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        鏜床自動控制系統(tǒng)改造

        2014-04-29 01:05:50聶瑛達
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年18期
        關(guān)鍵詞:鏜床伺服電機觸摸屏

        劉 宇,聶瑛達

        (齊齊哈爾工程學院,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

        鏜床自動控制系統(tǒng)改造

        劉 宇,聶瑛達

        (齊齊哈爾工程學院,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

        隨著我國工業(yè)水平不斷提高,制造裝備水平也得到前所未有的發(fā)展,數(shù)字化智能化裝備大量應(yīng)用,而這些都離不開先進的制造業(yè)。由些可見,制造業(yè)設(shè)備的革新變得越來越重要,特別是機床設(shè)備的革新對制造業(yè)的發(fā)展起著制約作用,鏜床是一種具有綜合加工能力的精加工機床,目前我國機械加工企業(yè)中還有較多半自動機床,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在工藝要求,所以機床自動化改造有較好前景。

        鏜床;自動化;可編程控制器

        1 前言

        金屬切削機床中鏜床是綜合加工性能較高的裝備,也是精加工機床之一,在金屬切削機床中也是比較常見的。

        其中主運動為主軸的旋轉(zhuǎn)運動和花盤的旋轉(zhuǎn)運動;進給運動為主軸的進給運動、花盤刀具溜板的徑向進給運動,鏜頭架(主軸箱)的垂直進給運動、工作臺的橫向進給與縱向進給;輔助運動為工作臺的回轉(zhuǎn),后立柱的水平移動以及尾架的垂直移動。由于鏜床的工藝范圍廣,因此,調(diào)速范圍大,運動形式多。其電氣系統(tǒng)有如下的特點:

        (1)為了加工各種工件需要較大的主軸轉(zhuǎn)速范圍.目前隨著電子技術(shù)的發(fā)展,晶閘管控制的可變速度系統(tǒng)已得到了廣泛的使用,而傳統(tǒng)臥式鏜床主要運動多采用交流電機驅(qū)動的滑動齒輪有級調(diào)節(jié)系統(tǒng),一級,二級和三速鼠籠型感應(yīng)電動機驅(qū)動,也有用雙速或三速電動機。

        (2)鏜床進給和銑床有類似的地方,一臺電機控制多個進給方向,而且各進給部分應(yīng)能相互關(guān)聯(lián),這就需要鏜床有很好的調(diào)速范圍,多數(shù)鏜床采用齒輪變速機構(gòu),也有少數(shù)鏜床用多電機驅(qū)動。一般機床也都配有快速電機,單獨控制機床快速移動。普通鏜床位置控制一般用行程開關(guān),主控采用繼電器接觸器控制,控制誤差、反應(yīng)時間、使用壽命都與晶體管PLC控制有很大差距。

        2 自控系統(tǒng)的改造原則

        在改造鏜床自控控制系統(tǒng)時,應(yīng)該注意以下幾點,并遵循鏜床工藝原則:

        (1)機床改造時,要充分計算系統(tǒng)容量,為今后設(shè)備工藝擴展,系統(tǒng)升級留好基點;

        (2)做好設(shè)備可靠性設(shè)計,保證操作者安全;

        (3)目前用于替代傳統(tǒng)工藝的多軸數(shù)控機床應(yīng)用已經(jīng)比較普遍,價格也在下降,改造機床目的是提高老舊設(shè)備利用率,因此改造機床以經(jīng)濟實用,系統(tǒng)簡單,維修方便為宜。

        (4)結(jié)合生產(chǎn)實際,不求“高大上”,充分聽取生產(chǎn)一線人員意見,深入調(diào)查,盡可能滿足工藝需求和方便操作,提高生產(chǎn)率。

        3 自動控制系統(tǒng)改造的具體做法

        具有數(shù)字控制裝置的自動化鏜床控制系統(tǒng)主要由觸摸屏操作單元、可編程控制器、位置控制單元、伺服電機驅(qū)動單元、伺服電機、主軸調(diào)速、低壓電器控制單元、控制柜、操作站點、電纜及輔助材料等組成。

        改造后具備數(shù)控機床特點的鏜床應(yīng)有如下功能:能夠編程另加加工程序,由數(shù)控系統(tǒng)完成自動加工插補計算處理,主軸可以實現(xiàn)變頻調(diào)速,軟啟動,并能實現(xiàn)速度反饋。刀架能夠完成自動伸縮,刀桿移動,會參考點等動作的控制。進給系統(tǒng)能實現(xiàn)多軸聯(lián)動,伺服控制。輔助裝置冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)有可編程控制器控制完成。能實現(xiàn)人機對話,人機界面友好便于操作,顯示器觸屏提供控制所需所有界面和按鈕。程序能夠儲存,有報警,檢測,過載保護,軟硬行程保護,位置反饋等功能??杀A羰謩硬僮?。下面僅對改造系統(tǒng)中部分設(shè)備進行研究,具體配置如下(僅供參考):

        3.1 觸摸屏操作單元

        采用觸摸屏操作單元作為操作工作站和人機接口,完成加工程序的編制、保存和下載,設(shè)備和狀態(tài)的監(jiān)控,故障、報警、幫助信息的顯示等。利用其良好的人機操作界面可輕松控制刀架的加工坐標,控制其縱、徑向距離,故完全能夠代替高成本的CNC系統(tǒng)。我選用OmronNB7W-TW00B觸摸屏,10英寸屏幕,65000真色LED,內(nèi)置USB Type-A/B(Slave)接口,擁有RS232/485/Ethernet通訊口。兼容標準C語言的宏指令,大容量128M內(nèi)存(包括系統(tǒng))。支持多語言功能和畫面監(jiān)控。其抗干擾性能和防塵防潮都能滿足一般企業(yè)加工車間要求,并且價格適中。

        3.2 可編程控制器(PLC)

        采用西門子S7-200可編程控制器作為現(xiàn)場控制裝置,通過預(yù)存或編輯程序,完成鏜床縱向的快速移動和工作移動及兩者之間的切換控制,鏜床縱向工作移動的速度控制,主軸電機的啟動、鏜刀桿徑向移動的位置和速度控制、系統(tǒng)的連鎖及互鎖控制、執(zhí)行觸摸屏操作單元編制和調(diào)用的過程等。可編程控制器位置控制單元相當于執(zhí)行模塊,其位置控制模塊完成與步進電機驅(qū)動器的電氣接口,并完成單軸、開環(huán)移動控制所需要的功能和性能。

        3.3交流伺服電機交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉(zhuǎn)動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用??梢赃x用臺達ASDA-A2系列,它是針對當今工控市場對于運動控制的高性能標準要求設(shè)計的。容量范圍:0.1kW~7.5kW,接受光學尺與編碼器信號支持全閉回路控制,高靈活性的內(nèi)部位置編程模式提供內(nèi)部位置編輯功能,可規(guī)劃運行路徑。

        4 結(jié)束語

        隨著我國工業(yè)水平不斷提高,制造裝備水平也得到前所未有的發(fā)展,數(shù)字化智能化裝備大量應(yīng)用,而這些都離不開先進的制造業(yè)。由些可見,制造業(yè)設(shè)備的革新變得越來越重要,特別是機床設(shè)備的革新對制造業(yè)的發(fā)展起著制約作用,鏜床是一種具有綜合加工能力的精加工機床,目前我國機械加工企業(yè)中還有較多半自動機床,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在工藝要求,所以機床自動化改造有較好前景。

        [1]車延博.CK6130 T615K落地鏜床的改造[J].組合機床與自動化加工技術(shù),2005(11).

        [2]王文斌.PLC及位控單元在機床設(shè)計中的開發(fā)及研究[D],哈爾濱工程大學,2006.

        [3]李誠人.日本牧野數(shù)控機床改造[J].機械工人,2002(01).

        劉宇,黑龍江七臺河人,本科,講師,研究方向:機械設(shè)計。

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