利用数控机床自身系统实现夹具的自动控制.pdf

材料 工艺 设备 利用数控机床 自身系统实现夹具的自动控制 张 宏 军 陕西汉德车桥有 限公 司 摘要 为节约成本， 公司 自制机床液 压夹 具。利用数控机床控制系统 F A N N C 1 8 i ～ M B 编写梯形逻辑控制程序， 对夹具进行手动和自动化控制， 从而使机床完成自动化加工。 关键词 P M C梯形 图 自动控制节约成本 u s i n g i t s O W n s y s t e m t o a c h i e v e n u m e r i c a l l y c o n t r o l l e d m a c h i n e t o o l S f i x t u r e a u t o m a t i c c o n t r o l Z h P J G H o n g j u n Sh aa nxi Au to m obi le Gr ou p Co mp an y Ha nd e A b s t r a c t I n o r d e r t o s a v e c o s t s ， t h e c o m p a n y m a d e m a c h i n e t o o ] S h y d r a u l i C f i x t u r e ． T h e us e o f C N C ma chi n e t ool co nt rol s ys t e m FA N UCI 8i MB wri t e l a dd e r l ogi c c o ntr ol pr og ra m， t he fi x t ure m a nual a nd aut o ma ti c c ont r ol ， S O t h at t he c om pl eti o n of a ut o mat ic pr oc ess i ng mac hi ne ． K e y w o r d sP M C l a d d e r a u t o m a t i c c o n t r o l c o s t s a v i n g s 1 ．概述 数控机床的普及和应用， 带来了机械制造业的迅 猛发展 。 但数控机床及其附件高额的价格使投资成 本高居不下。 因此， 我门对一些机床附件进行 自制。 2 0 0 8年我们公司购进两台 H T M 一 3 2 1 6 G龙 门加工中 心，对其液压夹具进行 自制。首先，我们购进两台 Z W 4型液压装置 ，该装置最大输出压力为 7 0 M p a ， 满足一般夹具的要求。 液压夹具做成后如何与机床 结合起来， 对夹具进行 自动控制，这是我要解决的 主要问题 。 2 ． 控制原理 机床是由 F A N U C 1 8 i - M B型系统控制的龙 门式立 式加工中心，故用该机床 自身控制系统对其控制 。 输入 x和输 出 Y信号由输入／ 输出模块经 C N C的 I ／ O L i n k口与 C N C单元连接 。C N C开机后 ，C N C与 P M C同时运行，若 P M C接收到机床操作者的 x信号 要求 C N C实现某一操作 ， 在梯形图中就把 X信号送 到 G 7 ． 2 ， C N C收到该指令后立即执行 ，执行过程中 输出 F 0 ． 5 ， 通知 P M C ， P M C处理后 ，将输出信号 Y发 送到机床侧 ，完成某一动作 。控制原理图如下 2 0 1 0年第 3期 3 、控制系统的设计 3 ．1控制要求 1 系统应提供手动、自动切换功能，以方便维 修调试 。 2 控制系统的故障信息能够及时反映在操作界 面上 ，有故障时故障灯亮 。 3 夹具的夹紧和松开应有时间限制，且该时间 叫 恻 4 戎 足应能使用户能够在操作面板上启动和停 止，能输入 、修改各种设定值、保护值。 5 满足工艺要求，完成 自动加工过程。 3 ．2控制系统硬件的选型 本控制系统有夹紧 S B 1 和松开 S B 2 两个按 ． 3 5． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m - 材料 工艺 设备 钮 ，A H 1 6 4 一 S L型按钮，且带有 2 4 V指示灯 。另外 需要一个压力开关 S P 1 ， 用来检测夹紧时的压力， 我们选用 D N A 一 3 6 0 K 一 2 2 B型压力开关 ，其设定值为 O 一 2 0 M P A ， 通过压力开关调节螺钉设定压力值，当 进油口的压力达到设定的压力时，压力开关动作， 电机将被停止。 夹紧和松开由一组电磁换 向阀来控 制，分别是VE 3 3 和 VE 4 3 ， 液压装置 白带。输入、 输 出装 置 选 用 机 床 操 作 面 板 上 的 I ／ O 单 元 A O 2 B 一 2 0 0 2 0 4 7 0 ，连接 X和 Y信号。最后需要 两个 中间继 电器和 一些导线 ，选用 普通 的两个 R X M 2 A B 2 B D型， 2 4 V D C分别为 C R 1 和 C R 2 。i ／ o地址 分 配如 下 i ／ o地址分配表 ＼ 信号 I ／ SB1 S B2 S P1 VE3 3 V E43 x／ Y X O 0 3 0 ．0 XO03 0．1 XO0 30 ．2 Y001 6 ．0 Y0 01 5．6 3 ．3电路图 1 该液装置需要单相 2 2 0 V、5 0 H Z交流电。因 此 ， 从机床配 电柜中引出一根相线和零线，通过插 线板和液 压装置连接 ，接地线和机床 的接地线连 接 ，构成主控回路 。 2 控制电路图 ①与液压装置连接图 ②I ／ o单元连接图 1 } 1 l cRt IcR。 j } J 彳 ． J - 上 _上 J _ 上 2 4 l T l 8 一， l 丰 B 。丰 l l 锫 1 l 一 J _ 上 4 T日 lT T 1 日 Y1 6 0 YI S 6 O V X 30 0 X3 0 1 X3 0 ．2 机 床 怍珊扳 工 ／O 单元 ‘ 占 。 一2 00 2 一 T 0 一3 6一 ③根据控制要求编写控制程序 由 S P和 S P E组合 ， 形成 0 0 0 4号液压控制程序 ，当 按下夹紧按钮 X 3 0 ． 0后 ， 电磁 阀 Y 1 6 ． 0得 电， Y 1 6 ． 0 常开点闭合， 执行夹紧动 作 ，油压推动 压力开关 X 3 0 ． 2 ， 使其动作，X 3 0 ． 2常开点接通 ，定时器 S U B 3 接通 1 秒后，线圈 R 1 0 5 ． 0得电，从而使 R 1 0 5 ． 0常 闭点断开，Y 1 6 ． 0失电，完成手动夹紧。当按下松 开按钮 X 3 0 ． 1 后，电磁阀 Y 1 5 ． 6得电，执行松开动 作，Y 1 5 ． 6常开点闭合 ，定时器 S U B 3延时 5秒后， 线圈 R 1 0 5 ． 1得电，从而使 R 1 0 5 ． 1常开点断开， Y 1 5 ． 6失电，完成手动松开。 通过 B C D译码处理功能 S U B 4实现夹具的 自动 夹紧和松开。代码 M 5 6用来表示夹紧。当 M 5 6输入 后，通过译码处理后，R 1 0 0 ． 0线圈得 电，从而使 Y 1 6 ． 0线圈得 电，执行夹紧动作 ，Y 1 6 ． 0常开点随 之闭合， 压力开关 X 3 0 ． 2常开点闭合， 定时器 S U B 3 延时 1 秒后线圈 R 1 0 5 ． 0接通 ，与其常开点 R 1 0 5 ． 0 形成 自锁 ，同时发出 M码完成指令，液压装置形成 保压回路后 Y 1 6 ． 0失电，M 5 6执行完毕；当 M 5 7指 令输入后 ，通过译码处理，R 1 0 0 ． 1线圈得电，电 磁阀 Y 1 5 ． 6得电， 执行松开动作， 这时常开点 Y 1 5 ． 6 闭合，通过 S U B 3定时器处理后延时 5秒，R 1 0 5 ． 1 线圈得电，同时与其常闭形成 自锁，发 出M码完成 形成信号，从而使 Y 1 5 ． 6失电，M 5 7 松开指令执行 完毕； 为了保证安全可靠和方便维修，设有报警信 息。当机床 X ． Y ． Z 轴移动时，夹具松开，机床停止 加工 ，显 示 “ H Y D R A U L I C E Q U I P M E N T U N C L A M P ”报 警，通过 K 9 3 ． 0来保持，故障排除后，通过复位可 消除报警。 ④梯形控制程序如下 汽 车 实 用 技 术 园 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 材料 工艺 设备 2 0 1 0年第 3期 4 ．调 试 首先 ， 将用 L A D D E R 一 Ⅱ I 软件编写的程序编译后 ， 存储在存储卡里，上传到机床控制系统 。接下来， 液压装置和夹具通过高压油管连接好后， 开始调试 电器部分 。 控制电路和输出执行部分不连接，空试 程序，检查逻辑关系 ，并参照语法规则，检查语法 错误 。然后，将输出部分连起来，发现夹具不能手 动夹紧，显示报警，检查发现压力开关 X 3 0 ． 2没有 接通，认为夹紧时间太短，压力没有建立起来，调 整夹紧时间后，动作正常。接着又没有松开动作， 分析认为逻辑关系不对， 线圈R 1 0 5 ． 1 应该延时 5 秒 断开，所以 X 3 0 ． 2改成常闭点，动作正常。最后在 M D I 方式下，用 M代码控制夹具，动作正常，实现 了 自动化控制。 5 ．使用效果 通过一年来 的运行，该控制系统故障低，运行 可靠，提高了生产效率 ，为公司也节约 了成本 ，达 到了与其的目的。 参考文献 [ 1 ]制系统应用技术研会 [ 2 ] 图语言编程说明书 [ 3 ]M 一 3 2 1 6 G龙门式加工 中心 电气原理 图 [ 4 ]一体化系统设计 张建 民 北京理工大学 出版社 ． 3 7． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m