基於PLC與GOT的CA6140臥（wò）式車床進（jìn）給係統的改造計*-齒輪加工機床網-數控機床市場網（wǎng）

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基於PLC與GOT的CA6140臥（wò）式車（chē）床進給係統的改（gǎi）造計*

2016-9-2 來源：廣東石油（yóu）化工學院機電工程（chéng）學院作者：喬東凱趙晶（jīng）英陳軍廖（liào）輝

摘要（yào）：闡述了CA6140臥式車床控製的原理與存在的問題，並細述了采用可編程控製器、觸摸屏、編碼器、步進驅動器和（hé）步進（jìn）電機（jī）對CA6140臥式（shì）車床的進給運（yùn）動自動控製的具體方法。從而實現（xiàn）了該車床智能化控製的目的。實踐（jiàn）證明該方法經濟實效。對（duì）其他類型的機床或電氣設備的（de）改造具有借（jiè）鑒和（hé）指導意義。

關鍵詞（cí）：可（kě）編程（chéng）控製器；觸摸屏；車床；編碼器（qì）；步進電機

0、引言

CA6140臥式車床進給的轉速控製是通過轉動手柄來控製．要改（gǎi）變刀架的（de）移動轉速，必須（xū）在刀（dāo）架停止的情況下（xià）進行．速度轉換時要轉動手柄。操作不便。有時需要頻繁地更換其主軸轉速，加快了齒輪之間的磨損（sǔn）。導致轉速（sù）達不到（dào）要求。此外（wài），齒輪（lún）在工作時，出現噪聲大，啟動、傳動不平穩，換速時（shí）衝擊力大等問題。進給（gěi）運動的進給量是通過手（shǒu）輪（lún）來控製的，會出現手輪（lún）轉動（dòng）後．存在（zài）一小段距離，刀架沒（méi）有移動。導致加工出現誤差。

1、調速改造方（fāng）案（àn）的（de）確定

未（wèi）改造前．進給運（yùn）動的轉速是由轉（zhuǎn）動手柄在（zài）不同擋位來控製，即改（gǎi）變齒輪之（zhī）間的齧合。其進給量則由手輪控製（zhì）。機床改造後，用步進電機代替溜板箱（xiāng）縱（zòng）向移動的大（dà）手輪和控製中滑（huá）板橫向運動的小（xiǎo）手輪，並通過（guò）編碼器實時反（fǎn）映距離，采用觸摸屏和PLC技（jì）術控製進給運動的進給量和進給速度（dù）。

(1)調速原（yuán）理

步進電（diàn）機的轉速

由式(1)可知，改變步進電機的頻率就可以調節進給速度，並且其頻（pín）率可在一定範圍內變化。所以轉速調節範圍寬。

步進電機的轉動圈數

由式(2)可知，改變步進電機的（de）脈衝（chōng）數可以改變步進電機（jī）轉動的圈數。進而改變移動的距離（lí）。

(2)PLC、步進電機、步進（jìn）驅動器、觸摸屏和編碼器的選擇

根據實際情況，係（xì）統需要（yào）控製2個步進電機，即PLC需要2個高速脈衝輸出（chū）．為（wéi）方便操作和（hé）保（bǎo）證係統的可見性。係統（tǒng）配備有觸摸屏．故（gù）所（suǒ）需PLC的點（diǎn）數較少（shǎo），且要連接編碼器，需（xū）要晶體管輸出，最終選（xuǎn）擇型號為FX3U一32MT的三菱PLC。由（yóu）於（yú）代替手輪和手柄轉動的步進（jìn）電機不（bú）需要太大力矩．選擇步進電機57BYG250B—SAFRMC-0152．其保持轉矩（jǔ）為0．7 Nm，步距（jù）角是1．80，相數為2相。相應地選擇步進驅動器（qì）為SH一（yī）20402A。編碼器選擇（zé）型號為E682一CWZ5B．觸摸屏選擇性價比較高的型號為（wéi）M儒104X的威（wēi）綸觸摸屏。

(3)PLC輸入、輸出點（diǎn）的連接PLC輸入點、輸出點（diǎn）的連接如表l、表2所示。

表（biǎo）1 PLC輸入點（diǎn）的連（lián）接

編碼器1(與（yǔ）大手輪連接)的脈衝與方向（xiàng）端分別（bié）與X0、X1連接：編碼器2(與小手輪連接)的脈衝與方（fāng）向端分（fèn）別與X3、X4連接：將一個急停按鈕與（yǔ）X6連（lián）接．用（yòng）來緊急停止整個（gè）係統。

表2 PIC輸出點的連（lián）接

輸出點YO用於給控製床鞍和溜板（bǎn）箱縱向移動大手輪（lún）的步進電機驅動器1發送高速脈衝：輸出點Y1用於給控製中滑板橫（héng）向運動手柄的（de）步進電機驅動器（qì）2發送高速脈衝。連接到Y2、Y5的中間繼（jì）電器分別控製步進驅動器l和2的通電與斷（duàn）電。輸出點Y3、Y6分別給步進驅（qū）動器（qì）1和2發送方向信號，控製步進電機l和2正轉。輸出點Y4、Y7則是使步進驅動（dòng）器1和2脫機。

(4)PLC與步進（jìn）驅（qū）動器、步進電機的連接PLC與步（bù）進（jìn）驅動器、步進電（diàn）機的連接如圖1和圖2所示。

圖（tú）1 步進驅動器1的接法

圖（tú）2步進驅動器2的接法

(5)PLC與觸摸（mō）屏的通訊PLC與觸摸屏的通訊如表3所示．PLC與觸摸屏接13類型（xíng）為RS-485 4W，通訊端口為COMl，通訊線：觸摸屏(公（gōng）頭)1、2、3、4,5對應PLC(公頭)4、7、1、2、3。

表3 PIG與艟摸屏（píng）的通（tōng）訊

(6)主軸（zhóu）速度和進（jìn）給運動的控（kòng）製

步進電機通（tōng）過（guò）步進（jìn）驅動（dòng）器來控製．即PLC通過步進驅動（dòng）器來控製步進電（diàn）機。具體方法是PLC給步進驅動器輸出一個高速脈（mò）衝、方向和脫機信（xìn）號。因為係統（tǒng）采用的（de）是64細分．所（suǒ）以要將步進驅動器的（de）刻度（dù）盤調到64細分。編碼器則連接到PLC的（de）輸入點，利用高（gāo）速計數（shù）器記錄下脈衝數．進而（ér）通過程序處理。反映出實時距離。

PLC開機初始化的程序如圖（tú）3所示。

圖3 PLC開機（jī）初始化

當給PLC上電時，M8002接通一個掃描周期，係統對MO—M100，DO—D100，C247一C248進行清零。高速計數器計數並轉換為距離和清零操作（zuò）程序如圖4所示。

圖4高速（sù）計數（shù）囂計（jì）數並轉換為距離和清零操作

與縱向軸（zhóu）相連接的編碼器是通過（guò）式(1)進（jìn）行距離轉換．編碼器的軸與齒數為120及模數為0．25的齒輪相聯。因此，可以求出齒輪的直徑

如圖4所示．當PLC開機後。編（biān）碼器轉換（huàn）程序一直在執行，反（fǎn）映出進給移動的實時距（jù）離。編碼（mǎ）器輸（shū）出的脈衝用高速（sù）計數器計數。縱向編碼（mǎ）器的脈衝由高速計數器C247計數．然後保存在寄存（cún）器D30中，之後乘以9 577。結果保存在D35中。最後除以200 000。結（jié）果保存在D39中。橫向編碼器的脈衝（chōng）由高速計數器C248計數（shù）。然後保存在D40中，再除以400。把運算結果保存在D45中。對高速計數器C247、C248的（de）清零．則是（shì）在手動對完縱向和橫向刀後進行，確（què）定零點位置。

主軸轉速（sù）和方向控製程序如圖5所示。

圖5主軸轉速（sù）和方向控製

當M4接通時，控製主軸正轉；當M8接通時，控製主軸反轉（zhuǎn）：當M6接通時，停止主軸轉動。同時（shí）正轉和反轉設計（jì）了互鎖。即正、反轉之間的切換，必須要停止主軸（zhóu）。從而保護了主軸（zhóu）電動機。

縱向進給速度、進給量和方向控製如圖6所示。

圖6縱向進給（gěi）速度、進（jìn）給量和方向控製

當線圈M23接通時。線圈Y2通電，給（gěi）步（bù）進驅動器l上電；當線圈（quān）M24接通時（shí），則步（bù）進（jìn）驅動器1斷電。當M25接通時，線（xiàn）圈Y4通電，給步進驅動器（qì）1發送脫（tuō）機信號。M26和M27是手動分別控製步進（jìn）電機的正反轉．即前（qián）進（jìn）或後退。當M28接通時，自動控（kòng）製步進電機正轉：當M29接通時，自動控製步進電機反轉。當M27或M29接通時，切斷步進驅動器方向信號Y3，進而控製步進電機反轉。當M28或M29接通時（shí）．M30自鎖．給（gěi）步進驅動器輸出（chū）脈（mò）衝。其中DO和D4的值可以根（gēn）據（jù）需要進行改變．分別改變進給縱向的進給速度和進給量（liàng）。

橫向進給速度、進給量和方向控製的程序如圖7所示。

圖7橫向進給速度、進給量和方向控製

當線圈M34接通時，給步進（jìn）驅動器上電：當線圈（quān）M36接（jiē）通時，則斷電。當M38接通時．給步進驅動器2發（fā）送脫機信號Y7。M40和M42是手動（dòng）分別控（kòng）製步進電機的正反轉，即前進或後退。當M43接通時，自動控製（zhì）步進電機（jī）正轉；當M44接通時，自動控（kòng）製步（bù）進電機反轉。當（dāng）M42和M44接通時．切斷步進驅動器方向信號Y6．進而控製步進電機反轉。當M43和M44接通時，M46自鎖．給步（bù）進驅動器輸出脈衝。其中D8和D12的值可（kě）以根據需要進行改變．分別改變進給橫向運（yùn）動的轉動速度（dù）和進給量（liàng）。

進（jìn）給（gěi）運動（dòng）的速度和進給量轉換如圖8所示。

圖8進給運（yùn）動的速（sù）度（dù）和進給量轉換

當M52接通時，將速（sù）度值D60根據式(1)轉換為頻（pín）率保（bǎo）存在D0中；將（jiāng）進給量D70根據式(2)轉換為轉動的圈數後．再轉變為脈衝數保存在D4。當M54接通時，將速度值D75根據式（shì）(1)轉換為頻率保存在D8中；將（jiāng）進給量D85根據式(2)轉換為轉動的圈數（shù）後．再轉變為脈衝數保存在D12。

進給（gěi）運動的橫向與縱向運動的控製（zhì）如圖9所示。

圖9進給運動的橫向與縱向運動控製

當M60接通時。M62自鎖。開始橫（héng）向運動；當所走距（jù）離（lí）值D35與（yǔ）所設距離值D90相等時．M64接通，開始縱向運動：當所（suǒ）走距（jù）離值D45與所設距離值D95相等時，複位M62，即停止運動。當M66接通時（shí），M68自鎖，開始縱向運動；當所走距離值D45與所設距離值D95相等時（shí）．M70接通．開始橫向（xiàng）運動。當所走（zǒu）距離值D35與（yǔ）所設距離值（zhí）D90相等（děng）時．複位M68，即停止（zhǐ）運動。當M72接通時，M74自（zì）鎖（suǒ），橫向和縱向運（yùn）動同時進行．當所走距離值與所設距離值相（xiàng）等時，複位M74。即停止運動。

2、結語

本設計從電氣控製（zhì）方案、元器件選型及機加工係統（tǒng）現（xiàn）場環境（jìng）等（děng）因素綜合考慮．對CA6140車床的進給運動進（jìn）行了電氣化改造（zào）．改造後的該設備（bèi）控製電路簡單，穩定（dìng）性和可靠性也增強。操作方便，實現了進給係統的自動化控（kòng）製。進而提高了加（jiā）工精度。

參（cān）考文獻：

[1]蔡厚道．渦旋式壓縮機（jī）動渦盤銑削（xuē）加工宏程序的（de）開發[J]．煤礦（kuàng）機械，2015，36(7)：282—284．

[2]王繼群．基於改進的遺傳算（suàn）法及其在機床（chuáng）主軸箱加工路線優化應用[J]．煤礦（kuàng）機械，2014，35(1 1)：246-248．

[3]趙國勇，鄭（zhèng）光明，劉晨（chén）希．基於四次多項式的（de）數控加工運動處理算法研究[J]．組合機床與自動化加工技術。2014(2)：13—15．

[4]喬東凱，黃崇林．PLC在C650臥式車床電氣控（kòng）製線路改造中應用[J]．裝備製造技術（shù），2008(1)：62—63．

[5]劉濤，陳明．基於人機工程學的（de）數（shù）控（kòng）機床設計與分（fèn）析[J]．組合機床（chuáng）與自動化加工技術．2014(1 1)：49—52．

[6]張彥民．CA6140型普通車床的（de）數控化改（gǎi）造研究（jiū）[J]．煤礦機械，2013，34(5)：213—215．

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