1 引言

通常機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)劳较，采用的是能耗制動(dòng)方式窘燎，使電動(dòng)機(jī)AB相輸入直流電源搬即，原理如圖1服半。

采用能耗制動(dòng)方式使主軸電動(dòng)機(jī)停止碗冈，主軸在低檔位低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，大約需要0.5s滤灸，在高檔位高速旋轉(zhuǎn)時(shí)怪褐，大約需要2.5s。目前翁旁，采用的主軸電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方法如圖1所示蝠欲，先斷開(kāi)KM1，再閉合開(kāi)關(guān)KM2倦微，從而斷開(kāi)三相交流電源妻味，接通直流電源正压，延時(shí)2.5s，認(rèn)定主軸電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)责球，然后進(jìn)行換刀或其它動(dòng)作焦履。

主軸以不同的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，采用能耗制動(dòng)方式使主軸停止所需要的時(shí)間不同雏逾，采用同樣的能耗制動(dòng)時(shí)間裁良，延長(zhǎng)無(wú)意義的加工輔助時(shí)間，降低了機(jī)床工作效率校套。另外价脾，一旦開(kāi)關(guān)KM2不能可靠閉合，或者直流電源保險(xiǎn)斷開(kāi)不能正常提供直流電笛匙，則主軸電動(dòng)機(jī)只能在摩擦力的作用下減速侨把，制動(dòng)時(shí)間需要很長(zhǎng)，但延時(shí)2.5s后妹孙，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)仍然認(rèn)定主軸電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止旋轉(zhuǎn)秋柄，此時(shí)機(jī)床進(jìn)行換刀或其它動(dòng)作容易造成事故。

因此肢姜，我們對(duì)機(jī)床主軸制動(dòng)控制方式進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)主渤，判斷主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，不采用延時(shí)2.5s驰闺，即認(rèn)定主軸電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)的控制方式瘪叉，而是實(shí)時(shí)監(jiān)控主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)低于一定轉(zhuǎn)速時(shí)呕豪，立即發(fā)出主軸停止完了信號(hào)药扒。

圖1

2 主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)方案

在電動(dòng)機(jī)的同步傳動(dòng)軸上安裝一塊條形鐵片，和電動(dòng)機(jī)同步旋轉(zhuǎn)糯档，由接近開(kāi)關(guān)對(duì)其檢測(cè)隙殴，每轉(zhuǎn)檢測(cè)到兩個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)的檢測(cè)而得知其轉(zhuǎn)速蜡幼。檢測(cè)脈沖信號(hào)有兩種方案掷栋。

第一方案：在一定周期Tp內(nèi)讀取脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)N，主軸轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為

n= 60N /2Tp (r/min)

PLC是一種順序控制器嗓万，它的程序是由前到后一步一步執(zhí)行邦鲫，每執(zhí)行完一遍為一個(gè)掃描周期，然后從頭開(kāi)始循環(huán)執(zhí)行油宜。假如程序有2000步掂碱，每步執(zhí)行時(shí)間周期為30μs，則程序的掃描周期約60ms慎冤，掃描頻率約16Hz疼燥，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出的脈沖頻率應(yīng)低于8Hz沧卢，當(dāng)轉(zhuǎn)速的脈沖頻率大于16Hz，即轉(zhuǎn)速n≥480r/min時(shí)醉者，PLC受其掃描頻率的影響但狭，不能準(zhǔn)確檢測(cè)出脈沖的個(gè)數(shù)，情況不好時(shí)撬即，會(huì)出現(xiàn)高速時(shí)檢測(cè)的脈沖個(gè)數(shù)很少立磁，誤判為電動(dòng)機(jī)基本停止而進(jìn)行下面動(dòng)作，造成事故剥槐。此種方案只適用于主軸低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)唱歧。

第二種方案：檢測(cè)脈沖信號(hào)持續(xù)為“0”或“1”的時(shí)間T，主軸轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為

n≈ 60 /4T (r/min)

當(dāng)n＜60r/min時(shí)助潭，發(fā)出主軸停止完了信號(hào)烙凝。由于PLC程序執(zhí)行過(guò)程的延時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)收到主軸停止信號(hào)打且，并執(zhí)行下面動(dòng)作時(shí)宠录，主軸已完全停止旋轉(zhuǎn)，n=60r/min所對(duì)應(yīng)脈沖信號(hào)持續(xù)為“0”或“1”的時(shí)間T為0.25s帘战，因此我們把檢測(cè)脈沖信號(hào)的計(jì)時(shí)器設(shè)定為0.25s祸麸。同樣高速時(shí)也會(huì)出現(xiàn)脈沖測(cè)不準(zhǔn)的情況，但不管情況多壞斑永，在0.25s的時(shí)間內(nèi)“0”或“1”至少變化一次椭斜，因此可以準(zhǔn)確地判斷主軸是否停止旋轉(zhuǎn)。此方案可以適用于主軸高速或低速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸制動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)夫凭。在實(shí)際應(yīng)用中炒肚，我們采用了此方案。

3 PLC實(shí)現(xiàn)主軸能耗制動(dòng)的控制方法

PLC設(shè)計(jì)程序如圖2所示妇乏，X20.0為轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的輸入，M05為主軸停止信號(hào)鬓催，Y50.0為主軸停止完了信號(hào)肺素。

圖2

兩個(gè)計(jì)時(shí)器TM1、TM2分別判斷X20.0脈沖信號(hào)持續(xù)為“0”或“1”的時(shí)間是否達(dá)到設(shè)定的時(shí)間宇驾，只要有一個(gè)時(shí)間到達(dá)倍靡，即R100.1或R100.2變“1”，導(dǎo)致R100.3變“1”课舍，此時(shí)M05為“1”塌西，導(dǎo)致Y50.0輸出“1”，則發(fā)出主軸制動(dòng)完了信號(hào)筝尾，實(shí)現(xiàn)了主軸停止的準(zhǔn)確判斷捡需。

4 結(jié)束語(yǔ)

我們采用改進(jìn)的控制方式用PLC控制機(jī)床主軸的制動(dòng)办桨，能夠可靠地判別機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，避免了機(jī)床的誤動(dòng)作站辉，節(jié)約了主軸加工的輔助時(shí)間呢撞，使機(jī)床的保護(hù)性能更趨于完善。

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