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立式加工中心的电气与PLC控制 |
| 发布时间：2020/1/10 15:48:00 |
立式加工中心的电气与PLC控制
加工中心是带有刀库和自动换刀装置，能够一次装夹连续对工件进行铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等多工序加工的数控卷板机床。加工中心一般可以实现三轴联动，有的可以实现四轴或五轴联动。加工中心与其他数控卷板机床相比，主要特点是能够实现一次装夹完成多工序的加工。加工中心功能齐全，它大大减少了工件的装夹次数、测量和卷板机床调整的时间。不仅提高了工件的加工精度，而且减少了工件的周转、搬运和存放时间，提高了卷板机床的利用率。当要加工形状比较复杂并且精度要求高、品种更换频繁的工件时，加工中心的特点更明显。
加工中心按照布局形式可以分为卧式加工中心、立式加工中心、龙门式加工中心、万能加工中心。立式加工中心是比较常见的加工中心，本节以立式加工中心为例进行介绍。立式加工中心是指主轴中心线处于垂直状态的加工中心，结构大部分为固定立柱式，工作台为长方形。
一、立式加工中心的结构
图13所示是VMC850B立式加工中心外形结构图。立式加工中心主要由5部分组成。
(1)基础部件：它是立式加工中心的基础结构，由床身、工作台、导轨和立柱等结构
图13 VMC850B立式加工中心外形结构图
二、立式加工中心的运动形式及控制要求
(１)松紧刀控制：在紧刀状态下，按下外接松紧刀按钮(SF3)或按下CNC操作面板的松紧刀按键或执行松刀指令，松刀输出信号有输出，KF4线圈得电，KF4常开触点闭合。电磁阀MBl得电动作，改变气路推动活塞向松刀方向移动，当检测到松刀到位信号后松刀完成。在松刀状态下，松开外接松紧刀按钮(SF3)或松开CNC操作面板的松紧刀按键或执行紧刀指令，松刀输出信号停止输出，KF4线圈失电，KF4常开触点断开。电磁阀MBl失电，改变气路推动活塞向紧刀方向移动，当检测到紧刀到位信号后紧刀完成。
(２)刀库前进／后退控制：在刀库调试模式下，按下CNC操作面板刀库前进按键，刀库前行信号有输出，刀库向主轴方向移动；按下CNC操作面板刀库后退按键，刀库后退信号有输出，刀库向原位移动。在非调试模式下，当满足条件时，执行刀库前进指令，刀库前进信号有输出，刀库移动，检测到刀库前进到位信号后，指令执行完成；执行刀库后退指令，刀库后退信号有输出，刀库移动，检测到刀库后退到位信号后，指令执行完成。当刀库前进信号有输出，KF5线圈得电，常开触点闭合。电磁阀MB2得电，改变气路推动活塞，刀库向靠近主轴方向移动。当刀库后退信号有输出，KF6线圈得电，常开触点闭合。电磁阀MB3得电，改变气路推动活塞，刀库向远离主轴方向移动。
(３)刀盘旋转控制：在刀库调试模式下，按下操作面板刀盘顺时针转按键，刀库顺时针转信号有输出，刀盘顺时针旋转一个刀位后停止；按下操作面板刀盘逆时针转按键，刀库逆时针转信号有输出，刀盘逆时针旋转一个刀位后停止。在非刀库调试模式下，执行选刀指令，根据当前刀号和目标刀号选择最短路径，并计算需要经过多少个刀位。输出对应的刀盘旋转信号，当刀位计数信号变化一定次数后，停止刀盘旋转，选刀完成。到刀盘顺时针旋转信号有输出，KF2线圈得电，常开触点闭合。交流接触器QA2线圈得电，常开触点闭合、常闭触点断开j刀盘电动机开始顺时针旋转。当刀盘逆时针旋转信号有输出，KF3线圈得电，常开触点闭合。交流接触器QA3线圈得电，常开触点闭合、常闭触点断开，刀盘电动机开始逆时针旋转。
(４)自动换刀控制：自动换刀动作流程图，也是宏程序流程图如图9—17所示。
(５)冷却泵电动机控制：当CNC输出冷却信号，KFl线圈得电，KFl常开触点闭合后，QAl线圈得电，QAl主触点闭合，冷却泵电动机开始旋转。当CNC停止输出冷却信号或冷却信号没有输出时，KFl线圈失电，KFl常开触点断开，QAl线圈失电，QAl主触点断开，冷却泵电动机停止旋转。
三、主轴控制分析
VMC850B立式加工中心由交流主轴驱动器DAP03控制7．5kW交流主轴电动机。如图9．18所示，为主轴部分连接示意图。三相交流380V电源从R、s、T端接入，P和B连接制动电阻，u、V、w、PE连接交流主轴电动机电机线，接口CN2连接交流主轴电动机编码器，CNl连接控制信号线。控制信号线连接CNC和交流主轴驱动器，利用控制信号线中的信号能够实现CNC对主轴的控制，如：主轴的正反转控制、主轴转速控制、主轴准停等等；同时还有反馈信号反馈到CNC中，如：主轴转速反馈、速度到达、准停完成等。
本章通过几种典型机床的电气与PLC控制系统的分析和介绍，使读者了解各种电气控制线路的应用及一些典型机构的控制逻辑。进而掌握相关的机床电气与PLC控制系统的方法，提高了阅读电气控制线路图和故障分析的能力，同时也为设计一般电气控制线路打下基础。
分析数控卷板机床的电气与PLC控制系统时，首先应对该卷板机床的类型、使用的CNC、进给轴拖动形式、主轴拖动形式、CNC操作、进给轴伺服驱动器功能及操作、变频器或主轴伺服驱动器功能及操作、各部件的动作逻辑等有一般的了解。在此基础上，无论采用哪种读图法，都首先阅读主电路和执行元件电路，看其如何反应拖动特点及各电动机的控制和保护情况；然后再阅读控制电路，看控制线路是如何实现上述要求的。在分析控制线路时，可按控制功能的不同，划分成若干基本控制环节，逐一进行分析。在分析时，要逐一分析它们之间的相互连锁关系，最后再全面地看整个线路。所以，在分析控制电路时，可按“化整为零看线路，积零为整看全部”来进行，同时还要注意CNC内置PLC逻辑控制与机床电动机控制相结合。最后再阅读其他辅助电路。如果能进行现场教学，那么将更有助于增强实践和提高读图能力。
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