1 引言

　　汽車萬向節(jié)軸頭部的耳孔及內(nèi)外側(cè)面加工，以前是由鉆床和銑床分別來完成的，這種生產(chǎn)方式兩道工序分別在兩臺(tái)設(shè)備上完成。需要兩次裝夾，因此存在生產(chǎn)效率低、精度難以控制，廢品率高的問題，對(duì)于小批量的生產(chǎn)還能滿足要求，但隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量的增加。這種落后的生產(chǎn)方式顯得越來越不能適應(yīng)。因此，有必要改變這種落后生產(chǎn)方式是繼續(xù)購進(jìn)鉆、銑設(shè)備還是改用加工中心?前者屬低水平投入，無法起到提高生產(chǎn)效率的目的，后者則資盤投入較大，企業(yè)一時(shí)無法籌措唯一經(jīng)濟(jì)有效的方案就是制造一種專用設(shè)備來生產(chǎn)加工萬向節(jié)軸頭部的耳孔從內(nèi)外側(cè)面、這樣才能達(dá)到既減少投入、改善質(zhì)量，又提高效率的目的。

2 零件加工工藝及機(jī)床控制要求

　　萬向書軸鍛打成形出來以后，還須對(duì)其軸頭內(nèi)外4個(gè)側(cè)面進(jìn)行加工，并在頭部的兩耳各鉆一個(gè)孔。如果用銑床、鉆床分別加工，則效率很低且精度難以保證;用加工中心雖然精度高，但要換兒次刀，生產(chǎn)效率也就不高。那么如果制造一臺(tái)專用鉆銑組合機(jī)床來進(jìn)行加工，勢(shì)必起到事平功倍的效果。用這種機(jī)床來加工萬向節(jié)軸頭部的耳孔及內(nèi)外側(cè)面,其加工工藝過程如下:首先操作人員將工件放入專用夾具中按下夾緊按鈕，此時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)的定位翻板在液壓系統(tǒng)控制下使工件成正向位置，小油缸升起通過壓板使零件定位在孔內(nèi)，同時(shí)彈性夾頭在大油缸向下運(yùn)動(dòng)的作用下收緊，夾住零件。確認(rèn)零件裝夾好后，按下自動(dòng)循環(huán)按鈕，中間銑頭，左、右鉆頭在PLC程序控制下由液壓系統(tǒng)和各白的動(dòng)力頭馳動(dòng)，對(duì)零件進(jìn)行加工，完成銑削、鉆孔的動(dòng)作。鉆孔深度、銑削尺寸由行程開關(guān)控制，到位壓下行程開關(guān)后各滑臺(tái)分別退回原位，動(dòng)力頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)，零件加工完成。零件加工過程中機(jī)床還必須同時(shí)對(duì)銑刀及鉆頭進(jìn)行冷卻，對(duì)滑臺(tái)導(dǎo)軌進(jìn)行潤滑。零件加工動(dòng)作流程見圖1機(jī)床運(yùn)行動(dòng)作與執(zhí)行元件狀態(tài)關(guān)系見表1。

3 控制系統(tǒng)的組成及其功能

　　3.1 硬件構(gòu)成

　　該組合機(jī)床采用機(jī)械、液壓、電氣等傳動(dòng)方式共同完成對(duì)零件的加工.基于這一原因，設(shè)備對(duì)電氣控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的要求就比較高。因此，我們選用了性能價(jià)格比較好，功能強(qiáng)、速度快的日本三菱FX2N-48MR型FLC作為控制系統(tǒng)核心。它具有24個(gè)輸入點(diǎn)XO-X27、24個(gè)輸出點(diǎn)Y0-Y27, 3000多點(diǎn)輔助繼電器、200多點(diǎn)定時(shí)器以及若干計(jì)數(shù)器、寄存器、跳步指針、中斷指針等編程元件m。輔以按鈕、行程開關(guān)、接觸器、電磁閥等組成了設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件夾緊、一個(gè)銑削頭、兩個(gè)鉆頭按零件加工工藝運(yùn)行的控制和零件加工過程中刀具冷卻、導(dǎo)軌潤滑、銑頭潤滑的自動(dòng)控制。由此構(gòu)成的以PLC為核心的電氣控制系統(tǒng)的框圖見圖2, PLC輸人、輸出點(diǎn)的分配(I/0)見表2、表3。

　　3.2 軟件控制

　　根據(jù)零件加工工藝，我們可以畫出控制程序流程圖，見圖3，并方便地設(shè)計(jì)出PLC控制程序梯形圖，見圖4再根據(jù)梯形圖編寫出控制指令，然后用FX-20P簡(jiǎn)易編程器將控制指令鍵人PLC。這樣設(shè)備就能按控制程序的指令動(dòng)作，對(duì)零件進(jìn)行加工。PLC運(yùn)行時(shí)還能進(jìn)行在線監(jiān)控，在編程工作方式下可進(jìn)行指令修改。

圖3 控制程序流程圖

圖4 PLC控制程序梯形圖

　　3.3 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

　　(1)為了節(jié)省輸人點(diǎn)，三個(gè)驅(qū)動(dòng)頭和油泵、水泵的點(diǎn)動(dòng)控制信號(hào)不進(jìn)人PLC，直接控制其接觸器。

　　(2)設(shè)有空氣開關(guān)作為每個(gè)分系統(tǒng)的過載、短路保護(hù)，安全可靠。

　　(3)機(jī)床通過SA1, SA2控制手動(dòng)調(diào)整、及自動(dòng)循環(huán)兩種運(yùn)行方式，方便機(jī)床調(diào)整和故障處理。

　　(4)滑臺(tái)的潤滑可根據(jù)情況設(shè)置成手動(dòng)或自動(dòng)方式，自動(dòng)方式下為定時(shí)間隔潤滑，時(shí)間長短可任意調(diào)整。

　　(5)工件夾緊電磁閥斷電時(shí)為夾緊狀態(tài)，可避免因突然停電工件松開而損壞刀具。

　　(6)液壓系統(tǒng)壓力控制，壓力不夠系統(tǒng)自動(dòng)停止工作。

　　(7)能實(shí)現(xiàn)三個(gè)驅(qū)動(dòng)頭的不同組合工作。

　　(8)各滑臺(tái)完成切削任務(wù)后延時(shí)返回，避免油缸換向沖擊。

　　(9)中滑臺(tái)(銑頭)進(jìn)給與左右滑臺(tái)(鉆頭)進(jìn)給互鎖，避免撞刀。

　　(10)緊急停止功能，方便處理突發(fā)情況。

4 結(jié)束語

　　機(jī)床共有30個(gè)控制元件(包括按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān))，巧個(gè)執(zhí)行元件(包括電磁閥、接觸器)。為了節(jié)省制造費(fèi)用，采取一些控制量不進(jìn)人PLC的做法，如各電機(jī)的手動(dòng)控制等，這樣可以減少PLC輸人輸出點(diǎn)的占用，并能多預(yù)留一些備用點(diǎn)，既節(jié)省了投資，還簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，提高了運(yùn)行可靠性。PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制設(shè)備，沒有繼電器控制系統(tǒng)硬接線所帶來的維修困難、無互換性的缺點(diǎn)。想要改變零件加工工藝，只需通過修改PLC控制指令即可實(shí)現(xiàn)。設(shè)備投人運(yùn)行后，具有穩(wěn)定可靠、故障率低、生產(chǎn)效率高、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。