M2110型内圆磨床控制系统的研究与设计.pdfVIP

精密制造与 自动化 2014年第3期 M2110型内圆磨床控制系统的研究与设计 董小杏 (成都师范学院 汽车工程系 成都 611130) 摘 要 针对M2110型内圆磨床在磨削时的非线性因素对工件尺寸的影响，介绍了基于51单片机的控制系统， 提出了 “控制型”磨削的优化加工方法。采用程序控制抗干扰能力强，可以有效地抑制加工过程对精度的影响。 该系统具有结构合理、硬件线路简单及设定灵活，使现场系统具有更为可靠、性价比更高以及维护便捷等特点。 关键字 内圆磨床 非线性因素 优化加工 磨削是内孔加工行业重要的一道工序 ，它对加 2 硬件 电路设计 工精度、光洁度和一致性的要求都非常高。相对于 磨床控制系统是 由单片机系统、键盘显示、工 其他机械加工方式而言，由于磨削加工工艺的复杂 件尺寸的动态测量、步进 电动机驱动、开关量输入 性，影响加工精度 的因素多而且复杂，除了机床的 输出控制和 电源系统组成，具有砂轮架进给驱动、 静态精度 以外，还有砂轮磨损、磨削力、工艺系统 工件尺寸测量、开关量控制和通讯等功能。图2为 弹性变形和工件初始余量的分散误差等，这些因素 其硬件电路连接框图。 使得工件 的尺寸精度和一致性呈现出不确定性…。 M2110型内圆磨床为卡盘式普通内圆磨床，用于对 各种圆柱形或圆锥形内孔的磨削。因其加工精度 比 较高而被广泛应用，对加工精度 的控制一般是靠人 工操作或者是模拟式仪器。为了减小加工误差，一 般都是通过补偿来进行修正的，但是要准确地描述 补偿变化规律是很困难、甚至是不可能的 。因此， 通过改善机床的控制系统、优化加工方法来保证加 工质量，提高加工效率。 1 M2110型内圆磨床系统结构组成 如图1所示，系统主要 由机械部分、测量部分、 信号处理部分、控制部分和驱动部分组成。由传感 图2 硬件电路连接框图 器获得工件内孔信号，经AD转换传送至单片机系 统处理，进行滤波和非线性补偿 ，控制 电路整合信 2．1 数据测量和信号处理 息，反馈到驱动电路进而 由电动机控制机床进给。 测量处理系统由电感测微传感器、检测电路和 处理器等组成 。ICL8038产生 20kHz的正弦信号， 经稳幅和功率放大电路后，作为激励信号施加在标 准电感L标和测头电感L测上。当工件尺寸变化时， 通过测头中的一套杠杆系统作用在磁芯上，使磁芯 空气间隙改变，将尺寸的微小变化转换为传感器 内 线圈的电感量的变化，最终引起电流变化。这个变 化经变压器的耦合作用，使得在次级绕组 电压信号 的幅度发生变化 。由检波 电路变换为直流电压，经 图1 M2110型内圆磨床控制系统框图 A／D转换器变成数字信号给控制器。采用双路检波 41 精密制造与 自动化 2014年第3期 电路可 以灵敏的检出变化信号，还可以抵消共模干