分度類零件專用機(jī)床設(shè)計

李宏策，李文芳，吳 磊

（1.湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410151；2.湖南凱誠精密機(jī)械有限公司，湖南 長沙 410151）

從分度類零件的加工方式來看，雖然可以采用數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行加工，但是由于設(shè)備的價格非常昂貴，且不適合大批量零件的加工。如果采用普通銑床加工，其分度頭操作使用不方便，特別是涉及到差動分度方法則更加困難，稍有不慎，就會造成次品或者廢品。

綜上所述分析，我們針對現(xiàn)有的普通舊銑床大量閑置的現(xiàn)實(shí)情況。將XA5032銑床改造為一種加工分度類零件的專用機(jī)床，應(yīng)主要解決以下幾個問題：

（1）盡量縮短單件分度類零件加工的工序時間，提高生產(chǎn)效率。

（2）提高分度的精度，并使得分度精度能長時間的保持穩(wěn)定；增加分度角度的柔性化及分度方式的自動化。

（3）改造后的專用機(jī)床使用方便，操作簡單。

（4）分度裝置通過對F125普通萬能分度頭的數(shù)控化改造實(shí)現(xiàn)自動分度。

（5）對進(jìn)給傳動裝置改造為液壓進(jìn)給傳動裝置。

（6）用PLC對進(jìn)給傳動裝置和分度頭實(shí)現(xiàn)自動控制。

1 改造整體方案

通過對設(shè)備的分析，機(jī)械上把原有工作臺改造成液壓滑臺，分度裝置采用對萬能分度頭的數(shù)控化改造，控制系統(tǒng)采用PLC控制。改造后的整機(jī)可以對分度類零件可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)—減速快進(jìn)—工進(jìn)—快退—減速快退—分度—快進(jìn)的自動循環(huán)加工，整機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1整機(jī)動作結(jié)構(gòu)圖

2 電氣控制設(shè)計

2.1 控制要求

PLC電氣控制部分可以實(shí)現(xiàn)手動控制和自動循環(huán)控制。其系統(tǒng)控制方式如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制方式

（1）手動控制的要求

在手動的情況下，要能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)如下控制要求：

其一，工作臺的工進(jìn)控制要有限位保護(hù)；

其二，工作臺的快退控制要有限位保護(hù)；

其三，按零件要求實(shí)現(xiàn)分度裝置柔性分度控制；

其四，液壓泵的啟動、停止控制。

（2）自動循環(huán)控制要求

在自動循環(huán)控制的情況下，自動控制主要是為實(shí)現(xiàn)工進(jìn)—退刀—分度—進(jìn)刀的自動循環(huán)控制方式工作過程，直到加工完最后一個齒，自動停止在原位。

2.2 PLC硬件設(shè)計

（1）PLC選型

隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從美國、日本、德國等國引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個系列，上百種型號。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用起著重要作用。整個控制系統(tǒng)共需22點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)?？紤]到以后的功能拓展，選擇48點(diǎn)的三菱Fx2N—48MR—00l型PLC，該P(yáng)LC具有超高速的運(yùn)算速度、程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充了通信功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，其可以為工廠自動化應(yīng)用提供強(qiáng)大的靈活性和控制能力。輸入和輸出點(diǎn)數(shù)各為24，輸入輸出點(diǎn)數(shù)總數(shù)為48。

（2）系統(tǒng)I／O地址分配

PLC的輸入、輸出口分配表如表1所示。

表1 輸入、輸出口分配表

（3）PLC外部接線圖

根據(jù)前面的PLC機(jī)型的選擇及各電氣元器件的選擇，其PLC外部接線圖如圖3所示。

圖3 PLC外部接線圖

（4）編制T形圖

針對分度類零件中的一個典型實(shí)例：矩形齒快慢速轉(zhuǎn)換離合器零件圖如圖4所示，利用改造后的分度類零件專用機(jī)床加工，編寫PLC梯形圖如圖5所示。

圖4 矩形齒快慢速轉(zhuǎn)換離合器

圖5 離合器加工PLC梯形圖

程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必須進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。在PLC軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，控制程序的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。

3 結(jié)束語

基于本文改裝的分度類零件加工專用機(jī)床，可以對牙嵌式離合器、花鍵、齒輪等分度類零件實(shí)現(xiàn)自動化加工，能夠提高零件的加工精度，生產(chǎn)效率，并兼有投資少，見效快，改裝工作量小，改造和調(diào)試周期短，舊設(shè)備利用率高等特點(diǎn)，具有很好的市場推廣前景。

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