一種智能數控車削單元防護門控制系統的設計

崔福軍

（棗莊職業學院，棗莊 277100）

不論是數控車床還是數控加工中心，在其正常切削加工過程中，都會因刀具或者工件的高速旋轉而造成切屑或者切削液的飛濺。若不安裝防護門，不但會影響操作者的安全，而且會造成周圍環境的污染。因此，在數控設備上安裝防護門十分重要。

根據生產任務需要，智能數控車削單元要完成如圖1所示的工作流程。在自動化加工過程中，當機械手在機床上裝取工件時，機床防護門必須處于開啟狀態。只有在機床加工工件過程中，防護門才處于關閉狀態。

圖1 智能數控車削單元工作流程

1 防護門開啟型式的確定

目前，數控車床防護門的開啟型式主要有對開式、落閘式及側滑式3種[1]。因為現有數控車床的頂部一般為封閉式結構，不利于機械手從上方自動取件，且數控車削加工的零件安裝在卡盤和刀架之間，無法在機床左右兩側開門，所以需要在數控車床正面且偏機床主軸一側配備機械手，以實現零件的自動取放工作，因此采用對開式防護門。具體智能數控車削單元結構布局如圖2所示。

圖2 智能數控車削單元結構布局

2 防護門設計方案的確定

2.1 工作原理確定

對開式防護門的工作原理如圖3所示[2]。該防護門的開啟或關閉均由電機M1提供動力，刀架的移動由電機M2提供動力，并安裝3個行程開關。其中：SQ1安裝在防護門閉合的極限位置；SQ2安裝在防護門開啟后的極限位置；SQ3安裝在刀架工作原點位置。當SQ1起作用時，表示防護門關閉到位；當SQ2起作用時，表示防護門開啟到位；當SQ3起作用時，表示刀架處于原點位置。

圖3 防護門工作原理圖

2.2 控制工作過程分析

對開式防護門的電氣控制原理，如圖4所示[3]。按下SB2按鈕，使KM1線圈得電，控制電路依次實現KM1輔助動合觸點閉合（實現自鎖）、KM1輔助動斷觸點閉合（實現互鎖）以及KM1主觸點閉合。此時，電機M1正轉，帶動兩側門板向中間移動，實現防護門的閉合運動。當防護門上的檔頭壓下SQ1時，立即使KM1線圈失電，此時KM1主觸點斷開，電機M1停止轉動，防護門處于關閉極限位置狀態。只有防護門關閉到位，機床才開始按程序執行切削工作。待零件完成預定加工工作，刀架通過M2提供的動力退回到原點位置，并壓下SQ3按鈕，使KM2得電，控制電路依次實現KM2輔助動合觸點閉合（實現自鎖）、KM2輔助動斷觸點閉合（實現互鎖）以及KM2主觸點閉合。此時，電機M1反轉，帶動兩側門板向兩側移動，實現防護門的打開動作。當防護門上的檔頭壓下SQ2時，KM2線圈失電，此時KM2主觸點斷開，電機M1停止轉動，防護門處于打開極限位置狀態。

圖4 電氣控制原理圖

2.3 防護門控制特點

在電機M1正反轉的控制電路中，采用復合按鈕SB2和SQ3可直接實現電機正轉與反轉的切換。由于復合按鈕的動作特點是先斷后合，當按下復合按鈕SB2或SQ3時，先是動斷觸點斷開，然后動合觸點閉合，這樣在需要改變電機方向時就不必再按停止按鈕SB1，從而解決了操作不便的問題。電路中采用電氣互鎖與機械互鎖相結合，能夠保證電路工作的可靠性。

3 結語

該智能數控車削單元控制系統一方面可以通過操作按鍵實現機床防護門手動開關，另一方面能通過程序控制實現機床防護門自動開關，從而滿足了生產線中防護門的自動啟閉，為數控車削過程中利用機械手自動安裝和取出零件提供了條件。