專機磨床自動化改造

■ 沈陽機床股份有限公司 （遼寧 110142） 魏蘭杰

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SIZM-654是一臺由普通平磨機床改造而成的專機磨齒機床，齒盤零件一般為12或24齒，依靠機械手動按鈕點動控制來實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位，完成齒盤磨削加工。雖然數(shù)控機床快速發(fā)展，但之前一直使用20多年的專機也仍然在承擔(dān)著繁重的生產(chǎn)任務(wù)。不僅操作者勞動強度大，生產(chǎn)也出現(xiàn)了瓶頸。為降低工人勞動強度，解決現(xiàn)實的生產(chǎn)問題，對磨齒專機手動轉(zhuǎn)位方式進行自動化改造。

1.機械部分改造方案分析

（1）本著以人為本，操作方便的宗旨。將磨齒機升降工作臺降低到最低，測量空間為砂輪在最大直徑時，加工磨削齒盤零件的范圍，零件需要裝卡在圓盤工作臺上。以此選擇一款實現(xiàn)工作臺自動分度轉(zhuǎn)位的液壓數(shù)控刀架（臺灣產(chǎn)CLT125-12）。設(shè)計一個彎板，足夠支撐刀架。將垂直彎板安裝于機床工作升降平臺平面上。刀架正面朝上放置，通過支撐座、齒盤嚙合方式連接圓盤工作臺，如圖1所示。

（2）由于刀架直接安裝使用，機床升降臺與主軸砂輪之間空間高度受限，加工零件范圍將會縮小，為保證機床正常加工范圍，經(jīng)過仔細(xì)測量研究，設(shè)計增加一套通過刀架墊轉(zhuǎn)接齒輪箱連接液壓馬達裝置，結(jié)構(gòu)如圖2所示，將其液壓部分改到刀架側(cè)面，由轉(zhuǎn)接裝置通過齒輪軸4和齒輪軸3嚙合，過渡齒輪軸2與齒輪軸1嚙合，空間由513mm降低到452mm，滿足了機床使用要求（見圖3）。

圖 1

（3）修整砂輪部分：原結(jié)構(gòu)是通過楔鐵形式來保證精度，手動來回扳動拉桿實現(xiàn)到位修整砂輪動作。為了實現(xiàn)數(shù)控操作功能，重新設(shè)計了一套傳動結(jié)構(gòu)，內(nèi)部改為螺桿結(jié)構(gòu)，螺桿通過對輪連接伺服電動機（規(guī)格為400W臺灣產(chǎn)絕對值電動機ECMC-CW-0406RS），伺服電動機帶動螺桿傳動，配套電動機驅(qū)動器，通過驅(qū)動器設(shè)定技術(shù)參數(shù)，實現(xiàn)電器控制功能。

（4）工作臺機械整體改造完成，如圖4所示。

圖 2

圖 3

圖 4

2.電氣部分改造方案分析

電器控制的改進方案主要通過如下方法解決。

（1）制作電箱：使操作者通過操作電箱控制刀架轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位，從而使齒盤轉(zhuǎn)過相應(yīng)角度，并對齒盤進行加工。

（2）電箱功能：按下自復(fù)位式按鈕，轉(zhuǎn)臺松開，轉(zhuǎn)過固定角度后鎖緊，即完成轉(zhuǎn)位。如圖5所示。

（3）轉(zhuǎn)臺控制過程簡介：轉(zhuǎn)臺的控制機構(gòu)主要包含松開、鎖緊電磁閥，鎖緊、松開到位檢測開關(guān)。在控制過程中PLC接收控制信號并輸出，控制轉(zhuǎn)臺執(zhí)行相應(yīng)的動作。按下按鈕，PLC接收到轉(zhuǎn)位信號后，PLC輸出松開信號，松開電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺松開。PLC收到松開反饋信號后，經(jīng)延時輸出正轉(zhuǎn)信號，正轉(zhuǎn)電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺正轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)到一個工位角度后，到位檢測開關(guān)輸出，PLC收到到位信號后，經(jīng)延時輸出鎖緊信號，鎖緊電磁閥得電，轉(zhuǎn)臺鎖緊，轉(zhuǎn)位過程完成。

圖 5

（4）砂輪修整器部分：使用伺服驅(qū)動器的位置模式實現(xiàn)砂輪修整器的動作，位置命令由內(nèi)部寄存器提供，命令值通過伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)定，通過觸發(fā)信號觸發(fā)動作。PLC通過DI信號選擇寄存器編號和觸發(fā)相應(yīng)動作，實現(xiàn)砂輪修整器的往復(fù)運動。

3.結(jié)語

通過上述一系列改造，這臺普通的手動控制操作磨齒機床，實現(xiàn)了自動化操作功能，可以輕松操作兩個按鈕實現(xiàn)砂輪自動修整和轉(zhuǎn)臺（零件）自動轉(zhuǎn)位。改變了20多年操作者頻繁手動操作的工作方式。使用1年多時間，反饋很好，機床精度穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也得到很大提升。