组合机床论文范文

组合机床论文范文（精选12篇）

组合机床论文 第1篇

专用机床是为一定的加工对象设计和制造的, 用来专门完成一种工件的一道或几道工序。这种机床通常是用很多刀具同时进行切削, 且实现了辅助动作的自动化, 故生产效率高, 能稳定地保证加工质量, 同时还可减轻劳动强度。但专用机床是针对某种特定零件的特定工序设计的, 当产品更新或加工对象稍有改变时, 它很难重新改装, 往往需要另行设计制造。组合机床是专用机床的一种重要类型, 是由通用部件及少量专用部件组合起来的高效率专用机床。

组合机床是一种自动化或半自动化的机床。无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有迸给机构的切削头或夹具等的部件, 有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件, 主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等[1]。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件, 有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。组合机床克服了一般专用机床的缺点。它概括分析了各种专用机床的构造, 将其划为若干具有一定功能的独立部件。一些独立的部件在配置各种不同结构型式的专用机床时可以互相通用。

2 组合机床特点

在专用机床中某些部件因重复使用, 逐步发展成为通用部件, 因而产生了组合机床。组合机床与一般专用机床相比较, 具有如下优点[2]: (1) 设计与制造周期短。这是因为组合机床的通用化程度高, 通用部件、通用零件和标准件约占70.90%, 其中许多是预先制造好的, 在制造新机床时可以根据需要选用。需要设计、制造的只是少量专用零部件。 (2) 组合机床的通用零部件, 是经过生产实践考验多次反复修改定型的, 因而结构的可靠性和工艺性较好, 使用性能较稳定, 有利于稳定地保证加工质量。 (3) 组合机床的通用零部件都己标准化、系列化因而可以组织成批生产, 这样不仅可提高制造精度, 而且可以降低机床的成本, 加快专用机床制造的速度。 (4) 组合机床自动化程度高, 便于维修, 通用的易耗易损件可以提前准备, 必要时甚至可以改换整个通用部件。 (5) 便于产品更新。当改变加工对象时, 通用部件可以重新利用, 改装成新的专用机床。但由于组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的, 具有较广的适应性而且规格也有限, 这样就使组合机床的结构较一般专用机床稍为复杂。组合机床改装时, 约有10%~20%的零件不能利用, 改装劳动量也较大。

3 组合机床的应用范围

从生产规模方面考虑, 由于组合机床是一种高效率自动化机床, 并且能从多方面、多工位对一个或多个工件同时进行多刀加工, 因而特别适用于成批、大量定型产品的加工。目前, 我国组合机床已经越来越广泛地应用于汽车、拖拉机、内燃机、电机、阀门、自行车、缝纫机、仪器仪表、机床制造及国防工业等部门。

从工艺内容考虑, 组合机床的一个显著特点是加工时零件大都固定不动, 由刀具旋转及进给来完成加工循环。因此目前主要用于孔加工和平面加工, 如钻孔、扩孔、铰孔、沟槽及成型表面加工、铣端面、锪平面和螺纹加工。此外, 还可进行短外圆车削、平面磨削、拉孔和Nd, 槽等加工, 也可完成一些非切削加工, 如简单的装配工序、检查等。组合机床最适于加工箱体类零件, 如气缸体、气缸盖、变速箱体、电机座及仪器仪表壳体等。对于轮盘类、轴类、叉架类和盖板类零件也可以完成许多加工工序。

4 组合机床的发展概况

组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用, 因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制, 它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件。近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额1) , 完成钻孔、扩孔、铰孔, 加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台, 在孔内镗各种形状槽, 以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多, 有大型组合机床和小型组合机床, 有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式, 还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步, 一种新型的组合机床一一柔性组合机床越来越受到人们的青睐, 它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换, 配以可编程序控制器 (PLC) 、数字控制 (NC) 等, 能任意改变工作循环控制和驱动系统, 并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外, 近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机 (清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线) 等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品, 是根据用户特殊要求而设计的, 它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。

由于专用机床是一种“量体裁衣”产品, 具有高效自动化的优点, 是大批量生产企业的理想装备。随着制造技术的进步, 数控技术的普及, 专用机床的数控化发展也很快, 专用机床在生产实践中占有一定的比重。据有关资料介绍, 日本2001年专用机床产值占机床产值的比达到8, 896;我国台湾省这一数字达到6.9%;而我国仅0.67%。所以, 在当前产品结构调整中, 发展专用机床是行业发展中的一个值得注意的问题。

5 结语

随着计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展, 制造业中有许多新概念、新观点应运而生, 集成化、网络化、敏捷化、数字化、虚拟化与智能化构成了当前制造系统发展的主要特点, 如何把组合机床应用到煤矿设备机加工去是值得思考的问题。

参考文献

[1]李美颐.齿轮泵侧板卸荷孔加工组合机床设计[J].煤矿机械, 2009, 30 (7) .

组合机床夹具设计文献综述 第2篇

1、张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008，2、薛顺源等.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社，2001.3、大连组合机床研究所组合机床设计（第一册）北京：机械工业出版社，1975

4、任家隆，李菊丽，张冰蔚主编.机械制造技术基础[M].北京：高等教育出版社，2009.5、孙桓，陈作模．机械原理[M] ．北京：高等教育出版社．2006 ．

6、邱宣怀．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2007 ．

7、崔正昀．机械设计基础[M]．天津：天津大学出版社．2000 ．

8、徐灏．机械设计手册[M1] ．北京：机械工业出版社．1991 9

组合机床精扩孔刀具的改进 第3篇

关键词：组合机床；扩孔；合金；强度

合金刀具的应用很广泛，特别是对于铝件的加工，是我们的首选。在加工一个类似于细长孔的工件时，工件材料为ZL107，硬度为HB180，孔大小为φ26（0，+0.04）mm，孔深为360mm，在精扩孔工序，需要扩孔钻（设计的排屑槽为30°的螺旋槽），在实际的使用中，合金镶块非常容易脱落，几乎加工2至300件就脱落一次，不得不停下设备更换刀具；由于整个零件在组合机床上加工，八道工序同时进行，精扩孔工序换刀频繁，其他工序也得停下来等待，这样就降低了整个零件是加工效率，因此迫切要求解决这个问题。

1.经过认真分析，合金脱落的原因有二个方面

1.1.毛坯原因：工件材料为ZL107，通过低压铸造形成毛坯，由于脱模的需要，工件的拔模斜度设计为1.5°，口部尺寸大，底部尺寸小，当扩孔至底部时，底部的加工余量越来越大，单边的加工量约为2.3mm，刀具进入底部区域时切屑力大增，使刀具合金容易脱落；由于压铸模具已经成型，更改周期长，费用高，因此不考虑作更改。

1.2.刀具本身设计不合理：刀具结构设计为合金与轴线成30度角，刃磨后合金背面支撑太薄，强度不够产生屈服变形。（见图1）

改进方案：一 ，增加前工序初扩孔的深度，即加长初扩孔刀的长度，初扩孔加工后给精扩孔留有足够余量即可；

2. 改进刀具

将两刃麻花钻改为四刃麻花钻，将30°螺旋排屑槽改为5°～7°的排屑槽；（见图2），改进理由：由30°螺旋槽改为5°～7°的排屑槽后，提高了刀具刀杆的强度，降低了切削时刀具的振动；两瓣刃改为四瓣刃，降低了单刃的切削力，从而能有效地改善刀具切削的受力情况。

改进设计后，立即委托刀具制作单位加工，然后上组合机床试刀，发现效果不大，仔细观察刀具，原来是加工刃磨时为了保证端面刃的刃磨效果，把刀具中心给磨下去了（见图3）；其结果是降低了每瓣刃支撑的强度，合金同样容易脱落。参考同类刀具，在扩孔刀的一瓣上增加一个凸台（见图4）；

增加凸台的原因是：工件内孔底面设计有一个直径为?10.5mm，深1mm的沉孔，虽然毛坯有沉孔，但由于余量过大，但在粗扩孔过后，这个沉孔的深度已经小于0.5mm了，造成精扩孔时阻力很大，为了保证刀具的强度，必须设计这样一个台阶来减小刀具的受力状况，，并且这样的设计和产品的设计是吻合的，不会影响产品的结构。

其二：为了刀具加工刃磨的需要，刀瓣凸出刀体的端面，只须将此切削刃刃磨到中心处，其余刀刃则不必刃磨到中心处；另外在刃磨时可以保护中心基体不被刃磨，不必到达中心部位就可将刀刃端面磨好；（见图4（b））

组合机床电气控制系统改造 第4篇

矿业分公司检修制造部设备制造厂有一台制造于1998年的卧式平头双面倒角机床(也称组合机床),型号为ZHS-HT011,用于钢管两端管口的倒角切削加工,曾经在该厂陶瓷内衬复合钢管制作过程中起到不可替代的作用。该机床采用液压方式固定加工件,并采用自动循环执行和手动执行两种工作方式,自动循环执行方式能够降低各工序的中间操作环节,从而提高加工效率。

机床电气控制系统的核心部件为日本欧姆龙公司生产的型号为C60P-CDR-A的PLC,该型号PLC参数为电源电压AC220V,输入32点,继电器型输出28点。日前由于机床长时间使用和使用环境较差等原因,老化严重,PLC的输出点已经大部分损坏,设备已经面临瘫痪,而该类型PLC已经过时,市面采购不到,内部程序也无法下载,所以决定在不更改大部分执行部件的情况下,更换现有PLC,并根据机床使用要求进行重新编程。

2 工作原理[1]

组合机床的结构如图1所示。

当组合机床工作时,把要加工的钢管件经导入轨道推送到小车边上,经过前后小车的升降配合,把钢管件送到左右夹紧装置所在的工作平台。此时左右液压夹紧装置将钢管件两端夹紧,左右加工主轴快进,当刀头碰到钢管件时进入工进旋转切削状态开始加工。待工件加工完成后,左右主轴快速退回到原位,夹紧装置松开,前后小车配合将加工好的工件推送到导出轨道,完成一个工作循环。整个工作过程中,小车、主轴滑台以及夹紧等操作都有限位开关进行控制。

该机床的动力有电气和液压两种方式,其主电路控制原理如图2,其它各部由PLC控制液压电磁阀执行。

3 电气控制系统设计[2,3]

电气控制系统主要对液压夹紧、小车、滑台、主轴旋转等工作部件进行控制,系统执行元件以限位开关SQ为主。按照组合机床的加工要求,设计两种工作系统,由操作台上的“自动/手动”转换开关控制。

(1)自动循环执行系统设计

当“自动/手动”开关打到“自动”档时,机床开始自动循环状态的工作。工作步骤如下:

(1)小车并向后将加工件推上,小车升起;(装料)

(2)小车向前将加工件送到夹紧加工处;

(3)小车落下,左右夹紧装置同时夹紧;

(4)左右滑台快进,当刀头碰到工件时停止;

(5)主轴旋转加工,左右滑台工进;

(6)当加工完成后,左右滑台快退;

(7)夹紧装置松开;

(8)将加工件推入导出平台。(卸料)

整个循环开始前要对各部件是否处在原位进行确认,并且启动液压电磁阀,保证系统液压正常。

(2)手动执行系统设计

手动执行时的工作步骤和自动循环步骤一样,只是将各关键步骤设置一个手动开关,用手动开关来控制各步执行。

(3)绘制工作状态表

表1中SB为操作平台上的相应的按钮开关,SQ为各处限位开关,SP为液压信号,M为霍尔传感信号。

(4)控制系统硬件配置

输入信号:组合机床的各位置安装有限位开关17个,以及手动执行所需的开关13个等共39个。

输出信号:各状态指示灯、电磁阀以及接触器线圈等共23个。

基于以上参数,选用单片机为欧姆龙公司的CP1L-M60DR-A,AC电源,DC输入36点,继电器输出24点。扩展单元选用CP1W-20EDR1,12点DC输入,8点继电器输出。输入/输出信号分配表(部分)如表2所示。

4 PLC梯形图设计[4]

经分析可知,组合机床工作时有自动和手动两种工作方式,在程序设计时需做两方面的考虑。先进行自动程序的设计,然后在程序中加入互锁就可完成自动和手动的转换了。由于组合机床自动工作方式的动作具有一定的顺序,是一步一步接着进行的,因此用顺序功能图来进行设计。顺序功能图就是将机械设备的动作按照其工作顺序分解成一步步的功能状态,由此完成的顺序功能图也称步进迁移图。用顺序功能图法设计的自动方式主程序如图3所示。

组合机床的手动工作方式要求机床的每一个工作状态(或步骤)都能进行控制,所以设计了一个互锁程序,用中间继电器1800常闭触点串接在自动控制的各程序中。在转成手动方式时0100关闭,使串接在自动控制程序中的常闭触点1800断开,转而执行手动控制程序。图4为“升起”步中常闭触点1800的使用情况。

5 结语

通过对组合机床的电气系统改造,更新了系统控制元件,并重新对控制程序进行了编写,使整个电气控制系统更好地满足了生产要求。

参考文献

[1]组合机床图纸[Z].组合机床研究所,1997.

[2]张凤池,曹荣敏.现代工厂电气控制[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3]李军英,刘艳香,焦冬梅.三菱PLC在气动机械手中的应用[J].机电工程技术,2007,36(9):57-60.

组合机床论文 第5篇

一、课程设计的目的------1

二、课程设计内容概述---1

1三面铣组合机床概述

⑴基本结构 ⑵液压系tong

2三面铣组合机床的控制要求

三、课程设计的任务和要求---------------------------4

四、课程设计的具体内容------------------------------4 ⑴机械动力滑台的设计 ⑵I/O分配表 ⑶单循环自动工作 a.单循环自动工作循环图 b.单循环自动工作功能表 c.单循环自动工作梯形图 ⑷左铣单循环工作 a.左铣单循环功能表 b.左铣单循环梯形图 ⑸右2铣单循环工作 a.右2铣单循环功能表 b.右2铣单循环梯形图 ⑹公用程序 ⑺回原位程序 ⑻手动程序

⑼PLC梯形图总体结构图 ⑽电气接线图 ⑾主电路及照明电路 ⑿面板设计

五、实验调试与体会--13

六、课程设计小结-----13

PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用

3453.根据三面铣组合机床的控制要求，画出系统的功能表图 4.编制PLC梯形图程序并调试

5.正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表； 6.绘制电气接线图，接线并调试； 7.整理技术资料，编写使用说明书。

液压系统原理图

AC 110VQS自动手动SA1单循环启动左铣头单循环右1铣头单循环立铣头单循环SA2右2铣头单循环SB3启动工件夹紧SB4原位SQ1左、右1铣/工进SQ2立铣右2铣起、右1铣停终点工件松开SQ3SQ4SQ5SB5X00X01X02X03X04X05X06X07X10X11LNSB2SB1KMKMFU1KMCOM1COM2Y00Y01Y02YV1 夹紧工件YV2 松开工件KM7 滑台快进KM6 滑台工进KM8 滑台快退KM1 左铣头启动KM2 右1铣头启动KM3 立铣头启动KM4 右2铣头启动HL1 原位指示灯KMFU2FX2N-48MRX12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27COMY03Y04Y05Y06Y07Y10Y11Y12Y13Y14Y15Y16Y17滑台快进SB6滑台快退SB7停止SB8SB9液压泵工作SB10回原位左铣头电动SB11右1铣头点动立铣头点动右2铣头点动SB12SB13SB14HL2 液压泵工作指示灯HL3 工件夹紧指示HL4 加工工件指示HL5 终点指示KM5 液压泵启动YA 制动器

五、设计心得体会

本次设计三面铣组合机床控制系统应用。

首先，我复习巩固了PLC软件的控制使用，对机械手操作的构造及连线了解加深，对三面铣组合机床的慨况有了更确切的理解，实际感受到PLC在机电控制中起到了重要的作用。

其次，这次设计使我更加的深刻认识到，学过的东西捡起来是一件很不易的事情！所以，重要的东西还是要经常去温故的，知新就谈不上了，但至少也不会忘记所学的东西。

再者，深感PLC的使用会越来越普及，因为他使机械半自动化面向全自动化，这也许就是未来的需要！

六、课程设计小结

1复习巩固了机电传动控制的各方面内容，对PLC设计的流程有了一定的了解。

2对PLC的应用有了进一步的认识，把PLC与实际生活的事物可以联系起来。深感PLC的使用会越来越普及，因为他使机械化面向自动化，3本次设计内容借鉴课本：21世纪高职专系列教材《电气控制与PLC应用技术》、以及网络信息

组合机床论文 第6篇

【关键词】汽车零部件；组合机床；发展

一、组合机床的分类及构成

组合机床是按系列化、标准化原则设计的通用部件以及按被加工工件形状和加工要求而设计的专用部件所组成的高效专用机床。组合机床按通用部件组成可分为大型组合机床和小型组合机床。按配置形式又分为单工位和多工位机床两大类。单工位机有单面、双面、三面、四面几种。多工位机有移动工作台式、回转工作台式和回转鼓轮式。组合机床主要由动力部件、支承部件、输送部件、控制部件、辅助部件组成。

二、组合机床在汽车零部件加工中的应用

由于组合机床生产效率高、可靠性强，在我国的汽车零部件制造领域得到了广泛应用。

1.回转多工位组合机床。

回转多工位组合机可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此外，还可以通过转位夹具（在回转工作台机床上）或通过转位、翻转装置（在自动线上）实现工件的五面加工或全部加工，如汽车后桥主减速器壳在六工位回转式多工位组合机床上可依次完成工件装夹定位→钻连接法兰孔→钻→铰孔→钻轴承压盖孔→倒角→攻螺纹孔多道工序。而应用十工位回转组合机床可对发动机气门挺杆一次完成钻、铰孔、铣、攻丝等。

2.单工位多面组合机床。

后桥主减速器壳，其空间十字孔形状位置精度要求高，在通用机床上根本无法实现。而利用三面组合机床（镗削头），工件在一次装夹完成四个轴承孔的加工，同轴度、垂直度、偏置距、孔径精度都达到设计要求。

后桥壳作为汽车驱动后桥的支撑部件，其加工尺寸及连接孔多，而其三组法兰连接孔则通过三面组合机床完成。机床由三付多轴箱、液压滑台、PLC、定位夹紧系统等组成，一次可完成全部孔的钻削加工。有些还利用双工位组合机床还可进一步实现自动攻丝工序，大幅提高了生产效率。 同样，利用铣、钻四面组合机床，由四面同时对差速器十字轴进行铣、钻加工，有效提升了加工效率及及加工精度。

3.随行夹具组合机床。

在组合机床中利用拖链使组合机床随性夹具沿导轨往复移动，可实现多工位加工。如差速器壳行星轴孔的加工。一工位实现钻扩工序，二工位实现铰孔工序。另外在后桥半轴法兰孔的钻扩铰工序，多工位随行夹具组合机床也被广泛应用。

4.单面专用组合机床。

这种机床加工范围较窄，主要用于加工较大孔径的工件。在汽车后桥壳的中孔加工中得到应用。其由镗削头、液压辅助夹紧系统、控制系统等组成。中孔车端面、镗孔、倒角一次完成。

在后桥壳的焊接中组合机床也同样得到了应用。如桥壳环焊缝焊接组合机床、桥壳中段直焊缝焊接组合机床。其主要由焊枪系统、伺服电机、滚珠丝杠传动、翻转系统、气动元件、控制系统等组成，焊接效率高、质量稳定。

三、组合机床的发展方向

现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。而主要用户汽车和内燃机等行业的迅速发展，则有力地推动和激励了组合机床由过去的“刚性”结构向“柔性”化方向发展。

1.广泛采用数控技术。

随着技术的不断进步，数控技术被应用于多工位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。提高了组合机床的工作的灵活性、可靠性和加工精度。

2.加工节拍进一步缩短。

缩短加工节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。

缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。目前，随行夹具的输送速度可达60m/min或更高些，加工模块快速移动速度达40m/min。

3.柔性化进展迅速。

在制造业大批量、多品种生产大环境下，加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施，使加工装备具有了一定的柔性。先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床，同时根据加工中心的发展，开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元，并以此为基础组成了柔性加工自动线（FTL）。近十年来，组合机床的数控化发展是十分迅速的。而汽车工业对柔性自动化技术装备的需求量日益增多。如日本丰田汽车公司，在本世纪末的目标是公司下属工厂的柔性化加工系统的普及率达到100%。

组合机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。由数控加工模块组成的柔性组合机床，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。柔性组合机床和柔性自动线用的数控加工模块，按其数控坐标（轴）数，主要有单坐标（Z）、双坐标（X-Z、Y-Z、Z-U和Z-B等）和三坐标（X-Y-Z）加工模块；按其主轴数，有单轴和多轴加工模块，也有单轴和多轴复合加工模块。

单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件（或多轴箱，包括可换多轴箱）组成。双坐标加工模块由数控十字滑台和主轴部件组成。多轴加工模块主要用于加工箱体和盘类工件的柔性组合机床和柔性自动线。这类模块有多种不同的结构形式，但基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式多轴加工模块。

除上述各种CNC加工模块外，机器人和伺服驱动的夹具也是柔性组合机床和柔性自动线的重要部件。特别在柔性自动线上，目前已较普遍地采用龙门式空架机器人进行工件的自动上下料，用于工件的转位或翻转。为搬运不同的工件，可在自动线旁设置手爪库，以实现手爪的自动更换。夹具配备伺服驱动装置，以适应工件族内不同工件的自动夹紧。

4.加工精度日益提高。

汽车制造业为增强其汽车的竞争力，不断地加严其关键件的制造公差，并通过三坐标及计算机辅助测量和分析方法，以及通过设备能力检验来提高其产品的质量。目前，在验收组合机床和自动线时，已普遍要求设备的工序能力系数要大于1.33，有的甚至要求工序能力系数要大于1.67，以便确保稳定的加工精度。应指出，采用Cp≥1.33来验收设备，这实际上是加严了工件的制造公差，对组合机床和自动线提出了更高的要求。机床制造厂为了满足用户对工件加工精度的高要求，进一步提高了主轴部件、镗杆、夹具（包括镗模）的精度。

四、结论

卧式单面16轴组合机床系统设计 第7篇

1.1 液压传动的优点

一是液压传动可在运行过程中方便地实现无级, 调速范围可达1000∶1。液压传动装置可在极低的速度下输出很大的力。二是液压传动易于实现自动化, 特别是采用电液和气液传动时, 可实现复杂的自动控制。三是液压传动易于实现过载保护。当液压系统超负荷时, 液压油可以经溢流阀流回油箱, 系统得到过载保护。

1.2 液压传动的缺点

一是不能保证严格的传动比。这是由于液压介质的可压缩性和不可避免的泄漏等因素引起的。二是系统工作时, 对温度的变化较为敏感。液压介质的黏性随温度的变化而变化, 从而使液压系统不易保证在高温和低温下都具有良好的工作稳定性。三是在液压传动中, 能量需经过两次变换, 且液压能在传动过程中有流量和压力损失, 所以系统能量损失较大, 传递效率较低。

2 液压系统的设计流程

液压系统的设计一般泛指液压传动系统的设计。由于液压传动系统和液压控制系统从结构和工作原理而言并无本质区别。通常所说的液压系统设计, 皆为液压传动系统设计。液压系统的设计与主机的设计是紧密联系的, 所设计的液压系统首先应满足主机的拖动、循环要求, 其次还要符合结构简单、体积小、重量轻、工作安全可靠、使用维护方便经济性好等公认的设计原则。

2.1 液压系统设计

设计一台卧式单面16轴钻组合机床动力滑台液压系统, 主要用于加工箱形零件的孔系。其工作循环是“快进、工进、快退、停止”, 其中用于加工直径12mm孔的轴10根, 直径8mm孔的轴6根。刀具材料为高速钢, 工件材料为铸铁, 硬度为240HBS, 机床工作部件总质量m=1500kg, 快进、快退速度均为5.5m/min, 快进行程120mm, 工进行程60mm, 往复运动的加速、减速时间不超过0.2s, 动力滑台采用平导轨, 静摩擦因数u=0.2, 动摩擦因数u=0.1。执行元件为液压缸。

静摩擦阻力:Fs=fsG=fsmg

=0.2×1500×9.8=2940N

动摩擦阻力:Fd=fdG=fdmg

=0.1×1500×9.8=1470N

undefined

工进速度可按加工ϕ12mm的切削用量计算, 即:

undefined

快进时间:undefined

工进时间:undefined

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查表初选液压缸设计压力为3MPa。

为了满足工作台快速进退速度相等, 并减小液压泵的流量, 今将液压缸的无杆腔作为主工作腔, 并在快进时差动连接, 则液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积A1与A2应满足A1=2A2 (即液压缸内径D和活塞杆直径d间应满足:undefined。

为了防止工进结束时发生前冲, 液压缸需保持一定的回油背压。查表暂取背压为1MPa, 并取液压缸效率ηcm=0.9, 则可计算出液压缸无杆腔。

由式undefined得:

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液压缸直径:undefined

根据GB2348—1993中, 取标准直径:D=100mm

因为A1=2A2, 所以undefined

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差动连接快进时, 液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1, 其差值估取ΔP=P2-P1=0.5MPa, 并注意到启动瞬间液压缸尚未移动, 此时ΔP=0;另外, 取回油时的压力损失为0.5MPa。

2.2 液压缸设计

PLC在组合机床的控制应用 第8篇

1 PLC控制系统与组合机床

PLC即可编程逻辑控制器, 由电源、CPU、存储器、输入端口、输出端口及功能模块等结构系统组成, 类似于一般的计算机结构。是用电子控制程序进行数字运算操作、顺序控制、逻辑运算等多项用户指令的操作, 通过数字信息的输入和输出, 完成对机械或生产过程的操控。

PLC控制系统的编程简单, 不仅使用方便, 而且极具功能性, 由于其抗干扰能力很强, 可靠性也会比较高, 在设计、安装和调试上也相当便捷。而PLC的故障率低也是设备自动化控制的较好保障。

组合机床是一种高效的专用机床, 根据加工需要, 采用大量通用部件与少量专用部件组成, 比普通机床的工作效率要高很多, 其基础是建立在通用部件所实现的进给运动和切割技能之上。组合机床的通用部件, 按照其部件功能分类, 包括动力部件、输送部件、支撑部件、控制部件及辅助部件等, 其中动力部件的主要功能是为组合机床的运动提供条件, 包括主运动和进给运动, 主要由动力箱、动力滑台和切削头提供。机床的组成装置一般包括床身、夹紧装置、工位滑台、动力系统、液压系统和冷却排屑系统等。

在机床工作中, 动力系统执行靠电机维持, 在组合机床中有四台电机, 包括油泵电机、冷却泵电机以及左右动力头电机。油泵是实现机床前进、后退以及加紧操作的动力提供, 作用于左右工作台;冷却泵电机是油泵电机启动工作, 保证加工工序的顺利完成之后, 冷却泵对主轴延时执行即时停止、保证加工过程的一个周期循环结束;而左、右动力头机电的主要作用是保证组合机床进行正常的切割和加工。其工作特点是, 首先确认加工机床的工作状态, 然后根据加工要求选择加工方式。通过对机床进行调整, 保证机床恢复原位, 在机床夹紧工件后, 左右滑台开始前进, 工件加工结束后, 左右滑台再后退至原位, 松开工件, 完成一个周期工作。通过设置周期次数, 实现完整循环加工过程。

由于现代工业生产更加多样化, 对设备部件的要求也更加严格, 通用部件的标准化和系列化, 就需要配备灵活的控制系统, 实现工程设计和生产周期的高效性, 完善工业生产的自动化运用。因此, PLC控制系统在组合机床的控制应用中有很好的发展前景。

2 PLC控制系统在组合机床的控制设计原则

实现PLC控制系统在组合机床的控制, 首先需要进行控制设计, 而设计需要遵循以下几点原则:

2.1 任务分析评估

由于PLC控制的全面性, 在任务设置中, 根据PLC的控制范围, 选择合适组合机床的应用操作模块。

2.2 进行I/O模块的选址

PLC控制系统设计的根本就是就是接线端上信号地址的设定, 只有进行I/O地址的确定, 才能实现编程, 绘制出安装组图和设计线路, 才能实现组合机床控制应用。

2.3 保证控制系统设计分析有效

PLC控制系统是由软件系统和硬件系统组成设计而来的, 硬件设计主要强调控制器的设计、电气线路的设计、外围线路的设计等, 软件设计则重点在对控制系统编程软件的设计, 对这些控制系统进行合理有效分析, 合理编制, 才能实现组合机床的自动化控制。

2.4 实施调控

对PLC控制系统进行调试, 是为了保证控制设计的完整性和有效性, 是将PLC控制下的的组合机床投入实际工业生产的重要保障措施。调控过程主要包括系统模拟调试和联机调试, 其中, 模拟调试可以对系统设计工艺要求是否符合条件进行确定, 在系统外接电路, 输入模拟信号并观察外部输出状态, 确保符合控制要求。如果模拟调试正常, 就需要进一步的联机调试, 采用编程器进行分级分段调试, 检查是否符合实际控制要求, 并要保证连续调试3个以上的循环过程, 以保证调试的准确性。只有全面进行系统调试, 才能保证PLC系统能投入使用。

3 PLC控制系统在组合机床控制中的应用

传统的继电器逻辑控制系统, 设计线路复杂, 容易在机床运作中容易出现问题故障, 维修起来不是很便捷, 会导致工业生产效率的降低。将新的控制系统PLC运用到组合机床的控制中, 是增加工作效率, 实现自动化控制生产的有效途径。

3.1 对PLC进行准确的I/O模块选择

I/O模块承担着应用程序执行命令数据。准确的I/O电位选择, 不仅可以实现控制程序的控制编程, 还能保留PLC的输入和输出空间, 对今后组合机床功能控制升级奠定基础。PLC的控制具有的全面性, 有助于实现机床组件操作的精准度, 准确的定位编程使程序具有可靠性。

3.2 编制组合机床控制程序

实现组合机床上滑台的左右移动以及对工件的夹紧和松开。因此要相应设置滑台左、右移动的坐标控制信号和工件夹紧、放松的控制程序, 在工件进行夹紧时, 要注意保持控制系统延时相应的吸合时间的程序设置。

3.3 机床运作调整

应用于组合机床的程序设计完成之后, 要进行系统调试和联机调试, 以保证程序设置的准确性、有效性。PLC控制系统不仅可以实现组合机床的自动化在控制, 还能编制用于人工调整的系统控制, 保证了在设备运行中可以随时进行人工调整, 进行适当的机床工作操作调整。

4 结束语

综上所述, 组合机床的PLC控制系统, 显著地克服了传统继电器控制方法下存在的一系列问题, 不仅实现了组合机床的自动化操作, 提高了生产效率, 还保证组合机床的高效性, 操作简便, 维修方便等, 对于组合机床在工业上的应用有很好的促进作用, 也是实现PLC控制系统有效推广的途径之一。由此可见, PLC控制系统在组合机床的控制应用是很有价值的。

参考文献

[1]曾燕飞, 李虎山.基于PLC的三面铣组合机床电气控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2010 (01) .

PLC在组合机床改造中的应用 第9篇

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。

1 组合机床自动线中的3种滑台

1.1 PLC控制的数控滑台结构

一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成。

伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施, 避免产生反向死区或使加工精度下降;而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求, 确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副, 具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点, 但成本较高且不能自锁。

1.2 控制系统的软件结构

软件结构根据控制要求而设计, 主要划分为五大模块:即步进电机控制模块、定位控制模块、数据拨盘输入及数据传输模块、数码输出显示模块、元件故障的自动检测与报警模块。

由于整个软件结构较为庞大, 脉冲控制器产生0.1s的控制脉冲, 使移位寄存器移位, 提供六拍时序脉冲, 通过三相六拍环形分配器使3个输出继电器Y430、Y431、Y432按照单双六拍的通电方式控制步进电机。为实现定位控制, 采用不同的计数器分别控制粗定位行程和精定位行程, 计数器的设定值依据行程而定。例如, 设刀具或工作台欲从A点移至C点, 已知AC=200mm, 把AC划分为AB与BC两段, AB=196mm, BC=4mm, AB段为粗定位行程, 采用0.1mm/步的脉冲当量快速移动, 利用了6位计数器 (C660/C661) , 而BC段为精定位行程, 采用0.01mm/步的脉冲当量精确定位, 利用了3位计数器C460, 在粗定位结束进入精定位的同时, PLC自动接通电磁离合器输出点Y433以实现变速机构的更换。

1.3 PLC控制系统的接地方法

1) 由于PLC机柜和操作台、配电柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分, 由于各种原因 (如腐蚀、绝缘破损等) 而有可能带危险电压, 所以应该进行保护接地, 低于36V供电的设备, 无特殊要求可不做接地保护。

2) PLC控制系统中的基准电位是各回路工作的参考电位, 基准电位的连接线称为系统地, 通常是控制回路直流电源的零伏导线, 系统接地的方式有浮地方式、直接接地方式和电容接地方式。

3) 为防止静电感应和磁场感应而设置的屏蔽接地端子应做屏蔽接地。其中信号回路接地和屏蔽接地又通称为工作接地。

2 PLC在组合机床改造中的软件控制逻辑

由滑台的PLC控制方法可知, 应使步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率受到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器;对于频率较低的控制脉冲, 可以利用PLC中的定时器构成。脉冲频率通过定时器的定时常数控制脉冲周期, 脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数达到设定值时, 计数器C10动作切断脉冲发生器回路, 使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转, 伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时, 可用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的频率可达4 000Hz~6 000Hz。对于自动线上的一般伺服机构, 其速度可以得到充分满足。

4 PLC在组合机床改造中的应用

可编程控制器 (简称PLC) 以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点, 被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其卓越的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制, 可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70%~90%, 甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。特别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。

这里所说的改造, 是指利用PLC技术改造组合机床的电气控制系统, 从而提高机床的效率、可靠性、自动化程度。

凌岳山[1]等用OMRON的CPM1A-40CDR型PLC改造三面两工位铣、钻组合机床, 用于家用缝纫机的机壳加工, 采用了输入公共点切换的方法来扩充输入点数, 用少输入点的PLC代替多输入点的PLC, 节省了改造成本。张全庄[2]等报道了用松下电工的FP 1-C40 (24/16) , 并带扩展单元E16 (0/16) , 对三面二工位钻孔、攻丝组合机床控制系统进行改造, 用于阀体类零件的加工。田艳芳探讨了在不改变主电路、不改变原有的加工工艺步骤以及行程开关位置的前提下, 用FP1-C40PLC改造四工位钻、扩、铰组合机床, 使电气控制线路大为简化, 机床电气的故障率降低, 生产效率得到相应的提高。此外, 有选用东芝的基本单元EX-40H+扩展单元EX20改造D-U3701钻、扩孔组合机床, 用于“梁室端盖”, “前盖组件”及“后盖组件”的钻、扩孔工序。

5 结论

21世纪, PLC会有更大的发展。从技术上看, 计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上, 会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看, 会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看, 产品的品种会更丰富、规格更齐全, 完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求。伴随着计算机网络的发展, 可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分, 将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

摘要：本文首先阐述了组合机床自动线中的3种滑台, 其次分析了PLC在组合机床改造中的软件控制逻辑。同时, 就PLC在组合机床改造中的应用进行深入的探讨, 具有一定的参考价值。

关键词：PLC,组合机床,改造,应用

参考文献

[1]凌岳山.PLC在组合机床改造中的应用[J].机电工程技术, 2008 (7) :102-105.

QC480机体对钻组合机床设计 第10篇

关键词：对钻组合钻床,机体,多轴箱,夹具,刀具

组合机床是根据加工需要, 以大量通用件为基础, 配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、军工等工业大批大量生产中已获得广泛的应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件, 如气缸盖、机体、变速箱体等。其具有生产效率高、加工精度稳定、研制周期短、便于设计维护、自动化程度高、配置灵活等特点。

1 机体的特点

机体是柴油机的主要部件, 是柴油机的主心骨, 安装着柴油机上的大部分零部件, 其加工精度将直接影响柴油机的性能和可靠性。此次设计的对钻组合机床为加工机体两侧面专机, 以往我厂加工机体两侧面孔时, 采用摇臂钻、旋转钻模夹具加工, 由于加工孔较多, 且加工过程中需要旋转钻模, 工人劳动强度大、易出错、加工效率低。结合这些, 我们决定设计、制造一台自动上料、定位、加紧、下料组合机床。

2 QC480机体对钻组合机床设计方案

(1) 机体加工内容:该对钻组合机床其中一面加工机体呼吸器面1孔增压器回油孔Ø20, 2孔锪搭子面Ø24, 3孔M10螺纹底孔Ø8.5, 4、5、6孔闷头孔Ø30H8, 7孔闷头孔Ø28H8, 8孔M8螺纹底孔Ø6.7, 具体见图1所示;另一面加工机滤面1-11孔螺纹底孔Ø6.7具体见下图一所示。 (2) 定位夹紧方式:采用自动定位、夹紧方式。以机体底面及其面上两定位孔定位, 压紧机体缸盖面。 (3) 生产节拍:3.2 m i n/件; (4) 机床上料高度:960mm; (5) 通用件型号:通用件采用40系列液压滑台、动力箱、侧底座。

3 QC480机体对钻组合机床设计

3.1机体对钻组合机床设计总体设计

根据上面3的设计方案, 采用卧式双面对钻结构, 设计成对钻组合机床。考虑在本机床进行加工的内容, 且根据我们以往做柴油机机体专机的经验以及简单的计算校核, 我们设计的钻床通用件采用1TD40-7 2 0 r/m i n的动力箱, C C 4 0-Ⅱ的侧床身HY40B (Ⅰ) 的液压滑台等。其余专用件中间底座、多轴箱、刀具接杆部件、夹具部件等都自行设计并在我公司工装车间自行加工。对钻组合机床总图如图2所示。

3.2主轴箱的设计

由于通用件均采用40系列动力箱、液压滑台、侧底座, 结合图1所示机体所需加工孔的位置, 我们决定采用630×500的标准主轴箱。定义主轴箱的左下边的销点为坐标原点0 (此原点为主轴箱设计原点) , 机体中心点0′对主轴箱左下边的销点0的坐标为 (265, 214) , 具体见上图一所示, 参照机体图纸, 以0点为原点标出各个需要加工的孔的坐标, 另外根据需加工的各孔的坐标及相互之间的距离, 粗略地计算每个孔所用的轴的直径及选用的轴承, 尽量采用强度好的圆锥轴承主轴、此类主轴结构简单、维修方便。然后利用专门的主轴箱的绘图软件 (BOXCAD) , 计算生成主轴箱的装配总图、主轴箱补充加工图、前盖后盖补充加工图、轴、套、齿轮、键等零件图及装配明细表。

1.左侧底座CC40-Ⅱ;2.左液压滑台HY40B (Ⅰ) ;3.左TD40动力箱;4.机滤面主轴箱;5.接杆部件;6.中间底座;7.夹具部件;8.呼吸器面主轴箱;9.左TD40动力箱;10.右液压滑台HY40B (Ⅰ) ;11.右侧底座CC40-Ⅱ

3.3刀具接杆部件的设计

机体呼吸器侧面:1孔为Ø20通孔加工时刀具采用Ø20高速钢 (W18Cr4V) , 导向采用钻头导向;2孔为锪Ø24平面刀具采用硬质合金Ø24锪刀、导向采用镶硬质的接杆导向;3、8螺纹底孔刀具采用高速钢 (W18Cr4V) 复合钻 (钻孔加孔口倒角) , 导向采用复合钻后面排削槽部分导向, 4、5、6、7四个闷头孔刀具采用硬质合金铰刀、导向采用成镶硬质的接杆导向;机体机滤侧面:11个螺纹孔11-M8的底孔11-Ø6.7刀具采用高速钢 (W18Cr4V) 复合钻 (钻孔加孔口倒角) , 导向则采用复合钻后面排削槽部分。接杆刀具部件如下面图3所示。

1.自动上、下料油缸;2.拉板;3.棘爪;4.定位油缸;5.拨叉1;6.顶面压紧油缸;7.定位销;8.拨叉2;9.长轴

3.4夹具部件设计

根据已定的工艺方案, 采用自动定位、夹紧方式。以机体底面及其面上两工艺定位孔定位, 采用一个圆柱销和一个削边销结构, 完全限制六个自由度。呼吸器面及机滤面钻模板上的钻套设计为可换钻套, 边上用压紧螺钉压紧固定。这样当使用一段时间需要更换钻套会方便、快捷, 另外在钻套与模架之间还镶上钢质衬套, 防止使模架底孔破坏。

夹具工作过程:将机体推至自动上、下料机构上, 上、下料机构油缸通过拉板及其上的棘爪将机体拉至定位位置, 定位油缸工作推动拨叉1, 拨叉1带动长轴转动, 长轴上的拨叉2推动两定位销向上运动将机体定位, 之后缸盖面压紧油缸动作将机体夹紧, 专机开始加工机体两侧面孔, 加工结束后, 缸盖面夹紧油缸松开, 之后定位油缸松开将定位销拨下, 自动上、下料机构此时将已加工件拉出, 同时将下一台待加机体拉至加工位置开始加工。

3.5工作台与中间底座的设计

由于通用件采用40系列动力箱、液压滑台、侧底座, 它们高度为一定值, 上料高度为960, 通常中间底座与侧底座的高度一致, 所以工作台的高度即可推算出来。

通过以上第3、4项的介绍可知, 一台QC480机体对钻组合机床设计已经设计完毕。

4 结语

通过设计、制造了QC480机体对钻组合机床, 提高生产效率, 加工精度稳定, 由于采用自动上、下料机构较大的降低了工人的劳动强度。

参考文献

[1]大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册[M].北京:机械工业出版社, 1975, 1.

[2]谢家瀛.组合机床设计简明手册[M].机械工业出版社, 1994, 2, 1.

[3]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社, 1994, 3.

[4]袁哲俊, 刘华明.刀具设计手册[M].机械工业出版社, 1999, 6, 1.

组合机床论文 第11篇

我们在2002年的全球行业排名是第36位，2012年是全球第一，我们的销售额达到了180亿欧元。但是这时候，销售额的96%都是在中国市场完成的，出口只有4%；在中国政府主导的国际化战略中，沈阳机床需要在五年中将出口额从总额的4%提升到30%。到国际市场上，要去跟德马吉森精机这样的高端机床公司去竞争，而他们有成熟的产品，有成熟的销售网络。沈阳机床该怎么做？我们选择了智能战略。全世界有70亿人口，13亿人口生活在发达国家，占全球的13%而已；另外60人口生活在新兴市场和发展中国家，也意味着巨大的市场。当德马吉森精机关注发达国家市场的时候，我们在关注另外85%的市场。

所有的工业化都来自于机床，想实现工业化就需要机床。不同的国家有不同的工业结构，但是竞争会逐渐升级到技术的金字塔顶部；对于未来的市场来讲，必须简单，必须利于维护，必须要有可靠的成本，上市时间必须及时，同时我们作为供应商又要赢利，因此我们选择了智能战略。我们与德国公司合作进行产品设计，然后在中国工厂生产，在全球市场根据市场特性进行定制，通过这种模式，我们实现了出口销售额的增长。

我们推出了i5系列产品，创造了“指尖上的工厂”，用一个界面就可让复杂的机床操作简单化，并通过互联技术实现人机互动，这种智慧产品是未来的发展方向。i5意味着，智能化机床（intelligent machine）、网络化（internet）、信息化（information）、工业化（industry）、集成管理（integrated management）。把这五点整合在一起，意味着我们能实现从现状到工业4.0的转身。工业4.0并没有时间表，而是一个愿景，一个过程；我们在未来的三到五年还会在智能战略框架下推出新产品。

当然，现在沈阳机床在国际上依然有一些强有力的竞争对手，但是中国公司可以用自己的方式，用自己的人，用自己的思维方式，用自己的文化，创新业务模式来实现全球化。我是德国人，但是喜欢挑战，喜欢创新，虽然我已经不年轻了，但我希望能够力所能及地参与到这个过程中来。

龙筋镗孔组合机床的数控化改造 第12篇

龙筋镗孔专机是加工棉纺细纱机零件 (龙筋) 的组合机床, 龙筋有长短件之分, 不同规格型号的零件其侧面需要加工孔的数量及零件孔间距离不同, 传统的镗孔专机是继电器和接触器控制系统, 只能实现固定的动作程序, 不能适应多品种的要求, 改用数控系统与PLC联合控制, 动作灵活性高, 孔间距随产品种类的不同可进行任意设定。

该专机属典型的组合机床, 基本机械结构由工件定位区、滑台移动区、动力切削头及床身等组成, 动力系统由液压系统和电机驱动组成。龙筋由人工吊装定位在机床的工件定位区后, 由液压系统对其进行压紧, 通过压力继电器保证龙筋与定位基准的可靠装夹。滑台移动区有6个滑台, 滑台在液压系统的控制下, 可单独实现前进和后退动作;滑台上装有一个切削动力头, 动力头上安装镗刀, 实现孔加工的功能。滑台均安装有滑台原位、快进转工进和工进到位3个行程开关。滑台的基本动作是接收到前进信号后, 先快速向前, 压下快进转工进行程开关后, 滑台工进, 同时主轴旋转, 进入加工区, 实现孔加工功能;滑台前进到位, 孔加工结束后压下工进到位行程开关, 滑台快速返回起始位置, 压下原位行程开关, 滑台后退结束, 主轴停止旋转, 完成一次孔的加工。滑台的运动方式包括手动、半自动及全自动三种。手动方式用于加工准备阶段的机床调整, 有滑台前进和后退两个动作。半自动方式用于6个滑台在系统控制下, 统一前进及后退动作的调整。实现半自动功能时, 由滑台原位行程开关发信号保证6个滑台都位于滑台原位、且工件处于压紧状态、满足半自动工作初始条件的情况下, 按下启动按钮, 滑台实现快进、工进及加工结束后快速返回的动作。全自动方式运行时, 先要保证机床具备初始工作条件, 包括数控系统准备就绪、PLC工作方式旋钮置于全自动工作位置、液压系统保持足够的压力、各滑台位于滑台原位及由工件夹紧信号保证工件可靠固定在工件定位区等, 机床满足工作条件并发出准备好信号后, 按下启动按钮, 6个滑台在数控系统的伺服电机驱动下, 先整体向左移动设定距离后, 在PLC系统的控制下, 完成第一组孔的加工后退回原位。6个滑台在数控系统的伺服电机驱动下, 整体再次向左移动设定距离后, 在PLC系统的控制下, 加工第二组孔, ……同理, 可加工多组孔, 机床基本结构示意见图1。

二、电气控制基本原理

为满足专机功能要求, 电气控制采用KND-1SB单轴数控系统 (配伺服电机) 和三菱FX-80FR型可编程控制器 (带扩展单元) 联机工作。通过编程可以设定滑台向左移动的次数和每次移动的距离, 保证零件的孔间距离;PLC控制各个滑台的前进及后退, 液压系统的启停, 工件的夹紧放松及主轴启停等机床顺序动作。电气控制流程图如图2所示。

依据产品实际情况, PLC系统设计有18、19、23、25、29、31、35及36孔共8种零件的加工程序。加工孔的数量选择由波段开关实现, 每次只能选择一种孔数, 在PLC软件上用联锁控制进一步保证每次只能选择一种孔数。18孔 (36孔) 的程序设计, 控制6个滑台整体前进3次 (6次) 即可实现。19孔 (25孔或31孔) 的程序设计, 控制6个滑台整体前进3次 (4次或5次) 以后, 最后一次镗孔的滑台动作, 只控制第1个滑台前进, 其余滑台在原位保持不动, 以此实现所要求孔数的加工。23孔 (29孔或35孔) 的程序设计, 控制6个滑台整体前进3次 (4次或5次) 以后, 最后一次镗孔的滑台动作, 控制第6个滑台在原位保持不动, 其余5个滑台正常前进, 满足加工孔数的要求。

三、数控系统控制原理

1.数控系统连线图 (图3)

2.数控系统与PLC系统的通信

(1) 机床整体的动作以数控系统的控制为主, 当系统送电并自检正常后, 允许系统启动运行的指示灯发出信号, 才能按下数控系统的启动按钮, 开始执行程序。

(2) 数控系统控制滑台整体左移的动作执行完毕, 需要启动PLC系统开始镗孔动作时, 数控系统用宏程序控制, 使PLC启动的输出继电器线圈 (接于数控系统的输出口UO2) 得电动作, 通过该继电器的常开触点 (接于PLC的输入回路) 闭合起到按下PLC启动按钮的作用, 指令如下:

N20…;

N30 G65 H01 P#1102 Q1;

……

N30语句执行后, 输出口UO2 (XS50的16脚) 有输出, 控制PLC启动继电器的线圈得电接通, 该继电器的常开触点作为输入信号接在PLC的输入回路中, 闭合时起到自动按下PLC启动按钮的作用。

PLC系统镗孔程序启动后, 用PLC的定时器定时3s到信号和滑台不在原位行程开关信号的共同作用, 控制PLC启动完成继电器线圈的接通 (PLC启动完成继电器的线圈在PLC的输出回路中占用一个输出点, 其常开触点接在数控系统输入口UI1) , 使其常开触点闭合发出PLC启动完成信号给数控系统, 数控系统接收PLC启动完成信号的宏程序指令如下:

N30…;

N40 G65 H81 P40 Q#1001 Q0;

……

当输入口UI1 (XS50的18脚) 有输入信号时, PLC启动完成继电器常开触点闭合, 说明PLC系统已经启动, 可以撤消数控系统发给PLC的启动信号, 撤消PLC启动信号的程序如下:

……

N50 G65 H01 P#1102 Q0;

……

该程序使PLC启动继电器的线圈 (数控系统的UO2口) 断电, 为下一次启动PLC做好准备。

PLC运行一次镗孔程序结束后, 通过PLC运行结束继电器 (其线圈接在PLC的输出回路中占一个输出点, 其常开触点接在数控系统的输入口UI3) 发信号给数控系统, 数控系统检测PLC是否完成镗孔程序的指令如下:

……

N60 G65 H81 P60 Q#1003 Q0;

……

当输入口UI3 (XS50:19) 有输入信号时, PLC运行结束继电器的常开触点闭合, 数控系统继续执行其程序指令。

四、电气系统调试

(1) 检查电气系统接线, 确认无误后给系统通电试车, 检查系统各部分的电源电压, 保证其正确性。

(2) 将PLC输入信号X0 (功能选择旋钮) 置于手动状态, 启动液压电机, 确认电机转向正确、液压系统压力正常和无漏油后, 对6个滑台分别进行快进、工进及后退的手动调整, 注意调整行程开关及其撞块的安装位置, 既要合适又要安装牢固。对工件的夹紧放松, 主轴的启停等动作进行调整。

(3) PLC手动控制的各个动作正常后, 将PLC输入信号X0置于半自动状态, 对滑台的整体前进后退动作进行调整, 直到完全正常。

(4) 参照数控系统和伺服驱动器的说明书, 设置系统的相关参数;在数控系统的手动方式下, 确定工作台左右移动的极限位置和超限位保护行程开关的位置并固定, 根据零件要求, 编写数控系统的用户程序, 并调整直到系统稳定可靠地运行。

(5) 将数控系统与PLC系统联机调试, 加工出合格零件。

五、结束语