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普通立式銑床自動(dòng)化改造

2018-6-21 來(lái)源：南京機(jī)電職業(yè)技術(shù) 南京興農(nóng)齒輪公司作者：陸晨芳佟靜許德琪魏恒成

摘要: 為提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，針對(duì)車間現(xiàn)有的立式銑床手搖分度頭銑削六方螺母這一問(wèn)題，采用 PLC 作為主控制器，用伺服電機(jī)作為主執(zhí)行元件，將手動(dòng)分度改造為自動(dòng)分度，在不影響機(jī)床原有功能的基礎(chǔ)上完成機(jī)床的自動(dòng)化改造。給出了設(shè)備改造的總體方案、機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整內(nèi)容、電氣控制方法、PLC 的 I/O 地址表、外部接線圖以及詳細(xì)工作流程。運(yùn)行結(jié)果表明，改造后的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，極大地提高生產(chǎn)效率，具有良好的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞: 立式銑床; 自動(dòng)化改造; PLC

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、人工成本的上漲、市場(chǎng)環(huán)境的改變，自動(dòng)化已成為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。在企業(yè)中對(duì)原有手動(dòng)操作機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造，可提高企業(yè)的工作效率、增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)能夠更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展需求，具有普遍的社會(huì)意義。

在此背景下，校企合作利用 PLC 控制器改造一臺(tái)立式銑床，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化生產(chǎn)。

1 、立式銑床改造方案

原有立式銑床如圖 1 所示。

圖 1 原有立式銑床

此機(jī)床主要包括主軸、工作臺(tái)和分度盤三部分。工作時(shí)，主軸帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件左右直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)六方螺母一面加工完成后，手搖分度盤帶動(dòng)卡盤旋轉(zhuǎn) 60°，開(kāi)始加工另一面，依次循環(huán)，直至六面加工完成后停機(jī)。原有機(jī)床分度動(dòng)作由人工手搖完成，效率較低。為提高生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在保留機(jī)床原有功能的基礎(chǔ)上，將手動(dòng)分度改為自動(dòng)分度。

整體改造方案: 保留原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，為自動(dòng)銑削設(shè)計(jì)單獨(dú)的電氣控制柜，機(jī)床分度旋轉(zhuǎn)由手動(dòng)改造為自動(dòng)，整臺(tái)機(jī)床的動(dòng)作邏輯順序由 PLC 程序控制。自動(dòng)分度改造方案: 在卡盤分度盤位置安裝伺服電機(jī)，分度盤和電機(jī)軸之間采用皮帶傳動(dòng)。伺服電機(jī)由伺服驅(qū)動(dòng)器控制，驅(qū)動(dòng)器由 PLC 脈沖控制，以此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分度。

2 、機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整內(nèi)容

機(jī)床分度盤部分的原有結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄實(shí)現(xiàn)卡盤的旋轉(zhuǎn)。

圖 2 調(diào)整前的分度盤結(jié)構(gòu)

改造后的分度盤部分結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，在原有分度盤的基礎(chǔ)上增加了同步帶輪、同步帶、L 形電機(jī)座和伺服電機(jī)。L 形電機(jī)座安裝在工作臺(tái)上，伺服電機(jī)通過(guò)螺母與電機(jī)座相連。伺服電機(jī)軸與分度盤旋轉(zhuǎn)軸之間通過(guò)同步帶輪和同步帶實(shí)現(xiàn)連接和傳動(dòng)。

圖 3 調(diào)整后的分度盤結(jié)構(gòu)

3 、電氣原理圖調(diào)整內(nèi)容

機(jī)床原有電氣原理圖的主電路只包括主運(yùn)動(dòng)控制和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制，如圖 4 所示。主電機(jī)由空氣開(kāi)關(guān) QF 保護(hù)，通過(guò)接觸器 KM 實(shí)現(xiàn)星形/三角形降壓?jiǎn)?dòng)。進(jìn)給電機(jī)由空氣開(kāi)關(guān) QF 保護(hù)，通過(guò)接觸器 KM 實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。

圖 4 主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制原理圖

改造后的電氣原理圖增加了分度運(yùn)動(dòng)控制部分，分度運(yùn)動(dòng)控制主要包括空氣開(kāi)關(guān) QF、變壓器 TC、驅(qū)動(dòng)器和分度電機(jī)等電氣元件，其電氣原理如圖 5 所示。

圖 5 分度運(yùn)動(dòng)控制原理圖

4、PLC 控制方法

根據(jù)自動(dòng)銑削機(jī)床的動(dòng)作控制要求，需要 PLC 輸入端子 5 個(gè)，輸出端子 8 個(gè)，具體內(nèi)容如表 1 所示。

表 1 輸入輸出地址表

根據(jù)輸入輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)及 PLC 容量，選取三菱 FX3U－32MT 型 PLC 作為主控制器，其接線圖如圖 6 所示。

圖 6 PLC 外部接線圖

改造后機(jī)床自動(dòng)銑削六方螺母的 PLC 控制流程如圖7 所示。

圖 7 PLC 控制流程圖

PLC 控制分度電機(jī)旋轉(zhuǎn)采用 PLSR 指令，部分控制程序如圖 8 所示。

圖 8 PLC 部分控制程序

5 、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)接線、編程及調(diào)試，該機(jī)床實(shí)現(xiàn)了分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化，且保留了機(jī)床的原有功能。此次改造保留了機(jī)床原來(lái)的電氣控制系統(tǒng)，同時(shí)為機(jī)床設(shè)計(jì)了新的電氣控制柜，兩套電控系統(tǒng)均可工作。而且改造后的機(jī)床不僅可以銑削六方螺母，還可以通過(guò)調(diào)整 PLC 程序銑削其他類型的零件。經(jīng)測(cè)試，改造后的自動(dòng)銑削機(jī)床只需要人工上料和下料，其余都是自動(dòng)生產(chǎn)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了車間的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平，為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣價(jià)值。

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