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摘要：在社会经济高速发展的今天，工业的机械化也得以迅猛发展，工业生产中各种机床得到了广泛的使用，但是不同的加工机床在自动化程度以及精密性上却存在较大的区别。平面磨床的电力拖动控制系统是整个磨床电气控制的核心，是保证磨床稳定运行的关键。平面磨床的电力拖动系统有交流双速动机、交流速系统及变频变压调速系统。目的是让机床能够快速响应运动，稳定的完成生产工作任务，逻辑的触点与机械的触点相比动作时间要缩短很多，连接快速而可靠，而且它的工作寿命比机械的触点有很大的增长，可以达到几百万次到千万次。本文分析了平面磨床的电力拖动控制模型研究与仿真。
关键词：平面磨床；电力拖动控制；模型仿真；
机械加工中，当对零件的表面粗糙度要求较高时，就需要用磨床进行加工，磨床是用砂轮的周或端面对工件的表面进行加工的一种精密机床。磨床的种类很多，根据用途不同可分为平面磨床、内圆磨床、外圆磨床、无心磨床等。随着磨削技术发展，磨床在金属切削加工机床中也占相当大的比例，磨削技术及磨床在机械制造业中占有极其重要的位置。
一、概述
伴随着加工工艺的日渐提高，对加工车床尤其是工作母机的要求越来越严格，因此人们也将关注都集中到了机床上，数控技术是信息技术、计算机技术、现代控制技术等发展的产物，它是制造业的进步推动者。目前数控机床虽然加工性能完善，备受人们的赞赏，但是由于造价昂贵让一般的用户望而却步，所以改造机床以达到规定要求不失为一个好的办法。而实践证明这样的改造不仅可以满足大部分情况下的精度和其他加工要求，并且在生产使用中取得非常好的经济效益。平面磨床是卧轴矩形工作台式磨床。其结构主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮架（又称磨头）、滑座和立柱等部分组成。它的主运动是砂轮的快速旋转，辅助运动是工作台的纵向往复运动以及砂轮架的横向和垂直进给运动。工作台每完成一次纵向往复运动，砂轮架横向进给一次，从而能连续地加工整个平面。当整个平面磨完一遍后，砂轮架在垂直于工作表面的方向移动一次，称为吃刀运动。
通过吃刀运动，可将工件尺寸磨到所需的尺寸。
二、平面磨床的电力拖动控制模型研究与仿真
1.模型。就该系统的电力拖动系统而言，主要的组成部分包括系统终端设备、直流变换器、超导转子整流器、拖动电动机、中频发电机、柴油发电机之类。其运行中磨床叶轮的速度与压力耦合方式为SIMPLEC办法，通过电力拖动固定在轮毂上的动叶片，借助于气流压力带来的弯曲应力来磨削工件。关联耦合平面磨床和电力拖动系统转子，借助于相应电力拖动控制模型，将叶轮转动惯量予以提升并保证电动机的旋转储能。在此之中，定子旋转电流误差和电动机组目标电流，随着实际电流矢量在供电过程中的变化，对采取系统双向流动补偿和双向四象限的思路和工作特性，在整个电路中，基极、PNP发射级、QS2三者间UBE=0.7V，其发射端电流（位于）整流电路为Ie=UBE/(RQ1+RQ2)。设定电路中，RQ1、RQ2均是175Ω，来自Q集电极的整流信号Ie为4mA。输出电流补偿周期分量来自于S1G（IN+）端。假设发电机内电阻、放电电感（电力拖动发电机等效）分别为R和L，便可分析该系统的组成结构和工作原理，并以此指导设计控制算法模型。互感值，可知其耦合系数模型功率传输效率不高的问题，建立相应的电流波形为近似正弦时（位于谐振点附近）的精确模型（包含整流模型），由液压电动机拖动液压泵，经液压传动装置实现工作台的往复运动。冷却泵电动机供给砂轮和工件冷却液来对它们进行冷却，也让冷却液带走打磨下来的铁屑。控制液压泵接触器，砂轮、冷却泵接触器，砂轮上升\下降接触器，电磁吸盘去磁\充磁接触器。采用控制使得接线简单化，而且安装也相对方面，工作稳定可靠、降低了机床故障率、减小了维修的工作量，提高了系统的工作效率。
2.仿真实验。进行相同条件下的电力拖动控制实验，结果可见：在本控制模型之下，耦合器进而以很好地适应偏心偏移，即使偏心100mm，仍会获得稳定在5.8%的电压增益。借助于无差拍PID控制，在动态调整中应用谐振频率，可以有效提高输出的功率、电压、电流等方面增益，以此提升控制效率。实验结果中可见实现电力拖动负载范围颇大的情况下的电压稳定输出，控制性能较好。
三、平面磨床的电力拖动控制电路分析
1.电气拖动的特点及控制要求。一是砂轮的施转运动砂轮电机M1装在砂轮箱内，带动砂轮施转，对工件进行磨削加工，由于砂轮的旋转一般不需要调速，所以用一台多相异步电动机拖即可。为了使磨床体积小，结构简单和提高其加工精度，采用了装入式电动机，将砂轮直接装在电动机轴上。二是工作台的往复运动装在床身水平纵向导轨上的矩形工作台的往复运动，是由液压传动完成的，因液压传动换向平稳，易于实现无级调速。液压泵电动机M3拖动液压泵，工作台在液压作用下作纵向往复运动。当装在工作台前侧的换向挡铁碰撞床身上的液压换向开关时，工作台就自动改变了方向。三是砂轮架的横向。进给砂轮架的上部优燕尾型导轨，可沿着滑座上的水平导轨作横向（前后）移动。在磨削的过程中，工作台换向时，砂轮架就横向进给一次，在修正砂轮或调整砂轮的前后位置时，可连续横向移动。砂轮架的横向进给运动可由液压传动，也可用手轮来操作。四是砂轮架的升降运动。滑座可沿着立柱的导轨垂直上下移动，以调整砂轮架的上下位置，或使砂轮磨入工件，以控制膜下平面时工件尺寸。这一垂直进给运动是通过操作手轮控制机械传动装置实现的。
2.电气控制线路分析。一是控制电路分析控制电路采用交流电压供电，由熔断器做短路保护。在电动机的控制电路中，串接着转换开关的常开触头和欠电流继电器的常开触头，因此，三台电动机启动的必要条件是使常开触头闭合，欠电流继电器的线圈串接在电磁吸盘的工作回路中，所以当电磁吸盘的电工作时，欠电流继电器线圈得电吸合，接通砂轮电动机和液压泵电动机的控制电路，这样就保证了加工被吸住的情况下，砂轮和工作台才能进行磨削加工，保证了安全。砂轮电动机和液压泵电动机都采用了接触器自锁正转控制线路。二是电磁吸盘电路分析。电磁吸盘是用来固定加工工件的一种夹具。它与机械夹具比较，具有夹紧迅速，操作快速简便，不损伤工件，一次能吸牢多个小工件，以及磨削中发热工件可自由伸缩、不变形等优点。不足之处是只能吸住铁磁材料的工件，不能吸牢非磁性材料（如铜、铝等）的工件。电磁吸盘YH它的外壳由钢制箱体和盖板组成。在箱体内部均匀排列的多个凸起的芯体上绕有线圈，盖板则用非磁性材料（如铅锡合金）隔离成若干钢条。当线圈能入直流电后，凸起的芯体和隔离的钢条均被磁化形成磁极。当工件放在电磁吸盘上时，也将被磁化而产生与磁盘相异的磁极并被牢牢吸住。
平面磨床的电力拖动系统是一种多变量、非线性和强耦合的系统。其在运行过程中，受外电场环境作用下，呈现一种时变非线性特征，导致平面磨床电力拖动控制系统迟滞控制和重复控制，研究平面磨床电力拖动控制模型的优化设计具有重要意义。本文分析了平面磨床的电力拖动控制模型研究与仿真，在平面磨床电气自动化领域具有较高的应用价值。
参考文献：
［1］宋长池.机电一体化技术.成都：科学出版社，2014：146
［2］高航.机械制造技术基础.北京：航天大学出版社，2015：58
［3］张建民.机电控制工程师.北京：清华大学出版社，2015：168
［4］刘林林.电力拖动控制线路与技能训练.绵阳：中国劳动社会保障出版社，2015：128