基于PLC的三面铣组合加工中心控制系统研究_CNC加工中心

前言：

组合加工中心是一种专用加工中心，以大量通用部件为基础,再配置少量专用部件。可以实现多工序、多轴、多面的高效率的加工。是一种自动化程度很高的自动化加工设备^[0。

传统的组合加工中心通常采用纯继电器、接触器控制方式，这种控制方式改变控制方法难、触点易损坏，稳定性差^M。曾燕飞等^s人针对三面组合加工中心进行了PLC设计与仿真;卫道柱等^H人利用三菱FX2n>64MR型PLC作为加工中心控制系统的核心，对控制系统进行了设计;荀群德等⁰人针对六工位组合加工中心电器控制系统进行了研究，实现了 PLC对加工中心的控制作用；本文在现有的研究基础上，利用三菱FX可编程控制器(PLC)对加工中心电气系统进行设计，其特点在于可以使用转换开关实现自动和手动的切换，以及通过转换开关就可以进行自动部分程序的选择，该设计的优点是可大大提高系统的稳定性、可靠性，使得系统维护方便，大大加强了系统的自动化程度。

1组合加工中心简明概述

1.1结构及组成

三面铣组合加工中心是一种专用加工中心，主要用来对主
轴箱上的小80、(|)90孔两侧端面和定位面进行铣销加工成型的一种自动多工序加工设备。三面铣组合加工中心主要是由底座，床身，液压动力滑台，工作台，工件夹紧放松液压缸,铣削动力头等主要部件组成。液压动力滑台放置在床身上，液压站被放置在床身周围。在床身的左边有一台铣削电机,右边有两台铣削电机，床身上方有一台立铣电机，机械系统和控制系统为加工中心的两大主要系统，图1为加工中心结构简图。

1.2组合加工中心工作过程

操作者将加工的零件，放置在夹具的正确位置之后,按下加工按钮，发出加工的指令。夹紧液压缸动作将工件夹紧，液压动力滑台开始快进，到达第一指定加工位置后,触发限位开关，快进转工进。同时左电机和右1电机得电启动，对工件进行加工。触发第二个立铣头限位开关后，立铣动力头也得电，开始对定位面进行加工。加工到第三个限定位置后，停止右1电机，启动右2电机。此时三台电机同时对工件进行加工到达加工极限位置后，触发终点限位开关，工件快速退回工作台。到达指定位置后，放松工件，到此，_个自动循环加工过程结束。

1.3组合加工中心液压系统

各部分液压动作分析：

(1) 夹紧：油液从油泵出来以后，首先经过减液阀和单向阀，Y V1得电，三位四通换向阀处于左位，开始夹紧工件，当压力达到压力继电器BP2的触发值时YY1失电换向阀处于中位，保持夹紧状态。

⑵放松：油液经过减压阀和单向阀之后，YV2处于得电状态，VVI处于失电状态，油液从有杆腔进入,从无杆腔返回邮箱回油。

(3) 快进：油液从油泵出来之后，首先经过换向阀2,此时,YV3得电，YV4失电。油液继续向管道前走，此时，由于单向阀和节流阀的开启液压力远大于换向阀左位，油液从换向阀走，从进给油缸左进右出（有杆腔），之后。_部分油液经过顺序阀，溢流阀回油箱，另一部分,经过单向阀从换向阀3又再次进入进给油缸左腔，从而实现快速进给功能。

(4) 工作进给（工进）：油液从油泵出来以后，首选通过换向阀2,此时换向阀2的状态为YV3得电，YV4失电，处于左位，油液继续前进，同样面临3个选择，单向阀，节流换向阀，此时单向阀走不了，换向阀Y V5处于得电状态，油液过不去，故油液只能从节流阀走，后从进给油缸无杆腔进入，有杆腔出来后，一部分油液经过换向阀2,顺序阀，单向阀，返回邮箱，另一部分经过单向阀再次回到进给油缸。由于流量相对于快速进给大大减少，达到工作进给的要求。

(5) 快速退回（快退）：油液从油泵出来后，首选经过换向阀2,此时换向阀2处于右位，YV3失电，YV4得电。从进给油缸右侧进入，油液再从缸的左侧出来，经过换向阀3,换向阀2直接返回油箱，实现快速退回整体程序结构由公用程序、自动程序、手动程序、回原点程序这四部分组成^M ,公用程序如图6所示。通过跳转指令来实现各部分程序之间的切换。同时通过PLC的主控指令M(:、M(:K来保证各部分子程序的独立性，利用转换开关对各部分程序进行选择,保证了程序运行时的稳定性，整体程序结构简单明了，易于编写。

在公用程序中，通过主控指令对FK1+R5五个电机的热继电器进行过载保护，一旦有任何一台电机过载立即切断所有程序，实现对系统的过载保护功能以左统单动力头加工循环程序进行分析，如图7所示。

图7左铣头单动力加工流程图运动控制过程分析：当2个转换开关分别打到自动挡、左铣循环、正确放置好工件后。按下启动按钮,工件开始夹紧，夹紧0.5s后，开始快进，直到遇到XI²快进转工进限位开关,开始工作进给，同时使左铣动力头启动开始加工左端面，左铣显示灯亮当到达终点时，触发终点限位开关,左铣电机停止，左铣指示灯灭,而后，滑台开始快退。到达原点后，触发原点限位开关，开始松开工件。一个左铣单动力头加工循环结束。当正确放置好工件后，再次按下启动按钮，又一个左铣加工过程开始。其他几个单动力头加工过程七1单动力头循环加工、右2单动力头循环加工、立铣动力头循环加工，与该程序的编写类似。

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结束语：

本文介绍了三面铣组合加工中心的工作方式以及加工中心的基本结构部件，对加工中心液压系统进行了设计与分析，通过PLC构建机痛^夜一体化系统。在IMX:程序的设计上，通过转换开关实现多种工作方式的切换并可以实现单独点动对刀，使得程序变得更为高效，加工中心的稳定性和使用效率得到了较大的提升。

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