專機(jī)磨床的自動(dòng)化改造
2018-11-5 來(lái)源：沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司 作者： 魏蘭杰
【摘要】:SIZM-654 是一臺(tái)專機(jī)磨齒機(jī)床，磨齒完全依靠機(jī)械手動(dòng)按鈕點(diǎn)動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位，完成磨削加工。為降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)專機(jī)手動(dòng)轉(zhuǎn)位方式進(jìn)行自動(dòng)化改造。
SIZM-654 是一臺(tái)由普通平磨機(jī)床改造而成的專機(jī)磨齒機(jī)床，齒盤(pán)零件一般為12 或24 齒，依靠機(jī)械手動(dòng)按鈕點(diǎn)動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位，完成齒盤(pán)磨削加工。雖然數(shù)控機(jī)床快速發(fā)展，但之前一直使用20 多年的專機(jī)也仍然在承擔(dān)著繁重的生產(chǎn)任務(wù)。不僅操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)也出現(xiàn)了瓶頸。為降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，解決現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)問(wèn)題，對(duì)磨齒專機(jī)手動(dòng)轉(zhuǎn)位方式進(jìn)行自動(dòng)化改造。
1．機(jī)械部分改造方案分析
(1) 本著以人為本，操作方便的宗旨。將磨齒機(jī)升降工作臺(tái)降低到最低，測(cè)量空間為砂輪在最大直徑時(shí)，加工磨削齒盤(pán)零件的范圍，零件需要裝卡在圓盤(pán)工作臺(tái)上。以此選擇一款實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)分度轉(zhuǎn)位的液壓數(shù)控刀架( 臺(tái)灣產(chǎn)CLT125-12)。設(shè)計(jì)一個(gè)彎板，足夠支撐刀架。將垂直彎板安裝于機(jī)床工作升降平臺(tái)平面上。刀架正面朝上放置，通過(guò)支撐座、齒盤(pán)嚙合方式連接圓盤(pán)工作臺(tái)臺(tái)，如圖l 所示。
圖1 1. 彎板 2.CLT125-12 刀架 3. 雙聯(lián)齒盤(pán) 4. 圓盤(pán)工作臺(tái)
(2) 由于刀架直接安裝使用，機(jī)床升降臺(tái)與主軸砂輪之間空間高度受限，加工零件范圍將會(huì)縮小，為保證機(jī)床正常加工范圍，經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)量研究，設(shè)計(jì)增加一套通過(guò)刀架墊轉(zhuǎn)接齒輪箱連接液壓馬達(dá)裝置，結(jié)構(gòu)如圖2 所示，將其液壓部分改到刀架側(cè)面，由轉(zhuǎn)接裝置通過(guò)齒輪軸4 和齒輪軸3 嚙合，過(guò)渡齒輪軸2 與齒輪軸l 嚙合，空間由513mm 降低到452mm，滿足了機(jī)床使用要求( 見(jiàn)圖3)。
圖2 1、2、3、4 齒輪軸
圖3
(3) 修整砂輪部分: 原結(jié)構(gòu)是通過(guò)楔鐵形式來(lái)保證精度，手動(dòng)來(lái)回扳動(dòng)拉桿實(shí)現(xiàn)到位修整砂輪動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控操作功能，重新設(shè)計(jì)了一套傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部改為螺桿結(jié)構(gòu)，螺桿通過(guò)對(duì)輪連接伺服電動(dòng)機(jī)( 規(guī)格為400W 臺(tái)灣產(chǎn)絕對(duì)值電動(dòng)機(jī)ECMC—CW 一0406RS)，伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺桿傳動(dòng)，配套電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)定技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電器控制功能。
(4) 工作臺(tái)機(jī)械整體改造完成，如圖4 所示。
圖4
圖5
2．電氣部分改造方案分析
電器控制的改進(jìn)方案主要通過(guò)如下方法解決。
(1) 制作電箱: 使操作者通過(guò)操作電箱控制刀架轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位，從而使齒盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)角度，并對(duì)齒盤(pán)進(jìn)行加工。
(2) 電箱功能: 按下自復(fù)位式按鈕，轉(zhuǎn)臺(tái)松開(kāi)，轉(zhuǎn)過(guò)固定角度后鎖緊，即完成轉(zhuǎn)位。
(3) 轉(zhuǎn)臺(tái)控制過(guò)程簡(jiǎn)介: 轉(zhuǎn)臺(tái)的控制機(jī)構(gòu)主要包含松開(kāi)、鎖緊電磁閥，鎖緊、松開(kāi)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)。在控制過(guò)程中PLC 接收控制信號(hào)并輸出，控制轉(zhuǎn)臺(tái)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。按下按鈕，PLC 接收到轉(zhuǎn)位信號(hào)后，PLC 輸出松開(kāi)信號(hào)，松開(kāi)電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺(tái)松開(kāi)。PLC 收到松開(kāi)反饋信號(hào)后，經(jīng)延時(shí)輸出正轉(zhuǎn)信號(hào)，正轉(zhuǎn)電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺(tái)正轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)到一個(gè)工位角度后，到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)輸出，PLC收到到位信號(hào)后，經(jīng)延時(shí)輸出鎖緊信號(hào)，鎖緊電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺(tái)鎖緊，轉(zhuǎn)位過(guò)程完成。
(4) 砂輪修整器部分: 使用伺服驅(qū)動(dòng)器的位置模式實(shí)現(xiàn)砂輪修整器的動(dòng)作，位置命令由內(nèi)部寄存器提供，命令值通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定，通過(guò)觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作。PLC 通過(guò)DI 信號(hào)選擇寄存器編號(hào)和觸發(fā)相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)砂輪修整器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3.轉(zhuǎn)臺(tái)的自動(dòng)化改造
在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)操作便捷的理念上將磨齒機(jī)械的工作臺(tái)降低，測(cè)出相應(yīng)的空間作為砂輪在直徑三百時(shí)進(jìn)行加工磨削齒盤(pán)零件的距離，其零件需安裝卡在圓盤(pán)的工作臺(tái)上，因此需要選取一款可以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)位的液壓數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的刀架。再設(shè)計(jì)一個(gè)彎板可以完全支撐住數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的刀架。把垂直彎板安裝到機(jī)床工作的升降平臺(tái)的平面上數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的刀架正面放置，經(jīng)過(guò)支撐座以及齒盤(pán)嚙合的形式進(jìn)行圓盤(pán)工作臺(tái)的連接。
4．結(jié)語(yǔ)
通過(guò)上述一系列改造，這臺(tái)普通的手動(dòng)控制操作磨齒機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作功能，可以輕松操作兩個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)砂輪自動(dòng)修整和轉(zhuǎn)臺(tái)( 零件)自動(dòng)轉(zhuǎn)位。改變了20 多年操作者頻繁手動(dòng)操作的工作方式。使用1 年多時(shí)間，反饋很好，機(jī)床精度穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也得到很大提升。
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