本课题源于河南工业大学与河南省郑州市路通铁路养路机械有限公司联合开发的在研项目《钢轨打磨机的机械改造和自动控制系统研究设计》。钢轨打磨机广泛用于铁路钢轨的养护和维修,其主要的打磨对象有钢轨的除锈调直、磨削产生的毛刺飞边以及焊接瘤等。目前国内在铁路养路方面普遍使用的打磨设备是内燃型钢轨打磨机,该设备仍处于人工操作阶段,完全凭借工作人员的经验和熟练程度来控制打磨的尺度及角度,其稳定性取决于操作人员的熟练程度,在打磨过程中存在着打磨不够和打磨过多等不能精确定量的问题,针对此问题,本课题对现有钢轨打磨机的结构和工作特点进行深入分析研究,从简单精确的角度出发,以设计一种合适的控制系统为目的,满足钢轨打磨机的工作要求,使加入控制系统的钢轨打磨机具有高精度打磨的优点。本文的主要研究内容如下:(1)通过对钢轨横截面研究,采用多段小直线拟合方法,在满足钢轨平直度的情况下确定横梁摇摆的角度,设计出最近似轨面圆弧的打磨方式。(2)根据钢轨打磨机在工作中存在的问题,结合其工作的机械原理,对打磨机的进给机构及横梁摇摆机构进行机械优化改造;(3)通过对控制方案分析研究,确定以PLC为主控制器,采用了一种PLC输出高速脉冲指令控制步进电动机转动方向和角位移的方法,实现对步进电动机的高精确控制,进而实现钢轨打磨机的精确定量打磨。(4)结合文本显示器TD400C完成控制系统的软件编程,并对整个控制系统进行实际的现场调试。本课题首先研究了钢轨打磨机的总体方案设计,在此基础上提出了用PLC高速脉冲输出指令来控制步进电动机的方法来实现钢轨打磨机的精确打磨,确定了“文本显示器TD400C操作系统+PLC通信系统+步进电动机驱动执行”的总体设计方案,该系统将会实现高精度打磨,并具有稳定性高、适应性强、快捷高效和操作简单等优点,大大减少工作人员的作业时间,降低作业成本。