黃宗響，李春廣，靳繼勇

(中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，鄭州 450007)

磨削加工中磨削液(乳化液)的供給方式影響磨削加工質(zhì)量和現(xiàn)場的生產(chǎn)管理[1]。目前，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)仍采用單臺(tái)磨床自帶磨削液箱，并自成冷卻潤滑系統(tǒng)，通常磨削液的更換要靠工藝紀(jì)律監(jiān)督來實(shí)現(xiàn)，或者工件加工質(zhì)量達(dá)不到工藝要求時(shí)才進(jìn)行。因此，磨削液超期使用的問題普遍存在，而且逐臺(tái)更換磨削液費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不但影響生產(chǎn)效率和生產(chǎn)環(huán)境，更重要的是影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。磨削加工低噪聲軸承等高品質(zhì)產(chǎn)品時(shí)，磨削液的供給方式尤為重要，傳統(tǒng)的磨削液供給方式已不能適應(yīng)企業(yè)現(xiàn)代化管理的需要[2]。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及主要功能

該自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，主要由PLC(可編程邏輯控制器)、水泵、過濾機(jī)、加藥機(jī)、上水機(jī)、攪拌器、控制閥門及上、下水系統(tǒng)等構(gòu)成。通過PLC的輸入/輸出及內(nèi)部繼電器和計(jì)時(shí)功能[3]，控制各個(gè)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)磨削液自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)過濾、自動(dòng)補(bǔ)充及定期自動(dòng)更換等功能。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了磨削液供給的網(wǎng)絡(luò)化，可以把所有需要同樣磨削液的磨床納入網(wǎng)絡(luò)，由中心泵房控制。因此，該系統(tǒng)特別適合產(chǎn)品較穩(wěn)定，批量較大的磨削加工工序使用。

圖1 自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

通過人機(jī)對(duì)話界面輸入開始指令，PLC開始工作，啟動(dòng)水泵供液，通過上水管道到各個(gè)機(jī)床，磨削液連同磨屑、金屬廢末等通過下水管道流到過濾機(jī)，經(jīng)過過濾的磨削液重新回到磨削液池，雜質(zhì)等排出泵房外。其主要功能為：

(1)自動(dòng)供液。

(2)由壓力傳感器監(jiān)視系統(tǒng)壓力，當(dāng)系統(tǒng)壓力不超過設(shè)定壓力時(shí)(根據(jù)使用情況可設(shè)定兩三個(gè)壓力傳感器的控制壓力值)系統(tǒng)正常工作。當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)數(shù)量較少時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，此時(shí)，壓力傳感器動(dòng)作，系統(tǒng)壓力指令動(dòng)作，使PLC控制泄流閥打開并泄流，從而維持供液系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。

(3)當(dāng)磨削液蒸發(fā)和損耗到一定量時(shí)，液面低于規(guī)定高度，此時(shí)液面控制指令動(dòng)作，按事先設(shè)定的配方制備并自動(dòng)補(bǔ)充液體到規(guī)定液面高度。

(4)PLC的時(shí)間繼電器計(jì)時(shí)，當(dāng)磨削液達(dá)到使用期限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換，更換過程中自動(dòng)供液程序停止工作。

2 控制程序

2.1 主控制程序

系統(tǒng)主控制程序如圖2所示。當(dāng)開始指令成立時(shí)，PLC工作，子程序1開始運(yùn)行；子程序4開始計(jì)時(shí)等待執(zhí)行；壓力傳感器開始工作，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時(shí)，泄流閥打開泄流；當(dāng)液面低于規(guī)定液面時(shí)，中浮子開關(guān)(液面控制指令)動(dòng)作，子程序2，3同時(shí)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)磨削液的補(bǔ)充；當(dāng)計(jì)時(shí)條件成立時(shí)，子程序4開始運(yùn)行，同時(shí)關(guān)閉子程序1 完成自動(dòng)更換磨削液程序。

圖2 主控制程序

2.2 自動(dòng)供液控制程序(子程序1)

自動(dòng)供液控制程序如圖3所示。輸入開始指令，子程序1運(yùn)行，為各個(gè)機(jī)床提供磨削液；同時(shí)，過濾機(jī)開始工作，一般采用無紡布和磁性分離器進(jìn)行自動(dòng)過濾，實(shí)現(xiàn)液、渣的自動(dòng)分離；為了防止下水管道阻塞，在每條下水管道的始端布設(shè)有專門的沖刷管道，當(dāng)計(jì)時(shí)條件成立時(shí)，專用沖刷水泵B啟動(dòng)，進(jìn)行強(qiáng)力沖刷，到規(guī)定時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉；考慮到磨削液的日常維護(hù)，為盡量延長其使用壽命，通過攪拌器定期定時(shí)進(jìn)行攪拌增氧。

圖3 自動(dòng)供液控制程序

2.3 自動(dòng)加藥、上水控制程序(子程序2，3)

自動(dòng)加藥、上水控制程序分別如圖4、圖5所示。當(dāng)磨削液液面低于規(guī)定值時(shí)，中浮子開關(guān)接通，使子程序2，3同時(shí)運(yùn)行。加藥機(jī)上艙門打開，開始進(jìn)藥，當(dāng)達(dá)到規(guī)定質(zhì)量后，第1個(gè)壓力開關(guān)接通使上艙門關(guān)閉；接著下艙門打開，并由時(shí)間繼電器控制，定時(shí)關(guān)閉；同時(shí)，攪拌器開始工作將其攪拌均勻，并定時(shí)關(guān)閉。子程序3開始運(yùn)行時(shí)，上水閥門打開上水，液面達(dá)到規(guī)定值時(shí)上浮子開關(guān)接通，上水閥門關(guān)閉，完成上水過程。

圖4 自動(dòng)加藥控制程序

圖5 自動(dòng)上水控制程序

2.4 自動(dòng)更換磨削液控制程序(子程序4)

自動(dòng)更換磨削液控制程序如圖6所示，由PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)磨削液更換周期時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，提醒準(zhǔn)備更換磨削液。子程序4開始運(yùn)行時(shí)，排水閥門打開排水，同時(shí)中浮子開關(guān)功能喪失。當(dāng)下浮子開關(guān)接通時(shí)(說明水已排完)，排水閥門關(guān)閉，回水口關(guān)閉，上水閥門打開(即子程序3運(yùn)行)并恢復(fù)中浮子開關(guān)的功能；子程序2同時(shí)運(yùn)行，由于更換磨削液時(shí)加藥的質(zhì)量(事先設(shè)定)與平時(shí)補(bǔ)充時(shí)加藥的質(zhì)量不同，因此，由下浮子開關(guān)控制加藥機(jī)第2個(gè)壓力開關(guān)工作，以控制加藥量。

圖6 自動(dòng)換水控制程序

3 硬件系統(tǒng)原理

3.1 控制系統(tǒng)電氣原理

磨削液自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)的電氣原理如圖7所示，分別實(shí)現(xiàn)了電控柜內(nèi)照明、稱重傳感器的直流供電、西門子S7-224XP可編程序控制器的供電，分別通過接觸器控制供液泵、過濾機(jī)、沖刷水泵、攪拌器的運(yùn)行。

圖7 電氣原理圖

3.2 PLC的接線原理

根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，PLC選用西門子S7-224XP，其接線圖如圖8所示。I0.0與I0.1分別接啟動(dòng)、停止按鈕，I0.2～I(xiàn)0.5接供液泵、過濾機(jī)、沖刷水泵、攪拌器的熱繼電器常開開關(guān)，I0.6接系統(tǒng)壓力繼電器，I0.7～I(xiàn)1.1接液面的上液位開關(guān)、中液位開關(guān)、下液位開關(guān)；Q0.0～Q0.3接供液泵、過濾機(jī)、沖刷水泵、攪拌器的接觸器線圈，Q0.4接泄流電磁閥，Q0.5～Q0.6接磨削液配藥機(jī)的上艙門電磁閥與下艙門電磁閥，Q0.7與Q1.0接配料液的進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥，Q1.1接磨削液更換周期到時(shí)的聲光報(bào)警裝置；S7-224XP自帶的模擬量輸入通道與稱重傳感器的變送器信號(hào)端連接。

圖8 PLC的接線原理圖

4 結(jié)束語

磨削液自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了供液、維護(hù)、補(bǔ)充、更換的自動(dòng)控制，便于磨削液的質(zhì)量監(jiān)控，杜絕了超期使用現(xiàn)象。為加工高品質(zhì)機(jī)械產(chǎn)品，推行精益生產(chǎn)方式，促進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)代化管理打下了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也為網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的建立創(chuàng)造了條件。