1 引言

　　汽車萬向節軸頭部的耳孔及內外側面加工，以前是由鉆床和銑床分別來完成的，這種生產方式兩道工序分別在兩臺設備上完成。需要兩次裝夾，因此存在生產效率低、精度難以控制，廢品率高的問題，對于小批量的生產還能滿足要求，但隨著市場需求的不斷擴大，產量的增加。這種落后的生產方式顯得越來越不能適應。因此，有必要改變這種落后生產方式是繼續購進鉆、銑設備還是改用加工中心?前者屬低水平投入，無法起到提高生產效率的目的，后者則資盤投入較大，企業一時無法籌措唯一經濟有效的方案就是制造一種專用設備來生產加工萬向節軸頭部的耳孔從內外側面、這樣才能達到既減少投入、改善質量，又提高效率的目的。

2 零件加工工藝及機床控制要求

　　萬向書軸鍛打成形出來以后，還須對其軸頭內外4個側面進行加工，并在頭部的兩耳各鉆一個孔。如果用銑床、鉆床分別加工，則效率很低且精度難以保證;用加工中心雖然精度高，但要換兒次刀，生產效率也就不高。那么如果制造一臺專用鉆銑組合機床來進行加工，勢必起到事平功倍的效果。用這種機床來加工萬向節軸頭部的耳孔及內外側面,其加工工藝過程如下:首先操作人員將工件放入專用夾具中按下夾緊按鈕，此時夾緊機構的定位翻板在液壓系統控制下使工件成正向位置，小油缸升起通過壓板使零件定位在孔內，同時彈性夾頭在大油缸向下運動的作用下收緊，夾住零件。確認零件裝夾好后，按下自動循環按鈕，中間銑頭，左、右鉆頭在PLC程序控制下由液壓系統和各白的動力頭馳動，對零件進行加工，完成銑削、鉆孔的動作。鉆孔深度、銑削尺寸由行程開關控制，到位壓下行程開關后各滑臺分別退回原位，動力頭停止轉動，零件加工完成。零件加工過程中機床還必須同時對銑刀及鉆頭進行冷卻，對滑臺導軌進行潤滑。零件加工動作流程見圖1機床運行動作與執行元件狀態關系見表1。

3 控制系統的組成及其功能

　　3.1 硬件構成

　　該組合機床采用機械、液壓、電氣等傳動方式共同完成對零件的加工.基于這一原因，設備對電氣控制系統的可靠性和穩定性的要求就比較高。因此，我們選用了性能價格比較好，功能強、速度快的日本三菱FX2N-48MR型FLC作為控制系統核心。它具有24個輸入點XO-X27、24個輸出點Y0-Y27, 3000多點輔助繼電器、200多點定時器以及若干計數器、寄存器、跳步指針、中斷指針等編程元件m。輔以按鈕、行程開關、接觸器、電磁閥等組成了設備的電氣控制系統，實現對工件夾緊、一個銑削頭、兩個鉆頭按零件加工工藝運行的控制和零件加工過程中刀具冷卻、導軌潤滑、銑頭潤滑的自動控制。由此構成的以PLC為核心的電氣控制系統的框圖見圖2, PLC輸人、輸出點的分配(I/0)見表2、表3。

　　3.2 軟件控制

　　根據零件加工工藝，我們可以畫出控制程序流程圖，見圖3，并方便地設計出PLC控制程序梯形圖，見圖4再根據梯形圖編寫出控制指令，然后用FX-20P簡易編程器將控制指令鍵人PLC。這樣設備就能按控制程序的指令動作，對零件進行加工。PLC運行時還能進行在線監控，在編程工作方式下可進行指令修改。

圖3 控制程序流程圖

圖4 PLC控制程序梯形圖

　　3.3 系統功能及特點

　　(1)為了節省輸人點，三個驅動頭和油泵、水泵的點動控制信號不進人PLC，直接控制其接觸器。

　　(2)設有空氣開關作為每個分系統的過載、短路保護，安全可靠。

　　(3)機床通過SA1, SA2控制手動調整、及自動循環兩種運行方式，方便機床調整和故障處理。

　　(4)滑臺的潤滑可根據情況設置成手動或自動方式，自動方式下為定時間隔潤滑，時間長短可任意調整。

　　(5)工件夾緊電磁閥斷電時為夾緊狀態，可避免因突然停電工件松開而損壞刀具。

　　(6)液壓系統壓力控制，壓力不夠系統自動停止工作。

　　(7)能實現三個驅動頭的不同組合工作。

　　(8)各滑臺完成切削任務后延時返回，避免油缸換向沖擊。

　　(9)中滑臺(銑頭)進給與左右滑臺(鉆頭)進給互鎖，避免撞刀。

　　(10)緊急停止功能，方便處理突發情況。

4 結束語

　　機床共有30個控制元件(包括按鈕、主令開關、行程開關)，巧個執行元件(包括電磁閥、接觸器)。為了節省制造費用，采取一些控制量不進人PLC的做法，如各電機的手動控制等，這樣可以減少PLC輸人輸出點的占用，并能多預留一些備用點，既節省了投資，還簡化了設計，提高了運行可靠性。PLC作為標準工業控制設備，沒有繼電器控制系統硬接線所帶來的維修困難、無互換性的缺點。想要改變零件加工工藝，只需通過修改PLC控制指令即可實現。設備投人運行后，具有穩定可靠、故障率低、生產效率高、維修方便等優點，為企業創造了良好的經濟效益。