在新開發的產品中（zhōng）有一（yī）個型號為Q7的長條鋁基（jī）台，要在上（shàng）麵加工兩個φ3.7×1.65的平底盲孔，由於要求精度高（gāo），批量大，故無法用（yòng）傳統的鑽（zuàn）模在（zài）鑽床上加工，也很難在傳統銑床上麵加工，即使能加工效率也很低，並且設備損耗和（hé）電力損耗也（yě）很大。此工件的加工有著非常廣泛的代（dài）表性（xìng），生產的很多（duō）產品有著類（lèi）似（sì）的要求，為此，撫順機床廠設計製做（zuò）了一台用於此類產品加工的設備——通用型數控鑽銑床（chuáng）。

一、係統概述

    控製部分采用PLC，並配以人機界麵（miàn）進行程序（xù）參數修改、設（shè）定，以及（jí）運行狀態顯示監控，可編程（chéng）設置人（rén）機界麵的內容。三軸均為（wéi）全數字交流伺服係統，各軸伺服電（diàn）機通過連軸器帶動滾珠絲杠，以移動配有直線導軌的工作台和主軸銑頭，其定位正確，速（sù）度（dù）快。主軸銑頭由變頻器控製，根（gēn）據（jù）刀具及工件和進給量，來設置主軸（zhóu）公道（dào）的轉速，並在（zài）程序中設定它的啟動停止。各軸均（jun1）設二（èr）端極限傳（chuán）感器（qì）和原點傳感器，冷卻和潤滑也都有異常檢測，在（zài）報警燈和人機界麵處顯示報警信息。為便於調試和檢驗，各項操縱（zòng）均設手動（dòng）功能，如手動各軸快慢移動、主軸高低速旋轉、切削液及潤滑開關等（děng）。此數控機床整體雖為半閉環控製，隻要選件、裝配、程序編製及操縱公道（dào），精度和穩定性還是能滿（mǎn）足使用要求的。

二、硬件配置

    PLC選用永宏的FBS-40MCT，該型機具（jù）有較（jiào）高的性價比，體積小，功能強，24點輸進，其中有（yǒu）16點高速計數器，頻（pín）率可達120K，16點（diǎn）輸出，其中有4軸步進或伺服輸（shū）出整合在裏（lǐ）麵，輸出頻率可（kě）達120K，使應用起來非常方便，接線簡捷。編程軟件WinProladder有梯形圖大師之稱，易學易（yì）用且功（gōng）能強大，編輯、監視、除錯等操縱非常順手，按鍵、鼠（shǔ）標並用及在線即時指令功能查詢與操縱指引，使編輯、輸進效率倍增。

    接點分配（pèi）：取各軸伺服電機的（de）Z相信號作原點開關，要分接在幾個高速輸進點上，用中斷進行機床（chuáng）原點複回（huí），其餘限位開關、操縱（zòng）開關、液位檢知（zhī）等常規接點（diǎn）可按順（shùn）序依次接進。X、Y、Z三軸伺服電機連在前3軸伺服輸出點，主軸高低速、冷卻、報警等接在其餘輸出（chū）點上。

    X、Y、Z3軸伺（sì）服係統均選用相同的，和利時的ES係列全數字交流伺服驅動器0040E-CBCEE-02，和60係列小慣量的伺服電機60CB040C-2DE6E。該伺服係統功能比較完善，如能耗製動、電子（zǐ）齒輪、自動加減速等，具備多種（zhǒng）脈衝串（chuàn）輸進，保護功能（néng）也比較（jiào）完備，有欠壓（yā）、過壓、過流、過載、堵（dǔ）轉、失速、位置超（chāo）差、編碼器異常（cháng）等。在（zài）此設備中按（àn）集電極開路驅動方式連接（jiē）至PLC，最（zuì）高脈衝輸進頻（pín）率為200K,伺服ON、Z相信號等也做（zuò）相應連接。

    變頻器選用瓦（wǎ）房店機（jī）床廠的DZB70B0015L2A，規格（gé）為單相1500W，400Hz，有多步速供編輯使用。由於（yú）正常使用時不頻（pín）繁變速，故速度調節設定不引出，隻在變頻器操縱麵板上調節，設定兩個速度，高（gāo）速用於加工，低速用於對刀。調節相關參數與主軸（zhóu）匹配，如基頻、基壓、運行頻率上限、載頻等，並（bìng）改動相應跳（tiào）線（xiàn）。

    主軸沒有采用傳統方式，而是根據加工需要，采用了雕刻機用的電主軸，安陽萊必（bì）泰（tài）的ADX80-24Z/1型，其（qí）體積小、噪音低，直徑隻有80mm,這樣使整個主軸箱便於（yú）整體密封，可（kě）有效地防止加工（gōng）中的碎屑飛濺到Z軸的絲杠和導軌上造成損害，也使主（zhǔ）軸箱外表顯得美觀。它的最高轉速為24000轉/分，使正常工作轉（zhuǎn）速6000-14000轉有一個合適的餘量（liàng）範圍。

    人機界麵選用人機（jī）電子的通用可編程文本顯（xiǎn）示器MD204L，它可以以文字或指示燈（dēng）等形式監視、修改PLC內部寄（jì）存器或繼（jì）電（diàn）器的數（shù）值及狀（zhuàng）態。

三、軟件設計

機床工作的流程圖如圖2所示，開機後先檢（jiǎn）測手動開關是否（fǒu）有效，若手動開關有效，即利用各手動控製開關執行手（shǒu）動操縱的項目。若手動開關無效，則啟動原點複（fù）回程序，各軸進行機床（chuáng）原點複回，先回Z軸再回其它兩軸，當所有軸都原點複回成功後才能進行到下一步。若刀具和工裝（zhuāng）夾具、工件程序均沒（méi）有變動，可複位到加（jiā）工預備狀態（tài）而不進行對刀，若需對刀，則（zé）打（dǎ）開對刀開關啟動對刀程序，3軸分別對刀，即找工件原點，利用手動各軸（zhóu）移動開關快（kuài）慢移動各軸，使（shǐ）工件的三個麵分別碰觸低速旋轉的刀具，恰好碰上為止。對好後，按對刀OK確認，再輸（shū）進刀補（bǔ），經過程（chéng）序處理，即形成工件原點也就是編程0點，編程時根據此（cǐ）0點按照圖紙計算刀具路徑，可使（shǐ）操縱者思路（lù）清楚，編輯運算簡單。操縱（zòng）者編（biān）輯的是用戶程序，可以編輯刀具軌跡，就是各（gè）軸移動坐標（biāo），還有移動速度、循環加工時的循環次數等。編好程序後或使用當（dāng）前程序時，即複位到預備狀態：各（gè）軸（zhóu）移動到初始位—一（yī）個合適（shì）的（de）位置，裝卸工件（jiàn）方便、不易碰觸刀具時，裝上工件，按啟動（dòng）即可開（kāi）始加工，主軸運轉，冷卻液（yè）開，各軸按（àn）程序設定坐標移動。當加工結束時，機床複位，即各軸又移動到初始位（wèi），主軸停，冷卻關（guān），這時可卸下（xià）工件，完成加工過程。

    工件的（de）加（jiā）工流程圖（tú）如圖（tú）3所（suǒ）示，以Q7產品為例，胎具上一（yī）次裝夾（jiá）15隻工件，那麽就有（yǒu）30個φ3.7的平底盲孔需要加工，刀具選用φ3.7的2刃鎢鋼立銑刀，鑽削（xuē）加工，鑽削（xuē）深度1.65mm。在預備狀（zhuàng）態時緊靠工作台上的定位固定好胎具，按（àn）啟（qǐ）動（dòng）後（hòu），主（zhǔ）軸（zhóu）旋轉（zhuǎn），待主軸即將達到額定轉（zhuǎn）速時，X、Y軸同時運轉到第一加工工位，也就是（shì）第一個孔（kǒng）的X、Y工件坐標值，此時冷卻液打開、Z軸（zhóu）快速（sù）下降到加工區，即銑刀端（duān）麵即將觸及工件加工麵，迅速變用緩慢（màn）的工進（jìn）速度開始鑽削加工。當加工深度到達設定深（shēn）度（1.65mm）時，Z軸帶（dài）動銑刀迅（xùn）速抬起，抬起的高度為銑刀端麵水（shuǐ）平方向上碰觸不到工件及胎具為準。計數器加1後（hòu）程序進行比較運算，判定加工是否完了，如否，則X、Y軸繼續運轉到下一加工（gōng）工位，再重複Z軸下降加工動作。如加工完了，產量計數器加數、主軸（zhóu）停轉、冷卻液封閉，同時發出5s聲光報訊，用以提醒操縱者，各（gè）軸移（yí）動到初始位：Z軸到上端；X軸到左（zuǒ）端；Y軸到外端。卸下胎具後（hòu），一個（gè）加工周期完成（chéng），裝上（shàng）胎（tāi）具再按啟動即（jí）開始（shǐ）進（jìn）行下一輪加工。

四、一些著重的電氣措施

    1. 主回路加裝（zhuāng）漏電斷路器，相應回路都安裝（zhuāng）合適的斷路器。

    2. PLC和（hé）伺服係統的電（diàn）源處都分別加有電源濾波器。

    3. 各直（zhí）流繼電器線圈都並接反峰二極管，交（jiāo）流接觸器線圈並接阻容吸收回路。

    4. 潤滑、主（zhǔ）軸冷卻都設液位低報警器。

    5. 伺服控製線、人機界麵通訊線等使用屏蔽線，並闊（kuò）別電（diàn）源線（xiàn）。

    6. 在拖鏈內走線，使用耐折（shé）的柔性電纜，並盡量增大拖鏈的彎（wān）曲半徑。

    7. 變頻器與PLC、伺服驅動器等保持一定間隔

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