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立式加工中心的電氣與PLC控制 |
| 發(fā)布時(shí)間：2020/1/10 15:48:00 |
立式加工中心的電氣與PLC控制
加工中心是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，能夠一次裝夾連續(xù)對(duì)工件進(jìn)行銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序加工的數(shù)控卷板機(jī)床。加工中心一般可以實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)，有的可以實(shí)現(xiàn)四軸或五軸聯(lián)動(dòng)。加工中心與其他數(shù)控卷板機(jī)床相比，主要特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾完成多工序的加工。加工中心功能齊全，它大大減少了工件的裝夾次數(shù)、測(cè)量和卷板機(jī)床調(diào)整的時(shí)間。不僅提高了工件的加工精度，而且減少了工件的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，提高了卷板機(jī)床的利用率。當(dāng)要加工形狀比較復(fù)雜并且精度要求高、品種更換頻繁的工件時(shí)，加工中心的特點(diǎn)更明顯。
加工中心按照布局形式可以分為臥式加工中心、立式加工中心、龍門(mén)式加工中心、萬(wàn)能加工中心。立式加工中心是比較常見(jiàn)的加工中心，本節(jié)以立式加工中心為例進(jìn)行介紹。立式加工中心是指主軸中心線(xiàn)處于垂直狀態(tài)的加工中心，結(jié)構(gòu)大部分為固定立柱式，工作臺(tái)為長(zhǎng)方形。
一、立式加工中心的結(jié)構(gòu)
圖13所示是VMC850B立式加工中心外形結(jié)構(gòu)圖。立式加工中心主要由5部分組成。
(1)基礎(chǔ)部件：它是立式加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由床身、工作臺(tái)、導(dǎo)軌和立柱等結(jié)構(gòu)
圖13 VMC850B立式加工中心外形結(jié)構(gòu)圖
二、立式加工中心的運(yùn)動(dòng)形式及控制要求
(１)松緊刀控制：在緊刀狀態(tài)下，按下外接松緊刀按鈕(SF3)或按下CNC操作面板的松緊刀按鍵或執(zhí)行松刀指令，松刀輸出信號(hào)有輸出，KF4線(xiàn)圈得電，KF4常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。電磁閥MBl得電動(dòng)作，改變氣路推動(dòng)活塞向松刀方向移動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到松刀到位信號(hào)后松刀完成。在松刀狀態(tài)下，松開(kāi)外接松緊刀按鈕(SF3)或松開(kāi)CNC操作面板的松緊刀按鍵或執(zhí)行緊刀指令，松刀輸出信號(hào)停止輸出，KF4線(xiàn)圈失電，KF4常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。電磁閥MBl失電，改變氣路推動(dòng)活塞向緊刀方向移動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到緊刀到位信號(hào)后緊刀完成。
(２)刀庫(kù)前進(jìn)／后退控制：在刀庫(kù)調(diào)試模式下，按下CNC操作面板刀庫(kù)前進(jìn)按鍵，刀庫(kù)前行信號(hào)有輸出，刀庫(kù)向主軸方向移動(dòng)；按下CNC操作面板刀庫(kù)后退按鍵，刀庫(kù)后退信號(hào)有輸出，刀庫(kù)向原位移動(dòng)。在非調(diào)試模式下，當(dāng)滿(mǎn)足條件時(shí)，執(zhí)行刀庫(kù)前進(jìn)指令，刀庫(kù)前進(jìn)信號(hào)有輸出，刀庫(kù)移動(dòng)，檢測(cè)到刀庫(kù)前進(jìn)到位信號(hào)后，指令執(zhí)行完成；執(zhí)行刀庫(kù)后退指令，刀庫(kù)后退信號(hào)有輸出，刀庫(kù)移動(dòng)，檢測(cè)到刀庫(kù)后退到位信號(hào)后，指令執(zhí)行完成。當(dāng)?shù)稁?kù)前進(jìn)信號(hào)有輸出，KF5線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。電磁閥MB2得電，改變氣路推動(dòng)活塞，刀庫(kù)向靠近主軸方向移動(dòng)。當(dāng)?shù)稁?kù)后退信號(hào)有輸出，KF6線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。電磁閥MB3得電，改變氣路推動(dòng)活塞，刀庫(kù)向遠(yuǎn)離主軸方向移動(dòng)。
(３)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)控制：在刀庫(kù)調(diào)試模式下，按下操作面板刀盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)按鍵，刀庫(kù)順時(shí)針轉(zhuǎn)信號(hào)有輸出，刀盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)刀位后停止；按下操作面板刀盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)按鍵，刀庫(kù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)信號(hào)有輸出，刀盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)刀位后停止。在非刀庫(kù)調(diào)試模式下，執(zhí)行選刀指令，根據(jù)當(dāng)前刀號(hào)和目標(biāo)刀號(hào)選擇最短路徑，并計(jì)算需要經(jīng)過(guò)多少個(gè)刀位。輸出對(duì)應(yīng)的刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)信號(hào)，當(dāng)?shù)段挥?jì)數(shù)信號(hào)變化一定次數(shù)后，停止刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，選刀完成。到刀盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)信號(hào)有輸出，KF2線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。交流接觸器QA2線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)j刀盤(pán)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)侗P(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)信號(hào)有輸出，KF3線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。交流接觸器QA3線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，刀盤(pán)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
(４)自動(dòng)換刀控制：自動(dòng)換刀動(dòng)作流程圖，也是宏程序流程圖如圖9—17所示。
(５)冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制：當(dāng)CNC輸出冷卻信號(hào)，KFl線(xiàn)圈得電，KFl常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，QAl線(xiàn)圈得電，QAl主觸點(diǎn)閉合，冷卻泵電動(dòng)機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)CNC停止輸出冷卻信號(hào)或冷卻信號(hào)沒(méi)有輸出時(shí)，KFl線(xiàn)圈失電，KFl常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，QAl線(xiàn)圈失電，QAl主觸點(diǎn)斷開(kāi)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。
三、主軸控制分析
VMC850B立式加工中心由交流主軸驅(qū)動(dòng)器DAP03控制7．5kW交流主軸電動(dòng)機(jī)。如圖9．18所示，為主軸部分連接示意圖。三相交流380V電源從R、s、T端接入，P和B連接制動(dòng)電阻，u、V、w、PE連接交流主軸電動(dòng)機(jī)電機(jī)線(xiàn)，接口CN2連接交流主軸電動(dòng)機(jī)編碼器，CNl連接控制信號(hào)線(xiàn)?？刂菩盘?hào)線(xiàn)連接CNC和交流主軸驅(qū)動(dòng)器，利用控制信號(hào)線(xiàn)中的信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)CNC對(duì)主軸的控制，如：主軸的正反轉(zhuǎn)控制、主軸轉(zhuǎn)速控制、主軸準(zhǔn)停等等；同時(shí)還有反饋信號(hào)反饋到CNC中，如：主軸轉(zhuǎn)速反饋、速度到達(dá)、準(zhǔn)停完成等。
本章通過(guò)幾種典型機(jī)床的電氣與PLC控制系統(tǒng)的分析和介紹，使讀者了解各種電氣控制線(xiàn)路的應(yīng)用及一些典型機(jī)構(gòu)的控制邏輯。進(jìn)而掌握相關(guān)的機(jī)床電氣與PLC控制系統(tǒng)的方法，提高了閱讀電氣控制線(xiàn)路圖和故障分析的能力，同時(shí)也為設(shè)計(jì)一般電氣控制線(xiàn)路打下基礎(chǔ)。
分析數(shù)控卷板機(jī)床的電氣與PLC控制系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)對(duì)該卷板機(jī)床的類(lèi)型、使用的CNC、進(jìn)給軸拖動(dòng)形式、主軸拖動(dòng)形式、CNC操作、進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)器功能及操作、變頻器或主軸伺服驅(qū)動(dòng)器功能及操作、各部件的動(dòng)作邏輯等有一般的了解。在此基礎(chǔ)上，無(wú)論采用哪種讀圖法，都首先閱讀主電路和執(zhí)行元件電路，看其如何反應(yīng)拖動(dòng)特點(diǎn)及各電動(dòng)機(jī)的控制和保護(hù)情況；然后再閱讀控制電路，看控制線(xiàn)路是如何實(shí)現(xiàn)上述要求的。在分析控制線(xiàn)路時(shí)，可按控制功能的不同，劃分成若干基本控制環(huán)節(jié)，逐一進(jìn)行分析。在分析時(shí)，要逐一分析它們之間的相互連鎖關(guān)系，最后再全面地看整個(gè)線(xiàn)路。所以，在分析控制電路時(shí)，可按“化整為零看線(xiàn)路，積零為整看全部”來(lái)進(jìn)行，同時(shí)還要注意CNC內(nèi)置PLC邏輯控制與機(jī)床電動(dòng)機(jī)控制相結(jié)合。最后再閱讀其他輔助電路。如果能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，那么將更有助于增強(qiáng)實(shí)踐和提高讀圖能力。
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