摘 要：本文概述了基于臺達機電一體化自動化平臺的油壓專用車床的系統(tǒng)構(gòu)成及電氣控制。給出詳盡的操作界面設(shè)計和該機種用于五種不同規(guī)格產(chǎn)品的加工的工藝流程描述。其中加工工藝流程描述對于小型或儀表專用車床開發(fā)具有參考價值。
關(guān)鍵詞：油壓車床 系統(tǒng)構(gòu)成 操作規(guī)程 工藝流程
1 引言
PLC控制油壓車床是表殼等小五金加工開發(fā)的機電一體化集成設(shè)計專用項目。基于臺達機電自動化平臺的油壓車床以其高剛性、高精度、高品質(zhì)、高效率、高壽命、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉等優(yōu)點廣泛用于表殼加工行業(yè)。項目亦可用于小型軸、套類加工。該機床采用了性能穩(wěn)定的臺達ES系列PLC和DOP－A57CSTD彩色人機界面做為控制中心，使設(shè)備操作簡單、直觀，人機界面人性化的控制程序輸入方式設(shè)計，轉(zhuǎn)換程序簡單快捷，使操作者發(fā)揮自如。自動化程度高，大量生產(chǎn)節(jié)省人力、物力，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高效化、優(yōu)質(zhì)化。自動化油壓車床外形如圖1所示。
2 系統(tǒng)構(gòu)成及工藝參數(shù)
自動化油壓車床主軸軸承采用進口P4級主軸專用軸承，主軸自動油潤滑，保證機床高精度、壽命更長。主軸電機選用雙速帶高性能剎車系統(tǒng)。程控液壓推動多刀刀架保證加工尺寸準(zhǔn)確、穩(wěn)定。 刀具中心高度可調(diào)節(jié)，操作方便，效率更高。 精心設(shè)計液壓系統(tǒng)，使機床空運轉(zhuǎn)時，液壓卸荷，節(jié)約電力，降低液壓系統(tǒng)溫度上升，延長油泵壽命；并安裝溫度、壓力補償裝置，重復(fù)加工時非常穩(wěn)定、可靠。電控箱、液壓箱、冷卻液箱均置于機箱內(nèi)，減少占地面積，使機床外觀整體化。車床技術(shù)參數(shù)如下表1所示。
表1 車床技術(shù)參數(shù)
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油壓車床主要技術(shù)參數(shù) |
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型號 |
CM-818B |
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最大加工直徑(mm) |
Ф80 |
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最大加工長度(mm) |
60 |
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主軸轉(zhuǎn)速范圍(r/min) |
600-2800 |
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主電機功率(kw)(雙速) |
1.5 |
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刀架橫(X)向最大行程(mm) |
100 |
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刀架縱(Y)向最大行程(mm) |
110 |
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氣動工作壓力(Mpa) |
0.4-0.6 |
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液壓最大工作壓力(Mpa) |
3.5 |
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機床外形(長*寬*高)(mm) |
980*680*1390 |
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機床凈重(kg) |
550 |
3 油壓車床操作界面設(shè)計
基于臺達機電自動化平臺的油壓車床操作界面是本項目區(qū)別于傳統(tǒng)油壓車床最明顯的標(biāo)志，為小型機床運行帶來人性化的透明操作功能。
開機后，在人機界面初始界面圖2上點擊進入主菜單畫面圖3，根據(jù)工藝需要按加工工藝選擇手動單步圖4或全自動圖5等進入不同的加工方式，選擇手動單步情況下總共列有五種工藝程序流程，在選擇下一個加工工藝時，前一工藝過程自動運行完成后，才執(zhí)行下一流程。在單步運行情況下，當(dāng)選擇完單步程序鎖定圖3設(shè)置后，此時程序只能運行鎖定的當(dāng)前程序，其他四種程序不能運行，若要運行其他程序，請先解除程序鎖定功能。
泵電機具有自動保護功能，機器在30分鐘內(nèi)無任何動作，泵電機將停止工作，若要繼續(xù)使用請先啟動泵。主軸的高低速選擇在全自動人機界面圖5上操作完成。除手動外，其他程序的運行都是以外部啟動按鈕為給定信號的。當(dāng)設(shè)備運行過程中，將主菜單人機界面如圖2畫面上點擊運行監(jiān)控畫面觸摸按鈕，將畫面切換到運行監(jiān)控畫面圖6進行運行監(jiān)控。
圖2初始界面
圖3 主菜單畫面
圖4手動單步加工畫面
圖5全自動加工畫面
圖6 運行監(jiān)控畫面
4 自動化加工系統(tǒng)設(shè)計
4.1 ES系列PLC的I/O接口
（1）行程開關(guān)（開關(guān)量輸入）定義：SL1—X11下托板前進到位；SL2—X12下托板慢進；SL3—X13下托板回位；SL4—X14上托板前進到位；SL5—X15上托板慢進；SL6—X16上托板回位。
（2）閥件（開關(guān)量輸出）定義：YV1—Y14下托板前進閥；YV2—Y15下托板慢進閥；YV3—Y16上托板前進閥；YV4—Y17上托板慢進閥。
4.2 工藝流程設(shè)計
該機種具有五種單步固定工藝流程，用于五種不同規(guī)格產(chǎn)品的加工。
圖7 托板延時設(shè)置畫面
（1）單步工藝流程1描述：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后開始慢進進行，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時（圖7）的設(shè)定值，時間到后YV1，YV2斷電，下托板回原位。
（2）單步工藝流程2描述：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時（圖六）的設(shè)定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板前進到位SL4限位后，下托板前進閥YV1再次得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3斷電，上托板回位。
（3）單步工藝流程3描述：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后閥上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3，YV4斷電，上托板回位。
（4）單步工藝流程4描述：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后閥上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后執(zhí)行上托板延時（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號后下托板前進閥YV1，YV2斷電，下托板回位。
（5）單步工藝流程5描述：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后閥上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后執(zhí)行上托板延時（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，下托板前進閥YV1，YV2保持前進位不動。
（6）全自動工藝流程：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時（圖六）的設(shè)定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后執(zhí)行上托板延時（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號后下托板前進閥YV1再次得電進入下一個循環(huán)。
4.3 設(shè)備系統(tǒng)保護
在人機界面內(nèi)通過宏指令讀出系統(tǒng)設(shè)定時間，分別賦值給不同的數(shù)據(jù)寄存器，如圖8所示，運行過程中通過自定義輸入時間年月日和系統(tǒng)本身時間進行監(jiān)控比較，程序判斷當(dāng)系統(tǒng)時間超過設(shè)定時間時，系統(tǒng)自動停止運行，如圖9所示。
5 結(jié)束語
本項目已經(jīng)通過設(shè)備調(diào)試，各項性能指標(biāo)達到設(shè)計指標(biāo)。臺達PLC,人機界面在表殼等小五金加工油壓車床設(shè)備當(dāng)中的成功應(yīng)用，得到客戶的好評。
