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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 大型PLC可編程控制器

CPMlA型PLC在三面多軸鉆床中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2022-04-27 點(diǎn)擊率：76 品牌：小金井_Koganei

組合機(jī)床是能多機(jī)多刀同時(shí)工作，且具有工作自動(dòng)循環(huán)，進(jìn)行特定加工的一種高效率自動(dòng)化專用加工設(shè)備。組合機(jī)床通常由標(biāo)準(zhǔn)通用部件和加工專用部件組合構(gòu)成，動(dòng)力部件采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化的自動(dòng)化加工設(shè)備。三面多軸鉆床是用于加工全順卡車后橋殼總成及11B型后橋殼總成三面連接孔的組合機(jī)床，電氣控制較復(fù)雜。具體鉆削工作程序如下。

（1）將工件吊到工作臺上，工件以Φ85mm外圓柱面粗定位；
（2）人工將工件向前推靠到模板上，使內(nèi)孔Φ227mm與定位銷配合，大平面粗定位；
（3）兩端鉆模板及兩彈性頂尖快進(jìn)，兩彈性頂尖先頂?shù)絻傻菇翘幒螅笃矫娑ㄎ唬?span id="z99nlbnhzjv" class="Apple-converted-space">
（4）鉆模板繼續(xù)向前定Φ63.6±0.05mm及Φ82.5±0. 075 mm，并夾緊兩法蘭端面；
（5）反面夾緊大平面；
（6）三個(gè)鉆削頭快進(jìn)→工進(jìn)→快退，停各自的鉆削頭；
（7）先松開大平面來緊裝置，再松開兩法蘭端面，停機(jī)，循環(huán)完成。

機(jī)床三面都可單獨(dú)處于調(diào)整狀態(tài)，也可自動(dòng)循環(huán)。機(jī)床有冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)軌采用自潤滑。工件和刀具采用冷卻循環(huán)系統(tǒng)、鐵屑采用強(qiáng)力冷卻沖洗。

一、電氣硬件

根據(jù)機(jī)床加工要求，設(shè)有電動(dòng)機(jī)：

（1）M1潤滑電動(dòng)機(jī)，～380V，40W,0.17A；
（2）M2滑一臺液壓泵電動(dòng)機(jī)，Y112M -4-B34kW,8.77A；
（3）M3定位夾緊液壓泵電動(dòng)機(jī)，YlOOL1-4－B3,2.2kW,5.03A
（4）M4冷卻泵電動(dòng)機(jī)，JCB-45，150W，0.47A
（5）M5冷卻泵電動(dòng)機(jī)，JCR-45，150W,0.47A
（6）M6左動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（7）M7右動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（8）M8后動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)，Y100M-6-B5,

根據(jù)液壓動(dòng)作要求，設(shè)有19個(gè)電磁鐵、10個(gè)信號燈、15個(gè)行程開關(guān)、4個(gè)壓力繼電器及11個(gè)左右按鈕，因此，該組合機(jī)床的電液控制顯得很重要。液壓傳動(dòng)易獲得較大的力和轉(zhuǎn)矩，運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)，控制方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，尤其在和電氣控制系統(tǒng)配合使用時(shí)易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。組合機(jī)床是典型的順序控制。我們采用歐姆龍CPMlA型PLC來控制。

主電路圖（較復(fù)雜，略）中，所有電動(dòng)機(jī)均有斷路器保護(hù)，交流接觸器控制；機(jī)床、照明、控制電源、PLC電源、PLC直流負(fù)載電源PLC交流負(fù)載電源均設(shè)有變壓器，可以防止相互干擾。變壓器一、二次側(cè)各設(shè)有自動(dòng)開關(guān)保護(hù)。

控制電路設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)，操作者不插人鑰匙按鈕SB4，或打開電氣柜前后門（門上裝有兩只門開關(guān)SAO）或按壓急停按鈕SBO，均將使電源總斷路器QFO的脫扣線圈得電而跳閘，保護(hù)人身及設(shè)備安全。另外，機(jī)床的潤滑和冷卻到位，才能起動(dòng)液壓系統(tǒng)。

二、PLC控制原理

工作粗定位后按工作循環(huán)按鈕，左、右夾緊缸帶動(dòng)滑臺快進(jìn)，接近工件后停止，后端面定位缸向前靠定工件大平面，到位行程開關(guān)及莊力繼電器發(fā)出左、右夾緊缸慢靠信號。慢靠到位后，終點(diǎn)行程開關(guān)及壓力繼電器發(fā)出信號，后端面夾緊缸夾緊。夾緊后，壓力繼電器得電發(fā)信號，左、右、后工作滑臺同時(shí)快進(jìn)、工進(jìn)、快退，并壓合各自的原位行程開關(guān)。至此，完成一個(gè)工作循環(huán)。

共需48個(gè)輸人點(diǎn)，34個(gè)輸出點(diǎn)（I／Q分配表略）。選用一個(gè)40點(diǎn)CPMlA型CPU單元，帶三個(gè)擴(kuò)展，即一個(gè)CPMlA-40CDR-A-V1,帶三個(gè)CPM1A-20EDR1。為避免PIC輸出點(diǎn)被燒壞，在輸出口與控制元件之間的一組COM之間加裝低壓斷路器。下面僅對比較重要的幾段梯形圖控制原理作一分析。

（1）聯(lián)鎖與解鎖（IL ILC）。在循環(huán)操作方式下，輸入點(diǎn)00004、00005、00006、0007必須有一點(diǎn)閉合，而且必須是兩臺液壓泵均已起動(dòng)。解決這一問題的辦法是將這兩個(gè)接觸器的常開輔助觸點(diǎn)作為輸人點(diǎn)弓PLC輸人口00000（即00000是閉合的），也就是說CNT007必須是閉合的；所有的運(yùn)動(dòng)滑臺還必須均在原位，即20000～20005全部閉合。只有在此時(shí)按壓循環(huán)按鈕00008才會(huì)閉合，也只有在上述條件全部滿足時(shí)，才會(huì)發(fā)出循環(huán)信號即20006有輸出，這是循環(huán)的條件。

（2）自動(dòng)潤滑泵的控制梯形圖。機(jī)床導(dǎo)軌必須要有潤滑，否則導(dǎo)軌磨損，夾軌發(fā)熱。導(dǎo)軌還有一定密封性，因此潤滑油流必須要有一定的壓力。為此，潤滑管路上裝有壓力繼電器，接在00311輸人點(diǎn)上，還要保證必須時(shí)刻有足夠的潤滑油油量。在油面上設(shè)油面開關(guān)SQ15，接在00001輸人點(diǎn)上，控制梯形圖見圖1。

環(huán)球電氣之家

控制原理是：當(dāng)機(jī)床停電重新開動(dòng)時(shí)，不管是調(diào)整還是循環(huán)，只要潤滑系統(tǒng)油壓不夠，00314輸人點(diǎn)不閉合，在通電瞬間，即一個(gè)掃描周期內(nèi)，由于特殊輔助繼電器25315閉合一次，計(jì)數(shù)器CNT007就被清零。在有潤滑油的情況下，00001“ON”, TIM008“ON”, CNT007 “0N”。此時(shí)，輸出繼電器01402“ON”，，交流接觸器K1線圈得電吸合，潤滑泵電動(dòng)機(jī)M1得電運(yùn)轉(zhuǎn)。3s后，TIM008的常閉點(diǎn)變?yōu)椤癘FF”K1因此失電，M1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)M1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于油壓升高，油壓壓力繼電器常開接點(diǎn)，閉合，00311由“OFF”變?yōu)椤癘N”，計(jì)數(shù)器CNT007計(jì)數(shù)次。油壓下降時(shí)，又重復(fù)上面的過程。當(dāng)CNT007計(jì)數(shù)6次時(shí)，CNT007有輸出，01402變成“OFF”，Ml不再轉(zhuǎn)動(dòng)，直到下次機(jī)床再初次得電時(shí)為止。潤滑泵每次運(yùn)行3s，共運(yùn)行7次，完全可以保證機(jī)床導(dǎo)軌連續(xù)工作4h以上，潤滑良好。

（3）原位程序設(shè)計(jì)。這是一個(gè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)問題，必須對液壓缸的運(yùn)動(dòng)過程很了解。由于三面多軸鉆各種液壓缸有七只之多，如不對原位的程序設(shè)計(jì)進(jìn)行巧妙處理，調(diào)試、運(yùn)行，就有可能發(fā)生偶有不順利的情況。因?yàn)橛捎诜N種原因，比如電磁閥的關(guān)閉、壓力繼電器的抖動(dòng)等，會(huì)造成液壓缸回原位時(shí)不一定每次都政壓著原位行禪勝府時(shí)魂回過琳但又不能讓它撞缸，故以此來定原位。因此，凡在調(diào)整狀態(tài)下，原位指示均由原位行程開關(guān)的閉合使原位信號燈亮（程序見圖2）。

環(huán)球電氣之家

在循環(huán)狀態(tài)下，設(shè)計(jì)成另一種軟件原位信號，如圖2的左夾緊原位信號。當(dāng)左夾緊缸回到原位，不管有無超原位，只有壓合了原位行程開關(guān)00009“ON”，20000有輸出，并自鎖；只有當(dāng)左夾緊缸前進(jìn)，01106變成“OFF”，20000才由“ON ”變成“OFF”，無輸出；指示左夾緊缸不在原位。

這種設(shè)計(jì)，一方面能在調(diào)整狀態(tài)下（不受IC、ICL聯(lián)鎖）通過觀察01006信號燈是否亮，來方便地確定原位行程開關(guān)安裝位置是否合適；另一方面，又能保證在循環(huán)狀態(tài)下不會(huì)由于個(gè)別行程開關(guān)被壓合后，油缸行程沖過頭，確保循環(huán)良好。

三、電器元件的選用

（1）低壓斷路器、交流接觸器、變壓器等主要外購電器元件一律選用進(jìn)口產(chǎn)品或符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的國產(chǎn)品。

（2）工作選擇開關(guān)選用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，調(diào)整按鈕一律選用選擇鈕。這樣，操作面板上大大減少了開孔個(gè)數(shù)，使操作簡單明了。

（3）根據(jù)I/0分配圖及其線路上的交接點(diǎn)，在計(jì)數(shù)接線座時(shí)，選取適當(dāng)?shù)摹奥?lián)接型”座子，以利施工、維護(hù)。

四、注意事項(xiàng)

（l）由于三面幾同時(shí)多軸鉆孔加工鋼鑄件，產(chǎn)生熱量較大，需要強(qiáng)力冷卻，因此造成各限位的接近開關(guān)使用環(huán)境較惡劣，接近開關(guān)成了電器元件中的易損件，需重點(diǎn)維護(hù)。

（2）該機(jī)床有兩套液壓系統(tǒng)，減少了液壓缸之間壓力的干擾，但調(diào)節(jié)液壓壓力及流量時(shí)，應(yīng)很好地與電氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮機(jī)電一體化的優(yōu)勢。

五、使用效果

沒有三面多軸鉆組合機(jī)床之前，全順卡車后橋殼總成及11B型后橋殼總成均是分別由三臺以上機(jī)床，由三人以上依次完成三面多孔的加工，多次裝夾，多次加工完成，質(zhì)量難以保證。有了該機(jī)床后，生產(chǎn)效率提高將近10倍，人員減少為三分之一，產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。

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