引言：
在新開發(fā)的產(chǎn)品中有一個型號為Q7的長條鋁基臺,，要在上面加工兩個φ3.7×1.65的平底盲孔,，由于要求精度高，批量大,，故無法用傳統(tǒng)的鉆模在鉆床上加工,，也很難在傳統(tǒng)銑床上面加工，即使能加工效率也很低,，并且設(shè)備損耗和電力損耗也很大,。此工件的加工有著非常廣泛的代表性，生產(chǎn)的很多產(chǎn)品有著類似的要求,，為此,，我們設(shè)計制做了一臺用于此類產(chǎn)品加工的設(shè)備——通用型數(shù)控鉆銑床。
一,、系統(tǒng)概述
控制部分采用PLC,，并配以人機界面進行程序參數(shù)修改、設(shè)定,，以及運行狀態(tài)顯示監(jiān)控,，可編程設(shè)置人機界面的內(nèi)容,。三軸均為全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，各軸伺服電機通過連軸器帶動滾珠絲杠,，以移動配有直線導(dǎo)軌的工作臺和主軸銑頭,，其定位準確，速度快,。主軸銑頭由變頻器控制,，根據(jù)刀具及工件和進給量，來設(shè)置主軸合理的轉(zhuǎn)速,，并在程序中設(shè)定它的啟動停止,。各軸均設(shè)二端極限傳感器和原點傳感器，冷卻和潤滑也都有異常檢測,，在報警燈和人機界面處顯示報警信息,。為便于調(diào)試和檢修，各項操作均設(shè)手動功能,，如手動各軸快慢移動,、主軸高低速旋轉(zhuǎn)、切削液及潤滑開關(guān)等,。此機床整體雖為半閉環(huán)控制,，只要選件、裝配,、程序編制及操作合理,，精度和穩(wěn)定性還是能滿足使用要求的?！?br />
二,、硬件配置
PLC選用永宏的FBS-40MCT，該型機具有較高的性價比,，體積小,，功能強，24點輸入,，其中有16點高速計數(shù)器,，頻率可達120K，16點輸出,，其中有4軸步進或伺服輸出整合在里面,，輸出頻率可達120K，使應(yīng)用起來非常方便,，接線簡捷。編程軟件WinProladder有梯形圖大師之稱,，易學(xué)易用且功能強大,，編輯,、監(jiān)視、除錯等操作非常順手,，按鍵,、鼠標并用及在線即時指令功能查詢與操作指引，使編輯,、輸入效率倍增,。
接點分配：取各軸伺服電機的Z相信號作原點開關(guān),，要分接在幾個高速輸入點上,，用中斷進行機床原點復(fù)歸，其余限位開關(guān),、操作開關(guān),、液位檢知等常規(guī)接點可按順序依次接入。 X,、Y,、Z三軸伺服電機連在前3軸伺服輸出點，主軸高低速,、冷卻,、報警等接在其余輸出點上?！ ?br />
X,、Y、Z3軸伺服系統(tǒng)均選用相同的,，和利時的ES系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器0040E-CBCEE-02,，和60系列小慣量的伺服電機60CB040C-2DE6E。該伺服系統(tǒng)功能比較完善,，如能耗制動,、電子齒輪、自動加減速等,，具備多種脈沖串輸入,，保護功能也比較完備，有欠壓,、過壓,、過流、過載,、堵轉(zhuǎn),、失速、位置超差,、編碼器異常等,。在此設(shè)備中按集電極開路驅(qū)動方式連接至PLC,，最高脈沖輸入頻率為200K,伺服ON、Z相信號等也做相應(yīng)連接,?！ ?br />
變頻器選用富凌的DZB70B0015L2A，規(guī)格為單相1500W,，400Hz,，有多步速供編輯使用。由于正常使用時不頻繁變速,，故速度調(diào)節(jié)設(shè)定不引出,，只在變頻器操作面板上調(diào)節(jié)，設(shè)定兩個速度,，高速用于加工,，低速用于對刀。調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)與主軸匹配,，如基頻,、基壓、運行頻率上限,、載頻等,，并改動相應(yīng)跳線?！ ?br />
主軸沒有采用傳統(tǒng)方式,，而是根據(jù)加工需要，采用了雕刻機用的電主軸,，安陽萊必泰的ADX80-24Z/1型,，其體積小、噪音低,，直徑只有80mm,這樣使整個主軸箱便于整體密封,，可有效地防止加工中的碎屑飛濺到Z軸的絲杠和導(dǎo)軌上造成損害，也使主軸箱外表顯得美觀,。它的最高轉(zhuǎn)速為24000轉(zhuǎn)/分,，使正常工作轉(zhuǎn)速6000-14000轉(zhuǎn)有一個合適的余量范圍?！ ∪藱C界面選用人機電子的通用可編程文本顯示器MD204L,，它可以以文字或指示燈等形式監(jiān)視、修改PLC內(nèi)部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài),。
三,、軟件設(shè)計
開機后先檢測手動開關(guān)是否有效，若手動開關(guān)有效即利用各手動控制開關(guān)執(zhí)行手動操作的項目。若手動開關(guān)無效,，則啟動原點復(fù)歸程序,，各軸進行機床原點復(fù)歸，先回Z軸再回其它兩軸,，當所有軸都原點復(fù)歸成功后才能進行到下一步。若刀具和工裝夾具,、工件程序均沒有變動,，可復(fù)位到加工預(yù)備狀態(tài)而不進行對刀，若需對刀,，則打開對刀開關(guān)啟動對刀程序,，3軸分別對刀，即找工件原點,，利用手動各軸移動開關(guān)快慢移動各軸,，使工件的三個面分別碰觸低速旋轉(zhuǎn)的刀具，剛好碰上為止,。對好后,，按對刀OK確認，再輸入刀補,，經(jīng)過程序處理,，即形成工件原點也就是編程0點，編程時根據(jù)此0點按照圖紙計算刀具路徑,，可使操作者思路清晰,，編輯運算簡單。操作者編輯的是用戶程序,，可以編輯刀具軌跡,，就是各軸移動坐標，還有移動速度,、循環(huán)加工時的循環(huán)次數(shù)等,。編好程序后或使用當前程序時，即復(fù)位到預(yù)備狀態(tài)：各軸移動到初始位—一個合適的位置,，裝卸工件方便,、不易碰觸刀具時，裝上工件,，按啟動即可開始加工,，主軸運轉(zhuǎn)，冷卻液開,，各軸按程序設(shè)定坐標移動,。當加工結(jié)束時，機床復(fù)位，即各軸又移動到初始位,，主軸停,，冷卻關(guān)，這時可卸下工件,，完成加工過程,。
工件的加工流程圖如圖3所示，以Q7產(chǎn)品為例,，胎具上一次裝夾15只工件,，那么就有30個φ3.7的平底盲孔需要加工，刀具選用φ3.7的2刃鎢鋼立銑刀,，鉆削加工,，鉆削深度1.65mm。在預(yù)備狀態(tài)時緊靠工作臺上的定位固定好胎具,，按啟動后,，主軸旋轉(zhuǎn)，待主軸即將達到額定轉(zhuǎn)速時,，X,、Y軸同時運轉(zhuǎn)到第一加工工位，也就是第一個孔的X,、Y工件坐標值,，此時冷卻液打開、Z軸快速下降到加工區(qū),，即銑刀端面即將觸及工件加工面,，迅速變用緩慢的工進速度開始鉆削加工。當加工深度到達設(shè)定深度（1.65mm）時,，Z軸帶動銑刀迅速抬起,，抬起的高度為銑刀端面水平方向上碰觸不到工件及胎具為準。計數(shù)器加1后程序進行比較運算,，判斷加工是否完了,，如否，則X,、Y軸繼續(xù)運轉(zhuǎn)到下一加工工位,，再重復(fù)Z軸下降加工動作。如加工完了,，產(chǎn)量計數(shù)器加數(shù),、主軸停轉(zhuǎn)、冷卻液關(guān)閉,，同時發(fā)出5s聲光報訊,，用以提醒操作者,，各軸移動到初始位：Z軸到上端；X軸到左端,；Y軸到外端,。卸下胎具后，一個加工周期完成,，裝上胎具再按啟動即開始進行下一輪加工,。
四,、一些著重的電氣措施
1.主回路加裝漏電斷路器,，相應(yīng)回路都安裝合適的斷路器?！ ?br />
2.PLC和伺服系統(tǒng)的電源處都分別加有電源濾波器?！ ?br />
3.各直流繼電器線圈都并接反峰二極管,，交流接觸器線圈并接阻容吸收回路。
4.潤滑,、主軸冷卻都設(shè)液位低報警器,。
5.伺服控制線,、人機界面通訊線等使用屏蔽線,，并遠離電源線?！ ?br />
6.在拖鏈內(nèi)走線,，使用耐折的柔性電纜，并盡量增大拖鏈的彎曲半徑,?！?nbsp;
7.變頻器與PLC、伺服驅(qū)動器等保持一定距離,。