一種智能數(shù)控車削單元防護門控制系統(tǒng)的設(shè)計

崔福軍

（棗莊職業(yè)學(xué)院，棗莊 277100）

不論是數(shù)控車床還是數(shù)控加工中心，在其正常切削加工過程中，都會因刀具或者工件的高速旋轉(zhuǎn)而造成切屑或者切削液的飛濺。若不安裝防護門，不但會影響操作者的安全，而且會造成周圍環(huán)境的污染。因此，在數(shù)控設(shè)備上安裝防護門十分重要。

根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)需要，智能數(shù)控車削單元要完成如圖1所示的工作流程。在自動化加工過程中，當機械手在機床上裝取工件時，機床防護門必須處于開啟狀態(tài)。只有在機床加工工件過程中，防護門才處于關(guān)閉狀態(tài)。

圖1 智能數(shù)控車削單元工作流程

1 防護門開啟型式的確定

目前，數(shù)控車床防護門的開啟型式主要有對開式、落閘式及側(cè)滑式3種[1]。因為現(xiàn)有數(shù)控車床的頂部一般為封閉式結(jié)構(gòu)，不利于機械手從上方自動取件，且數(shù)控車削加工的零件安裝在卡盤和刀架之間，無法在機床左右兩側(cè)開門，所以需要在數(shù)控車床正面且偏機床主軸一側(cè)配備機械手，以實現(xiàn)零件的自動取放工作，因此采用對開式防護門。具體智能數(shù)控車削單元結(jié)構(gòu)布局如圖2所示。

圖2 智能數(shù)控車削單元結(jié)構(gòu)布局

2 防護門設(shè)計方案的確定

2.1 工作原理確定

對開式防護門的工作原理如圖3所示[2]。該防護門的開啟或關(guān)閉均由電機M1提供動力，刀架的移動由電機M2提供動力，并安裝3個行程開關(guān)。其中：SQ1安裝在防護門閉合的極限位置；SQ2安裝在防護門開啟后的極限位置；SQ3安裝在刀架工作原點位置。當SQ1起作用時，表示防護門關(guān)閉到位；當SQ2起作用時，表示防護門開啟到位；當SQ3起作用時，表示刀架處于原點位置。

圖3 防護門工作原理圖

2.2 控制工作過程分析

對開式防護門的電氣控制原理，如圖4所示[3]。按下SB2按鈕，使KM1線圈得電，控制電路依次實現(xiàn)KM1輔助動合觸點閉合（實現(xiàn)自鎖）、KM1輔助動斷觸點閉合（實現(xiàn)互鎖）以及KM1主觸點閉合。此時，電機M1正轉(zhuǎn)，帶動兩側(cè)門板向中間移動，實現(xiàn)防護門的閉合運動。當防護門上的檔頭壓下SQ1時，立即使KM1線圈失電，此時KM1主觸點斷開，電機M1停止轉(zhuǎn)動，防護門處于關(guān)閉極限位置狀態(tài)。只有防護門關(guān)閉到位，機床才開始按程序執(zhí)行切削工作。待零件完成預(yù)定加工工作，刀架通過M2提供的動力退回到原點位置，并壓下SQ3按鈕，使KM2得電，控制電路依次實現(xiàn)KM2輔助動合觸點閉合（實現(xiàn)自鎖）、KM2輔助動斷觸點閉合（實現(xiàn)互鎖）以及KM2主觸點閉合。此時，電機M1反轉(zhuǎn)，帶動兩側(cè)門板向兩側(cè)移動，實現(xiàn)防護門的打開動作。當防護門上的檔頭壓下SQ2時，KM2線圈失電，此時KM2主觸點斷開，電機M1停止轉(zhuǎn)動，防護門處于打開極限位置狀態(tài)。

圖4 電氣控制原理圖

2.3 防護門控制特點

在電機M1正反轉(zhuǎn)的控制電路中，采用復(fù)合按鈕SB2和SQ3可直接實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的切換。由于復(fù)合按鈕的動作特點是先斷后合，當按下復(fù)合按鈕SB2或SQ3時，先是動斷觸點斷開，然后動合觸點閉合，這樣在需要改變電機方向時就不必再按停止按鈕SB1，從而解決了操作不便的問題。電路中采用電氣互鎖與機械互鎖相結(jié)合，能夠保證電路工作的可靠性。

3 結(jié)語

該智能數(shù)控車削單元控制系統(tǒng)一方面可以通過操作按鍵實現(xiàn)機床防護門手動開關(guān)，另一方面能通過程序控制實現(xiàn)機床防護門自動開關(guān)，從而滿足了生產(chǎn)線中防護門的自動啟閉，為數(shù)控車削過程中利用機械手自動安裝和取出零件提供了條件。