陳樹艷，楊 永

1.中國海洋大學(xué)，山東 青島 266000

2.棗莊科技職業(yè)學(xué)院，山東 滕州 277500

1 滾絲機電氣系統(tǒng)控制簡介

滾絲機是一種很重要的螺紋加工設(shè)備，其主要作用為滾壓各種形式的外螺紋、普通螺紋以及梯形螺紋和模數(shù)螺紋，而且還可以矯直工件。其主要組成部分包括設(shè)備的機身、變速箱固定主軸座、進給機構(gòu)、液壓系統(tǒng)以及PLC控制系統(tǒng)和活動主軸座等。

主軸電動機的主要作用是帶動兩根主軸，使其作同步、同向的回轉(zhuǎn)運動；其中右主軸則受到液壓系統(tǒng)的推動作進給運動，運動方向為水平方向，從而兩液絲輪對工件進行滾壓，加工成為設(shè)計需求的螺紋或者其它的形狀。冷卻電動的主要作用是帶動冷卻泵的運動，向滾牙輪和工件之間噴灑冷卻液，對其進行冷卻及潤滑。液壓電動機則是屬于本機的進給動力，利用電磁閥MF的作用，使得活動主軸可以作進給和退回等動作，并最終實現(xiàn)螺紋的滾壓加工工藝。

這些電機的功能均是由FX-PLC程序進行控制實現(xiàn)的，具體的工作過程如下：把冷卻泵、主軸以及主軸泵的按鍵同時啟動，然后再啟動液壓電機，作進給運動，進行螺紋工件的加工。進給的方法有三種，即手動循環(huán)操作以及半自動循環(huán)液壓操作和全自動循環(huán)操作。如果進給方式為手動循環(huán)操作，按照進給將按鍵啟動，從而活動主軸相應(yīng)的做進給運動進行液壓；然后啟動進給退回按鍵，活動主軸就退回，于是一次滾絲加工就完成了。如果進給方式為自動循環(huán)液壓操作，則啟動一次進給按鍵，活動主軸就循環(huán)一次，完成一次滾絲加工，即啟動按鍵后直接進給，然后進行液壓，再退回，最后停止。如果進給方式為全自動循環(huán)操作，則只需啟動按鍵一次就會進行不斷循環(huán)，即啟動按鍵后直接進給，進行液壓再退回，停歇后再進行一次循環(huán)，如此往復(fù)；如果液壓進給需要停止，則啟動進給退回按鍵即可。如果加工過程中出現(xiàn)了緊急情況需要緊急停車，則按下急停鍵即可實現(xiàn)；如果停車的時間較長，則要啟動斷開總停按鍵。此外，本機床還具備急?？刂埔约罢彰骺刂葡到y(tǒng)和顯示系統(tǒng)等。

2 滾絲機液壓系統(tǒng)的設(shè)計

液壓系統(tǒng)的主要作用就是保證活動主軸機構(gòu)的進給與退回動作得以實現(xiàn)。其具體的工作循環(huán)一共有進給、滾壓以及退回和停止4個步驟。整個工作循環(huán)過程由PLC對其進行控制，可以實現(xiàn)3種不同的循環(huán)方式，即手動、半自動以及全自動循環(huán)。當(dāng)進給時，電磁換向閥通電，系統(tǒng)中的液壓油則流經(jīng)換向閥后，再進入調(diào)速閥，最終流入液壓缸的右腔，完成進給運動。此時對壓力閥的壓力需要做出調(diào)整，使其符合工藝要求，可以觀察壓力表中所顯示的壓力度數(shù)進行調(diào)整。液壓缸左腔回油時同樣要流經(jīng)電磁換向閥，然后再流入回油池。在液壓由退回油池時，電磁換向閥處于不通電的狀態(tài)，而壓力油經(jīng)過電磁換向閥流入液壓缸的左腔，完成退回動用。此時要求溢流閥的壓力值可以退回活塞即可，也可以借助觀察液壓油壓力表的數(shù)值對溢流閥的壓力值進行調(diào)整。

退回的液壓油流入調(diào)速閥中的單向閥回油池，排氣壓力顯示，如果搬動手動轉(zhuǎn)向閥，而壓力表顯示出進給腔的壓力值，此時需要對退回腔進行排氣處理；如果壓力表顯示退回進給腔壓力值，也要同步對進給進行排氣。當(dāng)調(diào)整完成后要把手動轉(zhuǎn)向閥歸至原位，才能夠開始工作。PLC程序可以實現(xiàn)滾壓及停歇的功能。

3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 硬件系統(tǒng)及分配I/O地址

整個系統(tǒng)合計需要12個開關(guān)量輸入點以及6個開關(guān)量輸出點，合計18個才可以實現(xiàn)上述滾絲機電氣系統(tǒng)的控制要求。本文所選擇的是一款24點輸入與24點繼電器輸出的PLC。而I/O的地址分配如下表1及表2所示：

表1 PLC輸入信號I/O地址分配表

表2 PLC輸出信號I/O地址分配表

3.2 硬件系統(tǒng)的連接

由于滾絲機的工作環(huán)境有著噪聲大且溫度高等特點，整體來說環(huán)境較差，所以PLC外部負(fù)載供電必須有相應(yīng)的失壓保護措施。PLC外部負(fù)載供電通過接觸器以及對應(yīng)的按鍵實現(xiàn)其通斷的控制。如果需到緊急情況需要急停，只需啟動急停鍵即可將負(fù)載電源及時切斷，提高了控制系統(tǒng)的安全系數(shù)。

3.3 軟件設(shè)計

以機床的工作、工藝要求以及I/O地址為基礎(chǔ)，再結(jié)合梯形圖設(shè)計相應(yīng)的控制指令程序。限于篇幅此處不做贅述。

總之，滾絲機經(jīng)過PLC的設(shè)計與改造，其加工精度未受到影響，且控制系統(tǒng)的運行也比較穩(wěn)定，有較高可靠性，可以滿足生產(chǎn)工藝要求。

[1]陳在平，趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]許繆，王淑英.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3]林其俊.機床數(shù)控系統(tǒng)[M].北京：中國科技出版社，2008.