利用西門子V90提高車床尾座自動(dòng)化控制

天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司 馬立貴 劉克林 張海強(qiáng)

現(xiàn)在絕大部分?jǐn)?shù)控臥式車床（或臥式車削中心）尾座的移動(dòng)是通過(guò)手動(dòng)或通過(guò)普通三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，尾座頂緊工件通常也是通過(guò)手動(dòng)頂緊或液壓套筒頂緊。手動(dòng)頂緊機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頂緊力的大小由操作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者測(cè)力儀裝置給定，但這加大了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，且效率低下。液壓套筒頂緊雖然操作簡(jiǎn)單，但頂緊力大小需要調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力值，調(diào)整麻煩，且液壓系統(tǒng)故障率較高。為了提高加工效率和自動(dòng)化水平，我公司在尾座上安裝了一臺(tái)能實(shí)現(xiàn)速度/扭矩控制的伺服電機(jī)，直接通過(guò)伺服電機(jī)移動(dòng)尾座和頂緊工件。在機(jī)械設(shè)計(jì)上取消了鎖緊機(jī)構(gòu)，并且在伺服電機(jī)和尾座移動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，這樣就可以防止由于驅(qū)動(dòng)器報(bào)警而出現(xiàn)尾座后退工件松動(dòng)問(wèn)題。伺服驅(qū)動(dòng)器選用西門子V90，伺服電機(jī)選用西門子1FL60系列。

通過(guò)對(duì)我公司數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的簡(jiǎn)化改動(dòng)以及電氣方面對(duì)于V90驅(qū)動(dòng)控制伺服電機(jī)的靈活應(yīng)用，達(dá)到了尾座的操作的簡(jiǎn)便使用，V90伺服驅(qū)動(dòng)器集動(dòng)力部分和控制部分于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大，具有位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制以及混合控制等方式。

1 尾座電氣控制的設(shè)計(jì)要求

在此機(jī)構(gòu)中當(dāng)尾座趨近或遠(yuǎn)離工件時(shí)，伺服電機(jī)可以在速度控制方式下以快移速度移動(dòng)；當(dāng)尾座快速接近工件時(shí)，停止移動(dòng)，這時(shí)把伺服電機(jī)控制方式切換到扭矩控制方式下，然后重新啟動(dòng)伺服電機(jī)，則尾座趨近工件并以設(shè)定的扭矩頂緊工件，每一個(gè)工件對(duì)應(yīng)的頂緊力的大小可根據(jù)工件的直徑及重量通過(guò)電位器進(jìn)行調(diào)整，并通過(guò)扭矩?cái)?shù)顯表顯示當(dāng)前所需扭矩力。當(dāng)工件加工完成，再將伺服電機(jī)的控制方式切換到速度控制方式，以快速方式離開工件。

表1 端子定義（注：[3]速度控制方式；[4]扭矩控制方式）

2 電氣控制設(shè)計(jì)

圖1 V90驅(qū)動(dòng)器控制原理圖

表2 其他主要參數(shù)設(shè)定

驅(qū)動(dòng)器控制原理如圖1所示，DI1為使能輸入端；DI5為正轉(zhuǎn)輸入端；DI6為反轉(zhuǎn)輸入端; DI7為速度值/扭矩值指定輸入端，DI7輸入為高電平時(shí)，由參數(shù)P1001設(shè)定快速移動(dòng)速度，DI7輸入為低電平時(shí)，由電位器RP調(diào)整扭矩的大小，并通過(guò)PV電壓表顯示實(shí)際扭矩大?。籇I10為速度/轉(zhuǎn)矩切換輸入端，DI10輸入為低電平時(shí)，為速度控制方式，DI10輸入為高電平時(shí)，為扭矩控制方式。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，ALM繼電器輸出，通知PLC，機(jī)床停止運(yùn)行。

2.1 端子定義（表1所示）

2.2 其他主要參數(shù)設(shè)定（表2所示）

3 PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 輸入信號(hào)

方式選擇速度信號(hào)：MODE_S；方式選擇扭矩信號(hào)：MODE_M；

尾座向前信號(hào)：TAIL_FOR；尾座向后信號(hào)：TAIL_REN；

尾座停止信號(hào)：TAIL_STP；驅(qū)動(dòng)器報(bào)警信號(hào)：V90_ALM；

3.2 輸出信號(hào)

伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)：MOT_CW：伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)：MOT_CCW；

伺服使能：V90_SON；速度/扭矩方式切換：C_MODE

3.3 PLC程序（表3所示）

結(jié)語(yǔ)：利用西門子V90驅(qū)動(dòng)器和1FL60伺服電機(jī)對(duì)數(shù)控車床（或臥式車削中心）的尾座進(jìn)行靈活控制，包括尾座的前進(jìn)、后退快速移動(dòng)以及對(duì)工件的頂緊，大大提高了加工效率和機(jī)床的自動(dòng)化水平，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)取消了尾座鎖緊結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了機(jī)床尾座的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

表3 PLC程序

續(xù)表3