鋼絲繩返回擋圈的加工方法的研究

張 利

（中國葛洲壩集團機械船舶有限公司機械廠，湖北 宜昌 443002）

目前，固定卷揚式啟閉機的應用越來越廣泛，其中在卷筒上應用最多的是多層纏繞的方式，在多層纏繞卷筒裝置中，鋼絲繩的固定和鋼絲繩的返回擋圈的設計成為關鍵。

1 加工原理

為了滿足本廠生產的需要，我們在一臺CMK5231立式車床上做了相應的改造，改造原理如下：

擋圈爬坡分幾種情況：Z軸方向爬坡、X軸方向爬坡和兩軸一起爬坡。每一種情況都要單獨處理，首先在工件特殊位置安裝3~5個產生開關信號的金屬塊，用以標志特殊的幾何軸產生進給位移的區間，如0~54°、180~234°等，然后工作臺邊緣底部安裝兩個可以輸出到PLC開關量信號的接近開關，其中，一個用作給金屬塊計數，另一個用作給計數器清零。在不同的角度區間，通過PLC計數當前值，給出幾何軸點動指令，使“自動”進給的動作產生。為了使主軸每一轉周而復始的運行，還需找到一個合適的區間，讓刀具回到起始位置。如果主軸負載變化造成的轉速擾動不大，可以認為主軸轉速基本不變，那么只要設定好合適的軸速度，就可以使刀具在指定的角度區間（如54°）爬坡位移達到圖紙的要求（如29mm）。

圖1 擋圈展開圖

從圖1的擋圈展開圖中可以看出，工件軸向（Z軸運動）爬坡有2次，分別是0~54°、180~234°，每一次的高度是29mm。必須讓Z軸在這兩個角度區間每次向上位移29mm，一共58mm，之后還得在下一轉到來之前回到起始位置。

2 加工方法

（1）在工件特殊角度對應的工作臺位置安裝小金屬塊，從圖1可以看出，有2個爬坡區間，兩個區間并不相鄰（即它們都有各自的起止位置，且不重合），因此，需要安裝4個金屬塊，即圖中的4#、5#、2#和3#金屬塊。

（2）可以發現每次在這2個區間都是一個方向爬坡（向上），為了能讓刀尖回到起點，需要在72°位置安裝1#金屬塊，這樣72°和180°之間正好是108°，也就是2×54°。

（3）為了使爬坡和下坡兩個方向的動作周而復始，安裝0#金屬塊用來沉聲清零信號，位置在54°與72°之間。

（4）先使主軸變速到某一合適轉速，如2轉/分，那么主軸轉1轉的時間理論上應該是0.5分，轉54°的時間應該是0.5×54/360=0.075分，軸速度應該是29/0.075=386.667毫米/分鐘。改變Z軸參數MD32020=386.667，按復位鍵SB21//使其改變生效。

（5）空載試動作。啟動主軸，確保刀尖停在安全位置，不會與工件碰撞。如果沒有問題，刀尖應該按照上圖的軌跡移動。為了便于觀察每次爬(下)坡的Z軸位移，最好先將當前畫面坐標值清零。理論上72°開始執行程序的第1個動作下一坡，直到180°到了最低點，位移應該是-58.000毫米，但立刻由于180°的到來，Z軸結束了第1次下坡（只有1次）開始第1次爬坡，到了234°此時的位移應該是-29.000毫米，234°開始刀尖不動直到0°開始第2次爬坡，到了54°爬坡結束，位移回到0.000毫米，到了0#金屬塊，計數器清零，剛才的動作重新開始。

（6）軸速度需要調整。上面的各階段位移實際數值一般來說都和理論上計算的有一定差距，因此Z軸的點動速度（MD32020）V1=29×386.667/d1（d1為顯示器上顯示的位移）。

（7）當軸速度經過修正后，基本可以保證各個爬坡位移是-29毫米了，如果不同區間爬坡位移不一致，有兩種方法可以調整：調整金屬塊的位置（可能是安裝的位置不夠準備一致，可以量弧長來驗證），即調PLC程序里的定時器的時間，使爬（下）坡的動作延時一小段時間。

（8）當爬坡動作和位移都準備好了就可以進刀了。先調好刀尖高度使其不會發生碰撞，啟動主軸，轉速為2，在54°與0#金屬塊之間按下啟動按鈕，可以在任意時刻任何位置點擊-X按鈕，使其進刀一點點。如果想在Z方向進刀也可，但在爬（下）坡時操作是無效的，只有在離開爬（下）坡的區間才可以，而且只靠手輕輕點Z軸點動按鈕會使得進刀的量很難控制，這時要注意安全，一旦有危險，可以立刻按+X按鈕和快速疊加按鈕，使刀具迅速離開危險位置，按+Z在刀具處在不爬（下）坡的位置也生效。

（9）逐漸增加X軸進給量，直到達到圖紙要求，有必要的時候要換成型刀。

（10）加工完畢，按+X和快速按鈕退出加工位置。

3 結束語

通過上述技術改造，既提高了工廠的生產效率又保證了生產品質，為企業取得了較好的經濟效益。

[1]廖常初，PLC編程及應用（第三版），機械工業出版社，2008.