多工位卧式组合加工中心的控制系统设计


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言:

 随着科技进步和工业发展,有着浮选精煤、原生煤泥脱水,黑色冶金、有色冶金化工、建材、饲料、城市生活污水等行业的固液分离作用的加压过滤机应用越来越广泛,但是目前市场上的加压过滤机都存在着一定缺陷,其中最突出的主要是加压过滤机主要部件滤液管加工成本高、加工效率低、质量差等问题111。王义明6]在滤液管铣削平面工装设计中,利用龙门加工中心加工特点实现了同时完成两个工件的端面铣削。这种设计方法导致加工流程需要多次装夹完成,既不能保证中心一致性也浪费了不必要的时间。胡万强''提出了卧式组合加工中心的液压系统控制方案,但液体的泄漏及液体粘度影响系统运动的稳定性。为了解决上述难题本文针对专门加工滤液管的卧式专用组合加工中心设计了—种新的控制系统。

1加工中心的总体布局方案

每根滤液管上有五个法兰盘结构组成,该组合专用铣钻床的设计主要针对于滤液管上法兰盘的加工,法兰盘的结构如图1所示。该结构加工主要分四步完成。分别是铣端面、钻大孔、钻小孔、攻螺纹。为保证加工工件的中心一致性及提高加工效率,则选择一次装夹便完成整个的加工流程hl.,工作台及加工工位的布置如图2所示。

当零件装夹完毕后,首先到达铣刀头部分,进行第_个端面的洗削,当工作结束后,液压滑台带动零件移动到下一加工位置。此时,第一个端面开始钻大孔,而第二个端面开始铣端面。工作依次进行。直到开始加工第四个法兰盘时,加工中心上一侧的全部刀具同时工作。当第四个平面开始铣削完毕后,第一个法兰盘加工完毕,移出工作区域。当第五个法兰盘铣削完毕后,此时为节约能源,铣刀头停止运转,以此类推,钻头、丝锥也将停止工作完成加工。期间所有的动作均通过电气控制部分来完成。

 

该方案的提出解决了原有加工技术中工件的加工需要多台加工中心及多次装夹才能完成的工艺流程。该组合专用加工中心可以实现一次装夹便完成整个工件的加工,并合理分配各动力头的工作时间,提高了工作效率并保证了加工质量。

 

2动力头控制系统的设计

 

该卧式组合加工中心共有铣削、钻大孔、钻小孔、攻螺纹四部分组成,每部分各有3个异步电动机提供动力。分别为Ml主轴电动机,控制着动力头的工作状态。M2为进给电动机,实现动力头的快进、工进和快退以节约时间提高加工效率。M3为冷却电动机。每台电动机都设有短路保护和过载保护以提高工作的可靠性S

2.1动力头主运动的控制设计

由设计计算已知电动机的最大工作功率不超过10kW,因此,可以采用直接启动H。为保护刀具和机床以免发生碰撞而破坏,因此,在主轴旋转后才可进行进给运动。电路图如图3所示。

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结束语:

 具体的控制方式如下:SB1为主电路开关,当按下开关SB1后,继电器线圈KM1得电,相应的开关KM1闭合,电路形成自锁,主回路中KM1闭合,主电动机得电启动,主轴旋转。开关SB5为进给运动开关。主轴旋转后,按下开关SB5,继电器KM2线圈得电^目应的开关KM2闭合,主回路中KM2闭合,进给电机启动,完成动力头的快进、工进、快退过程。常态情况下,开关SB4、SB5为闭合状态。当工作结束后,按下开关SB4SB5,控制回路中开关断开、继电器KM1失电,进而电动机断电,主轴停止旋转,进给运动结束。主轴的正反转可以通过开关SA5来控制。整个控制回路的设计保证了只有当主轴旋转后才允许进给电机动作。

2.2动力头进给运动的控制设计

工件随液压滑台在水平方向上按照合理的速度发生移动,动力头由液压缸带动在垂直于液压滑台的方向做进给运动。为提高效率,动力头按预先规定好的时间做快进、工进、快退运动。当电磁铁YA1、YA2、YA3均处于断电状态时,动力头处于原位不动,限位开关ST1动断触点断开M。具体控制回路如图4所示。

具体的控制方式如下:

(1) 动力头的快进

开关SB1控制着主电动机的运转。SB5控制着进给电机的运转。当按下开关SB1、SB5后电动机启动。为动力头的进给运动做准备。当按下开关SB后,继电器线圈K1得电,同时常开触点K1闭合,电磁阀YA1、YA3得电。动力头向前运动。由于电磁阀YA1、YA3同时得电,动力头通过液压系统带动运动,此时实现液压系统的差动连接。因此,可实现动力头的快进动作。

(2) 动力头的工进

动力头的工作转换均通过限位开关来控制。当动力头快进到所设定位置时,限位开关ST3闭合,继电器线圏K2得电,常开触点K2闭合,形成自锁。常闭触点K2断开,动力头快进回路断路,动力头实现工进。

(3) 动力头的快退

为保证加工质量,动力头工进到终点时需保留一段时间。此电路图通过延时继电器控制,设置时间为
5s当工进到终点时,碰到限位开关ST4。此时动合触点ST4闭合,继电器线圈KT得电,开始计时。动断触点KT断开,动力头前进回路断路,动力头停留在终点位置。

当达到所设定时间后,延时闭合触点KT闭合,此时继电器K3得电,相应的动合触点K3闭合,电磁阀YA2得电,动力头快退。当退回到原位时,,限位开关ST1断开,动力头停在原位。

(4) 动力头的“点动调整”

当动力头前进时,按下开关SB1,此时主电机启动,按下开关SB继电器线圈K1得电,动合触点K1闭合,电磁阀YA1、YA3得电,动力头可实现进给运动。此时断开开关SB,由于继电器K1不能自锁,放松开关SB1后,动力头立即if■止。

当动力头不在原位或没有快退到原位时,按下开关SB2,此时继电器线圈K3得电,可实现动力头的快退。当到达原位时,限位开关ST1断开,动力头停止。因此可以通过点动控制来调整动力头的位置。

由于攻丝加工过程中,为避免发生乱丝,要求主轴工进完成后能自动实现反转。因此,其控制回路较前几个加工过程而言,多了可使主轴能够实现自动反转的部分,具体控制方式是用两个继电器互锁,来控制电机的正反转回路0

3液压滑台控制系统的设计

 

液压滑台带动工件移动。其工作过程可表示为:快进一工进一暂停(铣削一快进一工进一暂停(钻大?L) 一快进一工进一暂停(钻小孔)一快进一共进一暂停(攻丝一快退M。具体的控制回路如图5所示。

具体的控制方式如下:当按下开关SB后,继电器线圈KM得电^甫助触点闭合,形成自锁,此时主回路中主触点KM闭合,电动机得电启动。当按下开关SB1,继电器K1K2同时得电,动合触点K2闭合,触发计数器,使计数器复位,准备计数。动合触点K1闭合,形成自锁,电磁_ YA1YA3同时得电,此时液压系统可形成差动连接,因此可以实现液压滑台的快进。当滑台由原始位置快进到第一个法兰面的所设定位置时,压下限位开关ST4,此时继电器线圈K4得电,动合触点K4闭合,形成自锁。动断触点K4断开,液压滑台工作状态由快进改为工进。当达到第一个法兰面位置时,压下限位开关ST1,时间继电器KT1得电,动断触点KT1断开,滑台停止。由铣削加工时间得KT1的设定值为29S,当达到所设定值后,延时闭合触点KT1闭合,此时KT1继续得电,滑台开始快进、工进。当第一个法兰面达到钻大孔位置时,第二个法兰面正好处于铣端面位置,此时滑台压下限位开关ST2,同理时间继电器KT1得电,滑台停止。两个动力头同时工作(第一个法兰面钻大孔、第二个法兰面铣端面。限位开关ST2闭合J虫发计数器减1。当第五个法兰面完成钻大孔后,计数器A = 0,触点C460闭合,为时间继电器K2得电做准备。液压滑台继续完成快进、工进动作。当五个法兰面到达钻小孔位置时,压下限位开关ST3,时间继电器KT2得电,动断触点断开,滑台停止。第四个法兰面攻丝,第五个法兰面钻小孔。由攻螺纹加工时间得KT2设定时间为9s,达到所设定时间后,延时闭合触点KT2闭合,继电器K1得电。滑台继续动作。当五个法兰面完成所有加工后,滑台继续快进,当快进到限位开关ST5位置,压下限位开关ST5,继电器线圈K3得电,动合触点K3闭合,电磁阀YA2得电,滑台快退至原位。

采用两个时间继电器,当滑台暂停时间由29s转换为9s后,一次工作循环,可节约4〇s由于铣端面与钻大孔时间均设置的29s,为确保安全可靠性,用第二道工序的限位开关ST2触发计数器,进行计数M。此控制回路工作效率高且可靠度较高。

4系统的调试与运行

 

将设计的电气控制系统部分应用到设计好的卧式专用组合铣钻床中,将动力头的控制部分与液压滑台控制相匹配,各系统有独立的电机带动运转M。经过调试运行,两者配好较好,完全满足加工工艺的要求且该加工中心加工过程和原有加工技术相比,不仅提高了 2倍以上的工作效率,而且提高了加工质量。

5结论

 

通过验证得到本文针对滤液管加工设计的卧式组合专用加工中心及电气控制系统,可实现_次装夹便完成整个加工流程,减轻了劳动强度,保证了加工质量。控制系统根据各工位加工所需的时间利用时间继电器及计数器合理控制动力头及液压滑台的工作时间,可以实现各动力头同时工作,大大提高了劳动效率,解决了市场上供应不足,加工质量差等问题。

 

 

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