1 問題的提出

　　在機械加工中，軸類零件極為普遍，而對于功能集中的軸類零件，其結構也都比較復雜。為了保證各尺寸間的位置精度，絕大多數情況下，需在軸兩端各加工一個中心孔，為后繼工序提供統一的加工基準(如圖1所示)。

圖1軸類零件半成品

　　在大批量生產的情況下，通常采用的I藝是：下料→車總長→打兩端中心孔→加工柱面上的結構要素→熱處理→磨......如此工藝，若在普通車床上加工，則必須按如下順序：夾緊工件→車→端面→打中心孔→調頭再夾緊工件→定總長車另→端面→打另→中心孔，如此復雜且周而復始的工作，不旦勞動效率低，勞動強度大，而且常出現總長或中心孔加工方面的質量問題，為了保證軸類零件在大規模生產下的高效率及高品質，我廠成功設計了基于PLC的多工位全自動軸加工組合機床。

2 基于PLC的解決方案

　　組合機床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機床，它能對一種(或幾種)零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。具有生產效率高，加工精度穩定，設備的設計、制造周期短等優點。為適應圖1所示軸類零件的大批量加工，特設計了多工位組合機床，其總體布局如圖2所示，其控制流程如圖3所示。

圖2組合機床總體布局
圖3機床控制流程圖

　各功能部件通過機床床身集成一體，由于該組合機床各動力部件均采用對稱布局，使得機床導軌受力狀況較普通機床有明顯的改善，所以不必采用組合導軌，而采用工藝性較好的單一式矩形導軌(如圖4)，四只動力頭的安裝基準面與導軌各面的相互位置精度，是影響該機床精度的關鍵，因此，在加工條件允許的情況下，應留足各部余量，組裝導軌后，一次裝夾完成各關鍵尺寸的加工，否則在單件加工工藝條件下，必須提高各零件的相關尺寸精度，以保證整機的裝配精度。工件夾緊缸與其V型夾緊塊組合成為本機的隨行夾具，進給缸驅動隨行夾具沿導軌周期性地穿梭于各工位之間。

圖4單一式矩形導軌

　　刷油器結構如圖5，機油滲透且積聚在毛氈塊內，工件經過時完成刷涂，使工件的加工條件得以改善，提高加工表面質量及刀具壽命。回程時刷油可對工件已加工表面實現周轉期內的防銹處理，而油位標尺與接近開關的組合，用于實現缺油報警功能。

圖5刷油器

　　在進給缸行程的兩個極限位置，均設置了可調式機械限位裝置，確保中心孔加工的位置精度及送／缺料的順利實現，在送料極限位置也設有可調式機械限位裝置，以保證毛坯軸在隨行夾具上的裝夾精度。所以在本系統中，各缸活塞所給出的位置信號，可僅作為PLC完成順序控制的邏輯信號，并不影響機床的加工精度，而機床的加工精度完全取決于各動力頭自身的精度及床身的各相關尺寸精度。考慮目前工件的加工精度及今后機床功能的適度拓展，本機床的銑削動力頭選用湖北光華公司的ITX20，鉆削動力頭選用日本“速技能”(SUGINO)風電式進給動力頭ES2—6014，據流程圖可知，該控制系統輸入點共20點，輸出點共15點，故PLC選用DVP32ESOOR，I／O擴展機選用DVP08XMllN，在本系統中，動力頭及各傳感器都有方便的電氣接口及機械接口，所以這里略去PLC接線圖。

3 柔性及實用性概述

　　作為單機使用時，該機完全實現了單機自動化，可實現無人職守運行。若輔以簡單的傳送及檢測裝置，則可組建成多機自動化生產線。各功能部件沿導軌相向布置，是該組合機床在結構上的一大特點，這一結構形式，使它具備了較大的柔性空間，成為生產中較實用的一款組合機床。

　　由于各動力頭及刷油器與床身采用條形孔聯接，所以調節各動力頭間距則可對不同長度的軸進行加工。更換隨行夾緊或調整其夾持工件的中心高度，可對不同直徑的毛坯軸進行加工；在鉆削動力頭工位更換加工刀具，可演變出一系列功能，如將中心鉆更換為鉆頭、鉸刀或其他專用刀具，則可在該工位實現兩端鉆孔、擴孔、倒角、锪孔、鉸孔，或在兩端分別完成不同的尺寸加工；在該工位裝夾鏜刀，則可鏜削內孔或車削外圓等；設計專用的隨行夾具可對箱體類零件進行兩端面的同時銑削，在鉆削動力頭上安裝專門設計的多軸鉆削頭，則可對箱體兩端面同時進行多孔加工，一次裝夾加工完成，大大地提高了加工質量及生產效率。

　　總之，基于這一總體布局的組合機床，無論在設備功能的柔性化方面，還是在其自身的制造工藝方面，均有一系列優點，在實際應用中稍加推敲，便可很容易地做到推陳出新，解決復雜零件加工過程中常遇到的一系列實際問題。