YD—95V双轴复合机的自动化改造

【摘 要】 加工内螺纹类产品，由于先加工内孔，再加工螺牙，因此必须要两道工序才能完成，一般工厂多选用双轴复合机。现有双轴复合机是用传统的继电器技术控制的，且进给系统和装夹系统为手动控制，有稳定性差、控制系统体积大、自动化低、效益差、质量差。

【关键词】 双轴复合机 可编程序控制器（PLC）

可编程序控制器（PLC）是以微处理器为核心的通用自动化装置，它以传统的继电器控制技术与计算机技术、通信技术融为一体，具有结构简单、功能完善、性能稳定、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便、性价比高等优点。用PLC系统来进行自动化改造。实现机械加工的程序化和自动化。我们用PLC微处理器来为依托，引入液压系统和气动系统，来实现YD-95V双轴复合机的自动化改造。

1 可编程控制器的基本组成和工作原理

1.1 可编程控制器的基本组成

可编程序控制器（PLC）是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种微处理器为核心的用做控制的计算机，因此它的组成部分与一般微机装置类似，主要由中央处理器、输入接口、输出接口、存储器、电源、通信接口等部分组成。

1.2 可编程控制器的工作原理

可编程控制器的工作原理与计算机工作原理基本是一致的，但计算机与PLC工作方式有所不同。计算机一般采用等待命令的工作方式，；而PLC是在确定了工作任务、装入的专用程序后成为一种专用机它采用循环扫描的工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是循环扫描的工作方式完成的。

1.3 可编程控制器的编程语言

PLC提供的编程语言有三种：梯形图、语句表和功能图。

2 YD-95V双轴复合机总体设计方案

2.1 定位夹紧系统设计

定位夹紧采用气动控制系统，用手动气动夹紧和程序控制两种方式，后续设计中使用PLC系统与气动执行程序相连接。

2.2 工作台控制系统的设计

当工件开始加工时确保工作台稳定且精确地停在右边，当完成钻孔后，工作台又及时、稳定且精确地停在左边，等待加工螺纹。当完成螺纹加工后，工作台又及时、稳定且精确地返回到上料状态。按照以上程序，设计了气动控制系统（图2）。通过PLC微处理器系统及其他电器元件达到工作台自动控制的目的。

2.3 进给系统的改进

在原双轴复合机基本不变的前提下，对刀具的进给机构进行改进，拆去手动进给手柄和齿条、齿轮进给系统。并在箱体上左、右各安装一套油缸，将油缸活塞杆与双轴复合机花键轴外套刚性连接，同时安装两套接近开关与油缸活塞杆相配合，及其它管路配件组成液压控制系统（图3），控制轴进给的上下位置，调节接近开关位置来控制花键轴行程，从而满足所加工零件要求。

2.4 双轴复合机PLC数控系统控制原理设计

2.4.1 零件的输入

以加工体零件螺纹为例。加工要求：a.加工螺纹内孔和端面；b.加工内螺纹。

2.4.2 零件加工流程

螺纹加工工艺流程：工件定位并夹紧工作台停在右边钻头旋转（正向）钻头向下进给钻孔到下位钻头退出并停止旋转工作台左移且停止（左边）丝锥正向旋转丝锥向下进给攻丝到下位丝锥反向旋转同时退出工作台右移且停止（右边）松开夹具并卸下工件工件加工完成。

2.4.3 编制输入与输出点分配

按零件加工流程，按控制设备和控制元件的操作设计输入、输出分配表（表1），从分配表中可以看出输入信号16个，输出信号12个。

2.4.4 PLC可编程控制器的选择

此产品在双轴复合机上加工完成，必须有16输入信号，12个输出信号，按现有可编程序控制器（PLC），选FX2N-32MR-001可编程序控制器。它有16个输入接口、16个输出接口，能满足双轴复合机的加工零件的程序要求。按工艺要求首先确定输入、输出分配表（表1）；按分配表编出工作状态流程图（图4）；再编制过程顺序控制接线图（图5）。

2.4.5 工作原理

工件在工作台上的夹具中定位按启动按钮工件夹紧夹紧信号电磁阀3中5DT吸合气路气缸进气、推动工作台到右边钻工位钻工位信号钻电机开启油泵、水泵开启油路电磁阀1中1DT吸合（图3）、推动活塞杆下行钻孔钻到下位信号电磁阀1中1DT关闭、2DT开启动、推动活塞杆上行钻头退出，同时钻电机关、水泵关钻退到上位信号电磁阀3中6DT吸合气路气缸进气（图2）、推动工作台到左边攻丝工位攻丝工位信号攻丝电机开、水泵开，油路电磁阀2中3DT吸合（图3）、推动活塞杆下行攻丝（使用延时停）攻丝到下位信号攻丝电机反转、电磁阀2中3DT关闭、4DT开启动、推动活塞杆上行攻丝退出攻丝到上位信号攻丝电机反转停、电磁阀3中5DT吸合气路气缸进气（图2）、推动工作台到上料工位、工作状态返回到初始状态手动卸料进入下一个工件加工。

3 结语

我国现有大量可用的普通机床（如：双轴复合机、普通车床、仪表车床……），对这些机床进行数控化改造是用少的投资来提高生产效率、提高效益的有效途径。用PLC作为机床的控系统，有成本低、系统简单、调整方便等优点，必将会得到广泛应用。