基于PLC控制的双头高效自动倒角机的系统设计.pdf

2 0 1 5年 8月 第 4 3卷 第 1 6期 机床与液压 MACHI NE T 0OL HYDRAUL I CS Au g ． 2 01 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 1 6 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 1 6 ． 0 0 7 基于 P L C控制的双头高效 自动倒角机的系统设计 李晓丹 辽宁工业大学机械工程与 自动化学院，辽宁锦州 1 2 1 0 0 1 摘要针对批量生产棒类 、钢管类的零件 ，受定尺寸切割的影响，在端部极易产生毛刺、凸起及飞边等现象，采用手 工倒角或车床加工劳动强度大、效率低，设计一种高效的基于 P L C控制的自动双头倒角机。介绍了该倒角机的主要结构组 成．并详细介绍了气液控制原理图、电气控制原理图及软件编程流程图等。实践证明该倒角机采用 P L C控制 ，人工一次 上料，可实现双端面的连续加工，大大提高了生产效率和产品的端面质量。 关键词倒角机 ；P L C ；气液控制 中图分类号T P 2 7 3 文献标志码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 5 1 6 - 0 1 9 - 3 Sy s t e m De s i g n o f Effi c i e nt Do ub l e - he a d e d Au t o ma t i c Cha mf e r i ng M a c hi ne Ba s e d o n PLC LI Xi a o d a n 、 C o l l e g e o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r a n d A u t o ma t i o n ，L i a o n i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， J i n z h o u L i a o n i n g 1 2 1 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t I n fl u e n c e d b y s c a l i n g o ff c u t t i n g ，t o t h e ma s s p r o d u c e d r o d s a n d s t e e l t u b e b l a n k，t h e p h e n o me n a o f b u r r a n d fl a s h i n g a r e f o u n d ． I f t h e p a r t s a r e p r o c e s s e d b y ma n u a l c h a mf e ri n g a n d l a t h e， i t i s t r e me n d o u s l y l a b o r i n t e n s i v e a n d l o w e f fi c i e n c y ． T o s o l v e t h e p r o b l e m，a n e f fi c i e n t d o u b l e h e a d e d a u t o ma t i c c h a mf e r i n g ma c h i n e wa s d e s i g n e d b a s e d o n P L C c o n t r o 1 ． Th e s t r u c t u r a l c o mp o n e n t s o f t h e c h a mf e r i n g ma c h i n e w e r e i n t r o d u c e d ，t h e g a s l i q u i d c o n t r o l d i a g r a m a n d t h e e l e c t ri c c o n t r o l s c h e ma t i c fi g u r e i n c l u d i n g t h e fl o w c h a r t o f s o f t wa r e p r o gra mmi n g we r e d e s c ri b e d i n d e t a i l ．Th e p r a c t i c e s h a v e p r o v e n p r o d u c t i v i t y a n d e n d q u a l i t y a r e i mp r o v e d gre a t l y b e c a u s e t h e c h a mf e ri n g ma c h i n e c a n b e u s e d t o r e a l i z e d o u b l e e n d c o n t i n u o u s p r o c e s s i n g a l t h o u g h l o a d i n g o n c e ． Ke y wo r d s C h a mf e r i n g ma c h i n e ；P LC；Ga s l i q u i d c o n t r o l 目前 国内很 多企业 均用到 大批量棒类 、钢管类 的 零件 ，这些零件 由于受定尺段切割 的影 响会在端部 产 生飞边 、毛刺、凸起等现象 ，严重制约了产品的端面 质量 。 目前很多企业采用人工 手提砂 轮机修磨 、机 加 工车床等 ，作业效率低 ，劳动强度大 ，常会造 成坯料 积压 、物流不畅 ，影响生产节拍。因此 ，提出一种高 效的全 自动双头倒角机．该机床人工可一次添加多根 管 、棒料 ，可 自动完 成排 序 、装夹 、双头倒 角加 工 、 落料 的全 过程。文中介 绍 了该 倒角机的结构组成及气 液 系统 的组 成及 工 作原 理 ．最 后介 绍 了控 制 系统 的 I ／ O口分配 、软件流程 图。 1 结构组成简介 该机床主要 由左右动力头 、左右进给装置 、上卸 料 装置及 自动送料夹紧 、调整装置等组成 。 1 左 右动 力头 主要采 用 三相异 步 电动 机通 过 带传动实现刀具旋转完成倒角功能； 2 进给装置主要由气液转换器提供动力推动 气液缸带动左右动 力头实 现快进 、工进 的稳定 进给 。 且可微调 3 上卸 料装 置 主要采 用气 缸 实现 ，工 人 师傅 一 次可上多根料 ，加工完后 ，自动送料夹紧装置退 回，上料气缸在排序区将待加工料顶出，此时正好将 加工完的料顶出，实现 自动卸料 ，同时完成上料 ； 4 自动送料夹紧装置将上完的料送到待加工 区 ，由气液增压 缸实现 快速送 料 ，到位 后液 压夹 紧。 当加工不同直径的零件时，可更换夹具体。夹具体主 要 由两个半 圆组 成 ，两个半 圆同时在 导向上滑动 ，且 两 半圆与工件是小间隙配合 ．当夹具体撞 到夹具限位 块时，增压液压缸推动与缸连接侧半圆夹紧，来保证 足够的夹紧力 5 调整 装置 可针 对不 同的件实 现不 同长度 的 加 工 ，采 用手摇 丝杠调整 ，调整好后锁死 。 该 机床总体结构见图 1 。 收稿 日期 2 0 1 4 0 6 3 0 作者简介李晓丹 1 9 8 2 一 ，女，工学硕士，讲师，研究方向为机械设计及 自动控制、机构理论。E m a i l l i x i a o d a n 一3 00 0 1 2 6 ． c o rn。 2 O 机床与液压 第 4 3卷 1 一进给缸 卜 带传动， 一上料缸 4 一三相异步电机 5 一工件 6 一气液增压缸 7 _夹具体8 一夹具限位块 一 调整机构 图 1 总体结构图 2 气液系统组成及工作原理 2 ． 1 气液 系统组成 由于气体的可压缩性较 大 ，速度快但运动速度不 稳定。采用液压控制则速度稳定 ，但成本较高。若从 节约成本 考虑 ，结 合 系统实 际，采 用 气液 联 动 的 回 路 ，可 同时满足上述要 求。该 系统 的主要 回路有气动 调速回路、气液速度换接回路 、气液增压缸的增压回 路、减压回路。具体的气液系统如图2所示。减压阀 3主要是调整气液增压缸 6的夹紧力大小。 1 -- 两位 三通 换 向 阀 2 -- 吹屑 嘴 3 -- 减压 阀 4 一 两位 五通 换 向阀 5 _ _ 三位 五通 换 向 阀 6 -气液增压缸 7 一 单 向节流 阀 8 _ 两位 两通 换 向 阀 9 一 气液 转换 器 1 O 一 左进 给气 液缸 l l 一 三 联件 1 2 -- 消声 器 1 3 -- 上料 气缸 图 2气液原理 图 2 。 2 工作原 理 掉加工铁 屑 ，2 s 后 1 Y A断 电，4 Y A得 电 ，夹紧缸迅 人工上料 后 ，首先 9 Y A得 电，待加 工 料 由上料 速退 回，到位后 9 Y A得 电，待加工料 由上 料缸顶 出 ， 缸顶出。上料缸到位后，9 Y A断电，上料缸退回，送 此时正好将倒角完毕后工件顶出，同时完成上下料， 料缸退 回后 3 Y A得 电。气 液增压 缸快 速送 料 。送料 再次增压 缸送料加工 ，如此循环加工 ，实现上料 、夹 结束后，2 Y A得电。增力缸增力夹紧工件．增力行 紧、加工、卸料的连续 自动化过程。 程很短，迅速夹紧，5 Y A、6 Y A、7 Y A、8 Y A同时得 3 控制系统设计 电，刀具 电机旋转 ，快 速进给，到达工进时 5 Y A、 依据上述倒角机的工作步骤和气液系统组成，控 7 Y A断电，实现工进，工进结束后 6 Y A、8 Y A断电， 制系统选用 s 7 ． 2 0 0 C P U 2 2 6 P L C作为控制器 ，控制系 左右动力头退回，电机停转，同时 1 Y A得电 2 8 ，吹 统 I ／ O口分配如表 1 所示。 表 1 输入输出地址分配 系统控制包括手动和自动控制。当选择开关处于 手动位置 时为手动控制 ．按下相应 的按钮实现相应的 动作，主要用来维修和调试。当选择开关在 自动位置 时，处于 自动控制 ，即可 以实 现 自动化 双头倒 角的连 第 l 6 期 李晓丹 基 于 P L C控 制的双头高效 自动倒角机 的系统设 计 2 1 续 上料 、加 工 、卸 料控制 。急停 按钮是发生意外危险 时使 用 ，使 所有输 出复位 。当左右刀具 电机过载 ，也 会使 系统复位 。具体加工流程 图如 图 3 所示 。 N 土 手 动程 序 系 统 复位 ，＼ 自动 上 料顶 出 送 料 增压 夹 紧 刀具快速进给 刀具 慢速 进 给 Y 夹紧松开，快速退回 图3 程序流程图 4结论 实践证明采用气液组合的控制系统可实现稳定 快速进给采用 P L C作为控制器可 自动实现连续上 料 、夹紧、双头倒角加工、落料的全过程 ，且结构简 单 ，适用不同工件，大大提高了生产效率和端面倒角 质量 。 参考文献 [ 1 ]杨勇， 孙甫照． 基于 P L C的制袋机机械手控制系统设计 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 4 1 8 5 - 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