辛　鑫，劉新凱

3MZ3110軸承超精機(jī)改造

辛鑫，劉新凱

（瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300）

針對(duì)3MZ3110軸承超精機(jī)維修困難，線路老化，穩(wěn)定性差等問(wèn)題，用可編程邏輯控制器和變頻器代替原有的接觸器控制系統(tǒng)和直流調(diào)速電機(jī)，操作簡(jiǎn)便，方便維修。

深溝球軸承；內(nèi)圈溝道；三菱PLC；變頻器；變頻調(diào)速

1　前言

隨著當(dāng)今工業(yè)設(shè)備對(duì)精密程度的要求越來(lái)越高，老舊設(shè)備的更新?lián)Q代勢(shì)在必行。在軸承行業(yè)中，磨加工設(shè)備占了很大比例。在種類繁多的磨加工設(shè)備中，超精機(jī)作為套圈加工的最終環(huán)節(jié)有著極其重要的地位。陳舊的設(shè)備存在著諸多的缺點(diǎn)和不足，制約著軸承產(chǎn)量的連續(xù)性和質(zhì)量的穩(wěn)定性。而數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，不能夠大面積一次性更換，所以對(duì)機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造很是必要。

2　原有機(jī)床存在的缺陷

2.1限位開(kāi)關(guān)

3MZ3110軸承超精機(jī)屬于自動(dòng)化機(jī)床，由于工作性質(zhì)的原因，機(jī)床內(nèi)部常年潮濕多油，其中分布各處的限位開(kāi)關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)線路硬化、腐蝕、斷線等故障，同時(shí)因?yàn)槌睗褚矔?huì)出現(xiàn)莫名的干擾信號(hào)，所以有必要減少限位開(kāi)關(guān)。

2.2中間繼電器

配電柜中含有大量的中間繼電器，通過(guò)這些繼電器控制機(jī)床的動(dòng)作。繼電器屬于易損壞元件，頻繁的動(dòng)作很容易將繼電器的觸點(diǎn)燒壞，并且單純的使用繼電器控制，也會(huì)使今后維修、維護(hù)和改造的難度加大。

2.3電機(jī)及其調(diào)速器

主軸電機(jī)使用滑差電機(jī)，屬于電磁調(diào)速電機(jī)。電磁調(diào)速結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，能耗多，故障多，精度差，可靠性差，過(guò)載保護(hù)也遠(yuǎn)不及變頻調(diào)速。

3　PLC與變頻器概述

本機(jī)采用三菱可編程邏輯控制器FX1N-40M（PLC），其輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)，主要包括電源模塊、CPU、輸入輸出單元，同時(shí)在AC電源DC輸入中內(nèi)置傳感器用DC24V供應(yīng)電源。通過(guò)內(nèi)置開(kāi)關(guān)可進(jìn)行RUN/STOP操作。同時(shí)，也可從外圍設(shè)備或一般輸入端子下達(dá)RUN/STOP指令。PLC還具備時(shí)鐘功能，可進(jìn)行時(shí)間控制?；締卧母咚偬幚砉δ馨ǜ咚儆?jì)數(shù)功能、脈沖捕捉功能、外部中斷功能以及脈沖輸出功能，能滿足各種控制的需求。PLC還能夠與計(jì)算機(jī)連接，便于程序的修改，外置的RS-232C、RS-485通信功能擴(kuò)展板能夠?qū)崿F(xiàn)與觸摸屏的通訊，機(jī)床任何部位的報(bào)警都可以在屏幕上顯示出來(lái)，方便維修。本機(jī)床的PLC外部接線圖如圖1所示。

PLC的合理引入，大大降低了線路的復(fù)雜程度，不但減少了床體內(nèi)部的限位開(kāi)關(guān)，還將原有的中間繼電器的繁雜線路合理化、簡(jiǎn)單化。同時(shí)，對(duì)以后電氣的維修、維護(hù)及改造也提供了更加便利的條件，只要更改程序就可以滿足操作者的各種需求。

變頻器與負(fù)載的接線圖如圖 2 所示。本機(jī)采用三菱E500變頻器完成2個(gè)主軸電機(jī)的變頻調(diào)速。三菱E500變頻器不僅接線簡(jiǎn)單明了，而且對(duì)于各種電機(jī)的過(guò)流、過(guò)載、欠壓、過(guò)壓等故障都有相應(yīng)的報(bào)警提示和保護(hù)措施，方便了電機(jī)的維修。L1、L2、L3為三相交流電源端，U、V、W接三相交流電機(jī)。STF為電機(jī)的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，它與公共點(diǎn)SD之間接一個(gè)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，完成電機(jī)的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。10、2、5三點(diǎn)外接電位器，可以調(diào)節(jié)頻率以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。AM和5點(diǎn)為模擬量的輸出點(diǎn)，可以接一個(gè)轉(zhuǎn)速表，直觀地看到轉(zhuǎn)速的大小。變頻器的使用大大提高了電能的利用率，并且自身具備的保護(hù)作用也可以跟PLC協(xié)同合作，進(jìn)一步保護(hù)電機(jī)，給機(jī)床的維修提供更多的依據(jù)。

圖1　PLC外部接線圖

圖2　變頻器負(fù)載接線圖

4　機(jī)床工作過(guò)程

4.1機(jī)床工作控制

3MZ3110軸承超精機(jī)的工作方式通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1控制機(jī)床的自動(dòng)與調(diào)整選擇。在自動(dòng)方式下，凸輪電機(jī)原位開(kāi)關(guān)SQ亮燈，按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕SB1，機(jī)床開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行，凸輪電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，在一定延時(shí)后，擺架電機(jī)進(jìn)入工位，油石加壓，開(kāi)始磨削，延時(shí)的長(zhǎng)短由PLC中的定時(shí)器T控制。超精的時(shí)間選擇由按鈕開(kāi)關(guān)SB11控制。通過(guò)按鈕的按壓次數(shù)配合PLC中5個(gè)計(jì)數(shù)器C17～C19，選擇5個(gè)超精時(shí)間。機(jī)床調(diào)整時(shí)（參考表1按鈕功能表）把按鈕SA1切換到調(diào)整位置，然后用按鈕控制每一工步程序，確保行程開(kāi)關(guān)到位，按下SB2使機(jī)床復(fù)位。機(jī)床自動(dòng)循環(huán)圖見(jiàn)圖3。

4.2機(jī)床工作梯形圖

利用每一步的執(zhí)行順序，可設(shè)計(jì)出所需要的PLC梯形圖程序。在編制過(guò)程中每一步所需要的器件都進(jìn)行編號(hào)，觸點(diǎn)用X，線圈用M，Y，T，C等。PLC具有一定的編程軟件，根據(jù)需要選擇相應(yīng)的器件。比如這個(gè)程序中超精時(shí)間的選擇，利用了X17觸點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的SB11按鈕開(kāi)關(guān)。按壓1次計(jì)數(shù)器C17得電置1，選擇超精時(shí)間T5=3.5秒，以此類推。如果想更改選擇可利用X20觸點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的SB12按鈕將計(jì)數(shù)清零，重新選擇即可。由于加工環(huán)境潮濕，接近開(kāi)關(guān)容易損壞，為了盡量減少開(kāi)關(guān)，在PLC程序中設(shè)置了大量的時(shí)間繼電器，利用延時(shí)控制機(jī)床的工步，盡可能地將接近開(kāi)關(guān)減少到了1個(gè)，大大降低了機(jī)床的故障率以及頻繁更換開(kāi)關(guān)的維修成本。機(jī)床的梯形程序圖見(jiàn)圖 4。

表1　按鈕功能表

圖4　梯形程序圖

5　結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化要求的增加，產(chǎn)品品種增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。機(jī)床將向著更高的速度、精度、可靠性及完善性的方向發(fā)展。日新月異層出不窮的高科技元件，為機(jī)床的改造提供了有利的保障。只有不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)，才能更好地從機(jī)床改造的過(guò)程中為企業(yè)謀取利益，實(shí)現(xiàn)向現(xiàn)代化科技型企業(yè)的完美轉(zhuǎn)型。

（編輯：林小江）

Transform of 3MZ3110 bearing super lapping machine

Xin Xin， Liu Xinkai
（ Wafangdian Bearing Group Co.， Ltd.， Wafangdian 116300， China ）

Aiming at the problems of difficult to carry out maintenance， line aging， poor stability etc. for 3MZ3110 bearing super lapping machine ， the PLC and inverter can be used to substitute the original contactor control system and DC motor speed control， so that the operation is simple and convenient.

deep groove ball bearing； groove of inner ring； MITSUBISHI PLC； inverter； frequency control

TG581+.1，TH133.33+1

B

1672-4852（2016）03-0026-03

2016-08-16.

辛鑫（1987-），男，助理工程師.