钢丝绳返回挡圈的加工方法的研究

张 利

（中国葛洲坝集团机械船舶有限公司机械厂，湖北 宜昌 443002）

目前，固定卷扬式启闭机的应用越来越广泛，其中在卷筒上应用最多的是多层缠绕的方式，在多层缠绕卷筒装置中，钢丝绳的固定和钢丝绳的返回挡圈的设计成为关键。

1 加工原理

为了满足本厂生产的需要，我们在一台CMK5231立式车床上做了相应的改造，改造原理如下：

挡圈爬坡分几种情况：Z轴方向爬坡、X轴方向爬坡和两轴一起爬坡。每一种情况都要单独处理，首先在工件特殊位置安装3~5个产生开关信号的金属块，用以标志特殊的几何轴产生进给位移的区间，如0~54°、180~234°等，然后工作台边缘底部安装两个可以输出到PLC开关量信号的接近开关，其中，一个用作给金属块计数，另一个用作给计数器清零。在不同的角度区间，通过PLC计数当前值，给出几何轴点动指令，使“自动”进给的动作产生。为了使主轴每一转周而复始的运行，还需找到一个合适的区间，让刀具回到起始位置。如果主轴负载变化造成的转速扰动不大，可以认为主轴转速基本不变，那么只要设定好合适的轴速度，就可以使刀具在指定的角度区间（如54°）爬坡位移达到图纸的要求（如29mm）。

图1 挡圈展开图

从图1的挡圈展开图中可以看出，工件轴向（Z轴运动）爬坡有2次，分别是0~54°、180~234°，每一次的高度是29mm。必须让Z轴在这两个角度区间每次向上位移29mm，一共58mm，之后还得在下一转到来之前回到起始位置。

2 加工方法

（1）在工件特殊角度对应的工作台位置安装小金属块，从图1可以看出，有2个爬坡区间，两个区间并不相邻（即它们都有各自的起止位置，且不重合），因此，需要安装4个金属块，即图中的4#、5#、2#和3#金属块。

（2）可以发现每次在这2个区间都是一个方向爬坡（向上），为了能让刀尖回到起点，需要在72°位置安装1#金属块，这样72°和180°之间正好是108°，也就是2×54°。

（3）为了使爬坡和下坡两个方向的动作周而复始，安装0#金属块用来沉声清零信号，位置在54°与72°之间。

（4）先使主轴变速到某一合适转速，如2转/分，那么主轴转1转的时间理论上应该是0.5分，转54°的时间应该是0.5×54/360=0.075分，轴速度应该是29/0.075=386.667毫米/分钟。改变Z轴参数MD32020=386.667，按复位键SB21//使其改变生效。

（5）空载试动作。启动主轴，确保刀尖停在安全位置，不会与工件碰撞。如果没有问题，刀尖应该按照上图的轨迹移动。为了便于观察每次爬(下)坡的Z轴位移，最好先将当前画面坐标值清零。理论上72°开始执行程序的第1个动作下一坡，直到180°到了最低点，位移应该是-58.000毫米，但立刻由于180°的到来，Z轴结束了第1次下坡（只有1次）开始第1次爬坡，到了234°此时的位移应该是-29.000毫米，234°开始刀尖不动直到0°开始第2次爬坡，到了54°爬坡结束，位移回到0.000毫米，到了0#金属块，计数器清零，刚才的动作重新开始。

（6）轴速度需要调整。上面的各阶段位移实际数值一般来说都和理论上计算的有一定差距，因此Z轴的点动速度（MD32020）V1=29×386.667/d1（d1为显示器上显示的位移）。

（7）当轴速度经过修正后，基本可以保证各个爬坡位移是-29毫米了，如果不同区间爬坡位移不一致，有两种方法可以调整：调整金属块的位置（可能是安装的位置不够准备一致，可以量弧长来验证），即调PLC程序里的定时器的时间，使爬（下）坡的动作延时一小段时间。

（8）当爬坡动作和位移都准备好了就可以进刀了。先调好刀尖高度使其不会发生碰撞，启动主轴，转速为2，在54°与0#金属块之间按下启动按钮，可以在任意时刻任何位置点击-X按钮，使其进刀一点点。如果想在Z方向进刀也可，但在爬（下）坡时操作是无效的，只有在离开爬（下）坡的区间才可以，而且只靠手轻轻点Z轴点动按钮会使得进刀的量很难控制，这时要注意安全，一旦有危险，可以立刻按+X按钮和快速叠加按钮，使刀具迅速离开危险位置，按+Z在刀具处在不爬（下）坡的位置也生效。

（9）逐渐增加X轴进给量，直到达到图纸要求，有必要的时候要换成型刀。

（10）加工完毕，按+X和快速按钮退出加工位置。

3 结束语

通过上述技术改造，既提高了工厂的生产效率又保证了生产品质，为企业取得了较好的经济效益。

[1]廖常初，PLC编程及应用（第三版），机械工业出版社，2008.