0 引言

　　對(duì)現(xiàn)有的舊機(jī)床進(jìn)行電氣化改造，使其成為一臺(tái)高效、多功能的機(jī)床，是一項(xiàng)投資少，見(jiàn)效快，盤(pán)活存量資產(chǎn)的有效方法，也是低成本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的有效方法，也是在短期內(nèi)提高我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率的一條有效途徑。機(jī)床的改造與購(gòu)置新機(jī)床相比—般可節(jié)省60％左右的費(fèi)用，大型機(jī)床改造的費(fèi)用甚至只有購(gòu)置新機(jī)床的費(fèi)用的1/3。據(jù)中國(guó)機(jī)電裝備維修與改造技術(shù)協(xié)會(huì)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)每年大約有10萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床需要改造，維修改造的市場(chǎng)前景十分廣闊。

1 改造方案的確定

　　該車(chē)床從機(jī)械上分為三部分，由主軸、刀架、尾座構(gòu)成。刀架傳動(dòng)分為移動(dòng)和調(diào)速兩部分構(gòu)成，移動(dòng)部分由一臺(tái)交流電機(jī)、減速箱、潤(rùn)滑系統(tǒng)和方向電磁離合器組成，調(diào)速部分由一臺(tái)75kW交流電機(jī)和錐形齒輪、鏈條組成。車(chē)床的電氣部分有交流柜、主軸直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速柜、刀架直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)給調(diào)速柜、兩個(gè)刀架上還各有一個(gè)控制臺(tái)和按鈕箱。由于它的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)陳舊落后，系統(tǒng)故障率高，運(yùn)行穩(wěn)定性越來(lái)越差，如果不加以改造將嚴(yán)重影響加工精度，為此我們利用PLC對(duì)其刀架的控制系統(tǒng)進(jìn)行電氣化改造，以使其在加工精度上得以提高。通過(guò)上面的分析我們確定改造方案如下：
　　1)原車(chē)床的工藝加工方法不變；
　　2)電氣控制系統(tǒng)控制元件包括(按鈕、行程開(kāi)關(guān)、熱繼電器、接觸器)，作用與原電氣線路相同；
　　3)機(jī)床刀架進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)由變頻器控制，機(jī)床的控制系統(tǒng)改用PLC控制。

2 PLC對(duì)車(chē)床的改造

　　2.1 強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)

　　強(qiáng)電部分的設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)床的強(qiáng)電控制柜各元器件的接線設(shè)計(jì)，強(qiáng)電控制柜主要用來(lái)安裝機(jī)床強(qiáng)電控制的各種電氣元器件，除了提供數(shù)控、伺服等一類(lèi)弱電控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路、過(guò)載、欠壓等電氣保護(hù)外，主要在可編程控制器PLC的輸出接口與機(jī)床各類(lèi)輔助裝置的電氣執(zhí)行元器件之間起橋梁聯(lián)結(jié)作用，即控制機(jī)床輔助裝置的各種交流電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離合器等，主要起到擴(kuò)展接點(diǎn)數(shù)和擴(kuò)大觸點(diǎn)容量等作用。

　　另外，它也與機(jī)床操作臺(tái)的有關(guān)手控按鈕連接。強(qiáng)電控制柜由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開(kāi)關(guān)、接線端子和各類(lèi)電氣保護(hù)元器件等構(gòu)成。車(chē)床的刀架強(qiáng)電電路如圖1所示。

　　2.2 PLC程序設(shè)計(jì)

　　機(jī)床的刀架迸給系統(tǒng)工藝流程如圖2所示，由圖可知：

    當(dāng)啟動(dòng)機(jī)床時(shí)，機(jī)床控制系統(tǒng)對(duì)變頻器進(jìn)行檢測(cè)，如果變頻器出現(xiàn)故障則工作停止，如果變頻器正常系統(tǒng)等待用戶選擇刀架的運(yùn)動(dòng)方向；當(dāng)?shù)都苄羞M(jìn)至前限位時(shí)，刀架將停止前進(jìn)并結(jié)束加工，如果沒(méi)達(dá)到限位則繼續(xù)加工過(guò)程，刀具開(kāi)始進(jìn)行加工；當(dāng)加工過(guò)程結(jié)束前如果刀架進(jìn)給至機(jī)床左限位時(shí)則刀架停止進(jìn)給，如果沒(méi)有達(dá)到限位則繼續(xù)加工直至加工結(jié)束。

    刀架由刀架電機(jī)驅(qū)動(dòng)，程序完成對(duì)刀架正、反轉(zhuǎn)等控制，機(jī)床刀架部分的PLC控制的電路原理如圖3所示。

　　根據(jù)刀架進(jìn)給的工藝流程可以設(shè)計(jì)出機(jī)床刀架運(yùn)動(dòng)PLC程序梯形圖如圖4所示：圖中I3.3為刀架前、左極限開(kāi)關(guān)，I3.4為刀架后、右極限開(kāi)關(guān)，它們都是常閉開(kāi)關(guān)；I1.6為變頻器故障判斷常閉開(kāi)關(guān)，當(dāng)變頻器故障時(shí)斷開(kāi)；Q1．7為刀架方向選擇輸入量，I2.0，I2．3為前左方向開(kāi)關(guān)量，I2.1，I2.2為后左方向開(kāi)關(guān)量，當(dāng)Q1.7處于閉合狀態(tài)時(shí)，如果I2.0，I2.3閉合時(shí)刀架前左方向起動(dòng)運(yùn)行，如果I2.1，I2.2閉合時(shí)刀架后右方向起動(dòng)運(yùn)行。

　　2.3 PLC應(yīng)用程序的調(diào)試

　　在數(shù)控系統(tǒng)通電檢查無(wú)誤后，就可以進(jìn)行PLC應(yīng)用程序的調(diào)試。PLC應(yīng)用程序的調(diào)試就是要檢查所設(shè)計(jì)的功能是否可以正確無(wú)誤地運(yùn)行。除了刀庫(kù)相關(guān)的PLC應(yīng)用程序以外，幾乎所有功能均可以在數(shù)控系統(tǒng)基本參數(shù)調(diào)試之前進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)調(diào)試應(yīng)使下列PLC相關(guān)的功能正確運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　本設(shè)計(jì)程序和數(shù)控系統(tǒng)配合已成功地應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的刀架部分改造，實(shí)踐證明，其運(yùn)行可靠性好，在調(diào)試中根據(jù)不同的刀架性能，配合數(shù)控系統(tǒng)，可靈活地修改刀架參數(shù)，使刀架的運(yùn)行效率高并穩(wěn)定可靠。