PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

田源PLC機(jī)電一體化技術(shù)；數(shù)控機(jī)床；具體應(yīng)用

【摘要】工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及電子科技技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為推動(dòng)工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展開創(chuàng)了新的局面，機(jī)電一體化已成為制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的代表產(chǎn)品之一，需要應(yīng)用到 PLC機(jī)電一體化這項(xiàng)至為關(guān)鍵的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床及設(shè)備的精確控制，確保生產(chǎn)有序開展和進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。本文著重針對(duì)PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的實(shí)踐應(yīng)用展開探討。

【關(guān)鍵詞】PLC機(jī)電一體化技術(shù);數(shù)控機(jī)床;具體應(yīng)用

【作者簡(jiǎn)介】田源（1973.9）， 男，苗族，貴州省凱里市人，貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，工程師，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械加工。

近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的銷售額不斷增長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)建設(shè)之中。而數(shù)控機(jī)床的使用離不開PLC機(jī)電一體化技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，通過可編程存儲(chǔ)器的利用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部程序及其設(shè)備的控制，對(duì)提高機(jī)電自動(dòng)化水平，提升生產(chǎn)效益具重要意義。以下闡述PLC的內(nèi)涵，從PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)等三個(gè)方面來(lái)探討其具體應(yīng)用。

1、PLC的內(nèi)涵

PLC是立足于微電腦技術(shù)發(fā)展而來(lái)，用于控制機(jī)械設(shè)備的一項(xiàng)新興技術(shù)，英文為Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器^[1]。其工作原理為借助編程存儲(chǔ)器來(lái)控制內(nèi)部程序，如工作流程、計(jì)算和操作、計(jì)量計(jì)算、控制管理等相關(guān)程序的執(zhí)行，并與控制系統(tǒng)結(jié)合完成對(duì)不同數(shù)控機(jī)床及設(shè)備的有效控制，避免生產(chǎn)因人為因素而中斷，提升生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動(dòng)化水平。當(dāng)前，各種先進(jìn)技術(shù)如智能制造、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)電一體化等技術(shù)發(fā)展迅猛，進(jìn)一步加大了對(duì)PLC控制技術(shù)的需求，促進(jìn)PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用更加成熟，為優(yōu)化數(shù)控機(jī)床性能及其技術(shù)改進(jìn)提供了技術(shù)支撐。

2、PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的具體應(yīng)用

2.1 PLC 機(jī)電一體化技術(shù)中機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)械制造水平的高低與機(jī)械設(shè)計(jì)息息相關(guān)，通過機(jī)械設(shè)計(jì)可對(duì)工業(yè)制造流程加以更新，工業(yè)資源得以最大化的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)制造效率及質(zhì)量的同步提高。將PLC機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，可發(fā)揮其信息化邏輯控制的功能，通過調(diào)節(jié)數(shù)控機(jī)床重要裝置的應(yīng)用數(shù)據(jù)，達(dá)到機(jī)械效果優(yōu)化的目的。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，PLC機(jī)電一體化技術(shù)主要用于其防護(hù)裝置、傳動(dòng)裝置、自動(dòng)排屑裝置、等環(huán)節(jié)^[2]。

2.1.1防護(hù)裝置環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。防護(hù)裝置是用于保護(hù)機(jī)械生產(chǎn)的整個(gè)過程，防止發(fā)生意外而實(shí)施的對(duì)生產(chǎn)環(huán)境封閉與半封閉的改造。PLC機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于防護(hù)裝置環(huán)節(jié)中，可有效降低人為干擾及人為因素影響，不僅無(wú)需設(shè)置專人專崗對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，還能讓生產(chǎn)流程得到簡(jiǎn)化。通過PLC機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床可完成對(duì)封閉或半封閉防護(hù)裝置的添加，從而避免切割中機(jī)械產(chǎn)生的飛屑飛出，減少因飛屑四處亂飛帶來(lái)的安全隱患和環(huán)境污染，大幅降低意外傷害事件的發(fā)生。

2.1.2自動(dòng)排屑裝置環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。在機(jī)械設(shè)計(jì)中將PLC機(jī)電一體化自動(dòng)排屑裝置應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，可充分發(fā)揮機(jī)床自身所具的斜床身結(jié)構(gòu)的作用，及時(shí)而有效地清理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的切割碎屑，完成排屑，避免碎屑未及時(shí)清除對(duì)機(jī)床造成損壞，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

2.1.3傳動(dòng)裝置環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。機(jī)床的傳動(dòng)模式分為主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)兩種，普通機(jī)床在生產(chǎn)過程中兩種傳動(dòng)模式是一起運(yùn)作的，數(shù)控機(jī)床憑借PLC機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，讓主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)兩種模式分離，各自獨(dú)立并配置了相應(yīng)的電機(jī)，這樣電機(jī)既可單獨(dú)運(yùn)作，又能多軸聯(lián)動(dòng)。相較于普通機(jī)床而言，數(shù)控機(jī)床的主軸箱由于裝置了變頻器，轉(zhuǎn)速大幅提升，加之液壓盤的作用，不僅可更加高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還能保證工件裝夾過程中的安全，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床工作高效的同時(shí)還提高了工作安全性。此外，自動(dòng)換刀技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，讓多個(gè)加工工序均得以連續(xù)完成，讓數(shù)控機(jī)床的工作效率極大提升。

2.2 PLC機(jī)電一體化技術(shù)中自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

PLC機(jī)電一體化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)是自動(dòng)控制技術(shù)，其控制系統(tǒng)主要由輸入輸出系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行構(gòu)件等部分構(gòu)成，盡管數(shù)控機(jī)床的類型不同，但就自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理來(lái)說大致相同，均是通過系統(tǒng)技術(shù)的集成使用來(lái)產(chǎn)生集成效應(yīng)，從而有效控制數(shù)控機(jī)床。在具體的實(shí)踐操作中，利用系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床工作參數(shù)的及時(shí)調(diào)整，操作者將相應(yīng)的指令輸進(jìn)輸入系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)迅速接收到通信系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的相關(guān)命令信息，并依據(jù)默認(rèn)存儲(chǔ)中的對(duì)應(yīng)信息進(jìn)行查找，核實(shí)準(zhǔn)確后，再傳遞參數(shù)更改命令至執(zhí)行構(gòu)件，完成參數(shù)的調(diào)整和有效切換，調(diào)整后的參數(shù)信息由輸出系統(tǒng)及時(shí)呈現(xiàn)供工作人員參考，整個(gè)過程通常不超過5秒即可完成，這種半自動(dòng)化的控制操作讓高效快捷不再猶不可及，難以實(shí)現(xiàn)。

就我國(guó)當(dāng)前PLC機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀來(lái)看，許多技術(shù)和設(shè)備都依賴于進(jìn)口，如系統(tǒng)的電動(dòng)穩(wěn)定性不夠理想，當(dāng)機(jī)床高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)震動(dòng)較大，原來(lái)參數(shù)逐漸出現(xiàn)偏離，對(duì)機(jī)械制造的精準(zhǔn)造成一定影響，從而出現(xiàn)一些細(xì)小誤差，不利于制造精度和生產(chǎn)質(zhì)量的提高。因此，我國(guó)應(yīng)向同樣具有誤差問題但卻能有效調(diào)整誤差并保證產(chǎn)品精準(zhǔn)的發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)，如德國(guó)，學(xué)習(xí)他們的寶貴經(jīng)驗(yàn)，將參數(shù)調(diào)整與相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，如參數(shù)波動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)置，當(dāng)參數(shù)誤差一旦臨界限定值時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)預(yù)警，提示工作者及時(shí)調(diào)整參數(shù)，降低誤差，保證生產(chǎn)精準(zhǔn)度。

2.3 PLC機(jī)電一體化技術(shù)中執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)也是機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中的重要一環(huán)，該技術(shù)主要作用于執(zhí)行原件與驅(qū)動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床完成輸送的重要裝置，若其不能運(yùn)行，數(shù)控機(jī)床則無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力。執(zhí)行原件需要與數(shù)控裝置緊密連接，借助這一連接來(lái)傳送數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)出的指令信息。因此執(zhí)行裝置有效性得以保障，才能通過開關(guān)的啟動(dòng)對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)施有效控制。驅(qū)動(dòng)裝置雖未連接數(shù)控裝置，但其與執(zhí)行原件共同構(gòu)成執(zhí)行裝置系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)保證其平穩(wěn)性，執(zhí)行裝置才能開啟^[3]。因而執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用是保證其指令達(dá)成的關(guān)鍵技術(shù)。PLC技術(shù)由于具備該功能，可讓執(zhí)行裝置與數(shù)控裝置科學(xué)化得以深化，確保二者均能穩(wěn)定接受指令，負(fù)現(xiàn)指令信息的傳遞和接收，使數(shù)控機(jī)床遵循既定程序完成相關(guān)操作，按要求進(jìn)行零件的加工處理，從則提高數(shù)控機(jī)床工作精準(zhǔn)度及其效率。

綜上所述，我國(guó)的工業(yè)建設(shè)要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)強(qiáng)國(guó)的愿望，離不開各種先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的掌握。數(shù)控機(jī)床作為一種應(yīng)用廣泛的智能化機(jī)械設(shè)備，其發(fā)展速度與發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚存在著一定差距，需要我們深入研究與之相關(guān)的機(jī)電一體化技術(shù)，不斷完善和改進(jìn)PLC技術(shù)，并將其應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床中，為優(yōu)化數(shù)控機(jī)床的性能，提高自動(dòng)化水平提供技術(shù)支持。

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