一種數(shù)控鉆床的自動(dòng)固定機(jī)構(gòu)及PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬炎浩鄭雄勝

（1.浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，浙江 舟山 316000；2.浙江省近海海洋工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 舟山 316000)

一種數(shù)控鉆床的自動(dòng)固定機(jī)構(gòu)及PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馬炎浩1，2鄭雄勝1，2

（1.浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院，浙江 舟山 316000；2.浙江省近海海洋工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 舟山 316000)

文章介紹的數(shù)控鉆床的固定機(jī)構(gòu)是基于在工作臺(tái)上設(shè)置固定槽，讓工件在工作臺(tái)上低速轉(zhuǎn)動(dòng)，待工件轉(zhuǎn)動(dòng)至正確位置以后，配合PLC與傳感器，進(jìn)行鎖緊，以達(dá)到自動(dòng)固定的目的。

數(shù)控鉆床；固定機(jī)構(gòu)；PLC

如今數(shù)控技術(shù)日益發(fā)展，數(shù)控鉆床仍存在一些問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，數(shù)控鉆床的加工過(guò)程中，不能實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)固定，大幅度影響了生產(chǎn)效率。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)固定機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有的數(shù)控鉆床工作臺(tái)不能直接固定工件的問(wèn)題。

1 自動(dòng)固定裝置結(jié)構(gòu)和工作原理

數(shù)控鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1所示，主要包括機(jī)架，減速器，工作臺(tái)，旋轉(zhuǎn)軸，電動(dòng)機(jī)等組成。自動(dòng)固定裝置主要依靠在工作臺(tái)上的固定槽，配合電動(dòng)機(jī)和減速器的作用，使工作臺(tái)能夠低速旋轉(zhuǎn)。配合固定槽，工件在固定槽內(nèi)能夠配合傳感器進(jìn)行自動(dòng)固定。處于正確位置之后。機(jī)械手動(dòng)作，完成固定。

1.1自動(dòng)固定裝置結(jié)構(gòu)組成

其工作臺(tái)自動(dòng)固定結(jié)構(gòu)如圖 2所示，工作臺(tái)底部連有一根旋轉(zhuǎn)軸，可以帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸則通過(guò)齒輪與減速器連接，減速器的另一端連接有一個(gè)電動(dòng)機(jī)。值得注意的是，在工作臺(tái)上有若干個(gè)橫截面為凸字型的固定槽。固定槽包括四個(gè)大直角固定槽和四個(gè)小直角固定槽，一個(gè)小直角固定槽位于對(duì)應(yīng)的一個(gè)大直角固定槽內(nèi)，以一個(gè)大直角固定槽和一個(gè)小直角固定槽為一組將工作臺(tái)分成四個(gè)固定區(qū)域。在固定槽的直角轉(zhuǎn)彎處，有圓角過(guò)渡。同時(shí)，在固定槽上有螺栓和螺母配合。

圖1　數(shù)控鉆床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2　數(shù)控鉆床工作臺(tái)自動(dòng)固定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2自動(dòng)固定裝置工作原理

電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)能夠低速轉(zhuǎn)動(dòng)。而工件通過(guò)螺栓，初步固定在工作臺(tái)上，此時(shí)，螺母僅僅是套在螺栓上，并沒(méi)有起到固定的作用。當(dāng)工作臺(tái)低速轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度，在螺栓上的兩個(gè)壓力傳感器同時(shí)傳來(lái)滿足壓力條件的信號(hào)時(shí)，即工件在固定槽上處于正確位置，通過(guò)螺母固定，可以滿足鉆床工作的條件。接下來(lái)，通過(guò)機(jī)械手動(dòng)作，把螺母與螺栓的壓力調(diào)整到設(shè)定值。待滿足條件后，鉆床開始工作。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1PLC控制程序設(shè)定

由于實(shí)際加工中，工件本身的差異，如何判斷工件在工作臺(tái)中處于適當(dāng)位置是一個(gè)難點(diǎn)，為了解決這個(gè)難題，需要在工作臺(tái)固定螺栓的兩側(cè)安裝高靈敏度的傳感器，同時(shí)設(shè)定，只有當(dāng)兩傳感器都發(fā)出定位正確時(shí)的信號(hào)時(shí)，才可以進(jìn)行下一步操作。之所以要采用兩個(gè)傳感器是為了防止在工作臺(tái)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)一邊卡死，一邊仍靈活的情況。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在螺栓底部可以先旋上螺母，但是不能鎖緊，待固定準(zhǔn)確后，再利用機(jī)械手配合壓力傳感器，擰緊螺母。

2.2程序運(yùn)算參數(shù)

確定螺栓和螺母及配合時(shí)的壓力參數(shù)，即先設(shè)定當(dāng)螺栓上的傳感器的工作壓力P1，螺母與螺栓配合時(shí)的工作壓力P2。

PLC控制流程如圖3所示。

圖3　PLC流程控制圖

2.3I/O地址分配

為了實(shí)現(xiàn)上述要求，系統(tǒng)共需要開關(guān)輸入量 4個(gè)，開關(guān)輸出量5個(gè)。I/O地址分配表如下表1所示。

表1　PLC I/O地址分配表

圖4　PLC接線圖

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1控制系統(tǒng)梯形圖編制

根據(jù)該裝置的工作要求和I/O地址編制，設(shè)計(jì)其梯形圖如圖5所示。

圖5　PLC控制程序梯形圖

3.2控制系統(tǒng)控制指令程序

結(jié)合圖5，控制系統(tǒng)的控制指令程序如表2所示。

表2　控制系統(tǒng)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 結(jié)論

本自動(dòng)固定裝置解決了鉆床加工中反復(fù)加緊工件過(guò)程中工作繁重的問(wèn)題，但是在實(shí)際操作中，需要較長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試P1，P2的壓力值，在工作中可能會(huì)有不確定因素。因此，在實(shí)際加工中，還是需要有人看管，防止出現(xiàn)意外。

[1] 范永勝.電器控制與PLC應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社, 2014.

[2] 趙華.機(jī)電傳動(dòng)與控制[M].北京:高等教育出版社,2007.

[3] 常健生.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)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

馬炎浩（1994－），男，浙江寧波人，浙江海洋學(xué)院船舶與海洋工程學(xué)院學(xué)生，研究方向?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)控制。