基于AD系列数控机床的逻辑控制单元改造的分析

2012-10-19吴颂益

河南科技 2012年22期

吴颂益

（常熟高新园中等专业学校, 江苏常熟 215500）

0.前言

近年来，随着国内各种类型机床改造需求的扩大，机床改造已经逐渐形成了一个产业，其中绝大部分是数控机床的改造。改造后的机床易于操作，加工效率高，废品率低，成品一致性好；能实现螺纹及形状复杂的轴套类零件的加工，能够进行切槽、钻、扩等加工，尤其适用于多品种，中小批量加工，工艺适应性强。

1.改造的概述和要求

AD系列数控机床是属于半闭环控制系统的全功能数控车床，适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等的加工；AD系列数控机床是具有铣削功能的高速、高效车削中心。除具有车削功能外，还增加了钻、铣功能，能够实现X、Z、C 三轴联动，可用于加工各种轴类、盘类零件。

该机床的最大车削直径大，工件最大长度长，其主轴运动的正反转依靠两组机械式摩擦片离合器完成，主轴的制动采用液压制动器，进给运动的纵向左右运动、横向前后运动以及快速移动都集中有数控系统控制。对电气控制的要求是：

（1）对于长度较长的工件，为了减少辅助工作时间，除了配备一台主轴运动电动机以外，还应配备一台刀架快速移动电动机。

（2）对于机床在加工时容易产生高温，故需配备一台普通冷却泵电动机。

（3）要有一套局部照明装置以及一定工作状态指示灯。

2.AD系列数控机床的整体设计

本机床包括床身、主轴箱、床鞍、Z 向进给、尾座等几大部分；底座为分体式结构，刚性足工艺性好；机床纵向和横向导轨滑动副采用TSF 贴塑对淬硬磨削导轨配合，摩擦系数小，动、静摩擦系数之差小，使之具有良好的耐磨性及可靠的伺服性；滑动面及滚珠丝杠副采用集中自动润滑系统，确保了各重要部件都能工作在良好的润滑状态之下；自动刀架为立式四工位，免抬起，换刀快速方便；卡盘为手动也可选用电动卡盘或液压卡盘；尾座为液压尾座；采用半防护装置，装卸工件方便，操作面板可根据需要很方便地调整位置。

3.数控机床的逻辑控制改造

3.1 主轴S功能和刀台控制

3.1.1 主轴S功能

本机床采用四档无级变速，利用M 接口实现主轴机械分段换档，利用S 接口实现速度控制。

1）主轴变速过程如下：

主轴在变频电机的带动下低速正反摆动,此时对应的换档油缸得电推动变速齿轮进行换档。当变速油缸上方的接近开关给出齿轮到位信号后，换档结束。输入M03、S100 主轴即以 100r/min 的速度正转，输入 M04、S150 主轴即以150r/min的速度反转，输入M05 主轴停。

2）主轴速度控制S功能

通过数控系统的模拟量接口来完成。其输出与主轴速度相对应的＋10V 到－10V 或＋10V 连续可调模拟量，与变频器结合实现主轴速度的控制。

3）主轴正转、反转、停止功能

使用M功能的M03、M04、M05 代码来实现。执行M03、M04、M05 指令时，CNC 通知PLC 来完成M 代码的译码工作，相应的输出口动作通知变频器控制电机实现正转、反转、停止。

3.1.2 刀台控制

本机床采用电动四工位刀架控制流程如下:首先系统给出换刀指令如T10、T20、T30、T40，X11.2 由于不在刀位其信号状态为高电平，梯形图显示为导通状态，NC 输出F26.0、F26.1、F26.2.经译码后，Y1002.3 导通,外部继电器KA3 吸合KM4 动作刀架电机通电正转，刀架松开并开始转位，1 工位霍尔开关信号由低电平“0”变为高电平“1”。到达2 工位霍尔开关信号由高电平“1”变为低电平“0”。刀架继续转动，2 工位霍尔开关信号由低电平“0”变为高电平“1”。到达3工位霍尔开关信号X11.2 由高电平“1”变为低电平“0”。电机反转，刀架开始锁紧，电机反转1.8 秒后电机停转。

图1 刀台控制梯形图

F7.3 刀具T 代码选通信号；F1.1 系统复位信号；F26.0、F26.1、F26.2 NC 刀具指令T 代码输出；X1008.4 急停信号；X11.0、X11.1、X11.2、X11.3 刀具四个工位到达信号；Y1002.3 刀架正转；Y1002.2 刀架反转；R 中间继电器；SUB3时间继电器。