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艾默生CT--PLC在數(shù)控磨溝機(jī)中的應(yīng)用
2009-02-16 17:09:22

摘  要:在對(duì)數(shù)控磨溝機(jī)產(chǎn)品原理分析的基礎(chǔ)上,論述了基于艾默生CT EC20H高速運(yùn)動(dòng)控制型PLC在機(jī)床數(shù)控集成自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。對(duì)于需要多軸插補(bǔ)功能的機(jī)電伺服控制領(lǐng)域,艾默生CT EC20H產(chǎn)品表現(xiàn)出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞:PLC 磨溝機(jī) 伺服 EC20H

  1 引言

  磨床屬于金屬工件表面精密加工機(jī)床。磨床基本原理是用砂輪或油石(刃具)對(duì)零件表面做淺深度微量切削加工。磨削時(shí)的切削深度很小,在一次行程中所能切除的金屬層很薄。磨具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),工件或磨具的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。磨床加工精度高、表面粗糙度Ra值小。磨削加工可以獲得較高的加工精度和很小的表面粗糙度值。磨削不但可以加工軟材料,如未淬火鋼、鑄鐵和有色金屬等,而且還可以加工淬火鋼及其他刀具不能加工的硬質(zhì)材料如陶瓷與硬質(zhì)合金等。

  數(shù)控磨溝機(jī)屬于磨床的一種,主要用于磨制絲錐鉆頭等硬質(zhì)合金工具排屑槽,屬于比較冷僻的專用機(jī)械加工設(shè)備,用量不大,生產(chǎn)廠家也比較少,以進(jìn)口設(shè)備為主。由于數(shù)控磨溝機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求較高,難度也比較大,本項(xiàng)目研發(fā)幾乎用到了艾默生CT EC20H型高速運(yùn)動(dòng)控制專用PLC的全部重要功能。數(shù)控磨溝機(jī)外形參見圖1。

圖1  數(shù)控磨溝機(jī)

  2 數(shù)控磨溝機(jī)概念設(shè)計(jì)

  2.1 系統(tǒng)需求分析

  (1)工件進(jìn)給分度控制。當(dāng)加工工件進(jìn)給時(shí),分度軸旋轉(zhuǎn)分度主要有兩個(gè)工藝要求,一是在加工過(guò)程中不允許改變分度方向,只能單向旋轉(zhuǎn)用以消除機(jī)械設(shè)備的反線誤差;二是分度加工時(shí)對(duì)溝槽加工的順序有特殊要求,而且刃數(shù)為偶數(shù)或奇數(shù)還有所不同。

  圖2  偶數(shù)分度

  偶數(shù)以一個(gè)8個(gè)刃數(shù)的銑刀為例,每個(gè)溝槽的加工順序是1,5,2,6,3,7,4,8。即第一刃加工完成后,第一刃的起刀點(diǎn)與下一刃起刀點(diǎn)角度差為A,下一刃加工完成后這一刃的起刀點(diǎn)與后一刃的起刀點(diǎn)角度差為B,以此類推直到加工到最后一刃完成,如圖2所示。。

圖3 奇數(shù)分度

  奇數(shù)以一個(gè)5個(gè)刃數(shù)的銑刀為例,每個(gè)溝槽的加工順序是1,3,5,2,4,如圖3所示。

 ?。?)砂輪漸增量進(jìn)給控制。工件在加工過(guò)程中,溝槽深度是逐漸變淺的一個(gè)過(guò)程。漸增量是指工件送進(jìn)100mm時(shí),砂輪提升的高度,如圖4所示。

  圖4 砂輪漸增量

  (3)砂輪修整補(bǔ)償控制。砂輪修整是因加工工藝的需求,而將砂輪的橫截面修整成所需要的形狀,常用砂輪載面形狀,有兩直線一圓弧,一直線兩圓弧,三圓弧,如圖5所示。

  圖5  砂輪載面形狀

  2.2   系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

 ?。?)產(chǎn)品加工功能:送料軸用于控制產(chǎn)品的進(jìn)給,旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)直線插補(bǔ)功能,實(shí)現(xiàn)與送料軸的同步旋轉(zhuǎn),用以生產(chǎn)出固定螺距和導(dǎo)程角的產(chǎn)品,砂輪進(jìn)給軸通過(guò)電子齒輪功能,實(shí)現(xiàn)與進(jìn)料軸固定比例的提升。

 ?。?)修整砂輪功能:為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,不同的用戶會(huì)將砂輪修整成不同的截面形狀,該功能通過(guò)Y軸與Z軸的直線或圓弧插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)該功能。

  2.3 系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)

  按自動(dòng)化程度可分為三種機(jī)電組合自動(dòng)化方案。

 ?。?)純液壓控制型:PLC僅提供邏輯控制,產(chǎn)品的制作和砂輪的修整完全靠液壓和機(jī)械進(jìn)行。

 ?。?)普通PLC+液壓控制:PLC控制一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A軸)實(shí)現(xiàn)工件的分度功能,工件的進(jìn)給和磨削等功能靠液壓及機(jī)械完成。

 ?。?)NC(數(shù)控加工中心)系統(tǒng):例如采用三菱的NC E60系統(tǒng),控制三個(gè)軸(X+Y+A)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制作,主要實(shí)現(xiàn)了工件的進(jìn)給和工件分度功能,砂輪的修整完全靠液壓系統(tǒng)完成,是目前自動(dòng)化程度較高的解決方案之一。

  3 艾默生CT EC20H解決方案

  3.1 原理設(shè)計(jì)

  本項(xiàng)目應(yīng)用艾默生CT EC20H型高速運(yùn)動(dòng)控制專用PLC實(shí)現(xiàn)X+Y+Z+A軸全軸伺服控制,實(shí)現(xiàn)的功能高于數(shù)控加工<

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