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                  立式加工中心的電氣與PLC控制

                  發布時間: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和自動換刀裝置,能夠一次裝夾連續對工件進行銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序加工的數控卷板機床。加工中心一般可以實現三軸聯動,有的可以實現四軸或五軸聯動。加工中心與其他數控卷板機床相比,主要特點是能夠實現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、測量和卷板機床調整的時間。不僅提高了工件的加工精度,而且減少了工件的周轉、搬運和存放時間,提高了卷板機床的利用率。當要加工形狀比較復雜并且精度要求高、品種更換頻繁的工件時,加工中心的特點更明顯。
                    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、龍門式加工中心、萬能加工中心。立式加工中心是比較常見的加工中心,本節以立式加工中心為例進行介紹。立式加工中心是指主軸中心線處于垂直狀態的加工中心,結構大部分為固定立柱式,工作臺為長方形。
                    一、立式加工中心的結構
                    圖13所示是VMC850B立式加工中心外形結構圖。立式加工中心主要由5部分組成。
                    (1)基礎部件:它是立式加工中心的基礎結構,由床身、工作臺、導軌和立柱等結構
                    
                    圖13 VMC850B立式加工中心外形結構圖
                    二、立式加工中心的運動形式及控制要求
                    (1)松緊刀控制:在緊刀狀態下,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行松刀指令,松刀輸出信號有輸出,KF4線圈得電,KF4常開觸點閉合。電磁閥MBl得電動作,改變氣路推動活塞向松刀方向移動,當檢測到松刀到位信號后松刀完成。在松刀狀態下,松開外接松緊刀按鈕(SF3)或松開CNC操作面板的松緊刀按鍵或執行緊刀指令,松刀輸出信號停止輸出,KF4線圈失電,KF4常開觸點斷開。電磁閥MBl失電,改變氣路推動活塞向緊刀方向移動,當檢測到緊刀到位信號后緊刀完成。
                    (2)刀庫前進/后退控制:在刀庫調試模式下,按下CNC操作面板刀庫前進按鍵,刀庫前行信號有輸出,刀庫向主軸方向移動;按下CNC操作面板刀庫后退按鍵,刀庫后退信號有輸出,刀庫向原位移動。在非調試模式下,當滿足條件時,執行刀庫前進指令,刀庫前進信號有輸出,刀庫移動,檢測到刀庫前進到位信號后,指令執行完成;執行刀庫后退指令,刀庫后退信號有輸出,刀庫移動,檢測到刀庫后退到位信號后,指令執行完成。當刀庫前進信號有輸出,KF5線圈得電,常開觸點閉合。電磁閥MB2得電,改變氣路推動活塞,刀庫向靠近主軸方向移動。當刀庫后退信號有輸出,KF6線圈得電,常開觸點閉合。電磁閥MB3得電,改變氣路推動活塞,刀庫向遠離主軸方向移動。
                    (3)刀盤旋轉控制:在刀庫調試模式下,按下操作面板刀盤順時針轉按鍵,刀庫順時針轉信號有輸出,刀盤順時針旋轉一個刀位后停止;按下操作面板刀盤逆時針轉按鍵,刀庫逆時針轉信號有輸出,刀盤逆時針旋轉一個刀位后停止。在非刀庫調試模式下,執行選刀指令,根據當前刀號和目標刀號選擇最短路徑,并計算需要經過多少個刀位。輸出對應的刀盤旋轉信號,當刀位計數信號變化一定次數后,停止刀盤旋轉,選刀完成。到刀盤順時針旋轉信號有輸出,KF2線圈得電,常開觸點閉合。交流接觸器QA2線圈得電,常開觸點閉合、常閉觸點斷開j刀盤電動機開始順時針旋轉。當刀盤逆時針旋轉信號有輸出,KF3線圈得電,常開觸點閉合。交流接觸器QA3線圈得電,常開觸點閉合、常閉觸點斷開,刀盤電動機開始逆時針旋轉。
                    (4)自動換刀控制:自動換刀動作流程圖,也是宏程序流程圖如圖9—17所示。
                    (5)冷卻泵電動機控制:當CNC輸出冷卻信號,KFl線圈得電,KFl常開觸點閉合后,QAl線圈得電,QAl主觸點閉合,冷卻泵電動機開始旋轉。當CNC停止輸出冷卻信號或冷卻信號沒有輸出時,KFl線圈失電,KFl常開觸點斷開,QAl線圈失電,QAl主觸點斷開,冷卻泵電動機停止旋轉。
                    三、主軸控制分析
                    VMC850B立式加工中心由交流主軸驅動器DAP03控制7.5kW交流主軸電動機。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連接制動電阻,u、V、w、PE連接交流主軸電動機電機線,接口CN2連接交流主軸電動機編碼器,CNl連接控制信號線??刂菩盘柧€連接CNC和交流主軸驅動器,利用控制信號線中的信號能夠實現CNC對主軸的控制,如:主軸的正反轉控制、主軸轉速控制、主軸準停等等;同時還有反饋信號反饋到CNC中,如:主軸轉速反饋、速度到達、準停完成等。
                    本章通過幾種典型機床的電氣與PLC控制系統的分析和介紹,使讀者了解各種電氣控制線路的應用及一些典型機構的控制邏輯。進而掌握相關的機床電氣與PLC控制系統的方法,提高了閱讀電氣控制線路圖和故障分析的能力,同時也為設計一般電氣控制線路打下基礎。
                    分析數控卷板機床的電氣與PLC控制系統時,首先應對該卷板機床的類型、使用的CNC、進給軸拖動形式、主軸拖動形式、CNC操作、進給軸伺服驅動器功能及操作、變頻器或主軸伺服驅動器功能及操作、各部件的動作邏輯等有一般的了解。在此基礎上,無論采用哪種讀圖法,都首先閱讀主電路和執行元件電路,看其如何反應拖動特點及各電動機的控制和保護情況;然后再閱讀控制電路,看控制線路是如何實現上述要求的。在分析控制線路時,可按控制功能的不同,劃分成若干基本控制環節,逐一進行分析。在分析時,要逐一分析它們之間的相互連鎖關系,最后再全面地看整個線路。所以,在分析控制電路時,可按“化整為零看線路,積零為整看全部”來進行,同時還要注意CNC內置PLC邏輯控制與機床電動機控制相結合。最后再閱讀其他輔助電路。如果能進行現場教學,那么將更有助于增強實踐和提高讀圖能力。
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