摘要：本文通過介紹用國產PLC及交流伺服控製係統成功製做數控鑽銑床，論述了該設備的係統構成、硬件配置和針對實際產品工件加工時程序的設計。

關鍵詞：數控鑽銑床
；PLC
；交流伺服；變頻器；主軸

引言：在新開發的產品中有一個型號為Q7的長條鋁基台，要在上麵加工兩個φ3.7×1.65的(de)平(ping)底(di)盲(mang)孔(kong)，由(you)於(yu)要(yao)求(qiu)精(jing)度(du)高(gao)，批(pi)量(liang)大(da)，故(gu)無(wu)法(fa)用(yong)傳(chuan)統(tong)的(de)鑽(zuan)模(mo)在(zai)鑽(zuan)床(chuang)上(shang)加(jia)工(gong)

，也(ye)很(hen)難(nan)在(zai)傳(chuan)統(tong)銑(xi)床(chuang)上(shang)麵(mian)加(jia)工(gong)

，即(ji)使(shi)能(neng)加(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)也(ye)很(hen)低(di)，並(bing)且(qie)設(she)備(bei)損(sun)耗(hao)和(he)電(dian)力(li)損(sun)耗(hao)也(ye)很(hen)大(da)。此(ci)工(gong)件(jian)的(de)加(jia)工(gong)有(you)著(zhe)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)的(de)代(dai)表(biao)性(xing)
，生(sheng)產(chan)的(de)很(hen)多(duo)產(chan)品(pin)有(you)著(zhe)類(lei)似(si)的(de)要(yao)求(qiu)，為(wei)此(ci)，我(wo)們(men)設(she)計(ji)製(zhi)做(zuo)了(le)一(yi)台(tai)用(yong)於(yu)此(ci)類(lei)產(chan)品(pin)加(jia)工(gong)的(de)設(she)備(bei)――通用型數控鑽銑床。

一、係統概述

係統構成如圖1所示
，控製部分采用PLC
，並配以人機界麵進行程序參數修改、設定，

yijiyunxingzhuangtaixianshijiankong，kebianchengshezhirenjijiemiandeneirong。sanzhoujunweiquanshuzijiaoliusifuxitong，gezhousifudianjitongguolianzhouqidaidonggunzhusigang，yiyidongpeiyouzhixiandaoguidegongzuotaihezhuzhouxitou
，qidingweizhunque
，sudukuai。zhuzhouxitouyoubianpinqikongzhi，genjudaojujigongjianhejingeiliang
，laishezhizhuzhouhelidezhuansu，bingzaichengxuzhongshedingtadeqidongtingzhi。gezhoujunsheerduanjixianchuanganqiheyuandianchuanganqi
，lengqueherunhuayedouyouyichangjiance，zaibaojingdengherenjijiemianchuxianshibaojingxinxi。weibianyutiaoshihejianxiu

，gexiangcaozuojunsheshoudonggongneng
，rushoudonggezhoukuaimanyidong、主軸高低速旋轉
、切削液及潤滑開關等。此機床整體雖為半閉環控製，隻要選件、裝配、程序編製及操作合理，精度和穩定性還是能滿足使用要求的。

二、硬件配置

PLC選用永宏的FBS-40MCT，該型機具有較高的性價比
，體積小
，功能強，24點輸入，其中有16點高速計數器，頻率可達120K，16點輸出

，其中有4軸步進或伺服輸出整合在裏麵，輸出頻率可達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，易學易用且功能強大，編輯、監視
、除錯等操作非常順手，按鍵、鼠標並用及在線即時指令功能查詢與操作指引，使編輯
、輸入效率倍增。

接點分配：取各軸伺服電機的Z相信號作原點開關，要分接在幾個高速輸入點上，用中斷進行機床原點複歸
，其餘限位開關、操作開關
、液位檢知等常規接點可按順序依次接入。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點上。

X、Y、Z3軸伺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
、電子齒輪
、自動加減速等，具備多種脈衝串輸入，保護功能也比較完備
，有欠壓、過壓、過流、過載、堵轉、失速
、位置超差、編碼器異常等。在此設備中按集電極開路驅動方式連接至PLC
，最高脈衝輸入頻率為200K,伺服ON、Z相信號等也做相應連接。

變頻器選用富淩的DZB70B0015L2A，規格為單相1500W
，400Hz，youduobusugongbianjishiyong。youyuzhengchangshiyongshibupinfanbiansu，gusudutiaojieshedingbuyinchu，zhizaibianpinqicaozuomianbanshangtiaojie，shedinglianggesudu，gaosuyongyujiagong，disuyongyuduidao。tiaojiexiangguancanshuyuzhuzhoupipei
，rujipin、基壓、運行頻率上限、載頻等，並改動相應跳線。

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，安陽萊必泰的ADX80-24Z/1型
，其體積小、噪音低，直徑隻有80mm,這樣使整個主軸箱便於整體密封，可有效地防止加工中的碎屑飛濺到Z軸的絲杠和導軌上造成損害，也使主軸箱外表顯得美觀。它的最高轉速為24000轉/分，使正常工作轉速6000-14000轉有一個合適的餘量範圍。

人機界麵選用人機電子的通用可編程文本顯示器MD204L，它可以以文字或指示燈等形式監視、修改PLC內部寄存器或繼電器的數值及狀態。

三

、軟件設計

機床工作的流程圖如圖2所示
，開機後先檢測手動開關是否有效，若手動開關有效

即利用各手動控製開關執行手動操作的項目。若手動開關無效，則啟動原點複歸程序，各軸進行機床原點複歸，先回Z軸再回其它兩軸
，當所有軸都原點複歸成功後才能進行到下一步。若刀具和工裝夾具、工件程序均沒有變動，可複位到加工預備狀態而不進行對刀，若需對刀
，則打開對刀開關啟動對刀程序，3軸zhou分fen別bie對dui刀dao，即ji找zhao工gong件jian原yuan點dian
，利li用yong手shou動dong各ge軸zhou移yi動dong開kai關guan快kuai慢man移yi動dong各ge軸zhou，使shi工gong件jian的de三san個ge麵mian分fen別bie碰peng觸chu低di速su旋xuan轉zhuan的de刀dao具ju
，剛gang好hao碰peng上shang為wei止zhi。對dui好hao後hou
，按an對dui刀daoOK確認，再輸入刀補，經過程序處理，即形成工件原點也就是編程0點，編程時根據此0點dian按an照zhao圖tu紙zhi計ji算suan刀dao具ju路lu徑jing，可ke使shi操cao作zuo者zhe思si路lu清qing晰xi
，編bian輯ji運yun算suan簡jian單dan。操cao作zuo者zhe編bian輯ji的de是shi用yong戶hu程cheng序xu，可ke以yi編bian輯ji刀dao具ju軌gui跡ji，就jiu是shi各ge軸zhou移yi動dong坐zuo標biao，還hai有you移yi動dong速su度du、循環加工時的循環次數等。編好程序後或使用當前程序時
，即複位到預備狀態：各軸移動到初始位―一個合適的位置
，裝卸工件方便、buyipengchudaojushi
，zhuangshanggongjian，anqidongjikekaishijiagong，zhuzhouyunzhuan，lengqueyekai，gezhouanchengxushedingzuobiaoyidong。dangjiagongjieshushi
，jichuangfuwei，jigezhouyouyidongdaochushiwei
，zhuzhouting，lengqueguan
，zheshikexiexiagongjian，wanchengjiagongguocheng。

工件的加工流程圖如圖3所示
，以Q7產品為例

，胎具上一次裝夾15隻工件
，那麼
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就有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

，鑽削加工
，鑽削深度1.65mm。在預備狀態時緊靠工作台上的定位固定好胎具

，按啟動後，主軸旋轉，待主軸即將達到額定轉速時，X、Y軸同時運轉到第一加工工位，也就是第一個孔的X、Y工件坐標值，此時冷卻液打開
、Z軸快速下降到加工區
，即銑刀端麵即將觸及工件加工麵，迅速變用緩慢的工進速度開始鑽削加工。當加工深度到達設定深度（1.65mm）時，Z軸帶動銑刀迅速抬起，抬起的高度為銑刀端麵水平方向上碰觸不到工件及胎具為準。計數器加1後程序進行比較運算

，判斷加工是否完了，如否，則X、Y軸繼續運轉到下一加工工位，再重複Z軸下降加工動作。如加工完了


，產量計數器加數、主軸停轉、冷卻液關閉
，同時發出5s聲光報訊，用以提醒操作者，各軸移動到初始位：Z軸到上端；X軸到左端；Y軸到外端。卸下胎具後，一個加工周期完成，裝上胎具再按啟動即開始進行下一輪加工。

四、一些著重的電氣措施

1.主回路加裝漏電斷路器
，相應回路都安裝合適的斷路器。

2.PLC和伺服係統的電源處都分別加有電源濾波器。

3.各直流繼電器線圈都並接反峰二極管
，交流接觸器線圈並接阻容吸收回路。

4.潤滑、主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，並遠離電源線。

6.在拖鏈內走線，使用耐折的柔性電纜

，並盡量增大拖鏈的彎曲半徑。

7.變頻器與PLC
、伺服驅動器等保持一定距離。

作者：穀保豔

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