一、應用背景

        本文講述了DVP-EH2型PLC在我公司的雙工位深孔鉆機床上的應用。雙工位深孔鉆機床為我公司開發生產的重點產品,機床主要用于汽車剎車泵缸體的鉆孔加工,在市場上具有很大的應用潛力。

        機床加工的基本原理是:槍鉆鉆頭動力頭平置于機床工作臺,加工件安放于豎直的滑臺上的工件夾具內。滑臺沿槍鉆鉆頭旋轉的垂直線上下運行。加工時,鉆頭高速旋轉,滑臺帶動工件往下運行,對產品進行鉆孔加工,加工尺寸到位后,滑臺再往上運行,退出工件,關閉動力頭。

        傳統的機床采用液壓油缸驅動。當液壓油缸行程到位后,利用行程開關控制液壓電磁閥動作,使油缸返回。液壓驅動的最大問題是加工孔深精度很難控制。運行速度調節也不是很方便。

        機床采用伺服電機控制絲桿滑臺上下運行定位,滑臺往下運行時,對產品進行鉆孔加工,加工完成后,滑臺再住上運行,退出。與傳統的液壓油缸驅動相比較,由于利用伺服電機定位控制,可以很方便的進行加工速度設置,高精確地達到鉆孔深度的控制。

        雙工位深孔鉆機床是兩個工位同時加工,互不干涉。一個機床操作員控制,可以同時進行兩件工件的加工。是提高加工效益,減少投資的不二之舉。

        機床控制方案可以選用簡易型數控控制系統(CNC)。當前市面上也有很多兩軸的數控產品。數控系統有著標準的G代碼編程,也能夠很方便的進行伺服的定位控制。但是須要完成兩軸相互獨立,互不干擾的定位時,CNC在編程時遇到了制約。CNC的兩軸或多軸G代碼在編程時,不能做到同時執行兩段獨立的定位指令。當然,也可以采用兩臺單軸的CNC控制系統。但是,這樣的控制過于冗雜,成本也過高,應用價值不高。

        鑒于以上原因 ,實現此機床控制要求可以選用PLC進行控制。機床的定位動作并不復雜,只需要正向加工定位、反向退出定位兩段位置控制指令。很多型式的PLC都帶有高速脈沖輸出功能,具有很方便的相對定位,絕對定位指令。不需要另加擴展模塊,能夠很方便的實現機床的運動控制。

二、控制概要

        1,機床需要兩軸脈沖輸出,以分別控制兩個工位的絲桿滑臺運行。滑臺的定位速度不小于6m/min。定位精度小于0.01mm。在電氣控制設計上,一般都設計為0.001mm/P,即0.001mm每脈沖當量。 這樣,方便進行運算,電子齒輪比也容易計算。機械制造上采用精密絲桿傳動(雙螺母滾珠絲桿),也比較容易就能達到0.01的定位精度。

        2,機床人機對話采用控制面板的開關按鈕與觸摸屏接合。工件的加工速度,加工尺寸在觸摸屏上利用參數的形式進行設置。

        觸摸屏與PLC組態后,可以對PLC的一些關鍵內部數據時行監控,包括實時顯示工件坐標、動力頭電機電流。顯示加工狀態、關鍵的PLC內部數據或一些故障碼、異常信號,方便進行機床的狀態分析、故障疹斷。

        觸摸屏與PLC可以很方便的實現通信。兩者組態時,只要設置好兩者之間的通信協議,觸摸屏即可以讀寫PLC的D、M數據了。

        3,槍鉆的加工因為工件的材質不同、加工孔徑的大小不一,槍鉆鉆頭的轉速也要求能夠很方便的進行調節。因此,機床的動力頭轉速采用變頻器進行調速控制。

        機床控制系統,可以監視變頻器的相應狀態,包括輸出頻率,輸出電壓,負載電流。因此,可以將PLC與變頻器進行RS485通信讀取讀據。同時,PLC對變頻器的速度、運行、停機等可以通過RS485通信進行控制,方便變頻器的控制接線。

        4,機床加工還須要一定的外部輔助功能。如加工過程中的冷卻液,工件裝夾,防護門開關等等。

        5,機床具有手動控制和自動控制兩種工作方式。手動控制主要用于機床的調試和首件產品的試制,可以分別對輔助功能進行開關,手動控制工件滑臺的上下運行。自動控制為自動進行一個工件的加工周期,人工裝夾好工件后,操作人員按下起動按鈕,機床即進行工件的鉆孔加工,鉆孔完成后,即行自動退出工件,加工過程中,自動注入冷卻液,開關防護門等相關輔助動作。加工完成后,自動工件松開。完成一個工件的加工過程。

三、PLC在專用機床上的控制實現

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