A principios de este año, completamos con éxito la transformación técnica de una fresadora de pórtico CNC de cinco ejes. El husillo adopta una caja de cambios para velocidad variable, el sistema de control es el sistema CNC Siemens SINUMERIK 840C y el accionamiento de coordenadas y husillo es Siemens SIMODRIVER 611A. De acuerdo con las características de la estructura de cambio del husillo y el sistema de control de la máquina herramienta, el cambio del husillo se controla automáticamente a través del programa de control PLC incorporado.
1 Mecanismo de cambio de velocidad del husillo
El mecanismo de cambio de velocidad del husillo de esta máquina herramienta está controlado por dos válvulas solenoides de dos vías (SOL1 ~ SOL4), que accionan los dos juegos de engranajes para moverse hacia arriba y hacia abajo respectivamente. Cada juego de engranajes tiene dos posiciones que cambian la relación de transmisión para producir cuatro velocidades de rotación. Se instalan cuatro interruptores de detección de marchas (SW1 ~ SW4) en la caja del husillo. El relé de presión (PS1) detecta la presión hidráulica de cambio. Su estructura de engranajes se muestra en la Figura 1.
2 Interfaz de señal y datos del sistema de control
El sistema de control consta de módulos NCK y PLC, y la información se transmite entre ellos a través de bloques de datos. Los puntos de entrada y salida de la máquina herramienta están conectados a los módulos de entrada y salida del PLC. El sistema CNC envía voltaje de comando de velocidad al husillo. El bloque de datos del husillo del sistema almacena datos relacionados con el desplazamiento del husillo, que pueden operarse en tiempo real a través del programa PLC. El sistema puede tener control de 8 velocidades. La máquina herramienta adopta cuatro engranajes y puede haber un cruce de velocidad entre engranajes adyacentes.
Para realizar el cambio de marcha automático del husillo, en los datos de la máquina herramienta están preestablecidos cuatro rangos de velocidad de cambio de marcha del husillo. El sistema de control NC envía diferentes voltajes de comando al dispositivo de accionamiento del husillo según diferentes engranajes, correspondientes a diferentes velocidades del motor del husillo.
Señal de entrada: señal de detección de engranaje SW 1 ~ SW4, presión hidráulica de cambio PS1, parada del motor del husillo Nmin, velocidad real del motor del husillo Nact
Señal de salida: válvula solenoide de cambio SOL1 ~SOL4; , tensión de comando del accionamiento del motor Vist.
El bloque de datos del husillo del sistema incluye velocidad de giro, frecuencia de giro, rango de cambio interno, marcha actual, comando de cambio, marcha objetivo, indicador de fin de cambio, estado operativo del motor del husillo, prohibición del husillo, control PLC del husillo y otros datos. . El flujo de señales del sistema de control se muestra en la Figura 2.
El sistema puede utilizar el código de combinación de estado del interruptor de detección SW1 ~ SW4 como símbolo del engranaje del husillo actual. El estado de la válvula solenoide y el interruptor de detección se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1 Estado de cambio del husillo número de cambio sol 1 sol 2 sol 3 sol 4 SW 1 sw2 SW 3 SW 4
Primera marcha 101010100
Segunda marcha 0 1 1 000 1 1 0.
Tercera marcha 10011001
Cuarta marcha 0 1 1 1 1.
Implementación PLC del cambio automático del husillo n.° 3
El proceso de control del cambio de velocidad del husillo se realiza en PLC. Después de recibir el comando de cambio del NCK, el PLC comprueba primero si el motor del husillo está parado. Si no se detiene, el PLC enviará un comando de "inhibición del husillo" al husillo para detenerlo. El PLC configura un temporizador específico y envía comandos de salida a los cilindros hidráulicos de cambio correspondientes (SOL1 ~ SOL4) según la marcha objetivo para impulsar el movimiento de marcha correspondiente. Al mismo tiempo, inicie el modo de giro del husillo, establezca la frecuencia de giro y engrane los engranajes durante el movimiento.
Una vez transcurrido el temporizador, el PLC detecta si el interruptor de marcha correspondiente es válido. Si es válido, significa que la marcha de cambio está engranada, informa al NCK que el cambio es válido y completa la "marcha actual" en el bloque de datos. En este momento, el husillo ingresa automáticamente a la siguiente velocidad. De lo contrario, el PLC realiza el procesamiento de alarmas de error. El proceso de control de velocidad del husillo se muestra en la Figura 3.
En el diseño del PLC se debe prestar atención a:
Para evitar confusiones en el desplazamiento del cabezal, en el módulo de inicialización del programa del PLC, el sistema escanea la máquina Detección de posición de marcha de la herramienta tan pronto como se enciende el interruptor, configure la "marcha actual" en el bloque de datos para inicializar el estado del sistema.
Antes de mover el husillo en funcionamiento, se debe reducir la velocidad del husillo a cero, de lo contrario se dañarán los engranajes.
Antes de poder girar el eje a la siguiente velocidad, se debe mover el cilindro de cambio correspondiente a la posición correcta para engranar la marcha correspondiente.
Para un mejor engrane, el cilindro de aceite controla el eje principal para que oscile ligeramente hacia adelante y hacia atrás durante el movimiento, lo que puede acortar el tiempo de cambio de marcha y evitar el impacto y el daño de precisión causado por el techo rígido del engranaje.
4 Conclusión
En la actualidad, la transformación a gran escala de las máquinas herramienta domésticas implicará el problema del desplazamiento del husillo. Controlar adecuadamente el desplazamiento del husillo no solo puede mejorar la precisión del mecanizado de la máquina herramienta, sino también extender la vida útil del husillo.
De acuerdo con las características de la interfaz de datos de control Siemens 840C y el mecanismo de cambio de máquina herramienta, se adopta la integración electromecánica y, a través del diseño del programa PLC, se logra que siempre que la velocidad del husillo esté escrita en el Programación CNC, el sistema CNC cambiará automáticamente de bloque. El husillo modificado puede cambiar de marcha libremente y funcionar de forma fiable. Hay avisos de alarma oportunos y manejo de errores cuando la carrera del cilindro no está en su lugar y la presión de cambio es insuficiente durante el proceso de cambio. La función de autoprotección del husillo de la máquina herramienta es una cuestión a la que los diseñadores deben prestar atención. Puede haber problemas hidráulicos al cambiar de marcha, como una presión de cambio insuficiente o una válvula solenoide hidráulica defectuosa, lo que hace que el cilindro no esté en su lugar. Cuando se agota el tiempo de cambio, el sistema debe emitir una alarma clara y prohibir que el eje cambie de marcha para protegerlo. Durante el proceso de cambio, se pueden lograr cambios flexibles utilizando inteligentemente el modo de giro del eje principal. Al mismo tiempo, se debe utilizar un temporizador para comprobar periódicamente la respuesta al comando de salida.