新開發(fā)的產(chǎn)品中有一個型號為Q7的長條鋁基臺，要在上面加工兩個φ3.7×1.65的平底盲孔堪俩，由于要求精度高跳昼，批量大，故無法用傳統(tǒng)的鉆模在鉆床上加工，也很難在傳統(tǒng)銑床上面加工鹅颊。為此敷存，我們設計制做了一臺用于此類產(chǎn)品加工的設備——通用型數(shù)控鉆銑床。

　　一堪伍、系統(tǒng)概述

　　控制部分采用PLC锚烦，并配以人機界面進行程序參數(shù)修改、設定帝雇，以及運行狀態(tài)顯示監(jiān)控涮俄，可編程設置人機界面的內(nèi)容。三軸均為全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)摊求，各軸伺服電機通過連軸器帶動滾珠絲杠禽拔，以移動配有直線導軌的工作臺和主軸銑頭，其定位準確室叉，速度快。主軸銑頭由變頻器控制硫惕，根據(jù)刀具及工件和進給量茧痕，來設置主軸合理的轉(zhuǎn)速，并在程序中設定它的啟動停止察贵。各軸均設二端極限傳感器和原點傳感器慢况，冷卻和潤滑也都有異常檢測，在報警燈和人機界面處顯示報警信息旋喊。為便于調(diào)試和檢修阀秤，各項操作均設手動功能，如手動各軸快慢移動哲陷、主軸高低速旋轉(zhuǎn)鼠台、切削液及潤滑開關(guān)等。此機床整體雖為半閉環(huán)控制墙议，只要選件确缩、裝配、程序編制及操作合理久挖，精度和穩(wěn)定性還是能滿足使用要求的缎苞。

　　二、硬件配置

　　PLC 選用永宏的FBS-40MCT歹对，該型機具有較高的性價比售碳，體積小，功能強绞呈，24點輸入贸人，其中有16點高速計數(shù)器，頻率可達120K报强，16點輸出灸姊，其中有4軸步進或伺服輸出整合在里面拱燃，輸出頻率可達120K，使應用起來非常方便力惯，接線簡捷碗誉。編程軟件WinProladder有梯形圖大師之稱，易學易用且功能強大父晶，編輯哮缺、監(jiān)視、除錯等操作非常順手甲喝，按鍵尝苇、鼠標并用及在線即時指令功能查詢與操作指引，使編輯贵本、輸入效率倍增芝杏。

　　接點分配：取各軸伺服電機的Z相信號作原點開關(guān)，要分接在幾個高速輸入點上穴愕，用中斷進行機床原點復歸债鼎，其余限位開關(guān)、操作開關(guān)渗蜀、液位檢知等常規(guī)接點可按順序依次接入蚂旁。X、Y历喊、Z三軸伺服電機連在前3軸伺服輸出點粤搂，主軸高低速、冷卻法竭、報警等接在其余輸出點上辜色。

　　X、Y彭旬、Z3軸伺服系統(tǒng)均選用相同的缰俊，和利時的ES系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器0040E-CBCEE-02，和60系列小慣量的伺服電機60CB040C-2DE6E娩梨。該伺服系統(tǒng)功能比較完善沿腰，如能耗制動、電子齒輪狈定、自動加減速等颂龙，具備多種脈沖串輸入，保護功能也比較完備纽什，有欠壓措嵌、過壓、過流、過載企巢、堵轉(zhuǎn)枫慷、失速、位置超差浪规、編碼器異常等或听。在此設備中按集電極開路驅(qū)動方式連接至PLC，最高脈沖輸入頻率為200K,伺服ON笋婿、Z相信號等也做相應連接誉裆。

　　變頻器選用富凌的DZB70B0015L2A，規(guī)格為單相1500W列啃，400Hz捶卧，有多步速供編輯使用。由于正常使用時不頻繁變速屉馋，故速度調(diào)節(jié)設定不引出疲飘，只在變頻器操作面板上調(diào)節(jié)，設定兩個速度酬裆，高速用于加工辟侠，低速用于對刀。調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)與主軸匹配葱有，如基頻、基壓泄廓、運行頻率上限复做、載頻等，并改動相應跳線权浸。

　　主軸沒有采用傳統(tǒng)方式旬渤，而是根據(jù)加工需要，采用了雕刻機用的電主軸奄容，安陽萊必泰的ADX80-24Z/1型冰更，其體積小、噪音低昂勒，直徑只有80mm,這樣使整個主軸箱便于整體密封蜀细，可有效地防止加工中的碎屑飛濺到Z軸的絲杠和導軌上造成損害，也使主軸箱外表顯得美觀戈盈。它的最高轉(zhuǎn)速為24000轉(zhuǎn)/分奠衔，使正常工作轉(zhuǎn)速6000-14000轉(zhuǎn)有一個合適的余量范圍。人機界面選用人機電子的通用可編程文本顯示器MD204L塘娶，它可以以文字或指示燈等形式監(jiān)視归斤、修改PLC內(nèi)部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)。

　　三、軟件設計

　　開機后先檢測手動開關(guān)是否有效脏里，若手動開關(guān)有效即利用各手動控制開關(guān)執(zhí)行手動操作的項目她我。若手動開關(guān)無效，則啟動原點復歸程序迫横，各軸進行機床原點復歸番舆，先回Z軸再回其它兩軸，當所有軸都原點復歸成功后才能進行到下一步籍喧。若刀具和工裝夾具水仑、工件程序均沒有變動，可復位到加工預備狀態(tài)而不進行對刀铃踪，若需對刀颂芒，則打開對刀開關(guān)啟動對刀程序，3軸分別對刀漏碰，即找工件原點乱感，利用手動各軸移動開關(guān)快慢移動各軸，使工件的三個面分別碰觸低速旋轉(zhuǎn)的刀具肯铣，剛好碰上為止蠢耻。對好后，按對刀OK確認诉鸯，再輸入刀補威视，經(jīng)過程序處理，即形成工件原點也就是編程0點躬挺，編程時根據(jù)此0點按照圖紙計算刀具路徑捂齐，可使操作者思路清晰，編輯運算簡單缩抡。操作者編輯的是用戶程序奠宜，可以編輯刀具軌跡，就是各軸移動坐標瞻想，還有移動速度压真、循環(huán)加工時的循環(huán)次數(shù)等。編好程序后或使用當前程序時蘑险，即復位到預備狀態(tài)：各軸移動到初始位—一個合適的位置滴肿，裝卸工件方便、不易碰觸刀具時漠其，裝上工件嘴高，按啟動即可開始加工，主軸運轉(zhuǎn)和屎，冷卻液開拴驮，各軸按程序設定坐標移動春瞬。當加工結(jié)束時，機床復位守犯，即各軸又移動到初始位费犯，主軸停，冷卻關(guān)飘示，這時可卸下工件绷冈，完成加工過程。

　　以Q7產(chǎn)品為例每竿，胎具上一次裝夾15只工件帐等，那么就有30個φ3.7的平底盲孔需要加工，刀具選用φ3.7的2刃鎢鋼立銑刀塞俗，鉆削加工颤赤，鉆削深度1.65mm。在預備狀態(tài)時緊靠工作臺上的定位固定好胎具皱埋，按啟動后暑锈，主軸旋轉(zhuǎn)，待主軸即將達到額定轉(zhuǎn)速時拧移，X哀卿、Y軸同時運轉(zhuǎn)到第一加工工位，也就是第一個孔的X澡绩、Y工件坐標值稽揭，此時冷卻液打開、Z軸快速下降到加工區(qū)肥卡，即銑刀端面即將觸及工件加工面淀衣，迅速變用緩慢的工進速度開始鉆削加工。當加工深度到達設定深度(1.65mm)時召调，Z軸帶動銑刀迅速抬起，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蛮浑。計數(shù)器加1后程序進行比較運算唠叛，判斷加工是否完了，如否沮稚，則X艺沼、Y軸繼續(xù)運轉(zhuǎn)到下一加工工位，再重復Z軸下降加工動作蕴掏。如加工完了障般，產(chǎn)量計數(shù)器加數(shù)、主軸停轉(zhuǎn)盛杰、冷卻液關(guān)閉瘾枉，同時發(fā)出5s聲光報訊称痊，用以提醒操作者，各軸移動到初始位：Z軸到上端;X軸到左端;Y軸到外端缆兆。卸下胎具后缸日，一個加工周期完成，裝上胎具再按啟動即開始進行下一輪加工狡允。

　　四绝话、一些著重的電氣措施

　　1.主回路加裝漏電斷路器，相應回路都安裝合適的斷路器页本。

　　2.PLC和伺服系統(tǒng)的電源處都分別加有電源濾波器狼隶。

　　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壮才。

　　4.潤滑赞约、主軸冷卻都設液位低報警器。

　　5.伺服控制線俱竭、人機界面通訊線等使用屏蔽線刮粥，并遠離電源線。

　　6.在拖鏈內(nèi)走線谋减，使用耐折的柔性電纜牡彻，并盡量增大拖鏈的彎曲半徑。

　　7.變頻器與PLC出爹、伺服驅(qū)動器等保持一定距離庄吼。

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