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普通立式銑床自動化改造

2018-6-21 來源：南京機電職業技術南京興（xìng）農齒輪公司作者：陸晨芳佟靜許德琪魏恒成

摘要: 為提高企業的生產效率，針對（duì）車間（jiān）現有的立式銑床手搖分度頭銑削（xuē）六方螺母（mǔ）這一問題，采用 PLC 作（zuò）為主（zhǔ）控製器，用伺服電機作為主執行元件，將手動（dòng）分度改（gǎi）造為自動分度，在不影（yǐng）響機床原有功能（néng）的基礎上完成機床的自動化改造。給出了（le）設備改（gǎi）造的總體方案、機械結構調整內容、電（diàn）氣控製方（fāng）法、PLC 的 I/O 地址表、外部接線圖以及詳細工（gōng）作流程。運行結果表明，改造後（hòu）的設備（bèi）結構簡單，便於操作，極大地提高生產（chǎn）效率，具有良好的實用價值和經濟效益。

關鍵詞: 立式（shì）銑（xǐ）床; 自動化改造; PLC

0 引言

隨著（zhe）科學技術的進步、人工成（chéng）本（běn）的上漲、市場環境的改變，自動化已成為機械製造業的發展（zhǎn）趨勢之（zhī）一。在（zài）企業中對原有手（shǒu）動操作機床進行自動化改造，可提高企業的（de）工作效率、增加企業的經濟效益、提升企業的市場競爭力，使企業能（néng）夠更好地適應當今社會的發展需求，具有普遍的（de）社會意義（yì）。

在此背景下，校企合作利用 PLC 控製（zhì）器改造一台立式銑床，實現半自動化生產。

1 、立式銑床改造方案

原（yuán）有立式銑床如圖 1 所示。

圖 1 原有立式銑床

此機床主要包括主軸、工作台和分度盤三部分。工作（zuò）時，主軸帶動（dòng）銑（xǐ）刀旋轉，工作台帶動工件左右直線運動。當六方螺母一麵加工（gōng）完成後，手（shǒu）搖（yáo）分度盤帶動卡盤旋轉 60°，開始加工另一麵，依次循環，直至六麵加工完成（chéng）後停機。原有機床分度動作由人工手搖完成，效率較低（dī）。為提（tí）高生產效率、減輕工人勞動強度，在保留機（jī）床原（yuán）有功能的基礎上，將手動分度改為自動分度。

整體改造方（fāng）案: 保留原有機床的結構和（hé）控製（zhì）係統，為自動銑削設計（jì）單獨的電氣控製櫃，機床分度旋轉由手動改造為自動，整台機床的動作邏輯順序由（yóu） PLC 程序控製。自動分度改造方案: 在卡盤分度盤位置安裝伺服電機，分度盤和電機軸之間采用皮帶傳動。伺服電機由伺服驅（qū）動器（qì）控製，驅動器由 PLC 脈衝控製（zhì），以此實現準確分度。

2 、機械結構調整內容

機床分度盤部分的原有結構如圖（tú） 2 所（suǒ）示，通（tōng）過手動旋轉手柄實現卡盤的（de）旋轉。

圖 2 調整前的分度盤結構

改造後的分度盤部分（fèn）結構如圖 3 所示，在原有（yǒu）分度盤的基礎上增加了同步帶輪（lún）、同步（bù）帶、L 形電機座和伺服（fú）電機。L 形（xíng）電機（jī）座安裝在工作台上（shàng），伺服電（diàn）機（jī）通過螺母與電機座相連。伺服電（diàn）機軸（zhóu）與（yǔ）分度盤（pán）旋轉軸之間（jiān）通過同步帶輪和同步帶實（shí）現連（lián）接和傳動（dòng）。

圖（tú） 3 調整後的分度盤結構

3 、電氣原理圖調整內容

機床原有電氣原理圖的主電路隻包括主運動控製（zhì）和進給運動控製（zhì），如圖 4 所示。主電機由空氣（qì）開關 QF 保護，通過接觸器 KM 實現（xiàn）星形/三角形降壓啟動。進給電機由空（kōng）氣開關 QF 保（bǎo）護，通過接觸器 KM 實現正反轉控（kòng）製。

圖 4 主運動和進給運動控製原理圖

改（gǎi）造後的電氣原理圖增加了分度運動控製（zhì）部分，分度運動控製主要包括空氣開關 QF、變壓器 TC、驅動器和分度電機等電氣元件，其電氣（qì）原理（lǐ）如圖 5 所示。

圖 5 分度運動控製原理圖

4、PLC 控製方法

根據自（zì）動銑削機床的動作控製（zhì）要（yào）求，需要 PLC 輸入端子 5 個（gè），輸（shū）出端（duān）子 8 個，具體內容如表 1 所（suǒ）示。

表 1 輸入（rù）輸出地址表

根據輸入輸出點個數及 PLC 容量，選取三菱 FX3U－32MT 型 PLC 作為主控製（zhì）器，其（qí）接線圖如圖 6 所示。

圖 6 PLC 外（wài）部（bù）接線圖（tú）

改造後機床自動銑削六方螺母的 PLC 控製流程如圖7 所示。

圖（tú） 7 PLC 控製流程圖

PLC 控製分度電機旋轉采用 PLSR 指（zhǐ）令，部分控製（zhì）程序如圖（tú） 8 所示。

圖 8 PLC 部分控製程（chéng）序

5 、結語

經過接線、編程及調（diào）試，該機（jī）床實現了分度旋轉運動的自動化，且保留了機床的原有功能。此次改造保留了機床原（yuán）來（lái）的電（diàn）氣控製係統，同時為機床設計了新的電氣控製（zhì）櫃，兩（liǎng）套電控（kòng）係統均可工作。而且改造後的機床不僅可以銑削六方螺母，還可以（yǐ）通過（guò）調（diào）整 PLC 程序銑削其他類型的零件。經（jīng）測試，改造後的自動銑削機床隻需要人工上料和（hé）下料，其餘都是自動生產，減輕了工（gōng）人的勞（láo）動強度，提高（gāo）了車間（jiān）的生產效率和自動化水平，為企（qǐ）業帶（dài）來良好（hǎo）的（de）經濟效益，具有很好的（de）推廣價值。

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