普通立式銑床自動化改造
2018-6-21 來源：南京機電職業技術 南京興農齒輪公司 作者：陸晨芳 佟靜 許德琪 魏恒成
摘 要: 為提高企業的生產效率，針對車間現有的立式銑床手搖分度頭銑削六方螺母這一問題，采用 PLC 作為主控制器，用伺服電機作為主執行元件，將手動分度改造為自動分度，在不影響機床原有功能的基礎上完成機床的自動化改造。給出了設備改造的總體方案、機械結構調整內容、電氣控制方法、PLC 的 I/O 地址表、外部接線圖以及詳細工作流程。運行結果表明，改造后的設備結構簡單，便于操作，極大地提高生產效率，具有良好的實用價值和經濟效益。
關鍵詞: 立式銑床; 自動化改造; PLC
0 引言
隨著科學技術的進步、人工成本的上漲、市場環境的改變，自動化已成為機械制造業的發展趨勢之一。在企業中對原有手動操作機床進行自動化改造，可提高企業的工作效率、增加企業的經濟效益、提升企業的市場競爭力，使企業能夠更好地適應當今社會的發展需求，具有普遍的社會意義。
在此背景下，校企合作利用 PLC 控制器改造一臺立式銑床，實現半自動化生產。
1 、立式銑床改造方案
原有立式銑床如圖 1 所示。
圖 1 原有立式銑床
此機床主要包括主軸、工作臺和分度盤三部分。工作時，主軸帶動銑刀旋轉，工作臺帶動工件左右直線運動。當六方螺母一面加工完成后，手搖分度盤帶動卡盤旋轉 60°，開始加工另一面，依次循環，直至六面加工完成后停機。原有機床分度動作由人工手搖完成，效率較低。為提高生產效率、減輕工人勞動強度，在保留機床原有功能的基礎上，將手動分度改為自動分度。
整體改造方案: 保留原有機床的結構和控制系統，為自動銑削設計單獨的電氣控制柜，機床分度旋轉由手動改造為自動，整臺機床的動作邏輯順序由 PLC 程序控制。自動分度改造方案: 在卡盤分度盤位置安裝伺服電機，分度盤和電機軸之間采用皮帶傳動。伺服電機由伺服驅動器控制，驅動器由 PLC 脈沖控制，以此實現準確分度。
2 、機械結構調整內容
機床分度盤部分的原有結構如圖 2 所示，通過手動旋轉手柄實現卡盤的旋轉。
圖 2 調整前的分度盤結構
改造后的分度盤部分結構如圖 3 所示，在原有分度盤的基礎上增加了同步帶輪、同步帶、L 形電機座和伺服電機。L 形電機座安裝在工作臺上，伺服電機通過螺母與電機座相連。伺服電機軸與分度盤旋轉軸之間通過同步帶輪和同步帶實現連接和傳動。
圖 3 調整后的分度盤結構
3 、電氣原理圖調整內容
機床原有電氣原理圖的主電路只包括主運動控制和進給運動控制，如圖 4 所示。主電機由空氣開關 QF 保護，通過接觸器 KM 實現星形/三角形降壓啟動。進給電機由空氣開關 QF 保護，通過接觸器 KM 實現正反轉控制。
圖 4 主運動和進給運動控制原理圖
改造后的電氣原理圖增加了分度運動控制部分，分度運動控制主要包括空氣開關 QF、變壓器 TC、驅動器和分度電機等電氣元件，其電氣原理如圖 5 所示。
圖 5 分度運動控制原理圖
4、PLC 控制方法
根據自動銑削機床的動作控制要求，需要 PLC 輸入端子 5 個，輸出端子 8 個，具體內容如表 1 所示。
表 1 輸入輸出地址表
根據輸入輸出點個數及 PLC 容量，選取三菱 FX3U－32MT 型 PLC 作為主控制器，其接線圖如圖 6 所示。
圖 6 PLC 外部接線圖
改造后機床自動銑削六方螺母的 PLC 控制流程如圖7 所示。
圖 7 PLC 控制流程圖
PLC 控制分度電機旋轉采用 PLSR 指令，部分控制程序如圖 8 所示。
圖 8 PLC 部分控制程序
5 、結語
經過接線、編程及調試，該機床實現了分度旋轉運動的自動化，且保留了機床的原有功能。此次改造保留了機床原來的電氣控制系統，同時為機床設計了新的電氣控制柜，兩套電控系統均可工作。而且改造后的機床不僅可以銑削六方螺母，還可以通過調整 PLC 程序銑削其他類型的零件。經測試，改造后的自動銑削機床只需要人工上料和下料，其余都是自動生產，減輕了工人的勞動強度，提高了車間的生產效率和自動化水平，為企業帶來良好的經濟效益，具有很好的推廣價值。
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