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                          V80系列PLC在數控鉆銑床中的應用

                          V80系列PLC在數控鉆銑床中的應用

                          一、系統概述
                          控制部門采用V80數控銑床系列PLC,并配以人機界面進行程序參數修改、設定,以及運行狀態顯示監控,可編程設置人機界面的內容。三軸均為全數字交流伺服系統,各軸伺服電機通過連軸器帶動滾珠絲杠,以移動配有直線導軌的工作臺和主軸銑頭,其定位正確,速度快。主軸銑頭由變頻器控制,根據刀具及工件和進給量,來設置主軸公道的轉速,并在程序中設定它的啟動休止。各軸均設二端極限傳感器和原點傳感器,冷卻和潤滑也都有異常檢測,在報警燈和人機界面處顯示報警信息。為便于調試和檢驗,各項操縱均設手動功能,如手動各軸快慢移動、主軸高低速旋轉、切削液及潤滑開關等。此機床整體雖為半閉環控制,只要選件、裝配、程序編制及操縱公道,精度和不亂性仍是能知足使用要求的。
                          二、硬件配置
                          PLC選用矩形的M40DT-AC/S,該型機具有較高的性價比,體積小,功能強,24點輸入,其中有16點高速計數器,頻率可達120K,16點輸出,其中有4軸步進或伺服輸出整合在里面,輸出頻率可達120K,使應用起來非常利便,接線簡捷。編程軟件WinProladder有梯形圖巨匠之稱,易學易用且功能強盛,編纂、監督、除錯等操縱非常順手,按鍵、鼠標并用及在線即時指令功能查詢與操縱指引,使編纂、輸入效率倍增。
                          接點分配:取各軸伺服電機的Z相信號作原點開關,要分接在幾個高速輸入點上,用間斷進行機床原點復歸,其余限位開關、操縱開關、液位檢知等常規接點可按順序依次接入。X、Y、Z三軸伺服電機連在前3軸伺服輸出點,主軸高低速、冷卻、報警等接在其余輸出點上。
                          X、Y、Z3軸伺服系統均選用相同的,和利時的ES系列全數字交流伺服驅動器0040E-CBCEE-02,和60系列小慣量的伺服電機60CB040C-2DE6E。該伺服系統功能比較完善,如能耗制動、電子齒輪、自動加減速等,具備多種脈沖串輸入,保護功能也比較完備,有欠壓、過壓、過流、過載、堵轉、失速、位置超差、編碼器異常等。在此設備中按集電極開路驅動方式連接至PLC,最高脈沖輸入頻率為200K,伺服ON、Z相信號等也做相應連接。
                          變頻器選用富凌的DZB70B0015L2A,規格為單相1500W,400Hz,有多步速供編纂使用。因為正常使用時不頻繁變速,故速度調節設定不引出,只在變頻器操縱面板上調節,設定兩個速度,高速用于加工,低速用于對刀。調節相關參數與主軸匹配,如基頻、基壓、運行頻率上限、載頻等,并改動相應跳線。
                          主軸沒有采用傳統方式,而是根據加工需要,采用了雕刻機用的電主軸,安陽萊必泰的ADX80-24Z/1型,其體積小、噪音低,直徑只有80mm,這樣使整個主軸箱便于整體密封,可有效地防止加工中的碎屑飛濺到Z軸的絲杠和導軌上造成損害,也使主軸箱外表顯得美觀。它的最高轉速為24000轉/分,使正常工作轉速6000-14000轉有一個合適的余量范圍。
                          人機界面選用人機電子的通用可編程文本顯示器MD204L,它可以以文字或指示燈等形式監督、修改PLC內部寄存器或繼電器的數值及狀態。
                          ?三、軟件設計
                          機床工作的流程圖如圖2所示,開機后先檢測手動開關是否有效,若手動開關有效,即利用各手動控制開關執行手動操縱的項目。若手動開關無效,則啟動原點復歸程序,各軸進行機床原點復歸,先回Z軸再回其它兩軸,當所有軸都原點復歸成功后才能進行到下一步。若刀具和工裝夾具、工件程序均沒有變動,可復位到加工準備狀態而不進行對刀,若需對刀,則打開對刀開關啟動對刀程序,3軸分別對刀,即找工件原點,利用手動各軸移動開關快慢移動各軸,使工件的三個面分別碰觸低速旋轉的刀具,恰好碰上為止。對好后,按對刀OK確認,再輸入刀補,經由程序處理,即形成工件原點也就是編程0點,編程時根據此0點按照圖紙計算刀具路徑,可使操縱者思路清楚,編纂運算簡樸。操縱者編纂的是用戶程序,可以編纂刀具軌跡,就是各軸移動坐標,還有移動速度、輪回加工時的輪回次數等。編好程序后或使用當前程序時,即復位到準備狀態:各軸移動到初始位—一個合適的位置,裝卸工件利便、不易碰觸刀具時,裝上工件,按啟動即可開始加工,主軸運轉,冷卻液開,各軸按程序設定坐標移動。當加工結束時,機床復位,即各軸又移動到初始位,主軸停,冷卻關,這時可卸下工件,完成加工過程。 工件的加工流程圖如圖3所示,以Q7產品為例,胎具上一次裝夾15只工件,那么就有30個φ3.7的平底盲孔需要加工,刀具選用φ3.7的2刃鎢鋼立銑刀,鉆削加工,鉆削深度1.65mm。在準備狀態時緊靠工作臺上的定位固定好胎具,按啟動后,主軸旋轉,待主軸即將達到額定轉速時,X、Y軸同時運轉到第一加工工位,也就是第一個孔的X、Y工件坐標值,此時冷卻液打開、Z軸快速下降到加工區,即銑刀端面即將觸及工件加工面,迅速變用緩慢的工進速度開始鉆削加工。當加工深度到達設定深度(1.65mm)時,Z軸帶動銑刀迅速抬起,抬起的高度為銑刀端面水平方向上碰觸不到工件及胎具為準。計數器加1后程序進行比較運算,判定加工是否完了,如否,則X、Y軸繼承運轉到下一加工工位,再重復Z軸下降加工動作。如加工完了,產量計數器加數、主軸停轉、冷卻液封閉,同時發出5s聲光報訊,用以提醒操縱者,各軸移動到初始位:Z軸到上端;X軸到左端;Y軸到外端。卸下胎具后,一個加工周期完成,裝上胎具再按啟動即開始進行下一輪加工。
                          四、一些著重的電氣措施
                          1. 主回路加裝漏電斷路器,相應回路都安裝合適的斷路器。
                          2. PLC和伺服系統的電源處都分別加有電源濾波器。
                          3. 各直流繼電器線圈都并接反峰二極管,交流接觸器線圈并接阻容吸收回路。
                          4. 潤滑、主軸冷卻都設液位低報警器。
                          5. 伺服控制線、人機界面通信線等使用屏蔽線,并闊別電源線。
                          7. 變頻器與PLC、伺服驅動器等保持一定間隔。

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