基于PLC控制的双头高效自动倒角机的系统设计

李晓丹

(辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州 121001)

目前国内很多企业均用到大批量棒类、钢管类的零件，这些零件由于受定尺段切割的影响会在端部产生飞边、毛刺、凸起等现象，严重制约了产品的端面质量。目前很多企业采用人工手提砂轮机修磨、机加工车床等，作业效率低，劳动强度大，常会造成坯料积压、物流不畅，影响生产节拍。因此，提出一种高效的全自动双头倒角机，该机床人工可一次添加多根管、棒料，可自动完成排序、装夹、双头倒角加工、落料的全过程。文中介绍了该倒角机的结构组成及气液系统的组成及工作原理，最后介绍了控制系统的I/O口分配、软件流程图。

1 结构组成简介

该机床主要由左右动力头、左右进给装置、上卸料装置及自动送料夹紧、调整装置等组成。

(1)左右动力头主要采用三相异步电动机通过带传动实现刀具旋转完成倒角功能;

(2)进给装置主要由气液转换器提供动力推动气液缸带动左右动力头实现快进、工进的稳定进给，且可微调;

(3)上卸料装置主要采用气缸实现，工人师傅一次可上多根料，加工完后，自动送料夹紧装置退回，上料气缸在排序区将待加工料顶出，此时正好将加工完的料顶出，实现自动卸料，同时完成上料;

(4)自动送料夹紧装置将上完的料送到待加工区，由气液增压缸实现快速送料，到位后液压夹紧。当加工不同直径的零件时，可更换夹具体。夹具体主要由两个半圆组成，两个半圆同时在导向上滑动，且两半圆与工件是小间隙配合，当夹具体撞到夹具限位块时，增压液压缸推动与缸连接侧半圆夹紧，来保证足够的夹紧力;

(5)调整装置可针对不同的件实现不同长度的加工，采用手摇丝杠调整，调整好后锁死。

该机床总体结构见图1。

图1 总体结构图

2 气液系统组成及工作原理

2.1 气液系统组成

由于气体的可压缩性较大，速度快但运动速度不稳定。采用液压控制则速度稳定，但成本较高。若从节约成本考虑，结合系统实际，采用气液联动的回路，可同时满足上述要求。该系统的主要回路有气动调速回路、气液速度换接回路、气液增压缸的增压回路、减压回路。具体的气液系统如图2所示。减压阀3主要是调整气液增压缸6的夹紧力大小。

图2 气液原理图

2.2 工作原理

人工上料后，首先9YA得电，待加工料由上料缸顶出。上料缸到位后，9YA断电，上料缸退回，送料缸退回后3YA得电，气液增压缸快速送料，送料结束后，2YA得电，增力缸增力夹紧工件，增力行程很短，迅速夹紧，5YA、6YA、7YA、8YA同时得电，刀具电机旋转，快速进给，到达工进时5YA、7YA断电，实现工进，工进结束后6YA、8YA断电，左右动力头退回，电机停转，同时1YA得电2 s，吹掉加工铁屑，2 s后1YA断电，4YA得电，夹紧缸迅速退回，到位后9YA得电，待加工料由上料缸顶出，此时正好将倒角完毕后工件顶出，同时完成上下料，再次增压缸送料加工，如此循环加工，实现上料、夹紧、加工、卸料的连续自动化过程。

3 控制系统设计

依据上述倒角机的工作步骤和气液系统组成，控制系统选用S7-200CPU226PLC作为控制器，控制系统I/O口分配如表1所示。

表1 输入输出地址分配

系统控制包括手动和自动控制。当选择开关处于手动位置时为手动控制，按下相应的按钮实现相应的动作，主要用来维修和调试。当选择开关在自动位置时，处于自动控制，即可以实现自动化双头倒角的连续上料、加工、卸料控制。急停按钮是发生意外危险时使用，使所有输出复位。当左右刀具电机过载，也会使系统复位。具体加工流程图如图3所示。

图3 程序流程图

4 结论

实践证明:采用气液组合的控制系统可实现稳定快速进给;采用PLC作为控制器可自动实现连续上料、夹紧、双头倒角加工、落料的全过程，且结构简单，适用不同工件，大大提高了生产效率和端面倒角质量。

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