马炎浩郑雄胜

（1.浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江 舟山 316000；2.浙江省近海海洋工程技术重点实验室，浙江 舟山 316000)

一种数控钻床的自动固定机构及PLC系统设计

马炎浩1，2郑雄胜1，2

（1.浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江 舟山 316000；2.浙江省近海海洋工程技术重点实验室，浙江 舟山 316000)

文章介绍的数控钻床的固定机构是基于在工作台上设置固定槽，让工件在工作台上低速转动，待工件转动至正确位置以后，配合PLC与传感器，进行锁紧，以达到自动固定的目的。

数控钻床；固定机构；PLC

如今数控技术日益发展，数控钻床仍存在一些问题。在实际生产中发现，数控钻床的加工过程中，不能实现工件的自动固定，大幅度影响了生产效率。本文设计的自动固定机构，解决了现有的数控钻床工作台不能直接固定工件的问题。

1 自动固定装置结构和工作原理

数控钻床结构简图见图1所示，主要包括机架，减速器，工作台，旋转轴，电动机等组成。自动固定装置主要依靠在工作台上的固定槽，配合电动机和减速器的作用，使工作台能够低速旋转。配合固定槽，工件在固定槽内能够配合传感器进行自动固定。处于正确位置之后。机械手动作，完成固定。

1.1自动固定装置结构组成

其工作台自动固定结构如图 2所示，工作台底部连有一根旋转轴，可以带动工作台旋转。旋转轴则通过齿轮与减速器连接，减速器的另一端连接有一个电动机。值得注意的是，在工作台上有若干个横截面为凸字型的固定槽。固定槽包括四个大直角固定槽和四个小直角固定槽，一个小直角固定槽位于对应的一个大直角固定槽内，以一个大直角固定槽和一个小直角固定槽为一组将工作台分成四个固定区域。在固定槽的直角转弯处，有圆角过渡。同时，在固定槽上有螺栓和螺母配合。

图1　数控钻床的结构简图

图2　数控钻床工作台自动固定结构简图

1.2自动固定装置工作原理

电机通过减速器带动工作台旋转，使工作台能够低速转动。而工件通过螺栓，初步固定在工作台上，此时，螺母仅仅是套在螺栓上，并没有起到固定的作用。当工作台低速转动到一定程度，在螺栓上的两个压力传感器同时传来满足压力条件的信号时，即工件在固定槽上处于正确位置，通过螺母固定，可以满足钻床工作的条件。接下来，通过机械手动作，把螺母与螺栓的压力调整到设定值。待满足条件后，钻床开始工作。

2 PLC控制系统设计

2.1PLC控制程序设定

由于实际加工中，工件本身的差异，如何判断工件在工作台中处于适当位置是一个难点，为了解决这个难题，需要在工作台固定螺栓的两侧安装高灵敏度的传感器，同时设定，只有当两传感器都发出定位正确时的信号时，才可以进行下一步操作。之所以要采用两个传感器是为了防止在工作台低速转动时，出现一边卡死，一边仍灵活的情况。同时，为了实现自动化，在螺栓底部可以先旋上螺母，但是不能锁紧，待固定准确后，再利用机械手配合压力传感器，拧紧螺母。

2.2程序运算参数

确定螺栓和螺母及配合时的压力参数，即先设定当螺栓上的传感器的工作压力P1，螺母与螺栓配合时的工作压力P2。

PLC控制流程如图3所示。

图3　PLC流程控制图

2.3I/O地址分配

为了实现上述要求，系统共需要开关输入量 4个，开关输出量5个。I/O地址分配表如下表1所示。

表1　PLC I/O地址分配表

图4　PLC接线图

3 软件设计

3.1控制系统梯形图编制

根据该装置的工作要求和I/O地址编制，设计其梯形图如图5所示。

图5　PLC控制程序梯形图

3.2控制系统控制指令程序

结合图5，控制系统的控制指令程序如表2所示。

表2　控制系统控制指令程序

007 　OUT 　Y002 008 　LD 　X003 009 　OUT 　Y003 010 　LD 　Y002 011 　AND 　Y003 012 　LD 　Y004 013 　LD 　Y004 014 　OR 　Y005 015 　ANI 　X004 016 　OUT 　Y005

4 结论

本自动固定装置解决了钻床加工中反复加紧工件过程中工作繁重的问题，但是在实际操作中，需要较长时间的调试P1，P2的压力值，在工作中可能会有不确定因素。因此，在实际加工中，还是需要有人看管，防止出现意外。

[1] 范永胜.电器控制与PLC应用[M].北京:中国电力出版社, 2014.

[2] 赵华.机电传动与控制[M].北京:高等教育出版社,2007.

[3] 常健生.检测与转换技术[M].北京:机械工业出版社,2014.

Design of control system for Nc drilling machine's automatic fixed institutions based on PLC

The fixed institutions of nc drilling machine introduced in this paper is based on setting fixed groove on the work table.The workpiece on the workbench can low-speed rotate, When workpiece are in right position, the institutions can automagically lock with the PLC and the sensors achieving the purpose of automatic conrtrol.

Nc drilling machine; fixed institutions;PLC

TG527

A

1008-1151(2015)10-0051-03

2015-09-11

马炎浩（1994－），男，浙江宁波人，浙江海洋学院船舶与海洋工程学院学生，研究方向为机械自动控制。