本文主要介紹了雙軸伺服切管機(jī)的設(shè)計(jì)原理，同時(shí)介紹了利用我們臺(tái)達(dá)的PLC、伺服、TP04G在軸承切管機(jī)上的整體解決方案，并且相比之前的切管機(jī)比較在自動(dòng)化水平、加工效率、廢料率等均有顯著的提升。

　　1  引言

　　軸承切管機(jī)是軸承加工領(lǐng)域的初工序加工機(jī)械，它主要是把空心管按照軸承高度的需要，切成等長(zhǎng)尺寸的小圈，通常機(jī)器在一個(gè)軸承加工廠里面需要很多臺(tái)機(jī)床連續(xù)工作。以往的切管機(jī)是在機(jī)械上調(diào)整切管的長(zhǎng)度，也就是送料到平頭，然后伺服或者步進(jìn)控制的刀頭切料，然后再送料，這樣循環(huán)，但是往往這樣的切管效率比較低下，而且送料部分經(jīng)常因?yàn)樗筒坏轿?，而?dǎo)致機(jī)械定位不準(zhǔn)確而切出來(lái)的圈不合格，增加報(bào)廢率，針對(duì)此問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的雙軸切管機(jī)，也就是圈的長(zhǎng)度不是靠送料和平頭來(lái)保證，而且全方位的保護(hù)功能，可以保證一個(gè)工人可以同時(shí)管至少三臺(tái)以上這樣的機(jī)器，在人力成本不斷增加的現(xiàn)在，此機(jī)器勢(shì)必成為此領(lǐng)域的佼佼者。

　　2  雙軸伺服切管機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　雙軸伺服自動(dòng)切管機(jī)的部分是兩軸伺服的循環(huán)配合動(dòng)作，拖板軸向軸主要是做圈長(zhǎng)定位用的，當(dāng)軸向往管的方向走的時(shí)候，碰到管的頭部的時(shí)候就確認(rèn)管的位置行脈沖禁止，然后再根據(jù)切管的長(zhǎng)度做一個(gè)補(bǔ)償定位；定位完畢切向切刀進(jìn)行切管，切管完畢；軸向繼續(xù)前進(jìn)重復(fù)a,b的動(dòng)作，直至切到管子送料的末端，也就是極限位置，這就是雙軸伺服切管的基本的動(dòng)作流程。然后切換到長(zhǎng)度定位，同時(shí)使用的是絲桿傳導(dǎo) 新型的雙軸伺服切管機(jī)與普通的切管機(jī)關(guān)鍵的部分就是軸向定位和切管長(zhǎng)度控制及計(jì)算，上面提到的外部中斷進(jìn)行脈沖切換是一個(gè)比較快又比較準(zhǔn)的方案，自動(dòng)切管機(jī)切管定位及計(jì)算，可以看到切管的長(zhǎng)度分兩部分組成：此距離可以進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，一般調(diào)整完以后不需要作大的修改；此補(bǔ)償距離就是根據(jù)實(shí)際切的管的長(zhǎng)度需要作一個(gè)小的調(diào)整；以往舊的切管機(jī)l1就等于切管的長(zhǎng)度，而且在空間上刀與頭的位置的不變的，但是新的機(jī)器刀與頭的位置是整體隨軸在走的，雙軸伺服切管機(jī)與普通切管機(jī)的機(jī)械構(gòu)架如圖1所示。

　　圖1雙軸伺服切管機(jī)與原先普通切管機(jī)的機(jī)械構(gòu)架示意圖

　　3  臺(tái)達(dá)PLC控制方案

　　3.1 PLC雙軸伺服

　　PLC 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的部分。

　　輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

　　32EH00T2系統(tǒng)為內(nèi)置式PLC,使用NUM系統(tǒng)提供的輸入/輸出接口與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)PLC的掃描周期刷新存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，PLC讀取外界數(shù)據(jù)是通過(guò)%I變量，而PLC向外界輸出數(shù)據(jù)是通過(guò)%Q變量進(jìn)行的。內(nèi)置式PLC與NC之間則通過(guò)交換區(qū)交換數(shù)據(jù)，交換區(qū)中的內(nèi)容是NC與PLC之間輸入/輸出的數(shù)據(jù)。NUM數(shù)控系統(tǒng)中PLC程序的編制采用梯形圖形式，是梯形圖語(yǔ)言和語(yǔ)句表語(yǔ)言的結(jié)合，并且其結(jié)構(gòu)為多任務(wù)方式，特別適合于PLC比較復(fù)雜的程序。由于使用的是接觸式傳感器（X0）外部中斷來(lái)做脈沖禁止，然后切換到長(zhǎng)度定位，同時(shí)使用的是絲桿傳導(dǎo)，所以問(wèn)題可以保證（0.1mm以內(nèi)），具體的PLC系統(tǒng)如圖2所示；控制工藝流程如圖3所示。

　　圖2 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　圖3 PLC控制工藝流程

　　3.2 軸向定位長(zhǎng)度計(jì)算及控制

　　新型的雙軸伺服切管機(jī)與普通的切管機(jī)關(guān)鍵的部分就是軸向定位和切管長(zhǎng)度控制及計(jì)算，新型切管機(jī)不需要平頭來(lái)做切管的定位，而是只需要讓伺服軸向往管方向走，等碰到了再進(jìn)行長(zhǎng)度定位，但是此方案需要高響應(yīng)和一定的程序編程技巧，上面提到的外部中斷進(jìn)行脈沖切換是一個(gè)比較快又比較準(zhǔn)的方案，通過(guò)圖4-切管定位及計(jì)算，可以看到切管的長(zhǎng)度分兩部分組成：L1:刀頭距，此距離可以進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，一般調(diào)整完以后不需要作大的修改；L2:補(bǔ)償距離，此補(bǔ)償距離就是根據(jù)實(shí)際切的管的長(zhǎng)度需要作一個(gè)小的調(diào)整；所以切管長(zhǎng)度L=L1+L2.以往舊的切管機(jī)L1就等于切管的長(zhǎng)度，而且在空間上刀與頭的位置的不變的，但是新的機(jī)器刀與頭的位置是整體隨軸在走的，這就是為什么新的機(jī)器可以送料多次切割的關(guān)鍵所在。

　　圖4 切管定位及計(jì)算

　　4  結(jié)束語(yǔ)

　　軸承行業(yè)是加工密集型行業(yè)，所有的企業(yè)只關(guān)心一個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)螜C(jī)產(chǎn)量，評(píng)價(jià)一臺(tái)機(jī)器的好壞，效率幾乎是它的生命，而之前老式的切管機(jī)送料切管，效率自然不是很高，但是雙軸切管機(jī)，完全可以做到送料連續(xù)切多次管，特別在切短圈的時(shí)候，送料可以切10次以上，那樣的速度是以往的切管機(jī)無(wú)法比擬的。

　　隨著源材料價(jià)格的不斷上升，同時(shí)軸承利潤(rùn)的不斷下降，企業(yè)想要在每個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)省成本，而以往的切管機(jī)由于送料部分有先天的缺陷：就是有送料不到位的問(wèn)題存在，而以往的切管機(jī)恰恰是靠送料到位平頭做定位的，那如果送不到位，切出來(lái)的圈就必然不合格，白白浪費(fèi)材料不說(shuō)，效率也下降，即使料送不到位，它照樣可以準(zhǔn)確切割，只不過(guò)少切幾個(gè)圈而已，但是不浪費(fèi)材料也不影響效率。目前此機(jī)器已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)完成，并且已經(jīng)投入應(yīng)用，并且得到了用戶的高度認(rèn)可。

參考文獻(xiàn):

[1]. PLC datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PLC_1248813.html.