中小孔磨削高精度数控内圆磨床是我厂*新开发的用于我国汽车零配件行业液压挺杆类零件内孔精密磨削的关键设备。

　　液压挺杆是汽车发动机配气机构上的关键部件，其挺柱内孔精度要求极高，一般内孔圆度及圆柱度要求在1.2Mm之内，表面粗糙度Ra要求在0.2m之内，尺寸精度要求在10m左右。对此类零件内孔的加工，磨削加工是*终加工手段。在磨削加工中，如何保证零件内孔的加工要求，机床及磨削工艺将是两个重要的因素。本文通过对中小孔磨削高精度数控内圆磨床控制系统和控制软件分析，提出高精度数控内圆磨床控制系统的设计思路和方法。

　　中小孔磨削高精度数控内圆磨床为单轴数控内圆磨床。其工作参数设计如下：20mm；工件孔磨削长度0~ 40mim加工孔圆度1Mm；加工孔圆柱度l.m；加工孔尺寸精度10m加工孔表面粗糙度0.16m工件磨削节拍45s.机床总体布局采用工件径向进给（X轴）、砂轮（Z轴）轴向往复运动的形式。根据机床工作精度设计要求，机床工件主轴采用动静压轴承支撑结构，以保证机床具有高回转精度；砂轮主轴采用高速电主轴变频调速结构，砂轮采用CBN砂轮，砂轮修整采用金刚石滚轮修整技术，以保证工件磨削质量和磨削效率；工件径向进给采用预负荷十字交叉滚柱导轨支撑，交流伺服电机经整体挠性联轴器直接驱动滚珠丝杠副的形式，以保证工件磨削尺寸精度。砂轮轴向往复运动采用双层工作台结构实现方式，下层工作台由液压缸驱动，实现砂轮的快速进给和快速后退，上层工作台在砂轮进给到位后，采用往复电机驱动偏心轮曲柄滑块结构，实现砂轮往复磨削运动。

　　2机床的控制功能与控制界面要求从机床工作参数设计及机床功能设计分析，机床的控制功能应包括以下几个方面：①工件径向进给运动控制；②砂轮轴向往复运动控制；③工件轴动静压轴承压力控制；④工件夹紧时序控制；⑤砂轮修整量控制；⑥工件冷却时序控制；⑦砂轮轴冷却压力及润滑压力控制。

　　从机床的控制功能分析，机床的大部分控制功能为有互锁关系的开关量控制，只有工件径向进给运动控制和砂轮修整量控制存在数字量控制问题，故机床结构设计中采用了工件径向进给和砂轮修整进给采用一套伺服电机，在不同位置应用的控制模式。

　　考虑工件径向进给量是随着工件材质及磨削环境的变化而随时调整，砂轮修整进给量也会因砂轮的新旧程度及磨削状况而随时调整，故机床设计要求机床径向进给系统具有每次位移行程总量磨削循环子程序结构框图随意设定，进给速率任意变化的功能。根据以上机床控制要求，机床的控制系统选用了人机界面加PLC控制加扩展驱动单元驱动伺服电机方案。机床控制系统示意图如所示。

　　人机界面在控制中的作用是：发出各种动作命令，选择X轴进给数据并进行动作、数据及过程显示；PLC主机的作用是根据所开发的控制软件，协调控制动作的执行过程；如果过程中需要进行精确的X轴位置控制，PLC主机将向X轴伺服定位单元发出定位控制信号，经定位单元、伺服驱动器和伺服电动机构成的位置控制系统完成精确位置控制。

　　机床控制系统采用以三菱970GOT触摸屏为人机界面，FX2N系列PLC为控制主机的控制模式。由于工件径向进给（X轴）采用伺服电机驱动，故选择FX2N*10GM型号伺服定位单元为伺服定位单元，MR―」2S菱中惯量HC―SFS―52型号伺服电机为X轴伺服电机。

　　3控制系统软件结构中小孔磨削高精度数控内圆磨床控制系统的软件设计分三部分：内部变量的合理规划、人机界面的画面设计、PLC程序设计和伺服进给程序设计。现以人机界面的几个画面设计来分析控制软件设计特点。精密数控内圆磨床有动作调整、磨削循环、砂轮单次修整循环、砂轮多次修整循环、新砂轮修整循环共5种工作方式，故人机界面触摸屏的主控制界面设计主要提供进入这5种工作方式或进入参数设置的操作入口如所示。图中的按机床主控制界面键右侧的若干操作或故障提示信息是在符合条件的情况下才出现的，平时则处于消隐状态。在进入任一种工作方式之后，都会进入该工作方式的相应操作界面，如在主菜单按下“磨削循环”，就进入如所示的操作画面。

　　在数控内圆磨床的四种自动循环中，“磨削循环”是*典型的自动循环。磨削循环的控制结构框图如所示。控制功能如下：系统首先检查是否满足磨削自动循环条件，如不符合条件需退回主菜单进入“动作调整”画面进行适当操作，在满足循环起始位一按进给预置次数及进给量、进给速度要求完成进给过程一进给系统回复原位止轴向滑板前进电磁阀、冷却电机、主轴电机、往复电机并进行往复刹车结束循环。

　　在中，围绕磨削循环控制功能要求，在磨削循环进行过程中，从触摸屏可以监控循环条件、循环进程、动作状态、X轴当前位置、进给量与进给速度。当不满足循环条件启动时，左上方会提示“循环条件不满足”而在循环进行中，画面上会出现‘循环中断“按钮以便操作人员随时中断该循环。

　　4结束语中小孔磨削高精度数控内圆磨床是集机械、电气、数控、新材料为一体的高技术机床产品。

　　机床控制系统良好的定型和设计，保证了机床具有结构紧凑、加工精度高，性能稳定的特征。机床控制软件的实用化设计，更使机床具有了良好的操作性能和更大的柔性。这一切都保证了机床在汽车发动机液压挺杆类零件生产上具有较强适应性。

　　机械设计手册。北京：化学工业出版社，2004.北京：高等教育出版社国产数控机床选用指南北京：机械工业出版社1995中国机械工程2001（7）：783―787（编辑江复）