利用可編程序控制器改造CE7112仿形車床電氣線路

摘 要：CE7112仿形車床具有加工軸類、盤類等復(fù)雜機(jī)械零件的特點(diǎn)，廣泛適用于汽車制造、工程機(jī)械、電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)等行業(yè)大批量生產(chǎn)的需要。該機(jī)床功率大、剛性強(qiáng)，用于強(qiáng)力切削。早期CE7112仿形車床采用繼電—液壓控制，操作繁瑣、反應(yīng)速度慢、加工精度受人工影響，故障率很高。本文采用三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列PLC可編程序控制器對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，既優(yōu)化了原有控制系統(tǒng)的功能，又大大提高了機(jī)床的工作可靠性和生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了機(jī)床加工工藝的靈活性。

關(guān)鍵詞：PLC 仿形車床 改造 操作模式 自動(dòng)循環(huán) 控制系統(tǒng)

CE7112仿形車床可以仿形車削各種復(fù)雜型面的軸類零件。如果改用可編程控制器，就可以用簡(jiǎn)單的程序來取代復(fù)雜的控制線路，能隨時(shí)根據(jù)零件的加工要求方便地修改程序，并具有容易查錯(cuò)，結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

一、原系統(tǒng)概況

CE7112仿形車床具有加工軸類、盤類等機(jī)械零件的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于汽車制造、工程機(jī)械、電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)等行業(yè)的大批量生產(chǎn)的需要。該機(jī)床功率大、剛性強(qiáng)，用于強(qiáng)力切削。

早期生產(chǎn)的CE7112仿形車床，采用繼電—液壓控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)由預(yù)選插銷板和鈕子開關(guān)預(yù)選，通過行程擋塊實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換。由于繼電控制電氣線路復(fù)雜，工作可靠性差，致使電路經(jīng)常發(fā)生故障，給維修和保養(yǎng)帶來很多困難，另外，還存在操作繁瑣、工作速度慢等缺陷，已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

CE7112仿形車床輸入信號(hào)較多，采用大量的按鈕開關(guān)、行程開關(guān)。機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)，即主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量的自動(dòng)變速、仿形刀架的工作進(jìn)給與快速退回等控制過程的處理是技術(shù)改造的關(guān)鍵。采用可編程序控制器對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，既能優(yōu)化原有控制系統(tǒng)的功能，又可以大大提高機(jī)床的工作可靠性和生產(chǎn)效率，增加機(jī)床加工工藝的靈活性。

二、改造方案的確定

1.系統(tǒng)組成

（1）CE7112仿形車床的運(yùn)行主要有主軸的旋轉(zhuǎn)，仿形刀架的仿形切削和下刀架的橫向切削。該機(jī)床改造后主要用于電動(dòng)機(jī)軸的制造，下刀架沒有加工要求，所以改造后只保留仿形上刀架。

（2）CE7112仿形車床共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，主軸電動(dòng)機(jī)M1（10kW）、油泵電動(dòng)機(jī)M2（3kW）、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3（180W）。主軸的旋轉(zhuǎn)與剎車共由三個(gè)電磁離合器來控制，可以實(shí)現(xiàn)兩種粗速度n1、n2。改造后只用其中兩個(gè)電磁離合器（YC1、YC2），一個(gè)控制主軸旋轉(zhuǎn)，一個(gè)控制主軸剎車。刀架的運(yùn)動(dòng)由11個(gè)電磁閥控制液壓油路系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)仿形刀架的引刀、快進(jìn)、工進(jìn)、快退、退刀及下刀架的快進(jìn)、工進(jìn)、快退動(dòng)作。改造后只需要用8個(gè)電磁閥。電磁離合器和電磁閥均為直流24V供電，電源由一臺(tái)300VA變壓器降壓，經(jīng)橋式整流后獲得。

（3）油泵電動(dòng)機(jī)、主軸電動(dòng)機(jī)各有一套啟停按鈕控制，冷卻泵電動(dòng)機(jī)可以手動(dòng)操控工作狀態(tài)，也可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)油泵電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，主軸電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)也不能啟動(dòng)工作。

（4）原機(jī)床中大部分電氣元件均需拆除，變壓器、行程等部分組件經(jīng)清理整修后尚可重新利用。

2.工作方式及流程

該設(shè)備要求有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式：

（1）手動(dòng)操作模式。它用于完成機(jī)床調(diào)整、維修及對(duì)刀功能，按下按鈕實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。

手動(dòng)引刀操作：YV1得電向下引刀，失電向上退回。手動(dòng)引刀同時(shí)向左工進(jìn)，引刀過程中不斷檢測(cè)到位狀態(tài)，使得刀架上下移動(dòng)，到位時(shí)暫停工進(jìn)，回位后繼續(xù)工進(jìn)，到達(dá)左側(cè)終點(diǎn)自動(dòng)停止，手動(dòng)快速退回，到達(dá)右側(cè)原位時(shí)自動(dòng)停止。

手動(dòng)快進(jìn)與快退：快進(jìn)時(shí)YV2和YV4同時(shí)得電，快退時(shí)YV3和YV4同時(shí)得電。手動(dòng)快進(jìn)與快退時(shí)不允許手動(dòng)引刀操作，到左側(cè)終點(diǎn)不允許繼續(xù)快進(jìn)，到右側(cè)原位時(shí)不允許繼續(xù)快退。原位和終點(diǎn)設(shè)有超程限位保護(hù)。

主軸卡盤可以點(diǎn)動(dòng)工作，用于調(diào)整操作。主軸運(yùn)轉(zhuǎn)離合器和剎車離合器不允許同時(shí)得電，電路上要有互鎖措施。

（2）自動(dòng)（循環(huán)）操作模式。它在正常工作狀態(tài)，按下自動(dòng)開始（循環(huán)啟動(dòng)）按鈕則所有動(dòng)作按控制程序自動(dòng)進(jìn)行，見表1。

3.PLC選型

因系統(tǒng)中控制點(diǎn)較多，應(yīng)綜合考慮性價(jià)比等因素，采用三菱公司FX2N-48MR做為主控制單元。

三、PLC系統(tǒng)構(gòu)建

1.I/O地址分配表（FX2N-48MR）

I/O地址分配表（FX2N-48MR）見表2。

2.液壓工進(jìn)表

液壓工進(jìn)表，見表3。

3.系統(tǒng)原理圖

改造后的系統(tǒng)電路由交流驅(qū)動(dòng)電路、直流驅(qū)動(dòng)電路、PLC輸入電路1、PLC輸入電路2、PLC輸出電路1和PLC輸出電路2構(gòu)成。

四、程序編制

五、系統(tǒng)調(diào)試

連接好全部硬件設(shè)備，經(jīng)檢查接線無誤后，進(jìn)行運(yùn)行程序調(diào)試：先調(diào)試手動(dòng)動(dòng)作，再調(diào)試自動(dòng)動(dòng)作，然后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)定時(shí)器的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整。

六、結(jié)束語

采用FX2N-48MR對(duì)CE7112仿形車床進(jìn)行改造，增強(qiáng)了機(jī)床工作的功能性和可靠性，使控制系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單清晰，便于維護(hù)、檢查、修理，還可根據(jù)零件的加工要求方便編程。經(jīng)過近幾年的使用，設(shè)備運(yùn)行可靠，故障率非常低，取得了滿意的效果。

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