天水星火機床有限責任公司 馬立貴 劉克林 張海強

現(xiàn)在絕大部分數(shù)控臥式車床（或臥式車削中心）尾座的移動是通過手動或通過普通三相異步電動機驅(qū)動，尾座頂緊工件通常也是通過手動頂緊或液壓套筒頂緊。手動頂緊機械結(jié)構(gòu)簡單，頂緊力的大小由操作者根據(jù)經(jīng)驗或者測力儀裝置給定，但這加大了操作者的勞動強度，且效率低下。液壓套筒頂緊雖然操作簡單，但頂緊力大小需要調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力值，調(diào)整麻煩，且液壓系統(tǒng)故障率較高。為了提高加工效率和自動化水平，我公司在尾座上安裝了一臺能實現(xiàn)速度/扭矩控制的伺服電機，直接通過伺服電機移動尾座和頂緊工件。在機械設(shè)計上取消了鎖緊機構(gòu)，并且在伺服電機和尾座移動機構(gòu)之間通過蝸輪蝸桿傳動，這樣就可以防止由于驅(qū)動器報警而出現(xiàn)尾座后退工件松動問題。伺服驅(qū)動器選用西門子V90，伺服電機選用西門子1FL60系列。

通過對我公司數(shù)控車床機械結(jié)構(gòu)方面的簡化改動以及電氣方面對于V90驅(qū)動控制伺服電機的靈活應(yīng)用，達到了尾座的操作的簡便使用，V90伺服驅(qū)動器集動力部分和控制部分于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，功能強大，具有位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制以及混合控制等方式。

1 尾座電氣控制的設(shè)計要求

在此機構(gòu)中當尾座趨近或遠離工件時，伺服電機可以在速度控制方式下以快移速度移動；當尾座快速接近工件時，停止移動，這時把伺服電機控制方式切換到扭矩控制方式下，然后重新啟動伺服電機，則尾座趨近工件并以設(shè)定的扭矩頂緊工件，每一個工件對應(yīng)的頂緊力的大小可根據(jù)工件的直徑及重量通過電位器進行調(diào)整，并通過扭矩數(shù)顯表顯示當前所需扭矩力。當工件加工完成，再將伺服電機的控制方式切換到速度控制方式，以快速方式離開工件。

表1 端子定義（注：[3]速度控制方式；[4]扭矩控制方式）

2 電氣控制設(shè)計

圖1 V90驅(qū)動器控制原理圖

表2 其他主要參數(shù)設(shè)定

驅(qū)動器控制原理如圖1所示，DI1為使能輸入端；DI5為正轉(zhuǎn)輸入端；DI6為反轉(zhuǎn)輸入端; DI7為速度值/扭矩值指定輸入端，DI7輸入為高電平時，由參數(shù)P1001設(shè)定快速移動速度，DI7輸入為低電平時，由電位器RP調(diào)整扭矩的大小，并通過PV電壓表顯示實際扭矩大??；DI10為速度/轉(zhuǎn)矩切換輸入端，DI10輸入為低電平時，為速度控制方式，DI10輸入為高電平時，為扭矩控制方式。當驅(qū)動器出現(xiàn)報警時，ALM繼電器輸出，通知PLC，機床停止運行。

2.1 端子定義（表1所示）

2.2 其他主要參數(shù)設(shè)定（表2所示）

3 PLC程序設(shè)計

3.1 輸入信號

方式選擇速度信號：MODE_S；方式選擇扭矩信號：MODE_M；

尾座向前信號：TAIL_FOR；尾座向后信號：TAIL_REN；

尾座停止信號：TAIL_STP；驅(qū)動器報警信號：V90_ALM；

3.2 輸出信號

伺服電機正轉(zhuǎn)：MOT_CW：伺服電機正轉(zhuǎn)：MOT_CCW；

伺服使能：V90_SON；速度/扭矩方式切換：C_MODE

3.3 PLC程序（表3所示）

結(jié)語：利用西門子V90驅(qū)動器和1FL60伺服電機對數(shù)控車床（或臥式車削中心）的尾座進行靈活控制，包括尾座的前進、后退快速移動以及對工件的頂緊，大大提高了加工效率和機床的自動化水平，減輕了操作者的勞動強度，同時取消了尾座鎖緊結(jié)構(gòu)，簡化了機床尾座的機械結(jié)構(gòu)。

表3 PLC程序

續(xù)表3