王建共，馬春偉

(浙江進泰機械設(shè)備有限公司，浙江 新昌 312500)

1 問題的提出

中大型軸承套圈(外徑大于100 mm)在液壓車床WZ6100上進行精車加工，加工過程中刀具進給只能做一次往復(fù)，切削過程只能一次完成，存在以下問題：

(1)排屑不暢。在進行滾道、密封槽車加工時，由于車削留量大，過長的鐵屑容易纏繞在車刀上或卡在設(shè)備上，增大加工工件尺寸誤差；影響自動上、下料，造成意外停機；而且容易刮傷工件表面造成外觀缺陷。

(2)生產(chǎn)效率不高。為保證上料、裝夾穩(wěn)定，中大型套圈的上料時間要比小型產(chǎn)品更長；套圈加工需要多次裝夾，加工節(jié)拍較慢，不利于生產(chǎn)效率的提高。

2 解決方案

針對鐵屑過長的問題，在車削過程中進行分段進刀，使長鐵屑變短并自行脫離，避免卷繞和堵刀。由于分段進刀過程中切削有停頓，使工件內(nèi)部由車削產(chǎn)生的應(yīng)力得以釋放，達到了半精車、精車目的。

為提高生產(chǎn)效率，車床采用2套拖板。1#拖板由Z1軸與X1軸組成，Z1軸由汽缸驅(qū)動，完成拖板快速移進；X1軸由伺服電動機驅(qū)動，實現(xiàn)切削進給。2#拖板由伺服電動機驅(qū)動的X2軸組成，實現(xiàn)切削進給，僅作縱向運動。兩拖板可同時工作或錯時工作，加上分段進刀程序設(shè)計，一次裝夾可完成多個加工工序?？紤]到經(jīng)濟性與操作習(xí)慣，車床未設(shè)置機械零位而采用浮動零點。

下文主要從車床的控制系統(tǒng)方面對解決方案進行說明。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)原理如圖1所示。人機界面TD220用來設(shè)置加工程序，調(diào)整工藝參數(shù)，并對機床各運動部件進行監(jiān)控。PLC根據(jù)設(shè)置的程序、工藝參數(shù)及外部控制信號，輸出信號控制執(zhí)行機構(gòu)完成加工過程。

圖1 控制系統(tǒng)原理圖

3.1 硬件設(shè)計

(1)人機界面選用TD220文本顯示器，其具有20個按鍵，可代替部分控制柜的機械按鈕，可顯示12×4行漢字，具備RS232/RS485通信口，可實現(xiàn)加工程序設(shè)置、參數(shù)設(shè)置和運行狀態(tài)監(jiān)控等功能[1]。

(2)選用的PLC配置為DVP32ES200T+DVP08XP211T，具備20DI/20DO。PLC負責(zé)采集各檢測開關(guān)及控制按鈕信號，輸出各驅(qū)動部件的控制信號，保存加工程序及參數(shù)，是整個控制系統(tǒng)的核心。ES2具備DDRVI相對定位、DDRVA絕對定位指令，方便運動程序編制，滿足車床控制系統(tǒng)的需要。因為X1，X2軸為獨立拖板，工作中要求分時或同時動作，并無插補需求，一般數(shù)控系統(tǒng)不能完成同時動作功能，而用PLC實現(xiàn)雙拖板車床控制是較經(jīng)濟實用的方法[2]。

(3)伺服系統(tǒng)接收PLC發(fā)出的脈沖信號并完成進給運動，通過設(shè)置參數(shù)使X1，X2軸的進給精度達到1 μm/脈沖。伺服系統(tǒng)選用臺達ASDA-AB系列。

3.2 程序設(shè)計

3.2.1 PLC程序

車床有3種工作狀態(tài)：自動加工狀態(tài)、手動調(diào)試(含程序編輯及參數(shù)設(shè)定)狀態(tài)和報警處理狀態(tài)。這3種狀態(tài)均以順序功能圖SFC編程實現(xiàn)，在適當(dāng)條件下可切換。在自動加工中，如有故障或發(fā)生異常即會轉(zhuǎn)為報警處理狀態(tài)；車床停止時可轉(zhuǎn)為手動調(diào)試狀態(tài)。狀態(tài)切換、報警信號預(yù)處理、計算各軸位置等工作均由主程序完成，其控制流程如圖2所示。

圖2 主程序流程圖

當(dāng)各條件滿足時，車床停止中按循環(huán)啟動/停止鈕，將置位生產(chǎn)加工標(biāo)志，車床執(zhí)行加工過程，加工工藝流程如圖3所示。一次循環(huán)結(jié)束，判斷生產(chǎn)加工標(biāo)志決定是否進行下一次加工過程。加工中按下循環(huán)啟動/停止鈕，生產(chǎn)加工標(biāo)志復(fù)位，車床加工完當(dāng)前工件后停止。加工中如發(fā)生急停故障，加工標(biāo)志復(fù)位，車床進入急停狀態(tài)，操作人員進行適當(dāng)干預(yù)后，按故障復(fù)位鈕后返回準(zhǔn)備狀態(tài)。

圖3 加工工藝流程圖

3.2.2 人機交互界面

TD220文本顯示器提供操作人員與車床之間的交互界面，其畫面設(shè)計要依據(jù)操作方便、直觀明了的原則。部分操作界面顯示如圖4～圖7所示。

圖4 參數(shù)設(shè)置畫面

圖6 X1軸進給程序設(shè)置畫面

圖7 報警查詢畫面

可以設(shè)置每工步X1軸位置、速度、完成后延時；Z1軸與吹氣冷卻的動作情況。圖6中程序規(guī)劃有12步，而系統(tǒng)規(guī)定最大為32步，能滿足現(xiàn)有所有套圈的加工需求。X2軸也具有類似規(guī)劃加工程序的畫面。加工中有異常，TD220將自動顯示故障畫面(圖7)。

4 結(jié)束語

經(jīng)實際生產(chǎn)檢驗，車床操作方便，控制系統(tǒng)工作可靠，有效解決了排屑問題，提高了加工效率。