鏜床自動控制系統改造

劉宇 聶瑛達

摘 要： 隨著我國工業水平不斷提高，制造裝備水平也得到前所未有的發展，數字化智能化裝備大量應用，而這些都離不開先進的制造業。由些可見，制造業設備的革新變得越來越重要，特別是機床設備的革新對制造業的發展起著制約作用，鏜床是一種具有綜合加工能力的精加工機床，目前我國機械加工企業中還有較多半自動機床，已經不能滿足現在工藝要求，所以機床自動化改造有較好前景。

關鍵詞：鏜床；自動化；可編程控制器

1 前言

金屬切削機床中鏜床是綜合加工性能較高的裝備，也是精加工機床之一，在金屬切削機床中也是比較常見的。

其中主運動為主軸的旋轉運動和花盤的旋轉運動；進給運動為主軸的進給運動、花盤刀具溜板的徑向進給運動，鏜頭架（主軸箱）的垂直進給運動、工作臺的橫向進給與縱向進給；輔助運動為 工作臺的回轉，后立柱的水平移動以及尾架的垂直移動。由于鏜床的工藝范圍廣，因此，調速范圍大，運動形式多。其電氣系統有如下的特點：

（1）為了加工各種工件需要較大的主軸轉速范圍.目前隨著電子技術的發展，晶閘管控制的可變速度系統已得到了廣泛的使用，而傳統臥式鏜床主要運動多采用交流電機驅動的滑動齒輪有級調節系統，一級，二級和三速鼠籠型感應電動機驅動，也有用雙速或三速電動機。

（2）鏜床進給和銑床有類似的地方，一臺電機控制多個進給方向，而且各進給部分應能相互關聯，這就需要鏜床有很好的調速范圍，多數鏜床采用齒輪變速機構，也有少數鏜床用多電機驅動。一般機床也都配有快速電機，單獨控制機床快速移動。普通鏜床位置控制一般用行程開關，主控采用繼電器接觸器控制，控制誤差、反應時間、使用壽命都與晶體管PLC控制有很大差距。

2 自控系統的改造原則

在改造鏜床自控控制系統時，應該注意以下幾點，并遵循鏜床工藝原則：

（1）機床改造時，要充分計算系統容量，為今后設備工藝擴展，系統升級留好基點；

（2）做好設備可靠性設計，保證操作者安全；

（3）目前用于替代傳統工藝的多軸數控機床應用已經比較普遍，價格也在下降，改造機床目的是提高老舊設備利用率，因此改造機床以經濟實用，系統簡單，維修方便為宜。

（4）結合生產實際，不求“高大上”，充分聽取生產一線人員意見，深入調查，盡可能滿足工藝需求和方便操作，提高生產率。

3 自動控制系統改造的具體做法

具有數字控制裝置的自動化鏜床控制系統主要由觸摸屏操作單元、可編程控制器、位置控制單元、伺服電機驅動單元、伺服電機、主軸調速、低壓電器控制單元、控制柜、操作站點、電纜及輔助材料等組成。

改造后具備數控機床特點的鏜床應有如下功能：能夠編程另加加工程序，由數控系統完成自動加工插補計算處理，主軸可以實現變頻調速，軟啟動，并能實現速度反饋。刀架能夠完成自動伸縮，刀桿移動，會參考點等動作的控制。進給系統能實現多軸聯動，伺服控制。輔助裝置冷卻系統、潤滑系統、液壓系統有可編程控制器控制完成。能實現人機對話，人機界面友好便于操作，顯示器觸屏提供控制所需所有界面和按鈕。程序能夠儲存，有報警，檢測，過載保護，軟硬行程保護，位置反饋等功能?？杀Ａ羰謩硬僮?。下面僅對改造系統中部分設備進行研究，具體配置如下（僅供參考）：

3.1 觸摸屏操作單元

采用觸摸屏操作單元作為操作工作站和人機接口，完成加工程序的編制、保存和下載，設備和狀態的監控，故障、報警、幫助信息的顯示等。利用其良好的人機操作界面可輕松控制刀架的加工坐標，控制其縱、徑向距離，故完全能夠代替高成本的CNC系統。我選用OmronNB7W-TW00B觸摸屏，10英寸屏幕，65000真色LED，內置USB Type-A/B（Slave）接口，擁有RS232/485/Ethernet通訊口。兼容標準C語言的宏指令，大容量128M內存（包括系統）。支持多語言功能和畫面監控。其抗干擾性能和防塵防潮都能滿足一般企業加工車間要求，并且價格適中。

3.2 可編程控制器（PLC）

采用西門子S7-200可編程控制器作為現場控制裝置，通過預存或編輯程序，完成鏜床縱向的快速移動和工作移動及兩者之間的切換控制，鏜床縱向工作移動的速度控制，主軸電機的啟動、鏜刀桿徑向移動的位置和速度控制、系統的連鎖及互鎖控制、執行觸摸屏操作單元編制和調用的過程等?？删幊炭刂破魑恢每刂茊卧喈斢趫绦心K，其位置控制模塊完成與步進電機驅動器的電氣接口，并完成單軸、開環移動控制所需要的功能和性能。3.3交流伺服電機交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用?？梢赃x用臺達ASDA-A2系列，它是針對當今工控市場對于運動控制的高性能標準要求設計的。容量范圍 ： 0.1kW～7.5kW， 接受光學尺與編碼器信號支持全閉回路控制，高靈活性的內部位置編程模式提供內部位置編輯功能，可規劃運行路徑。

4 結束語

隨著我國工業水平不斷提高，制造裝備水平也得到前所未有的發展，數字化智能化裝備大量應用，而這些都離不開先進的制造業。由些可見，制造業設備的革新變得越來越重要，特別是機床設備的革新對制造業的發展起著制約作用，鏜床是一種具有綜合加工能力的精加工機床，目前我國機械加工企業中還有較多半自動機床，已經不能滿足現在工藝要求，所以機床自動化改造有較好前景。

參考文獻：

[1]車延博.CK6130 T615K落地鏜床的改造[J].組合機床與自動化加工技術，2005（11）.

[2]王文斌.PLC及位控單元在機床設計中的開發及研究[D]，哈爾濱工程大學，2006.

[3]李誠人.日本牧野數控機床改造[J].機械工人，2002（01）.

作者簡介：劉宇，黑龍江七臺河人，本科，講師，研究方向：機械設計。