利用PLC控制技術實現普車鉆床的數控控制

摘 要：本文主要論述利用PLC控制技術對普車鉆床電氣控制系統進行改造，使普車鉆床電氣控制系統具有數控控制技術。

關鍵詞：PLC 普車鉆床 數控控制 改造

一、數控鉆床設計要求

數控鉆床加工控制要求：一是主運動由三相交流異步電動機帶動，只需要正轉，不需要變速；二是進給運動由伺服電動機帶動，便于實現位置的準確控制；三是工件的轉位運動由步進電動機帶動，實現分度；四是工件的夾緊與放松由氣動裝置實現；五是所有執行元件都由PLC控制完成。運動控制系統主要由運動控制器、電氣伺服機構、機械裝置與檢測裝置、驅動器、操作面板組成。

二、鉆床數控系統的設計

1.鉆床系統的改造

改進后的數控鉆床控制系統主要由主電動機、步進電動機、步進電動機驅動器、伺服電動機、伺服電動機驅動器以及FX2N-1PG等組成，如圖1所示。利用三菱PLC及定位控制型脈沖輸出模塊FX2N-1PG來實現數控專用鉆床的程序控制；由步進電動機來實現工件加工過程中的轉位，通過專用定位脈沖輸出端口向步進電動機發送控制脈沖實現分度。伺服電動機拖動滑臺帶動刀具的進給運動，伺服驅動器的控制由FX2N-1PG來實現，由PLC發送控制命令，控制伺服驅動系統按照一定的速度和位移量進行運動，這個運動需要原點復位。

2.數控鉆床的控制程序設計思路

根據加工工藝的要求和鉆床的運動需要，由PLC控制主電動機、FX2-1PG、伺服驅動器及電動機、步進驅動器及電動機以及氣動系統，實現主運動、進給運動和夾具的轉位分度運動。主要控制內容和流程如圖2所示。

在接通電源以后，首先對FX2N-1PG的緩沖區進行參數的初始化設置，對工作參數賦予初始值，為后續的機械回零、手動調整、轉位分度和自動循環做好準備。然后進行伺服系統的機械回零操作，而步進電動機實現分度運動，每次轉動60°，還對夾具機構、分度機構及伺服系統進行一些手動調整操作。

確定設備正常以后，開始裝夾工件，待工件夾緊以后，就可以進行自動循環加工了。刀具在伺服系統的帶動下快進，快進到一定位置后，刀具轉動，伺服系統變換速度進行工進，當工件加工完畢以后，刀具快退，快退到刀具距離工件孔表面的一定位置時，夾具的分度機構開始進行分度，工件轉動60°后再次被夾緊，刀具再次工進后，開始加工第二個孔。如此下去，直到六個孔都加工完畢，刀具退回到原點，停止轉動，操作者更換工件，進行下一個工件的加工。

3.主要設備參數設置

（1）FX2N-1PG與PLC的連接FX2N-1PG內部的緩沖寄存器必須與PLC主機的數據寄存器進行匹配，以方便寫入及讀出FX2N-1PG緩沖寄存器中的數據。

（2）伺服驅動器電子齒輪比通過更改脈沖的分倍頻，來實現不同的脈沖當量。

（3）編碼器的分辨率為131072脈沖/r；伺服電動機的額定轉速為3000r/min，而FX2N-1PG提供的最高頻率200kHz；滾珠絲桿的導程為5mm；控制器輸出的脈沖當量為0.001mm。

（4）所選擇的步進電動機為三相六拍式，步距角為0.75，細分倍數設置為32，旋轉一周的脈沖數為15360，分度旋轉60°，需要的脈沖數為2560。

4.伺服系統機械回零及工件轉位控制

每次開機，都需手動回零。操作時，按下回零按鈕SIN，伺服電動機按照FX2N-1PG中設置的速度大小，加、減速時間等參數進行回零運動。當到達近點開關位置后，系統開始對零相脈沖信號計數；當計數到達設定值后，伺服電動機制動停止。工件轉位控制是由步進電動機帶動夾具分度運動，轉動角度為60°。在加工完一個工件后，夾具轉一個分度，計數器計數一次。當六個孔都加工完畢后，刀具回到原位，準備下一次加工。

（作者單位：肇慶市技師學院）