一種鋁材質(zhì)盤型零件,其側(cè)面圓周方向上需要加工 3-6 個數(shù)目不等的 M3 螺紋孔。 工廠現(xiàn)在的加工方式是傳統(tǒng)的人工操作,人工操作動作繁瑣、效率低下。加工一個工件需要進行多次工裝夾緊定位,且加工精度不能保證,加工過程中需要耗費大量的勞動力。 隨著勞動力成本的不斷攀升, 這種勞動密集型的生產(chǎn)方式不再適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求,迫切需要對其進行自動化改造,以減少用工量。本項目的目的就是設(shè)計制作一款高速鉆攻中心,用以代替人工實現(xiàn)鋁材質(zhì)盤型零件的自動化鉆攻加工。 利用可編程控制器對設(shè)備實現(xiàn)智能化控制。 [1-2]
1 機械系統(tǒng)
本套設(shè)備主要包括回轉(zhuǎn)工作臺、頂緊機構(gòu)、動力頭和攻絲機。工裝安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上,回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)中心和頂緊機構(gòu)保持同軸;動力 頭、攻絲機和回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)中心位同一水平高度,并且動力頭和攻 絲機保持同軸。 工件放置于工裝上,由頂緊機構(gòu)將工件頂緊并固定于工裝上。 回轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動工件轉(zhuǎn)過一定的角度,動力頭對工件進行鉆削加工,依次加工出所需的孔;攻絲機對所加工出來的孔進行攻絲加工。
2 控制系統(tǒng)
高速鉆攻中心的電氣控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)如下幾方面的功能:
1)高轉(zhuǎn)速的鉆削及攻牙能力,高的進給速度;
2)機床的主要操作,受控對象包括伺服電機、三相異步電機、氣缸、水泵、觸摸屏等;
3)設(shè)備運行狀態(tài)的顯示,包括設(shè)備的運轉(zhuǎn)、停車、故障報警、產(chǎn)量 累積、歷史曲線及報表;
4)交互式參數(shù)設(shè)置,通過觸摸屏輸入需要加工的孔數(shù)、孔的位置分布。
2.1 電氣系統(tǒng)的組成
電氣控制系統(tǒng)包括主電路和輔助電路兩個部分。
主電路主要由電機及與它相連的電氣元件如接觸器主觸點、熔斷 器等組成。
輔助電路包括控制電路、信號電路等,其中的控制電路是由按鈕、繼電器和接觸器的輔助觸點等組成。
2.2 控制軟件設(shè)計
設(shè)備的控制部分都是通過 PLC 編程實現(xiàn),為了充分展現(xiàn)出 PLC 軟件的優(yōu)點,編程時通過對流程工藝及 PLC 指令系統(tǒng)的分析,采用模塊化結(jié)構(gòu)思想,實現(xiàn)了整個模塊的分解以及各模塊之間的邏輯互鎖功 能,以此來完成整個 PLC 系統(tǒng)程序的編制。
控制系統(tǒng)共分為手動操作、自動運行、參數(shù)設(shè)置及故障處理四個基本的模塊。
1)手動操作:包括回轉(zhuǎn)工作臺的快速轉(zhuǎn)動和微細(xì)轉(zhuǎn)動,以實現(xiàn)對刀過程;鉆削的手動操作;攻絲機的進給和退出。
2)自動運行:設(shè)備在正常工作狀態(tài)下,都是通過該模式運行,從而實現(xiàn)整個鉆孔和攻絲工序的自動化。 進入該模式,按下觸摸屏界而的“啟動”按鈕,即可實現(xiàn)設(shè)備的連續(xù)運作狀態(tài),自至 1 個工件加工完畢, 回轉(zhuǎn)工作臺復(fù)位至初始位置。
3) 交互式參數(shù)設(shè)置:PLC 讀取觸摸屏上輸入的孔數(shù)和角度數(shù)值, 并保存至寄存器中。
2.3 組態(tài)及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
組態(tài)控制技術(shù)是一種計算機控制技術(shù)[3]。利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計算機測控系統(tǒng)與一般計算機測控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上沒有本質(zhì)區(qū)別,都由被控對象、傳感器、I/O 接口、計算機和執(zhí)行機構(gòu)幾部分組成。由于要使用到遠(yuǎn)程監(jiān)控這一技術(shù)環(huán)節(jié),考慮到設(shè)備的集成度,采用三菱觸摸屏實現(xiàn)組態(tài)功能。
3 總結(jié)
本項目開發(fā)了精密轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)工作臺,可以獲取精確而穩(wěn)定的回 轉(zhuǎn)角度,進而保證螺紋通孔的位置精度;采用動力頭和攻絲機實現(xiàn)高速鉆削和攻牙加工,性能穩(wěn)定,可操縱性、可控性優(yōu)越;完成電氣控制系統(tǒng)方案設(shè)計,并由 PLC 控制系統(tǒng)的運行動作。
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