關(guān)于數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的改進(jìn)與探討

摘要：文章主要介紹了龍門加工中心的電氣系統(tǒng)的設(shè)計原理和改進(jìn)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際工作闡述了數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)在改造和優(yōu)化方面的技術(shù)和應(yīng)用，對改造中所涉及的一些新型技術(shù)與熱門話題進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為沈陽中捷機(jī)床有限公司在機(jī)床電氣系統(tǒng)的改造過程中提供了一個比較完善的范例。

關(guān)鍵詞：龍門加工中心 PLC 優(yōu)化調(diào)試

龍門加工中心作為機(jī)械加工企業(yè)的大型加工設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中有著不可或缺的地位。眾所周知，在大型加工企業(yè)中，龍門加工中心是用來加工一些大型以及一些相對比較狹長的機(jī)械零件，龍門加工中心適用于斜面、平面和槽的加工。但龍門加工中心的缺點(diǎn)是很難加工一些曲面部件，雖然經(jīng)過了一些數(shù)控化的改造之后，也只局限于實(shí)現(xiàn)一些非圓柱面的零部件的加工。筆者結(jié)合自己的實(shí)際工作，針對GMCwr龍門刨銑床，設(shè)計了一套龍門刨銑床的全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)行了全方位的數(shù)控化技術(shù)優(yōu)化與改造，用PLC替換了傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)，從而進(jìn)一步地減弱和消除了常見的弊端，有效地實(shí)現(xiàn)了龍門刨銑床經(jīng)濟(jì)性和有效性。

1 電氣系統(tǒng)的改造

GMCwr龍門加工中心是沈陽中捷機(jī)床的大型的關(guān)鍵設(shè)備，主要為重型機(jī)械、船舶、橋梁等行業(yè)的大型零件加工提供解決方案。獨(dú)特的動梁設(shè)計極大的擴(kuò)大了大型零件的加工范圍，一次裝夾后可連續(xù)完成銑削平面、腔體、復(fù)雜曲面等多工序加工，同時兼顧重切削和高精度的雙重要求。由于傳統(tǒng)的電氣設(shè)備元件比較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，控制系統(tǒng)大都是采用了大量的繼電器、接觸器來逐一實(shí)現(xiàn)整個刀架和橫梁等相關(guān)部件的控制。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們此種結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致了工作效率的低下，加上換向的沖擊也比較大，不但噪音很大而且還比較難維護(hù)和修理，這樣就嚴(yán)重地制約了該加工中心的運(yùn)行效益。如果選擇三菱PLC對龍門加工中心系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的電氣優(yōu)化與改造，可以很好的替換傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。PLC主要組成部件有I／O板、CPU板、電源、內(nèi)存塊、顯示面板等，通常都有三十二個輸出點(diǎn)和三十二個輸入點(diǎn)，完全是屬于一個總線式的開放型結(jié)構(gòu)。龍門加工中心的工作臺的手動進(jìn)退、點(diǎn)動、自動、換向、左右刀架、垂直的一系列動作，加上夾緊和橫梁升降等所有的電器控制都是由PLC來進(jìn)行完成的。

PLC通過檢測到的限位開關(guān)、按鈕、調(diào)速器、接近開關(guān)等信號，依據(jù)邏輯程序控制每一個調(diào)速器和接觸器，這樣就能完全控制整個機(jī)床電氣系統(tǒng)，并顯示所有電氣部件運(yùn)行的具體狀態(tài)。和拖動電機(jī)同軸連接在一起的測速發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電壓直接進(jìn)入調(diào)速器，能形成速度的反饋，防止因操作者的錯誤操作習(xí)慣導(dǎo)致故障。每一個按鈕都是裝在相同的按鈕站上，操作方便，擴(kuò)展功能強(qiáng)大。利用可編程終端NPT可以修改和顯示可編程控制器的內(nèi)部所有的數(shù)據(jù)具體參數(shù)。

2 主傳動控制的PLC改造

2.1 PLC外圍的電路改進(jìn)與設(shè)計

如果按下SB4，PLC就會收到前進(jìn)的點(diǎn)動相關(guān)命令，如果松開SB4整個工作臺就會立刻停止了運(yùn)行。如果按下SB5的時候，在未接收到其他的具體指令，工作臺也會處于前進(jìn)的狀態(tài)，如果碰到了前進(jìn)的限位開關(guān)，繼電器KA16就會開始工作，馬上進(jìn)入到前進(jìn)的減速狀態(tài)。如果按下SB6的時候，PLC同時就能接受到后退的點(diǎn)動命令。如果松開SB6按鈕，工作臺也就會馬上停止其運(yùn)動。如果按下SB7按鈕，工作臺就會長期處于后退的狀態(tài)。如果碰到了前進(jìn)的限位開關(guān)，繼電器KA17就會開始工作，馬上會進(jìn)入到后退的減速狀態(tài)。

2.2 主傳動控制電路

龍門加工中心的主運(yùn)動其實(shí)就是工作臺的直線反復(fù)的運(yùn)動，通常都是利用直流的電機(jī)充當(dāng)驅(qū)動源。筆者在改進(jìn)過程中選用的是全數(shù)字直流調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)無級變速的，數(shù)字直流調(diào)速器的的優(yōu)點(diǎn)就是能讓機(jī)床在具體的調(diào)速范圍內(nèi)合理的選擇相應(yīng)的切削速度，同時還能在具體的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中實(shí)現(xiàn)無級變速。

3 橫梁控制與刀架的PLC改造

3.1 橫梁控制與刀架的PLC外部電路設(shè)計

橫梁的夾緊閥是常閉開關(guān)，只要沒有運(yùn)動指令，橫梁就會處于夾緊狀態(tài)。當(dāng)按下SB8的時候，PLC接收到橫梁上升的指令，接觸器KM4導(dǎo)通促使橫梁逐步上升，因?yàn)镵M4同時連接在橫梁的下降動力線路中，所以能保證下降動力電路不導(dǎo)通。同樣的道理按下SB5的時候，橫梁執(zhí)行下降指令，橫梁上升動力線路也不會導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)了上升下降電路的互鎖互鎖。

3.2 橫梁控制和刀架的主電路

橫梁是通過夾緊放松電機(jī)和升降電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制的，垂直和左右刀架是由不同的電機(jī)分別進(jìn)行控制的。左右側(cè)和垂直刀架，如果機(jī)械手處于快速的移動位置，按快移按鈕就會實(shí)現(xiàn)刀架的快移，如果機(jī)械手接觸到自動進(jìn)刀開關(guān)，工作臺就會由后退返前進(jìn)時候進(jìn)刀，前進(jìn)返后退進(jìn)刀機(jī)構(gòu)復(fù)位。

4 結(jié)論

依據(jù)PLC對龍門加工中心控制系統(tǒng)數(shù)控化的改造和優(yōu)化之后，有效提高了整個機(jī)床的加工能力和工作性能，在為企業(yè)改良了加工條件的同時也為企業(yè)提高了效益，增強(qiáng)了企業(yè)的整體的生產(chǎn)能力；數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)經(jīng)過改造和優(yōu)化之后，大大提高了工件的加工效率和精度，不但讓精準(zhǔn)加工變成了可能，還成功地實(shí)現(xiàn)了GMCwr系列龍門加工中心的大批量生產(chǎn)與加工。可以說，對GMCwr龍門加工中心的數(shù)控電氣系統(tǒng)的改造與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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