西门子802Dsl数控系统在轧辊磨床中的应用

0 引言

        轧辊磨床是一种具有特殊工艺要求的重要生产设备，广泛运用于钢铁、有色金属、造纸、印染等行业，一般可磨削直线型圆柱体轧辊、具有中高/中凹量的曲线型圆柱体轧辊，特殊的还要求磨削锥度辊颈。轧辊在轧制过程中因高温氧化和机械磨损等原因会导致辊面几何精度损坏，需要周期性地对辊面进行磨削修复。其磨削精度和磨削效率直接影响轧制的质量与生产效率。

        由于中高/中凹磨削、锥度磨削等所涉及的机械机构复杂，零件多，误差大。同时根据轧制工艺要求，轧辊辊面母线需加工成各种特殊曲线。因此加工的难度较高，难以满足生产需要。为此，险峰机床厂根据市场需要，在普通轧辊磨床的基础之上，开发出一种基于SIEMENS公司802Dsl数控系统，可以满足平辊、中高/中凹辊磨削和锥度辊颈磨削要求的新型数控轧辊磨床，机床型号有：MJK84100、MJK125、MJKK84160、MJK8420、MQJK84160、MQJK84200。

1 系统组成与工作原理

        轧辊磨床为金属切削机床，由床身、头架、尾架、中心架、拖板、磨架、磨头、电气数控系统组成，分为承载系统、驱动系统、磨削系统和控制系统四个子系统。工件由头架、尾架和中心架支撑，并由头架驱动旋转。数控系统根据轧辊表面母线的数学模型，控制机床作多轴复合运动，在运动过程中实现砂轮对轧辊表面的磨削。

        轧辊窘床一般有以下几个运动轴：工件旋转C轴，砂轮旋转Cl轴，纵向运动z轴，横向运动x轴，中高/中凹机构的偏心运动U轴。

        SlEMENS公司的802Dsl数控系统是一款结构紧凑的控制系统，它将数控系统中的所有模块(CNC，PLC和HMI)都集成在同一控制单元中。与新—代的驱动系统SINAMICS S120完美结合，提供更为经济的连接方式，采用现场工业总线PR0nBUS连接PLc的数字输入输出，并使用高速串行总线DRIVE CLIQ连接驱动系统SINAMICS S120，町使系统自动识别电机及编码器的电子铭牌功能，安装鲫NAMICS S120的系统组件时，系统通过电机中集成的“电子铭牌”自动识别它们，做到即插即用，简化机床调试。

         新型数控轧辊磨床采用SIEMENS公司的820Dsl数控系统，可显示和设置相关的图象、参数，显示故障信息，从而实现人机对话。通过内置的s7-200型PLC实现机床所有逻辑控制。通过6RA70直流调速器和Z4直流电机拖动工件和砂轮。通过S皿MENs sl加交流伺服驱动和LFK7订系列交流伺服电机拖动Z轴、X轴和U轴。数控系统则根据轧辊表面母线的数学模型，控制机床作多轴复合运动，在运动过程中实现砂轮对轧辊表面的磨削。

        机床的主要电气控制按钮、仪表、802Dsl(NC，PLC和HMI)、键盘、数控操作面板等安装在电气操纵台上；头架侧面设有两个工件点动按钮，方便装卸工件；尾架、套筒的移动按钮设在尾架上；磨架的快速点动和定量进给设在可移动的手持单元上；主轴润滑油箱冷却装置等均设在尾架端。

2 硬件设计

        根据系统特点和机床控制要求，电气控制系统主要硬件有：