基于PLC控制的雙頭高效自動倒角機的系統(tǒng)設(shè)計

李曉丹

(遼寧工業(yè)大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，遼寧錦州 121001)

目前國內(nèi)很多企業(yè)均用到大批量棒類、鋼管類的零件，這些零件由于受定尺段切割的影響會在端部產(chǎn)生飛邊、毛刺、凸起等現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的端面質(zhì)量。目前很多企業(yè)采用人工手提砂輪機修磨、機加工車床等，作業(yè)效率低，勞動強度大，常會造成坯料積壓、物流不暢，影響生產(chǎn)節(jié)拍。因此，提出一種高效的全自動雙頭倒角機，該機床人工可一次添加多根管、棒料，可自動完成排序、裝夾、雙頭倒角加工、落料的全過程。文中介紹了該倒角機的結(jié)構(gòu)組成及氣液系統(tǒng)的組成及工作原理，最后介紹了控制系統(tǒng)的I/O口分配、軟件流程圖。

1 結(jié)構(gòu)組成簡介

該機床主要由左右動力頭、左右進(jìn)給裝置、上卸料裝置及自動送料夾緊、調(diào)整裝置等組成。

(1)左右動力頭主要采用三相異步電動機通過帶傳動實現(xiàn)刀具旋轉(zhuǎn)完成倒角功能;

(2)進(jìn)給裝置主要由氣液轉(zhuǎn)換器提供動力推動氣液缸帶動左右動力頭實現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)的穩(wěn)定進(jìn)給，且可微調(diào);

(3)上卸料裝置主要采用氣缸實現(xiàn)，工人師傅一次可上多根料，加工完后，自動送料夾緊裝置退回，上料氣缸在排序區(qū)將待加工料頂出，此時正好將加工完的料頂出，實現(xiàn)自動卸料，同時完成上料;

(4)自動送料夾緊裝置將上完的料送到待加工區(qū)，由氣液增壓缸實現(xiàn)快速送料，到位后液壓夾緊。當(dāng)加工不同直徑的零件時，可更換夾具體。夾具體主要由兩個半圓組成，兩個半圓同時在導(dǎo)向上滑動，且兩半圓與工件是小間隙配合，當(dāng)夾具體撞到夾具限位塊時，增壓液壓缸推動與缸連接側(cè)半圓夾緊，來保證足夠的夾緊力;

(5)調(diào)整裝置可針對不同的件實現(xiàn)不同長度的加工，采用手搖絲杠調(diào)整，調(diào)整好后鎖死。

該機床總體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 總體結(jié)構(gòu)圖

2 氣液系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 氣液系統(tǒng)組成

由于氣體的可壓縮性較大，速度快但運動速度不穩(wěn)定。采用液壓控制則速度穩(wěn)定，但成本較高。若從節(jié)約成本考慮，結(jié)合系統(tǒng)實際，采用氣液聯(lián)動的回路，可同時滿足上述要求。該系統(tǒng)的主要回路有氣動調(diào)速回路、氣液速度換接回路、氣液增壓缸的增壓回路、減壓回路。具體的氣液系統(tǒng)如圖2所示。減壓閥3主要是調(diào)整氣液增壓缸6的夾緊力大小。

圖2 氣液原理圖

2.2 工作原理

人工上料后，首先9YA得電，待加工料由上料缸頂出。上料缸到位后，9YA斷電，上料缸退回，送料缸退回后3YA得電，氣液增壓缸快速送料，送料結(jié)束后，2YA得電，增力缸增力夾緊工件，增力行程很短，迅速夾緊，5YA、6YA、7YA、8YA同時得電，刀具電機旋轉(zhuǎn)，快速進(jìn)給，到達(dá)工進(jìn)時5YA、7YA斷電，實現(xiàn)工進(jìn)，工進(jìn)結(jié)束后6YA、8YA斷電，左右動力頭退回，電機停轉(zhuǎn)，同時1YA得電2 s，吹掉加工鐵屑，2 s后1YA斷電，4YA得電，夾緊缸迅速退回，到位后9YA得電，待加工料由上料缸頂出，此時正好將倒角完畢后工件頂出，同時完成上下料，再次增壓缸送料加工，如此循環(huán)加工，實現(xiàn)上料、夾緊、加工、卸料的連續(xù)自動化過程。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

依據(jù)上述倒角機的工作步驟和氣液系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)選用S7-200CPU226PLC作為控制器，控制系統(tǒng)I/O口分配如表1所示。

表1 輸入輸出地址分配

系統(tǒng)控制包括手動和自動控制。當(dāng)選擇開關(guān)處于手動位置時為手動控制，按下相應(yīng)的按鈕實現(xiàn)相應(yīng)的動作，主要用來維修和調(diào)試。當(dāng)選擇開關(guān)在自動位置時，處于自動控制，即可以實現(xiàn)自動化雙頭倒角的連續(xù)上料、加工、卸料控制。急停按鈕是發(fā)生意外危險時使用，使所有輸出復(fù)位。當(dāng)左右刀具電機過載，也會使系統(tǒng)復(fù)位。具體加工流程圖如圖3所示。

圖3 程序流程圖

4 結(jié)論

實踐證明:采用氣液組合的控制系統(tǒng)可實現(xiàn)穩(wěn)定快速進(jìn)給;采用PLC作為控制器可自動實現(xiàn)連續(xù)上料、夾緊、雙頭倒角加工、落料的全過程，且結(jié)構(gòu)簡單，適用不同工件，大大提高了生產(chǎn)效率和端面倒角質(zhì)量。

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