摘要：本文通過(guò)介紹用國(guó)產(chǎn)PLC及交流伺服控制系統(tǒng)成功制做數(shù)控鉆銑床屠蚌，論述了該設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成呈锣、硬件配置和針對(duì)實(shí)際產(chǎn)品工件加工時(shí)程序的設(shè)計(jì)春环。
 
關(guān)鍵詞：數(shù)控鉆銑床耽炎；PLC；交流伺服沟密；變頻器贱着；主軸                           
引言：在新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品中有一個(gè)型號(hào)為Q7的長(zhǎng)條鋁基臺(tái)，要在上面加工兩個(gè)φ3.7×1.65的平底盲孔痹换，由于要求精度高征字，批量大，故無(wú)法用傳統(tǒng)的鉆模在鉆床上加工娇豫，也很難在傳統(tǒng)銑床上面加工匙姜，即使能加工效率也很低，并且設(shè)備損耗和電力損耗也很大冯痢。此工件的加工有著非常廣泛的代表性氮昧，生產(chǎn)的很多產(chǎn)品有著類(lèi)似的要求，為此浦楣，我們?cè)O(shè)計(jì)制做了一臺(tái)用于此類(lèi)產(chǎn)品加工的設(shè)備——通用型數(shù)控鉆銑床袖肥。
一、系統(tǒng)概述
系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，控制部分采用PLC椎组，并配以人機(jī)界面進(jìn)行程序參數(shù)修改油狂、設(shè)定，

    
以及運(yùn)行狀態(tài)顯示監(jiān)控寸癌，可編程設(shè)置人機(jī)界面的內(nèi)容选调。三軸均為全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，各軸伺服電機(jī)通過(guò)連軸器帶動(dòng)滾珠絲杠律愉，以移動(dòng)配有直線導(dǎo)軌的工作臺(tái)和主軸銑頭，其定位準(zhǔn)確喂磷，速度快俘巡。主軸銑頭由變頻器控制，根據(jù)刀具及工件和進(jìn)給量欲访，來(lái)設(shè)置主軸合理的轉(zhuǎn)速变抛，并在程序中設(shè)定它的啟動(dòng)停止。各軸均設(shè)二端極限傳感器和原點(diǎn)傳感器宏动，冷卻和潤(rùn)滑也都有異常檢測(cè)涡拾，在報(bào)警燈和人機(jī)界面處顯示報(bào)警信息。為便于調(diào)試和檢修斜孩，各項(xiàng)操作均設(shè)手動(dòng)功能胆褪，如手動(dòng)各軸快慢移動(dòng)、主軸高低速旋轉(zhuǎn)臀胞、切削液及潤(rùn)滑開(kāi)關(guān)等狰绪。此機(jī)床整體雖為半閉環(huán)控制，只要選件蛋济、裝配棍鳖、程序編制及操作合理，精度和穩(wěn)定性還是能滿足使用要求的碗旅。
二渡处、硬件配置
PLC選用永宏的FBS-40MCT，該型機(jī)具有較高的性價(jià)比祟辟，體積小医瘫，功能強(qiáng)，24點(diǎn)輸入川尖，其中有16點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器登下，頻率可達(dá)120K，16點(diǎn)輸出叮喳，其中有4軸步進(jìn)或伺服輸出整合在里面被芳，輸出頻率可達(dá)120K，使應(yīng)用起來(lái)非常方便，接線簡(jiǎn)捷畔濒。編程軟件WinProladder有梯形圖大師之稱剩晴，易學(xué)易用且功能強(qiáng)大，編輯恬皆、監(jiān)視砰声、除錯(cuò)等操作非常順手，按鍵众附、鼠標(biāo)并用及在線即時(shí)指令功能查詢與操作指引沉南，使編輯、輸入效率倍增刮跟。
接點(diǎn)分配：取各軸伺服電機(jī)的Z相信號(hào)作原點(diǎn)開(kāi)關(guān)劣晾，要分接在幾個(gè)高速輸入點(diǎn)上，用中斷進(jìn)行機(jī)床原點(diǎn)復(fù)歸唬垦，其余限位開(kāi)關(guān)莫诺、操作開(kāi)關(guān)、液位檢知等常規(guī)接點(diǎn)可按順序依次接入些吨。X畸玲、Y、Z三軸伺服電機(jī)連在前3軸伺服輸出點(diǎn)林葬，主軸高低速揭胶、冷卻、報(bào)警等接在其余輸出點(diǎn)上鞍爱。
X白群、Y、Z3軸伺服系統(tǒng)均選用相同的硬霍，和利時(shí)的ES系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器0040E-CBCEE-02帜慢，和60系列小慣量的伺服電機(jī)60CB040C-2DE6E。該伺服系統(tǒng)功能比較完善唯卖，如能耗制動(dòng)粱玲、電子齒輪、自動(dòng)加減速等拜轨，具備多種脈沖串輸入抽减，保護(hù)功能也比較完備，有欠壓橄碾、過(guò)壓卵沉、過(guò)流、過(guò)載法牲、堵轉(zhuǎn)史汗、失速足贴、位置超差、編碼器異常等姥勤。在此設(shè)備中按集電極開(kāi)路驅(qū)動(dòng)方式連接至PLC哮寨，最高脈沖輸入頻率為200K,伺服ON、Z相信號(hào)等也做相應(yīng)連接施俩。
變頻器選用富凌的DZB70B0015L2A瞎遗，規(guī)格為單相1500W，400Hz披蛔，有多步速供編輯使用截纹。由于正常使用時(shí)不頻繁變速，故速度調(diào)節(jié)設(shè)定不引出幻役，只在變頻器操作面板上調(diào)節(jié)挟七，設(shè)定兩個(gè)速度，高速用于加工妥析，低速用于對(duì)刀。調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)與主軸匹配轻欣，如基頻省咨、基壓、運(yùn)行頻率上限玷室、載頻等零蓉，并改動(dòng)相應(yīng)跳線。
主軸沒(méi)有采用傳統(tǒng)方式穷缤，而是根據(jù)加工需要敌蜂，采用了雕刻機(jī)用的電主軸，安陽(yáng)萊必泰的ADX80-24Z/1型津肛，其體積小章喉、噪音低，直徑只有80mm,這樣使整個(gè)主軸箱便于整體密封身坐，可有效地防止加工中的碎屑飛濺到Z軸的絲杠和導(dǎo)軌上造成損害秸脱，也使主軸箱外表顯得美觀。它的最高轉(zhuǎn)速為24000轉(zhuǎn)/分部蛇，使正常工作轉(zhuǎn)速6000-14000轉(zhuǎn)有一個(gè)合適的余量范圍摊唇。
人機(jī)界面選用人機(jī)電子的通用可編程文本顯示器MD204L，它可以以文字或指示燈等形式監(jiān)視涯鲁、修改PLC內(nèi)部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)巷查。
 
三、軟件設(shè)計(jì)
機(jī)床工作的流程圖如圖2所示用兵，開(kāi)機(jī)后先檢測(cè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)是否有效神肖，若手動(dòng)開(kāi)關(guān)有效

    
即利用各手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)執(zhí)行手動(dòng)操作的項(xiàng)目白叫。若手動(dòng)開(kāi)關(guān)無(wú)效，則啟動(dòng)原點(diǎn)復(fù)歸程序叶偶，各軸進(jìn)行機(jī)床原點(diǎn)復(fù)歸跃渠，先回Z軸再回其它兩軸，當(dāng)所有軸都原點(diǎn)復(fù)歸成功后才能進(jìn)行到下一步锯运。若刀具和工裝夾具沛四、工件程序均沒(méi)有變動(dòng)，可復(fù)位到加工預(yù)備狀態(tài)而不進(jìn)行對(duì)刀蛔颖，若需對(duì)刀糊晋，則打開(kāi)對(duì)刀開(kāi)關(guān)啟動(dòng)對(duì)刀程序，3軸分別對(duì)刀政拾，即找工件原點(diǎn)际器，利用手動(dòng)各軸移動(dòng)開(kāi)關(guān)快慢移動(dòng)各軸，使工件的三個(gè)面分別碰觸低速旋轉(zhuǎn)的刀具贸桶，剛好碰上為止舅逸。對(duì)好后，按對(duì)刀OK確認(rèn)皇筛，再輸入刀補(bǔ)琉历，經(jīng)過(guò)程序處理，即形成工件原點(diǎn)也就是編程0點(diǎn)水醋，編程時(shí)根據(jù)此0點(diǎn)按照?qǐng)D紙計(jì)算刀具路徑旗笔，可使操作者思路清晰，編輯運(yùn)算簡(jiǎn)單拄踪。操作者編輯的是用戶程序蝇恶，可以編輯刀具軌跡，就是各軸移動(dòng)坐標(biāo)惶桐，還有移動(dòng)速度撮弧、循環(huán)加工時(shí)的循環(huán)次數(shù)等。編好程序后或使用當(dāng)前程序時(shí)姚糊，即復(fù)位到預(yù)備狀態(tài)：各軸移動(dòng)到初始位—一個(gè)合適的位置想虎，裝卸工件方便、不易碰觸刀具時(shí)猎之，裝上工件桶悍，按啟動(dòng)即可開(kāi)始加工，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)鹃远，冷卻液開(kāi)讼逐，各軸按程序設(shè)定坐標(biāo)移動(dòng)。當(dāng)加工結(jié)束時(shí)嚎闹，機(jī)床復(fù)位凸翩，即各軸又移動(dòng)到初始位牙晰，主軸停，冷卻關(guān)肪麦，這時(shí)可卸下工件较谣，完成加工過(guò)程。
工件的加工流程圖如圖3所示孩最，以Q7產(chǎn)品為例趾赡，胎具上一次裝夾15只工件，那么

就有30個(gè)φ3.7的平底盲孔需要加工眯找，刀具選用φ3.7的2刃鎢鋼立銑刀好勤，鉆削加工，鉆削深度1.65mm啼染。在預(yù)備狀態(tài)時(shí)緊靠工作臺(tái)上的定位固定好胎具宴合，按啟動(dòng)后，主軸旋轉(zhuǎn)迹鹅，待主軸即將達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)卦洽，X、Y軸同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)到第一加工工位斜棚，也就是第一個(gè)孔的X阀蒂、Y工件坐標(biāo)值，此時(shí)冷卻液打開(kāi)打肝、Z軸快速下降到加工區(qū)，即銑刀端面即將觸及工件加工面挪捕，迅速變用緩慢的工進(jìn)速度開(kāi)始鉆削加工粗梭。當(dāng)加工深度到達(dá)設(shè)定深度（1.65mm）時(shí)，Z軸帶動(dòng)銑刀迅速抬起级零，抬起的高度為銑刀端面水平方向上碰觸不到工件及胎具為準(zhǔn)断医。計(jì)數(shù)器加1后程序進(jìn)行比較運(yùn)算，判斷加工是否完了淤汽，如否葡谅，則X、Y軸繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)到下一加工工位卸能，再重復(fù)Z軸下降加工動(dòng)作括柿。如加工完了，產(chǎn)量計(jì)數(shù)器加數(shù)延坡、主軸停轉(zhuǎn)饲丢、冷卻液關(guān)閉，同時(shí)發(fā)出5s聲光報(bào)訊舵博，用以提醒操作者蜻弧，各軸移動(dòng)到初始位：Z軸到上端超默；X軸到左端；Y軸到外端吓挣。卸下胎具后园环，一個(gè)加工周期完成，裝上胎具再按啟動(dòng)即開(kāi)始進(jìn)行下一輪加工奄础。
 
四陋气、一些著重的電氣措施
    1.主回路加裝漏電斷路器，相應(yīng)回路都安裝合適的斷路器荆隘。
2.PLC和伺服系統(tǒng)的電源處都分別加有電源濾波器恩伺。
3.各直流繼電器線圈都并接反峰二極管，交流接觸器線圈并接阻容吸收回路椰拒。
4.潤(rùn)滑晶渠、主軸冷卻都設(shè)液位低報(bào)警器。
5.伺服控制線燃观、人機(jī)界面通訊線等使用屏蔽線褒脯，并遠(yuǎn)離電源線。
6.在拖鏈內(nèi)走線缆毁，使用耐折的柔性電纜番川，并盡量增大拖鏈的彎曲半徑。
    7.變頻器與PLC脊框、伺服驅(qū)動(dòng)器等保持一定距離颁督。
 
 作者：谷保艷 
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