摘要：Y7520W 萬能螺紋磨床是陝西江（jiāng）漢機床廠七八十年代（dài）生產的用於工具車間的各種刀（dāo）具的螺紋磨削的磨床，該機床頭架采用傳統的直流調速係（xì）統，係統複雜老化故障率高，維修困難，基（jī）本處於閑置狀態，而且現在主流調速技術（shù）大多采（cǎi）用（yòng）變頻調速和伺服調速。基於本機床的頭架速度控製要求，作者采（cǎi）用PLC 和變頻器對Y7520W 萬能螺紋磨床的進行電氣（qì）升級改造。以滿足一般工具車間的各種刀具的螺紋磨削的需要，給企業（yè）節約了（le）成本，取得良（liáng）好的經濟效益。

          引言（yán）

     螺紋磨削，與普通外圓磨削類（lèi）似（sì），工（gōng）作台沿著床（chuáng）身做滾動和滑動的導（dǎo）軌做縱向進給運動，砂（shā）輪架做橫向進給運動，為磨削不（bú）同導程角的工件（jiàn），砂輪軸能在垂直（zhí）麵內轉一定（dìng）角度。為（wéi）消除雙向磨削時的換向（xiàng）間隙，在傳動鏈中設有間隙消除（chú）機構。機床有鏟磨機（jī）構和螺距累（lèi）積誤差校（xiào）正機構，保證螺紋加工的精（jīng）度（dù），另外，保證螺紋螺距精度，還要靠進給電機（jī）傳動精度控製，對進給（gěi）調速電機控製要求（qiú）較高。

     1、 總體改造方案

     Y7520W 萬能螺（luó）紋磨床電氣控製係統分為（wéi）交（jiāo）流控（kòng）製盒直流控製兩大主要部分，其（qí）中交流控製係統主要作用是控製機床各部分的運（yùn）動。主（zhǔ）要包括砂輪電機控製，砂輪電機潤滑泵控製，電機放（fàng）大機原動機控製，機床潤滑泵（bèng）電機控製及冷卻（què）泵電機控製等。其中直流控製係統主要包（bāo）括工作台運動，包括工作台的往複運（yùn）動和工件的旋轉運動。針對螺紋磨削對頭架速度控（kòng）製以（yǐ）及砂（shā）輪架速度控（kòng）製要求較高，而且直流調速係統複雜，故（gù）障率高，維修困難，加工精度難以控製等原因，總體改造方案主要包括三個方麵（miàn）：第一，對直流調速係統進行改造，用變頻器驅動三相異步電（diàn）動機取代頭架傳（chuán）統的直流調速電機，利用模擬量（liàng）控製實現無級調速；第二（èr），鑒於螺紋磨削砂輪架轉速影響到螺紋磨削工件粗糙度，因（yīn）此增加變頻器控製機床上原有的（de）三相異步電動機，實現多段速調速控製，以適應不同螺紋磨削精度加工要求；第三，針對螺紋磨床電氣（qì）控製係統的輸入輸出信（xìn）號多，連鎖控製條件繁瑣，傳統（tǒng）接觸器繼電器控製係統布線複雜，故障率高，維修困難，用PLC 取代原先的接觸器繼（jì）電器控製係統。

    2 、控製係統電（diàn）氣設計

    2.1 硬件選型及（jí）組成（chéng）

    砂（shā）輪架控製：選用三菱FR-A700 變頻器（qì），控製功（gōng）率為4KW 的（de）三相異步電動機。

    頭架控製：原（yuán）來為0.45KW，額定轉速為1500 轉（zhuǎn）/ 分的直流電機，根據工藝（yì）要求，該直流電機具有較寬的調速範圍，使（shǐ）電（diàn）動機（jī）在（12～1800）轉/ 分的範圍內（nèi）變化，選用三菱FR-A800 變頻器,控製功率為0.75KW，4 極的三相異步電動（dòng）機。

    係統控製單元：根（gēn）據螺紋磨床輸（shū）入輸出點（diǎn）數及係統備用（yòng）點數，選用三菱FX2N-48MR PLC 作（zuò）為螺（luó）紋磨床的控製單（dān）元（yuán）。

    2.2 係統控（kòng）製線路設（shè）計（jì）

    2.2.1 主電路及電源電路

    螺紋磨床改造後的電氣原理圖如圖2 所示，去掉了改造前直流部分動力源電機放大機原動機，砂輪電機以及工件電動機分別采用變頻控製，實現無級調速，其中工件（jiàn）電動機正反轉、快速磨（mó）、鏟磨有PLC 輸出信號控製；工件電動（dòng）機（jī）粗磨精（jīng）磨通過電位（wèi）器模擬0-5V 電壓控（kòng）製。砂輪電機啟動、調速有PLC 輸出信號控製，可實現多段速調速，以滿足不同（tóng）精度螺紋磨削的要（yào）求。此（cǐ）外，機床照明燈還是采用AC24V 安全電壓旋（xuán）轉開關控製，其他電機、電磁閥、指示燈由PLC 直接控製。

    2.2.2 PLC 控製係統電路（如表1、表2、圖（tú）1、圖2）

    表1 輸入分配

     表2 輸（shū）出分（fèn）配

         圖（tú）1 控製係統PLC 輸入信號連接圖

          圖2 控製係統PLC 輸出信號連接圖

     2.2.3 變頻器控製係統電路

    （1）砂輪電機變頻電路。如圖4 所示，為了滿足不同螺紋（wén）磨削要求，砂輪（lún）電機采用多段速調速，通過PLC 連接變頻器的多段速端子RH、RM、RL，分別設置高速、中速、低速，對應部分參數設置如（rú）下：

    P79=3，為外部/PU 組合運行模式1。
    P1=90，為上限頻率（lǜ）。
    P2=5，為下限頻率。
    P4=80，為高速。
    P5=55，為（wéi）中速。
    P6=30，為低（dī）速。

    圖3 工件電動機變頻控製原理圖

    （2）工作台運動變頻（pín）電路。在螺紋磨削過程中，對於工作台及工件（jiàn）電機的控製尤其重要，可以進行鏟磨及快（kuài）速磨的控製，所謂鏟磨及快速磨可以理解為慢速（粗磨）與快速（精磨），針對磨削工藝，采用變頻多速端子RM、RL 再（zài）加電位器控製方式，控製精度進一步提高。其對應部（bù）分參數設置如下：

    P79=3，為外部/PU 組合運行（háng）模式1。
    P1=60，為上（shàng）限頻率。
    P2=5，為下限頻率。
    P3=45，為快速磨方式
    P4=10，為鏟磨（mó）方式
    P73=1，為0~10V 模擬電壓輸入。

    2.2.4 電氣係統軟件設計

     Y7520W 螺（luó）紋磨床改造後采用PLC 控製（zhì），控製穩定（dìng）性高，後期維護維修方便。其中部分PLC 程序如圖5、圖6所示（shì）。

     圖（tú）4 砂輪電動機變頻控製原理圖

     圖5 電源（yuán）指示及主軸潤滑程序

     圖6 砂輪電機啟停及（jí）調速程序

     3、 調試

     調試前（qián）確認三相交流（liú）電源電壓、PLC 輸入電源電壓、控製變壓器輸入輸出接線、電動機電源相序及接（jiē）地線是否正常。以（yǐ）下簡要說明（míng）Y7520 螺紋磨床的調試步驟：

    （1）檢查三（sān）相電源、接地線等是否（fǒu）良（liáng）好，然（rán）後依次接通QF0-QF10 斷路器，依次測量PLC 輸入電源電壓、控製變壓器輸入輸出電源（yuán）等電源電壓；

     （2）啟動機床照明、標尺照明及冷卻電機等，觀（guān）察工作是否正常；

     （3）啟（qǐ）動主（zhǔ）軸潤滑電機及砂輪電機，觀察油壓壓力（lì）大小及砂輪電機運行、轉向及振動情況；

     （4）將轉換開關擰到“單向行程”位（wèi）置（zhì），操縱砂輪架手柄進退，觀察工件旋轉情況、變頻調（diào）速情況及工作台是否按照選擇好的速度向右運動以及按照最高速（sù）度向左返回；

     （5）將轉換開（kāi）關擰到“往複（fù）行程”位置，按下循環（huán）啟動（dòng）按鈕，觀察工件旋（xuán）轉情況、變頻調速情況以（yǐ）及是否能夠實（shí）現自動往複（fù）及停止自動往複。並注意觀察在工作台每次返程中，機床潤滑電機工作是否正常；

    （6）將工作台的操作手（shǒu）柄向外拉（lā）至快速（sù）位置，按下“快速磨控製按鈕”觀察快速磨削情況，同樣的方法在觀察鏟磨磨削情況；

     （7）選擇在“單向行程”方式及“往複（fù）行程”方式磨削過程中（zhōng），按下急停按鈕，觀察是否切斷（duàn）整個機床控製電路的電源。

      4 、結（jié）束語

     該機床是濟南振榮機械（xiè）公司是基於江漢機（jī）床廠故障機床大修為課（kè）題（tí）背景，改造後（hòu）的Y7520W 螺紋磨床經過了電氣調試、機械聯動調試後，機械、電氣各個部件動作正常，沒有出現太大的機械及電氣故障，在正（zhèng）式機械加工前，在經過小批量零件的試加工，測量加工精度，微調變（biàn）頻器（qì）參數及PLC 程序，以保正最好的加工精（jīng）度及加工質量。