【文章內(nèi)容簡介】 式的角位置檢測裝置。在主軸后端固定安裝一光電檢測盤，該盤采用高強(qiáng)度透明有機(jī)材料，檢測盤的200176。范圍扇形區(qū)域涂黑而成為不透明狀態(tài)，裝配在主軸上時應(yīng)使刀具切削刃位于160176。透明扇形區(qū)的中心線角位置處，檢測光源和光電繼電器組件分別位于該盤兩側(cè)的圖示位置。按圖示位置關(guān)系可知，在鏜削結(jié)束主軸電機(jī)制動后，若刀具位于上半周160176。角度范圍內(nèi)時，經(jīng)聚焦后的光束可穿透光電檢測盤的透明區(qū)域而使光敏繼電器激勵，該信號觸發(fā)DT2產(chǎn)生退刀運(yùn)動，因而可確保退刀時刀具刃口不會和位于下半周的已加工表面發(fā)生干涉；否則若刀具位于下半周加工區(qū)角范圍內(nèi)，光源光束被涂黑區(qū)域遮擋，該非激勵狀態(tài)信號會啟動執(zhí)行角位置調(diào)整操作，直至刀具角位置正確后才可獲得光電繼電器激勵信號而產(chǎn)生退刀運(yùn)動。 圖3 光電檢測裝置原理圖1－光源 2－聚光鏡 3－光電檢測盤 4－光電繼電器 5－主軸 6－刀具 7－胎具 8－工件 9－壓板 167。3．技術(shù)改造設(shè)計3．1 主軸角位置調(diào)整方法及部件改裝由上述分析可知，退刀前在檢測到角位置錯誤狀態(tài)信號時必須進(jìn)行角位置調(diào)整，如前所述曾經(jīng)使用過的角位置調(diào)整方法均存在一定的不足和缺陷，角位置調(diào)整的正確思路應(yīng)該是以較低的角速度執(zhí)行角位置調(diào)整，調(diào)整過程中同步進(jìn)行角位置檢測，一旦檢測到刀具進(jìn)入允許退刀的非加工表面家位置區(qū)域的臨界邊緣時，檢測信號立即停止角位置調(diào)整運(yùn)動，并且開始執(zhí)行工作臺向右的退刀運(yùn)動。一種較經(jīng)濟(jì)、實用可靠的結(jié)構(gòu)方案原理如圖4所示。 圖4該裝置分別使用主軸電機(jī)和小功率的調(diào)節(jié)電機(jī)獨立完成鏜削加工驅(qū)動和低速小功率的調(diào)節(jié)驅(qū)動，兩種不同的工作內(nèi)容由傳動裝置中的電磁離合器實現(xiàn)二者工作狀態(tài)隔離和切換。由于調(diào)節(jié)運(yùn)動必須使用轉(zhuǎn)速很低的轉(zhuǎn)動，所以在裝置中設(shè)置了減速比極大的諧波減速器，由諧波減速器將調(diào)節(jié)電機(jī)的高轉(zhuǎn)速減至很低的調(diào)節(jié)速度輸出，使主軸得到大約每分20～30轉(zhuǎn)的低調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。鏜削加工時，電磁離合器3失電分離，調(diào)節(jié)電機(jī)5停止，主軸電機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)，其高切削轉(zhuǎn)速經(jīng)三角皮帶輪傳輸至鏜頭主軸進(jìn)行鏜削加工，此加工狀態(tài)不會對電磁離合器右側(cè)的低速調(diào)節(jié)部分產(chǎn)生任何影響和干涉；在刀具角位置調(diào)整時則主軸電機(jī)2停止，調(diào)節(jié)電機(jī)5啟動運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁離合器3得電結(jié)合，則電機(jī)5的高轉(zhuǎn)速首先經(jīng)諧波減速器4減速，產(chǎn)生約20轉(zhuǎn)/分的低調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，再經(jīng)已結(jié)合的電磁離合器3和主軸電機(jī)2的轉(zhuǎn)子并通過三角皮帶輪將調(diào)節(jié)速轉(zhuǎn)動送至鏜頭主軸，在主軸調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動的同時控制系統(tǒng)同步啟動檢測裝置進(jìn)行角位置檢測，一旦刀具轉(zhuǎn)入退刀允許的角范圍內(nèi)，則光電繼電器的激勵信號停調(diào)整電機(jī)5，電磁離合器4失電分離，同時DT2得電驅(qū)動進(jìn)給油缸活塞右行退刀。由于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速很低，在退刀過程中鏜桿因慣性所致的轉(zhuǎn)動幅度很小，在整個退刀過程中確定刀具不會進(jìn)入已加工區(qū)域，因而可確保刀具不會和已加工表面發(fā)生干涉。在工作臺碰塊觸及起點位置開關(guān)SQ1時，DT2失電工作臺靜止，同時DT4得電夾具松開，一個加工循環(huán)完成。本角位置調(diào)節(jié)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有二個特點： 第一，采用大減速比的諧波減速器，單級齒輪傳動比可達(dá)50～500，并且具有承載能力大，傳動精度高，齒側(cè)間隙小，傳動平穩(wěn)，效率高，體積小，重量輕等顯著技術(shù)優(yōu)勢，機(jī)構(gòu)中通過諧波減速器可簡單且方便地獲得約20r/min的很低的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而避免因調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速過高而難以控制使刀具確定的調(diào)整至非加工表面角位置區(qū)域，而且同軸輸出，結(jié)構(gòu)簡單，裝配調(diào)試方便，技術(shù)可行且性價比比高。第二，結(jié)構(gòu)中的電磁離合器可以可靠的結(jié)合或分離調(diào)節(jié)驅(qū)動速度單元和加工驅(qū)動速度單元，分離時加工速度單元正常輸出高速切削轉(zhuǎn)速至主軸箱完成鏜削加工，結(jié)合時主電機(jī)停止且調(diào)節(jié)電機(jī)啟動，調(diào)節(jié)電機(jī)的高轉(zhuǎn)速由諧波減速器減至約20r/min，經(jīng)結(jié)合的電磁離合器和主電機(jī)的自由狀態(tài)的轉(zhuǎn)子傳輸至主軸箱，完成低轉(zhuǎn)速角位置調(diào)節(jié)。3．2控制系統(tǒng)改造方案選擇較早時期的該類機(jī)床控制系統(tǒng)較多地采用繼電器控制裝置，由于此類裝置體積大，接線復(fù)雜，功能固定，體積大，功耗大且故障率高可靠性差，故本機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計不予考慮；采用單片機(jī)控制系統(tǒng)具有較高的性價比，但控制系統(tǒng)則需進(jìn)行難度較大的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計和抗干擾設(shè)計，須進(jìn)行工作量較大的硬件組裝，開發(fā)周期長且技術(shù)難度較大，對此類并無較多柔性控制功能要求的小批量的專用機(jī)床并非適宜。綜合機(jī)床加工工藝對系統(tǒng)控制功能的要求等各種因素，對各類控制方式進(jìn)行對比，設(shè)計方案中首選采用可編程控制器（PLC）組成機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。（PLC）技術(shù)特點可編程控制器（PLC）是20世紀(jì)60年代問世的建立在計算機(jī)控制基礎(chǔ)上的一種新型通用控制設(shè)備，PLC將計算機(jī)控制系統(tǒng)通用性能理想，功能完美，應(yīng)用靈活等技術(shù)優(yōu)勢和繼電接觸器控制系統(tǒng)直觀易學(xué)，簡單易懂，價位低廉，操作方便等優(yōu)點完美的結(jié)合，具有良好的柔性控制功能、執(zhí)行速度快、系統(tǒng)功能完善、通用性好、功能強(qiáng)大的優(yōu)勢，大規(guī)模集成電路技術(shù)的應(yīng)用，完善的自診斷功能，光耦、濾波、屏蔽、穩(wěn)壓等一系列抗干擾技術(shù)措施的應(yīng)用有效的提高了抗干擾性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性，系統(tǒng)使用特有的面向控制問題的自然語言編程容易，尤其是廣泛采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言使程序設(shè)計具有繼電器電路系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計直觀、快捷的特點，PLC的軟繼電器以及由指令實現(xiàn)的軟接線柔性控制功能可以根據(jù)用戶的控制要求任意靈活組合，在控制系統(tǒng)的硬件裝配確定后，用戶可以通過修改應(yīng)用程序來適應(yīng)工藝過程的變化調(diào)整或工作方式在硬件系統(tǒng)可以匹配執(zhí)行的新的控制內(nèi)容，PLC產(chǎn)品的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化使PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維修具有周期短，無需進(jìn)行高難度的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計施工的特點，而且PLC系統(tǒng)的功耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，人機(jī)界面友好，平均五故障率為3～5年，系統(tǒng)的插件結(jié)構(gòu)可使平均修復(fù)時間約10min左右，可使用技術(shù)壽命高于10年，輸入輸出接口I/O模塊可直接與AC220V，DC24V、48V輸入輸出信號連接，輸出驅(qū)動功率大，可直接驅(qū)動2A以下的負(fù)載，有較高的性價比，尤其適合現(xiàn)代機(jī)電一體化機(jī)械加工設(shè)備更新?lián)Q代的控制系統(tǒng)應(yīng)用。PLC技術(shù)已與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)并列成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。正是由于PLC在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有許多理想的技術(shù)優(yōu)勢，所以眾多應(yīng)用實例已充分證明PLC應(yīng)用于機(jī)床技術(shù)改造尤其是應(yīng)用于以開關(guān)量為主的控制系統(tǒng)改造的確是理想的選擇方案，事實上PLC在傳統(tǒng)機(jī)床技術(shù)進(jìn)步控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用已日趨廣泛。其應(yīng)用的領(lǐng)域日漸擴(kuò)大，從加工設(shè)備的單機(jī)自動化到生產(chǎn)線的自動化，F(xiàn)MS應(yīng)用，PLC均擔(dān)任著十分重要的技術(shù)角色，其技術(shù)意義和控制優(yōu)勢在現(xiàn)代化大生產(chǎn)的自動控制和管理領(lǐng)域中勢必發(fā)揮出更為重要的作用。 可編程控制器（PLC）選型根據(jù)機(jī)床改造技術(shù)要求及控制規(guī)模，本設(shè)計采用FX2系列FX248MR型的 PLC。該款PLC為整體結(jié)構(gòu)的基本單元，具有24個輸入點和24個輸出點，采用繼電器輸出可以分別適應(yīng)交流負(fù)載（如交流接觸器電磁線圈，交流閥用電磁鐵等）和直流負(fù)載（如光電繼電器，顯示發(fā)光二極管等）。因PLC對系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，I／O接口功能，應(yīng)用程序設(shè)計語言，抗干擾措施等一系列技術(shù)內(nèi)容均已作了理想周密的設(shè)計和技術(shù)處理，在組成PLC應(yīng)用控制系統(tǒng)時，用戶所需進(jìn)行的工作主要是外部輸入設(shè)備、輸出設(shè)備與PLC的接線及編號，根基工作要求的用戶控制程序設(shè)計以及通過編程器輸入用戶程序后所進(jìn)行的相對其他類型控制器而言更為方便快捷的模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。 輸入信號及輸出信號的配置 ⑴ 輸入信號及輸入器件PLC的輸入信號是PLC在每個掃描周期第一階段所采樣的來自現(xiàn)場的實時命令信息和設(shè)備狀態(tài)信息，是PLC在第二階段進(jìn)行邏輯運(yùn)算按控制程序產(chǎn)生輸出信號的依據(jù)。該機(jī)床加工功能所要求的輸入信號應(yīng)包括控制按鈕、位置開關(guān)、壓力繼電器、光電繼電器、主電路中的熱繼電器等開關(guān)量信號，考慮操作及調(diào)試要求還需設(shè)置工作方式選擇開關(guān)，以選擇自動加工、進(jìn)給及退回點動和主軸點動等工作方式，另外還需設(shè)有急停按鈕以策加工安全。為提高系統(tǒng)可靠性，減小非操作干擾因素的影響，全部采用開關(guān)量電器的動合觸頭作輸入信號。該機(jī)床輸入信號如表1所示。⑵ 輸出信號及輸出設(shè)備PLC輸出信號是PLC采樣現(xiàn)場輸入信號后，根據(jù)用戶程序規(guī)定的控制功能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，經(jīng)放大于第三階段刷新至輸出端的控制信號，輸出信號直接用于改變控制被控對象的工作狀態(tài)，以完成加工工藝要求規(guī)定的工作內(nèi)容。該機(jī)床輸出信號所控制的外部設(shè)備主要包括交流異步電機(jī)、液壓系統(tǒng)的閥用電磁鐵、電磁離合器、傳感器、主電機(jī)制動裝置和LED顯示器等，本機(jī)床輸出信號如表2所示。設(shè)計安排輸入輸出點時，應(yīng)在滿足控制要求的前提下注重考慮系統(tǒng)的性價比，從而減少