專機(jī)磨床的自動化改造
2018-11-5 來源：沈陽機(jī)床股份有限公司 作者： 魏蘭杰
【摘要】:SIZM-654 是一臺專機(jī)磨齒機(jī)床，磨齒完全依靠機(jī)械手動按鈕點(diǎn)動控制來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位，完成磨削加工。為降低工人勞動強(qiáng)度，對專機(jī)手動轉(zhuǎn)位方式進(jìn)行自動化改造。
SIZM-654 是一臺由普通平磨機(jī)床改造而成的專機(jī)磨齒機(jī)床，齒盤零件一般為12 或24 齒，依靠機(jī)械手動按鈕點(diǎn)動控制來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位，完成齒盤磨削加工。雖然數(shù)控機(jī)床快速發(fā)展，但之前一直使用20 多年的專機(jī)也仍然在承擔(dān)著繁重的生產(chǎn)任務(wù)。不僅操作者勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)也出現(xiàn)了瓶頸。為降低工人勞動強(qiáng)度，解決現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)問題，對磨齒專機(jī)手動轉(zhuǎn)位方式進(jìn)行自動化改造。
1．機(jī)械部分改造方案分析
(1) 本著以人為本，操作方便的宗旨。將磨齒機(jī)升降工作臺降低到最低，測量空間為砂輪在最大直徑時，加工磨削齒盤零件的范圍，零件需要裝卡在圓盤工作臺上。以此選擇一款實(shí)現(xiàn)工作臺自動分度轉(zhuǎn)位的液壓數(shù)控刀架( 臺灣產(chǎn)CLT125-12)。設(shè)計(jì)一個彎板，足夠支撐刀架。將垂直彎板安裝于機(jī)床工作升降平臺平面上。刀架正面朝上放置，通過支撐座、齒盤嚙合方式連接圓盤工作臺臺，如圖l 所示。
圖1 1. 彎板 2.CLT125-12 刀架 3. 雙聯(lián)齒盤 4. 圓盤工作臺
(2) 由于刀架直接安裝使用，機(jī)床升降臺與主軸砂輪之間空間高度受限，加工零件范圍將會縮小，為保證機(jī)床正常加工范圍，經(jīng)過仔細(xì)測量研究，設(shè)計(jì)增加一套通過刀架墊轉(zhuǎn)接齒輪箱連接液壓馬達(dá)裝置，結(jié)構(gòu)如圖2 所示，將其液壓部分改到刀架側(cè)面，由轉(zhuǎn)接裝置通過齒輪軸4 和齒輪軸3 嚙合，過渡齒輪軸2 與齒輪軸l 嚙合，空間由513mm 降低到452mm，滿足了機(jī)床使用要求( 見圖3)。
圖2 1、2、3、4 齒輪軸
圖3
(3) 修整砂輪部分: 原結(jié)構(gòu)是通過楔鐵形式來保證精度，手動來回扳動拉桿實(shí)現(xiàn)到位修整砂輪動作。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控操作功能，重新設(shè)計(jì)了一套傳動結(jié)構(gòu)，內(nèi)部改為螺桿結(jié)構(gòu)，螺桿通過對輪連接伺服電動機(jī)( 規(guī)格為400W 臺灣產(chǎn)絕對值電動機(jī)ECMC—CW 一0406RS)，伺服電動機(jī)帶動螺桿傳動，配套電動機(jī)驅(qū)動器，通過驅(qū)動器設(shè)定技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電器控制功能。
(4) 工作臺機(jī)械整體改造完成，如圖4 所示。
圖4
圖5
2．電氣部分改造方案分析
電器控制的改進(jìn)方案主要通過如下方法解決。
(1) 制作電箱: 使操作者通過操作電箱控制刀架轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位，從而使齒盤轉(zhuǎn)過相應(yīng)角度，并對齒盤進(jìn)行加工。
(2) 電箱功能: 按下自復(fù)位式按鈕，轉(zhuǎn)臺松開，轉(zhuǎn)過固定角度后鎖緊，即完成轉(zhuǎn)位。
(3) 轉(zhuǎn)臺控制過程簡介: 轉(zhuǎn)臺的控制機(jī)構(gòu)主要包含松開、鎖緊電磁閥，鎖緊、松開到位檢測開關(guān)。在控制過程中PLC 接收控制信號并輸出，控制轉(zhuǎn)臺執(zhí)行相應(yīng)的動作。按下按鈕，PLC 接收到轉(zhuǎn)位信號后，PLC 輸出松開信號，松開電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺松開。PLC 收到松開反饋信號后，經(jīng)延時輸出正轉(zhuǎn)信號，正轉(zhuǎn)電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺正轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)到一個工位角度后，到位檢測開關(guān)輸出，PLC收到到位信號后，經(jīng)延時輸出鎖緊信號，鎖緊電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺鎖緊，轉(zhuǎn)位過程完成。
(4) 砂輪修整器部分: 使用伺服驅(qū)動器的位置模式實(shí)現(xiàn)砂輪修整器的動作，位置命令由內(nèi)部寄存器提供，命令值通過伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)定，通過觸發(fā)信號觸發(fā)動作。PLC 通過DI 信號選擇寄存器編號和觸發(fā)相應(yīng)動作，實(shí)現(xiàn)砂輪修整器的往復(fù)運(yùn)動。
3.轉(zhuǎn)臺的自動化改造
在數(shù)控轉(zhuǎn)臺操作便捷的理念上將磨齒機(jī)械的工作臺降低，測出相應(yīng)的空間作為砂輪在直徑三百時進(jìn)行加工磨削齒盤零件的距離，其零件需安裝卡在圓盤的工作臺上，因此需要選取一款可以實(shí)現(xiàn)工作臺數(shù)控轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位的液壓數(shù)控轉(zhuǎn)臺的刀架。再設(shè)計(jì)一個彎板可以完全支撐住數(shù)控轉(zhuǎn)臺的刀架。把垂直彎板安裝到機(jī)床工作的升降平臺的平面上數(shù)控轉(zhuǎn)臺的刀架正面放置，經(jīng)過支撐座以及齒盤嚙合的形式進(jìn)行圓盤工作臺的連接。
4．結(jié)語
通過上述一系列改造，這臺普通的手動控制操作磨齒機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了自動化操作功能，可以輕松操作兩個按鈕實(shí)現(xiàn)砂輪自動修整和轉(zhuǎn)臺( 零件)自動轉(zhuǎn)位。改變了20 多年操作者頻繁手動操作的工作方式。使用1 年多時間，反饋很好，機(jī)床精度穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也得到很大提升。
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