LGB150螺桿泵泵體專用鏜床控制系統(tǒng)的設計研究

王穎　鄭泓睿

摘 要：通過開發(fā)LGB150螺桿泵專用鏜床的控制系統(tǒng)，使鏜床中的動力頭、多軸箱、鏜模、數(shù)控滑臺、潤滑系統(tǒng)等部件能夠穩(wěn)定運行，同時基于PLC設計了LGB-150螺桿真空泵泵體專用鏜床控制系統(tǒng)的流程，實現(xiàn)專用鏜床啟動運行、自適應變速、自動加工等過程的控制，增強了機床電氣控制系統(tǒng)工作的可靠性和可操作性。

關(guān)鍵詞：螺桿泵 專用鏜床 控制系統(tǒng) PLC

Design and Research of the LGB150 Screw Pump Special Boring Machine Control System

Wang Ying Zheng Hongrui

Abstract：Through the development of the control system for the special boring machine of LGB150 screw pump， the power head， multi-axis box， boring mold， CNC slide table， lubrication system and other components in the boring machine can be operated stably. At the same time， the LGB-150 screw vacuum pump is designed based on PLC. The process of the special boring machine control system realizes the control of the special boring machine start-up operation， adaptive variable speed， automatic processing and other processes， and enhances the reliability and operability of the machine tool electrical control system.

Key words：screw pump， special boring machine， control system， PLC

目前，國內(nèi)廠商生產(chǎn)的真空泵體普遍采用坐標鏜床的生產(chǎn)方式，具有加工質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較低等問題[1]，因此針對批量生產(chǎn)泵體的專用鏜床需求迫在眉睫。控制系統(tǒng)作為專用鏜床運行的“大腦”，用來控制專用鏜床的啟動運行、變速、自動加工等過程，因此，設計一個專用鏜床的控制系統(tǒng)至關(guān)重要。

1 傳統(tǒng)泵體加工誤差分析

傳統(tǒng)泵體加工時，主要由主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳動誤差組成[2]。其中主軸回轉(zhuǎn)誤差即各瞬間主軸的實際回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線相對比產(chǎn)生的的變動量。它由擺動的角度、跳動的徑向圓以及軸向竄動三種基本形式組成。導軌誤差不僅僅包括導軌自身的制造誤差，也包括導軌的安裝質(zhì)量和不均勻磨損所產(chǎn)生的誤差。傳動誤差包括夾具引起的誤差和刀具引起的誤差[3]。

因此為了減少傳統(tǒng)泵體加工所產(chǎn)生的一系列誤差，需要設計一個泵體加工的專用鏜床。

2 LGB150螺桿泵專用鏜床加工流程

LGB150螺桿泵專用鏜床控制系統(tǒng)的實現(xiàn)主要有幾個部分組成：一是鏜床控制系統(tǒng)的總方案擬定，包括專用鏜床控制總體方案設計、可行性分析;二是PLC控制電路的設計，包括控制系統(tǒng)所有子電路的設計;三是PLC程序算法設計，包括系統(tǒng)啟動運行、自適應變速、自動加工等過程的算法設計;四是專用鏜床的安裝調(diào)試，包括專用鏜床的運行與性能評定、控制系統(tǒng)的運行情況檢測與評價[4]。

對于原始的單軸加工時，如圖2所示，首先人工放入待加工的零件毛坯，若位置放置準確，則開啟設備開關(guān)準備加工，在設備正常運轉(zhuǎn)的情況下，零件毛坯滑臺會右移到指定坐標位置，然后動力頭滑臺前移到指定坐標位置，對于LGB150螺桿泵，動力頭先加工右孔，加工完成后再加工左孔，雙孔加工完畢后，零件毛坯滑臺左移到起始位置，最后關(guān)閉設備，取出泵體。

LGB150專用鏜床的加工流程如圖3所示，首先人工放入待加工的零件毛坯，然后開啟專用鏜床設備開關(guān)，準備加工，若設備可正常運轉(zhuǎn)，則將零件毛坯滑臺右移到指定坐標位置，多軸箱滑臺前移到指定坐標位置，然后動力頭旋轉(zhuǎn)開始加工雙孔，雙孔加工完成后，零件毛坯滑臺左移到起始位置，最后關(guān)閉設備，取出泵體。

3 PLC控制系統(tǒng)方案設計

本文設計的LGB-150真空泵泵體專用鏜床控制系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、伺服驅(qū)動機、伺服電機、刀具、工件、多軸箱電機、電流互感器、電流變送器、液壓壓力傳感器、冷卻液壓力傳感器。采用多軸箱的方式，實現(xiàn)雙孔同時加工，節(jié)省加工的一半時間，提高了鏜床的工作效率;通過可編程邏輯控制器的運用，減少了硬件電子器件的數(shù)量，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性[5]。

1、可編程邏輯控制器：集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、CAN通訊模塊，實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及與觸摸屏的通信[6];

2、多軸箱電機：多軸箱中動力頭由傳統(tǒng)的單頭變雙頭，實現(xiàn)雙孔一次性加工，同時減少零件毛坯控制臺的二次滑動;

3、電流變送器以及電流互感器：實現(xiàn)多軸箱電機電流的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)向可編程邏輯控制器信號的傳遞，使可編程邏輯控制器對主軸輸出功率進行監(jiān)控，保持主軸電機輸出功率的恒定[7];

4、伺服驅(qū)動機、伺服電機：通過可編程邏輯控制器的控制實現(xiàn)刀具的給進;

5、液壓壓力傳感器：用于對授油器液壓裝置進行壓力測量[8]。

4 結(jié)論

LGB150螺桿泵泵體專用鏜床控制系統(tǒng)的設計與開發(fā)實現(xiàn)了針對LGB-150螺桿真空泵泵體專用鏜床的控制，提高了泵體加工專用鏜床的運行效率，改進了系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。從經(jīng)濟效益來看，泵與電機產(chǎn)業(yè)是我國傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品遠銷歐美、亞洲、非洲等國家和地區(qū)。但真空泵企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)的坐標鏜床加工生產(chǎn)方式，專業(yè)鏜床的需求很緊迫，因此專業(yè)鏜床的應用具有很大的拓展空間，專業(yè)鏜床的核心——控制系統(tǒng)也將被廣泛應用。

從社會效益來看，LGB-150螺桿真空泵泵體專用鏜床的控制系統(tǒng)方案，一是能夠滿足企業(yè)的生產(chǎn)要求，實現(xiàn)機床系統(tǒng)的高效運行，提高生產(chǎn)的自動化程度;二是通過研究這一系統(tǒng)的設計方法，能夠為相關(guān)設計人員在以后實際應用中提供有效的參考建議和可行性依據(jù)。

參考文獻：

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