馬志紅

摘 要：對(duì)機(jī)床的改進(jìn)主要是通過對(duì)機(jī)床的電路進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能的提升，而在此過程中對(duì)于電路的優(yōu)化策略主要有經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化和PLC軟件優(yōu)化兩種。文章通過幾個(gè)實(shí)例應(yīng)用，讓大家了解不同優(yōu)化法的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；策略；機(jī)床電路；改進(jìn)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類新型的機(jī)械設(shè)備不斷涌現(xiàn)，這就對(duì)加工機(jī)床提出了新的要求，一些機(jī)床必須進(jìn)行改進(jìn)，以滿足加工零部件的需要。在對(duì)機(jī)床的改進(jìn)過程中主要是通過對(duì)機(jī)床的電路進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能的提升，而在此過程中對(duì)于電路的優(yōu)化策略也不盡相同。下文將從機(jī)床電路改進(jìn)的目的入手，闡述不同的優(yōu)化策略在機(jī)床電路改進(jìn)中的應(yīng)用。

1 機(jī)床電路改進(jìn)的內(nèi)容

1.1 機(jī)床電路改進(jìn)的目的

機(jī)床電路改進(jìn)的目的就是在普通機(jī)床或原有機(jī)床上通過電路的改進(jìn)加裝一些電子或運(yùn)動(dòng)部件，甚至是直接加裝數(shù)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)的控制，使機(jī)床機(jī)械部分加工精度、效率和功能的性能得到提升，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工性能的整體提高。

1.2 機(jī)床電路改進(jìn)的重點(diǎn)部位

機(jī)床電路的改進(jìn)，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重新控制。機(jī)床的機(jī)械部分大體可分為床身部分、主軸變速箱、拖板部分、換刀及進(jìn)刀裝置，這四大部分中除床身部分沒有電路外，其他三部分電路各有各的特點(diǎn)。

主軸變速箱電路主要是控制電磁離合器的動(dòng)作及運(yùn)動(dòng)電機(jī)的電流的變化實(shí)現(xiàn)變速電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。

對(duì)于改進(jìn)機(jī)床拖板部分的電路最為復(fù)雜，不僅要控制拖板電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)要將檢測(cè)和反饋的信號(hào)轉(zhuǎn)變成步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)指令，從而實(shí)現(xiàn)拖板的點(diǎn)位、連續(xù)控制，滿足加工零件的坐標(biāo)精度要求。

換刀和進(jìn)刀裝置的電路主要是控制刀具的運(yùn)送，其重要功能是刀庫(kù)的選擇性觸發(fā)開關(guān)。

2 機(jī)床電路改進(jìn)的優(yōu)化策略

2.1 機(jī)床電路改進(jìn)優(yōu)化的方式

機(jī)床電路的改進(jìn)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，一般有兩種方式：即經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化和PLC軟件優(yōu)化法。

經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化就是通過電路改進(jìn)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷和邏輯推理，根據(jù)機(jī)床加工工藝要求和加工過程中的典型環(huán)節(jié)來對(duì)原有電路進(jìn)行修改，具體通過添加電氣設(shè)備元件和觸點(diǎn)，改變電路內(nèi)電器的數(shù)量、類型或增加繼電控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電路的聯(lián)鎖，最后綜合成所需的控制電路。這種優(yōu)化方法適用于不太復(fù)雜的電路，但是優(yōu)化方法較為簡(jiǎn)便易于實(shí)施。

PLC軟件優(yōu)化法就是將改進(jìn)機(jī)床預(yù)想到的目標(biāo)事先設(shè)計(jì)好，在電路中添加PLC技術(shù)電路，將機(jī)床電路中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入輸出信號(hào)全部由PLC進(jìn)行程序管理，通過PLC程序軟件來控制集成電路，從而實(shí)現(xiàn)電路的集中統(tǒng)一控制，再由其實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工精度和功能的改變。這種優(yōu)化方法較為復(fù)雜，但是能夠極大程度的提升機(jī)床加工性能。

2.2 機(jī)床電路經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化法改進(jìn)策略的應(yīng)用

在磨削機(jī)床電磁無心夾具中有一自耦調(diào)壓器，這個(gè)自耦調(diào)壓器在使用中極易損壞，通過平時(shí)經(jīng)驗(yàn)的觀察，只要將勵(lì)磁電壓固定在既能滿足電磁吸力又能使線圈不超過額定電流的情況下，將主變壓器改進(jìn)為次級(jí)抽頭調(diào)壓，這樣就可以去掉調(diào)壓器。

另外，機(jī)床上普遍使用的行程開關(guān)，在使用過程中難免濺到磨削冷卻液，長(zhǎng)此以往這就會(huì)造成開關(guān)觸點(diǎn)和接線的銹蝕和受潮，再加上頻繁的撞擊，就會(huì)促使開關(guān)的絕緣程度降低縮短開關(guān)的壽命。但是如果將行程開關(guān)改進(jìn)為磁控開關(guān)，這一問題也許會(huì)迎刃而解。

從上述兩個(gè)電路的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化法來看，這種方法對(duì)于機(jī)床的小改進(jìn)比較適宜。

2.3 機(jī)床電路PLC軟件優(yōu)化法改進(jìn)策略的應(yīng)用

機(jī)床之所以需要改進(jìn)，大多是由于原機(jī)床控制電路為繼電器控制，觸點(diǎn)較多、控制線路復(fù)雜、同時(shí)一般都比較老化，故障率較高。采用PLC對(duì)其控制線路進(jìn)行改造，可以大幅機(jī)床的加工效率。現(xiàn)用西門子CPU 226AC/DC/RLY型可編程控制器應(yīng)用在對(duì)T68臥式鏜床改造中的電路優(yōu)化方法做一個(gè)舉例。

T68臥式鏜床拖動(dòng)系統(tǒng)為兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)，采用接觸器直接起動(dòng)控制線路，對(duì)其進(jìn)行控制電路改進(jìn)保持原有的操作方式，保留原有的按鈕、行程開關(guān)、控制變壓器、交流接觸器及熱繼電器等繼續(xù)使用，就是將原有的繼電器控制線路改為由PLC編程來實(shí)現(xiàn)。

其原有的接線圖如圖1所示：

2.3.1 T68臥式鏜床控制線路特點(diǎn)

控制線路電壓為110V，安全照明燈電壓為24V，信號(hào)燈電壓為6V，均由控制變壓器TC提供電源。主電動(dòng)機(jī)M 1為雙速電動(dòng)機(jī)，交流接觸器KM 1與KM 2控制其正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)與停止.交流接觸器KM 3用來短路限流電阻R.M 1的過載保護(hù)電器是FR 1。其高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān)SQ控制，在常態(tài)下，SQ斷開低速；當(dāng)SQ被壓下時(shí)，接通高速。接觸器KM 6、KM 7以及KM 8用來改變主電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。當(dāng)KM 6的主觸點(diǎn)閉合，繞組接成三角形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1460r/min。當(dāng)KM 6的主觸點(diǎn)斷開，KM 7和KM 8的主觸點(diǎn)閉合時(shí)，繞組接成雙星形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2880r/min。主電動(dòng)機(jī)定子繞組中串聯(lián)限流電阻，來限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流和反接制動(dòng)電流，主電動(dòng)機(jī)低速時(shí)可直接啟動(dòng)，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)之前要保證先接通低速轉(zhuǎn)動(dòng)電路，經(jīng)過一段延時(shí)再自動(dòng)轉(zhuǎn)換到高速，以減小主電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。主電動(dòng)機(jī)緩轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過限位開關(guān)SQ 1和SQ 2實(shí)現(xiàn)的，而機(jī)床主軸進(jìn)給變速是通過限位開關(guān)SQ 3和SQ 4以及速度繼電器來控制的。SQ 5、SQ 6與I1.4、I1.5和M 0.0配合以完成主軸進(jìn)給與工作臺(tái)進(jìn)給的互鎖功能。SQ 1、SQ 3在機(jī)床正常運(yùn)行時(shí)觸頭為斷開狀態(tài)。

2.3.2 T68臥式鏜床控制線路PLC改進(jìn)

PLC改進(jìn)后控制電路接線，如圖2所示。

PLC編程的控制原理的梯形圖，如圖3所示。

2.3.3 T68臥式鏜床控制線路PLC改進(jìn)后電路特點(diǎn)

主電動(dòng)機(jī)M1實(shí)現(xiàn)正向點(diǎn)動(dòng)、反向點(diǎn)動(dòng)、正向低速轉(zhuǎn)動(dòng)、反向低速轉(zhuǎn)動(dòng)、正向高速轉(zhuǎn)動(dòng)和反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)六種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，而且主軸變速或進(jìn)給變速時(shí)主電動(dòng)機(jī)能夠完成緩轉(zhuǎn)控制，主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制。

機(jī)床經(jīng)過改造后，使用的電器元件大為減少，控制線路簡(jiǎn)化了，經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，效果良好，故障明顯減小，生產(chǎn)效率顯著提高。

在對(duì)機(jī)床電路改進(jìn)過程中，改進(jìn)人員要從機(jī)床電路的特征研究入手，將經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化和PLC軟件優(yōu)化有機(jī)結(jié)合在一起，合理改進(jìn)機(jī)床的電路，從而完成系統(tǒng)的優(yōu)化和功能的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]黃景良.人機(jī)界面和PLC在機(jī)床改造的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2012（2）：43-44.

[2]李亞非，吳康雄，易繼軍.舊機(jī)床的數(shù)控化再制造技術(shù)探討[J].機(jī)械，2014，2（33）：55-57.

[3]張凱，黃真.普通銑床的PLC改造方法[J].裝備制造技術(shù)，2014，5（11）：33-37.

[4]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.