引言：近年來，隨著高精產品特別是制冷、汽車、液壓、氣動、電子元件等行業的不斷發展，對產品平面的加工精度、尺寸一致性、加工效率等要求越來越高。為此我們開發了一種帶自動測量及上下料裝置的高效平面研磨的專用機床－精密雙面研磨床，用于批量零件的研磨，適用于鋼、鑄鐵、銅、硬質合金、陶瓷、單晶硅等的雙面加工。
一、 工藝簡介
雙面研磨機主加工是將工件放在行星輪內由中心輪帶動作圓周運動，上、下研磨盤旋轉磨削加工，其中研磨不同材料和形狀工件所需的工藝轉速不同。中心輪的旋轉既要為驅動提供動力，又要能實現帶動載盤定位以便于上下料。而伺服系統是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統，可以非常靈活方便地控制，驅動裝置輸出的力矩、速度和位置。為此我們選擇上、下研磨盤的旋轉由變頻器驅動，中心輪則由三菱MR-J3S-200A控制中慣量伺服電機HF-SP-202與SEW減速機聯接，為負載提供驅動。
二、 控制設計
三菱通用伺服MELSERVO-J3是在MELSERVO-J2-Super系列的基礎上開發的性能更高、功能更豐富的交流伺服。控制模式可以分為位置、速度、轉矩三種模式，也可以選擇位置/速度、速度/轉矩、轉矩/位置切換控制。三菱伺服可以實現高精度定位和平滑的速度控制，實時的自動調整功能可以根據機械自動調整伺服的增益。J3系列伺服電機采用了分辨率為262144脈沖/轉的絕對位置編碼器，與J2系列相比可以進行更高精度的控制。
在本機中我們采用位置/速度切換模式，LOP為0時為位置模式控制，為1時為速度模式控制，外部線路由繼電器KA2控制。正常加工時我們用速度模式，通過SP1、SP2的狀態切可以換成不同的速度控制，為隨時快速調定所需的轉速，采用電位器無級調速，轉速由數顯表顯示。在上、下料時使用位置控制模式，在觸摸屏上設定相應“載盤數目”，由定位程序完成所需旋轉角度。依次將所有載盤推入或托出即可，這樣方便快捷地完成了上下料，節約了大量時間，提高了效率。因本機中有四種操作模式，各模式下中心輪的旋向又均需獨立控制，所以由PLC控制ST1、ST2正反轉啟動。
伺服部分線路圖如下：
其中KA1、KA2、KA9、KA10、KA21、KA22分別由PLC的輸出點控制，X04、X12則接于PLC的輸入點上作為運行的判定條件。
三、 伺服調試
在確保整個系統的機械安裝和電器的正確連接完畢后，通過試運行模式的JOG運行進行試運行。
三菱J3伺服放大器共有四組參數，PA組為基本設定參數；PB組為增益、濾波器參數設定組；PC組為擴展設定參數組，可以對加減速時間，內部速度，模擬速度指令最大轉速，模擬量監視輸出等參數進行設定；PD組為對輸入輸出進行設定的參數組，可以將伺服ON、正反轉行程末端直接進行定義，無需外部接線；PC、PD兩組參數按伺服運轉所需進行設定即可。
針對本機我們重點對PA、PB兩組參數設定如下。
PA01控制模式設為1，速度/位置轉換模式；PA06、PA07電子齒輪比與定位模塊相結合，計算出實現機床定位運轉角度所需的最佳比值。因J3系列三菱伺服放大器較J2-Super系列增加了實時自動調整功能，能實時推斷機械的負載慣量比，自動設定最優的增益。所以我們采用自動調整模式，將PA08設為0001，選擇自動增益調整模式1。系統將自動設定PB06 負載和伺服伺服電機的慣量比；PB07模型環增益，設定到目標位置的響應增益；PB08位置環增益，主要控制負載變化的位置響應性；PB09速度環增益，主要控制低剛性、回差大的機械發生振動時的設定；PB10速度積分補償，控制伺服電機、機構的固定偏差和整個機構的抖動。如果機械發生振動，齒輪聲音很大時可以調整自動調諧響應性PA09。另外我們將PB01設為1濾波器調諧模式時，PB13機械共振抑制濾波器1和PB14陷波形狀設定值將自動變更，而PB01將在經過一定次數的定位調諧完成后會自動變為PB02手動模式。
通過四組參數的設定和運轉，就基本完成了對伺服系統的調試。
我們也可以通過伺服設置軟件SETUP221E對伺服放大器進行手動調整。軟件中通過機械分析器可以得到機械的共振頻率及自動設定最優的增益值；通過增益搜索能自動在最短時間內進行定位整定的增益；通過機械模擬來對增益調整和指令形式進行最優化；將以上所測得的數據寫入伺服放大器中運行即可。這種方式雖然更精確，但較自動調試要費時費力，所以在能保證運行平滑穩定，無振動的情況下，我們用自動調整即可。
四、結束語
由三菱伺服控制的精密研磨機是一種具有廣泛應用領域的正在不斷完善的高新技術機械設備。隨著市場競爭的日趨激烈，該設備將會替代進口設備，被越來越多的企業所應用，并將給企業帶來巨大的經濟效益。
