基于PLC的刃口钝化机电气控制改造

　　0　引言

　　随着高速加工业的迅速发展,自动化机床对刀具切削的稳定性要求不断提高,影响刀具切削性能的主要因素除了材料、几何参数等,刃口钝化技术也非常重要,它能有效的消除刀具在精磨后刃口所产生的微观缺口,提高了刀具的使用寿命。磨料毛刷抛光法是一种常用的刀片刃口钝化技术,适用于刀片的刃口倒圆钝化,实践证明,钝化中刃形结构越复杂,对钝化精度的影响也越大。为了提高钝化质量,本文提出了对刀片刃口钝化机的PLC电气控制改造。

　　1　系统改造原理

　　磨料毛刷抛光钝化机的特点是:用于钝化的含磨料毛刷安装于主轴,刀片安装在多个工作盘内,由电机驱动作自转、公转复合运动,刀片转盘电机采用无级调速。工作时,由高速旋转的磨料刷与固定在转盘内的刀片相接触,通过刀片在磨料刷外周切平面内的周期性相对运动,均匀地钝化刃口。钝化尺寸和形状,由加工工序对刀具产生的压力大小来决定。时间继电器用于调整钝化时间的长短,冷却泵提供钝化过程的冷却和润滑。普通设备在钝化齿形结构复杂的刀片时,常常难以保证钝化的均匀、一致性。根据刃口钝化原理,可以通过改善磨料刷与刃口间的相对运动力,以提高钝化质量。改造中用双计数器代替传统的时间继电器控制,对主轴电机加装变频调速器。在改造中,转盘电机控制选用了脉宽调速器,以保证电机频繁换向和低速下的稳定性。刀片转盘加装霍尔传感器,其中定位块安装在转盘侧面,霍尔传感器固定在床身,刀片旋转次数通过传感器反馈到PLC,再通过计数器完成了对刀片旋转的控制。利用反馈信号中的位置信息,还可实现刀片转盘的手动定位。PLC中设置了顺转计数器和逆转计数器,通过合理的搭配,可以精准地控制刀片的钝化量。为防止因设备故障或误操作等原因,导致刃口钝化尺寸过大,PLC中设置了保护计时器,当单次加工时间超过计时器设定的上限值,PLC将发出超时报警信息。

　　2　PLC方案设计

　　2. 1　PLC的选型

　　本文以欧姆龙PLC为例,介绍设计思路和方法。

　　2. 2　PLC程序流程设计

　　PLC的程序流程设计图如图1所示。考虑到装卸刀片方便,程序中设计了刀片转盘的手动定位功能,通过手动控制,对刀片转盘进行准确定位。用户还可选择为PLC加入人机界面,以方便用户对计数器、时间继电器的修改。

　　2. 3　I/O分配及接线图

　　按照系统控制要求,对PLC的输入、输出端口分配如表1所示。

　　2. 4　梯形图的设计

　　根据控制原理对PLC编程,梯形图如图2所示。其中输入信号0.05除了具有手动定位功能,在钝化过程中,通过0.05的点动还可屏蔽传感器信号0. 00对计数器CNT001的输入,以临时增加刀片转盘的正向旋转次数。