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1 引言

X62W 型萬能加工中心是一種多用途的臥式加工機(jī)床，良好的加工性能使其得到了廣泛的應(yīng)用，但它的電氣控制部分大多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制，這種控制方式接線復(fù)雜，維修費(fèi)時(shí)機(jī)械元件重復(fù)使用率較低，易導(dǎo)致電氣故障率偏高。

PLC 控制系統(tǒng)控制穩(wěn)定可靠，維修方便，更能適應(yīng)現(xiàn)代加工工藝流程變更快的特點(diǎn)，通過用PLC 對(duì)X62W 加工中心的電氣控制部分進(jìn)行改造，無論從經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率都會(huì)有很大的提高。

2 X62W萬能加工中心論述

2.1 X62W機(jī)械部分組成

X62W 型萬能加工中心，電力拖動(dòng)部分采用三相籠形異步電動(dòng)機(jī)，其中銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)與工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分別由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。其機(jī)械部分主要由床身，懸梁，刀桿支架，主軸，工作臺(tái)和升降臺(tái)等幾部分組成；銑刀加工有順銑和逆銑，銑刀裝在刀桿上，刀桿一端與主軸相連，另一端裝在刀架上，以進(jìn)行切削加工；加工中心升降臺(tái)可沿加工中心前面垂直導(dǎo)軌上下移動(dòng)，進(jìn)行上下方向的進(jìn)給加工，在升降臺(tái)的上面，水平導(dǎo)軌上裝有溜板；回轉(zhuǎn)盤在溜板上部，回轉(zhuǎn)盤可以單向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

2.2 X62W加工中心控制電路分析

X62W 的原電氣原理圖如圖1 所示。X62W 型萬能加工中心是由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)共同完成各種加工時(shí)的動(dòng)作功能。M1 為主軸電動(dòng)機(jī)，M2 為工作給進(jìn)電動(dòng)機(jī)，M3 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都具有可靠的短路保護(hù)和過載保護(hù)。整個(gè)電氣原理圖有主電路，控制電路和照明信號(hào)電路三部分。

圖片.png

圖1 X62W電氣原理圖

2.2.1 主電路分析

主電路部分在電氣原理圖左側(cè)，X62W 共有三臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，M1 是主軸電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工；M2 是進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，；M3 是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，供應(yīng)冷卻液。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)采用熔斷器作短路保護(hù)，用熱繼電器作過載保護(hù)，交流接觸器還有欠壓失壓保護(hù)。主軸電動(dòng)機(jī)在工作過程中不頻繁的正反轉(zhuǎn)，用組合開關(guān)SA5 手動(dòng)控制換向。而進(jìn)給電動(dòng)機(jī)在工作過程中要頻繁的拖動(dòng)工作臺(tái)上下前后左右的移動(dòng)，所以在此電路中采用接

KM2 和KM3 兩個(gè)交流接觸器進(jìn)行換向。冷卻泵電機(jī)M3 要求在主軸電動(dòng)機(jī)M1 起動(dòng)后才能起動(dòng)，具體的操作有手動(dòng)開關(guān)

SA3 控制。

2.2.2 控制電路分析

（1）主軸電動(dòng)機(jī)的控制

在X62W 上為操作方便，主軸電機(jī)用兩地控制，工作臺(tái)上安裝按鈕SB1 和SB3.，床身上安裝著另一組按鈕SB2 和SB4，交流接觸器KM1 控制主軸電動(dòng)機(jī)M1 的起動(dòng)和停止，YC1 電磁離合器控制主軸的制動(dòng)，ST7 是主軸變速瞬時(shí)沖動(dòng)的點(diǎn)動(dòng)開關(guān)。

（2）進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的控制

左右進(jìn)給手柄置“左”，壓下ST2，傳動(dòng)鏈搭合左右進(jìn)給絲杠，KM2 線圈得電，M2 正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向左進(jìn)給。

左右進(jìn)給手柄置“右”，壓下ST1，傳動(dòng)鏈搭合左右進(jìn)給絲杠，KM3 線圈得電，M2 反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向右進(jìn)給。

上下和前后進(jìn)給手柄置“上”，壓下ST4，傳動(dòng)鏈搭合上下進(jìn)給絲杠，KM3 線圈得電，M2 反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向上進(jìn)給

上下和前后進(jìn)給手柄置“下”，壓下ST3，傳動(dòng)鏈搭合上下進(jìn)給絲杠，KM2 線圈得電，M2 正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向下進(jìn)給。

上下和前后進(jìn)給手柄置“前”，壓下ST3，傳動(dòng)鏈搭合前后進(jìn)給絲杠，KM2 線圈得電，M2 正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向前進(jìn)給。

上下和前后進(jìn)給手柄置“后”，壓下ST4，傳動(dòng)鏈搭合前后進(jìn)給絲杠，KM3 線圈得電，M2 反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向后進(jìn)給。

進(jìn)給過程需要變速時(shí)，先通過進(jìn)給變速盤選擇好速度后。速度調(diào)整過程中，行程開關(guān)ST2 被擋塊壓下，接觸器KM2 線圈通電，接觸器KM2 主觸點(diǎn)控制電機(jī)M2 運(yùn)行；當(dāng)變速盤復(fù)位后，行程開關(guān)ST2 復(fù)位，電機(jī)M2 斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

在手柄推進(jìn)的過程中，擋塊壓下行程開關(guān) ST2，接觸器

KM2 得電動(dòng)作，變速盤復(fù)位后行程開關(guān)ST2 復(fù)位，接觸器KM2主觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M2 斷電停止，進(jìn)給變速時(shí)的瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng) 結(jié)束。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1 控制圓形工作臺(tái)的工作，當(dāng)開關(guān)SA1 在接通

位置時(shí)圓工作臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)，此時(shí)：觸頭SA1-1 斷開，觸頭SA1-3 斷開，觸頭SA1-2 閉合，接觸器KM2 線圈通電，接觸器KM2 主觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)M2 通電運(yùn)行，圓形工作臺(tái)通過一根專用軸帶動(dòng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

冷卻和照明控制，冷卻泵電機(jī)M3 要求在主軸電動(dòng)機(jī)M1 起動(dòng)后才能起動(dòng)，具體的操作有手動(dòng)開關(guān)SA3 控制。照明電路采用36V 安全電壓，通過SA4 手動(dòng)控制。

3 X62W加工中心控制線路的PLC 改造及實(shí)現(xiàn)

3.1 改造方案的確定

1）不改變?cè)械牟僮鞣椒ā?/p>

2）用PLC 軟繼電器代替中間繼電器以簡化電路，其他控制元件不變。

3 ）控制線路中還用熱繼電器作過載保護(hù)。

4 ）指示燈接線方法不變。

5 ）主軸、進(jìn)給變速箱操作方法和原來加工中心相同。

3.2 控制要求

X62W 經(jīng) PLC 改造后應(yīng)能夠滿足原來所有的控制要求。包括：

1）主軸電動(dòng)機(jī)M1 有過載和短路保護(hù)，兩地控制，能夠正反轉(zhuǎn)，采用電磁制動(dòng)。

2）工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2 有過載和短路保護(hù)，能夠正反轉(zhuǎn)，空行程時(shí)可快速移動(dòng)。

3）冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3 有過載和短路保護(hù)，在銑削加工時(shí)手動(dòng)控制提供切削液。

4）主軸電動(dòng)機(jī)M1 起動(dòng)以后工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)M2 才能起動(dòng)工作的順序控制要求。

3.3 PLC 選型

I/0 點(diǎn)數(shù)是PLC 選擇的重要參數(shù)之一，PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)原繼電器控制電路來計(jì)算X62W 加工中心輸入輸出共需19 點(diǎn)。通過計(jì)算、后續(xù)功能擴(kuò)展和其他輔助功能的需要,這里我們選用松下FP0-C16 型PLC,用其擴(kuò)展之后的FP0-E16 輸入輸出點(diǎn)數(shù)為32 點(diǎn)。

3.4 分配I/O 表

3.5 梯形圖

結(jié)合機(jī)床電氣控制的基本原理，按照PLC 梯形圖程序設(shè)計(jì)的原則。設(shè)計(jì)出的梯形圖如下：

圖片.png

圖2 X62W萬能銑床梯形圖

最為廣泛工具就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD，還有計(jì)算機(jī)輔助指導(dǎo)

CAM。另外，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)以及機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)方面也有著十分廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)前電子工業(yè)生產(chǎn)方面，在對(duì)集成電路及印刷電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，也需要對(duì)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行利用，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出較明顯優(yōu)勢。比如，CAD 技術(shù)就是通過微型機(jī)建模方法對(duì)工程圖紙進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)于三維星際建模而言，其主要就是由二維信息中對(duì)相關(guān)三維信息進(jìn)行提煉，并且適當(dāng)處理這些三維信息，在此基礎(chǔ)上使三維信息與二維信息之間實(shí)現(xiàn)有效對(duì)接，進(jìn)而使星體重新構(gòu)建得以實(shí)現(xiàn)。此外，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在地形圖紙及測繪方面也有著十分廣泛的應(yīng)用，對(duì)于相關(guān)地形地貌及自然資源圖也需要對(duì)該技術(shù)進(jìn)行利用。因而地形測繪工作人員可利用三維地形圖或者平面圖對(duì)自身所收集相關(guān)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，從而提供較好的依據(jù)，使領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行較好的決策。在此基礎(chǔ)上也就能夠?qū)ψ匀毁Y源進(jìn)行較好的利用，得到更加理想的效果。

3.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用

在產(chǎn)品研發(fā)過程中，需要相關(guān)研發(fā)人員利用參數(shù)形式在計(jì)算機(jī)中輸入研發(fā)流程步驟，一方面可在研發(fā)過程中提供相關(guān)指導(dǎo)，另一方面也能夠監(jiān)控產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量及形狀，從而使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品性能具有較好的保障。在實(shí)際操作過程中，通過將計(jì)算機(jī)繪圖平臺(tái)引入，不但能夠使實(shí)際人員工作效率得以較大程度的提升，并且可使產(chǎn)品質(zhì)量得以較好的改善。比如，在對(duì)汽車零件進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，利用實(shí)物測試方式才能夠得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)于這種方式而言，必然會(huì)浪費(fèi)不必要的人力資源及物力資源，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)性也很難得到較好的保障。而通過數(shù)字化進(jìn)行汽車零件設(shè)計(jì)，可使工作人員設(shè)計(jì)效率得以有效提升，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性方面可提供更加理想的保障。另外，利用CAD 技術(shù)能夠模擬實(shí)驗(yàn)過程，并且能夠?qū)α慵踩阅芗敖Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度等進(jìn)行較好的評(píng)定，從而使零件安全性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠得到更加理想的保障，從而得到更加理想的設(shè)計(jì)效果[2-3]。

4 結(jié)語

計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)作為一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的技術(shù)，在很多領(lǐng)域及行業(yè)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展過程中，為能夠得到更加理想的效果，應(yīng)當(dāng)對(duì)有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)較好地掌握，并且充分把握該技術(shù)的具體應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)及設(shè)計(jì)中，對(duì)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行較好的應(yīng)用，能保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)取得更加理想的效果。

X62W型萬能加工中心控制系統(tǒng)的PLC 設(shè)計(jì)

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