【文章內(nèi)容簡介】 用 PLC 改造 原繼電器控制電路的方案 該設(shè)備采用美國通用電氣公司的 GE1/J 型 PLC 來實(shí)現(xiàn)對該鉆削加工的控制 .由圖 1 和圖 2 確定輸入信號(hào)和輸出信號(hào)先把外部輸入信號(hào) (來自限位開關(guān)按鈕以及其它來自現(xiàn)場的控制信號(hào) )連接到 PLC 的輸入接口的端子 ，得到用 PLC 控制的外部接線圖如圖 5所示： 圖 5 PLC的 外部接線圖 PLC 控制鉆削加工的梯形圖 按照 加工過程 流程圖并參考繼電器控制電路圖 ， 遵循編程規(guī)則 ， 用 PLC 的內(nèi)部繼電器 ， 計(jì)數(shù)器 /計(jì)時(shí)器 等單元設(shè)計(jì)出 PLC 控制鉆削加工的梯形圖 .如圖 6 所示 PLC 各輸入 、 輸出線圈內(nèi)部繼電器線圈及觸頭 ， 特殊功能單元 ， 計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)器等都有規(guī)定的編號(hào)和地址 . 11 圖 6 GE— 1/J 型 PLC控制鉆削加工梯形圖 PLC 控制鉆削加工的指令表 根據(jù) GE1/J 型 PLC 的語句編程規(guī)則 ， 把梯形圖轉(zhuǎn)換為 如下 指令 表 ： LD 01 OR 301 AND 02 OUT 301 LD 301 MPS OUT 201 //夾緊控制器啟動(dòng) OUT T601 SP 100 MRD LD T601 OUT 302 MPP 12 三．機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì) 說明 有關(guān)限位開關(guān) SQ1 的說明 限位開關(guān) SQ1 用于在鉆頭向工件快進(jìn)過程中判斷其之間距離， 采用雙極 霍爾開關(guān)元件 開關(guān)原理簡述如下： 當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng) .兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢 U，其表達(dá)式為 U=KIB/ K 為霍爾系數(shù)， I 為薄片中通過的電流， B 為外加磁場（洛倫慈力 Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度， d 是薄片的厚度 .霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求 .霍爾開關(guān)的輸入端是以磁 感應(yīng)強(qiáng)度 B 來表征的，當(dāng) B 值達(dá)到一定的程度時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出LD 03 OR 303 OUT 303 LD 302 MPS OUT 202 //電磁閥啟動(dòng) MRD LDI 303 OUT 203 //快進(jìn)接觸器啟動(dòng) LD 04 OR 304 OUT 304 LD 303 ANI 304 OUT 204 //進(jìn)給 接觸器啟動(dòng) LD 204 MPS LD 05 OR 305 OUT 305 MPP LDI 305 OUT 205 //快退接觸器啟動(dòng) 13 電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn) .輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有 NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號(hào)輸出之分 .霍爾開關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作 .霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型的電器配件 .其內(nèi)部原理圖如 圖 7 所示 ： 圖 7 霍爾開關(guān)原理圖 鉆頭 向工件方向快進(jìn)，當(dāng)接近工件設(shè)定的距離時(shí)，霍爾開關(guān)元件開始作用，發(fā)出信號(hào)給限位開關(guān) SQ1,SQ1 動(dòng)作輸出信號(hào)給 PLC. 有關(guān)限位開關(guān) SQ3 的說明 限位開關(guān) SQ3 用于鉆頭快速退回到原始位置時(shí)，發(fā)出信號(hào)給 PLC控制鉆頭停止移動(dòng)，其型號(hào)選擇及工作原理如上文限位開關(guān) SQ1. 有關(guān)限位開關(guān) SQ2 的說明 ： 限位開關(guān) SQ2 用于鉆頭鉆削到預(yù)定深度時(shí)，其動(dòng)作輸出信號(hào)給 PLC 控制鉆頭快速退回 .通過步進(jìn)電機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 滾珠 絲杠 轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)鉆頭旋 轉(zhuǎn)，設(shè)定工件需要鉆削的深度值，通過計(jì)算 滾珠 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算出鉆頭鉆削工件是否到達(dá)預(yù)定深度 . 滾珠絲杠的 介紹、選擇及 計(jì)算 說明 1） 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 2） 滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 3） 滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功 能是將 14 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。 4） 滾珠絲杠 的特點(diǎn)： 1． 與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 2． 高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方 面 ,對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3． 微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 4． 無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 5． 高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動(dòng) )。 5） 滾珠絲杠 的選擇 滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格 (包括導(dǎo)程與公程直徑 )、支承方式等幾個(gè)方面的內(nèi)容。滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷或額定靜載荷來表示 , 在加工中心的設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格 , 對細(xì)長而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠作壓桿穩(wěn)定性核算 。 對轉(zhuǎn)速高 , 支承距離大的滾珠絲杠副作臨界轉(zhuǎn)速校核 。 對精度要求高的滾珠絲杠作剛度校核 。 對數(shù)控機(jī)床 , 需核算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 對全閉環(huán)系統(tǒng) , 需核算其諧振頻率。 1． 滾珠絲杠副選擇計(jì)算 精度選擇 滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度 ,在滾珠絲杠精度參數(shù)中 , 其導(dǎo)程誤差對機(jī)床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意 300mm 行程變動(dòng)量 V300p 應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的 1 /3～ 1 /2, 在最后精度驗(yàn)算中確定。 15 絲杠導(dǎo)程的確定 絲杠導(dǎo)程的選擇一般根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)快速進(jìn)給的最高速度為 v max、伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 nmax 及電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比 i來確定 。 按額定動(dòng)載荷初步確定滾珠絲杠規(guī)格 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)時(shí)一般按額定動(dòng)載荷來確定滾珠 絲杠副的尺寸規(guī)格。 額定動(dòng)載荷是指一批 相同規(guī)格的滾珠絲杠經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬次后 , 90%的絲杠副 (螺紋表面或滾珠 )不產(chǎn)生疲勞剝傷 (點(diǎn)蝕 )時(shí)的軸向 載荷。 6） 滾珠絲杠的 選擇計(jì)算 滾珠絲杠的選擇計(jì)算 負(fù)荷包括鉆削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力 .應(yīng)按鉆削時(shí)的情況計(jì)算 . 1. 最大動(dòng)負(fù)載 Q的計(jì)算 3