系統(tǒng)自2000年在國內(nèi)首次投產(chǎn)距今已接近5年時(shí)間微谓，用戶反映質(zhì)量穩(wěn)定森篷，使用便利。值得一提的是我們的這套系統(tǒng)走出了伺服電機(jī)最低轉(zhuǎn)速每分鐘0.1轉(zhuǎn)以下的極限豺型！如此低的速度在光磨時(shí)有著重要的意義仲智，因?yàn)楣饽r(shí)需要的就是非常低的磨削速度，以逼近無進(jìn)給磨削狀態(tài)姻氨，可以達(dá)到極高的磨削精度钓辆。事實(shí)上，用戶利用我們的PLC系統(tǒng)和三菱的專用CNC系統(tǒng)做了比較肴焊，磨削后工件的測(cè)量結(jié)果表明前联，采用PLC系統(tǒng)的磨削精度、加工的重復(fù)精度完全達(dá)到專用CNC系統(tǒng)的水準(zhǔn)娶眷。從這一點(diǎn)來說橱孽，這套PLC系統(tǒng)有著良好的性能和特點(diǎn)：它將PLC的控制和高性能的伺服定位控制結(jié)合在一起，提供了PLC的易用性和CNC的高性能逝声，具有很好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景坏扣。

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