自動進給控制

結合自動電渣熔鑄機的研制，提出一種電渣熔鑄機自耗電極自動進給系統(tǒng)的控制方案，介紹了:采用PLC作為主控制器的自耗電極協(xié)調(diào)控制及PWM控制方式的自耗電極伺服系統(tǒng)的設計實現(xiàn)。

自動進給控制對自耗電極進給控制的要求及控制流程

1、啟動熔鑄過程前，必須A軸夾緊B軸放松或B軸夾緊A軸放松。為防止運動機械損壞，A軸夾持器夾緊到位后B軸夾持器必須放松，反之亦然。

2、僅當在一個軸夾緊，另一個軸放松的狀態(tài)下，才允許停止，即在夾緊放松交接過程中，不允許停止 ， 防止自耗電極掉落。

3、伺服進給是當前夾緊軸進給，通過對伺服電機的控制，獲得進給的速度，以保證熔鑄電流穩(wěn)定。在進給的同時，放松軸自動快速向上運動，碰到上限位行程開關自動停止，等待下次交接。

4、進給到下限位置(夾持器碰到下限位行程開關)時，A/B軸自動交換。

5、當夾持器上升到頂部限位開關時，系統(tǒng)自動停止工作。

在進人自動熔鑄前，為了便于人工調(diào)整，須有手動控制功能。手動控制除了具備類似于自動控制時的有關約束和進給循環(huán)交替工作流程外，還應有A、B軸可單獨點動放松、夾以便自耗電極的放入或撤離。另與自動狀態(tài)不同的是A、B軸上升下降均為快速上升、下降。由自動工作狀態(tài)轉為手動調(diào)整工作狀態(tài)時，原自動工作狀態(tài)下的各軸將停止運動。反之亦然。

自動進給控制伺服電機控制

A、B伺服電機的運行均有2種狀況：

1、手動調(diào)整的全電壓運行，由上升下降繼電器控制，實現(xiàn)A、B軸快升、快降;

2、自動工作時，若處于伺服進給狀態(tài)，由PWM方式控制實現(xiàn)自動進給，進給至下限位位置，由上升繼電器控制快速上升。伺服電機的主電路連接中所標常開觸點均為PLC硬件接口中相應繼電器的常開主觸點。

在自動熔鑄時，必須維持熔鑄電流在某一定值。而熔鑄電流的大小與自耗電極插人渣池的深度和電渣的化學成分有關。在電渣化學成分一定時，電極入渣池越深，電流越大;反之，電流越小。因此，電路電流的大小可由電極在渣池中的位置(即極間距)決定。由此可知，電流控制可轉換為位置控制。通過測量熔鑄的電流(其大小反映自耗電極插人渣池中的深度)與給定的熔鑄電流相比較，其誤差控制電機的轉角量，從而控制自耗電極在渣池中的位置。因此，自耗電極自動進給伺服系統(tǒng)為一位置隨動系統(tǒng)。系統(tǒng)原理中PWM信號發(fā)生器用SG3524實現(xiàn)，其輸出接成單極性輸出方式，擴大了輸出脈沖占空比的調(diào)節(jié)范圍。 2100433B

針對傳統(tǒng)砂輪切割機不能自動調(diào)整進給速度來適應工件截面尺寸的變化，設計了基于PID控制器的砂輪切割機進給自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過檢測切割力及時調(diào)整進給速 度，使切割力保持在設定值附近；在 不損壞砂輪片的情況下，盡快切割完工件，從而節(jié)約能源而又保護了砂輪片。其控制過程是當切割力小于設定值時增加進給速度，切割力接近或大于設定值時降低進給速度。該系統(tǒng)利用PLC的PID指令控制砂 輪 切 割 機 的進給速度，以切割力為控制目標，進給速度為PID控制器的輸出，實現(xiàn)了進給速度的自動調(diào)整。操作人員不需要根據(jù)實際工件的截面尺寸來設定切割速度，只需根據(jù)砂輪片能承受的最大切割力來設定最大切割力和最大進給速度，進給自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)實際切割力自動調(diào)整進給速度。實踐表明，采用PID控制砂輪切 割 機 的 進 給速度切實可行，提高了切割效率，具有一定的實用價值。

自動進給控制進給自動控制系統(tǒng)構成

自動砂輪切割機進給速度控制系統(tǒng)，由PLC、步進電機、步進驅(qū)動器、滾動絲杠副、力傳感器等構成。切割時由PLC發(fā)出一定頻率的脈沖到步進驅(qū)動器，再由驅(qū)動器驅(qū)動步進電機，步進電機帶動滾動絲杠旋轉，經(jīng)過滾動絲杠副將旋轉運動轉化為直線進給運動。其中力傳感器測量當前切割力，將測量到的切割力通過A/D轉換模塊輸入到PLC，再經(jīng)PLC進行 PID運算，輸出控制量，再轉化為輸出脈沖頻率值，控制步進電機的轉速，從而控制進給速度。

自動進給控制進給自動控制原理

為了實現(xiàn)砂輪切割機進給速度的自動控制，應該時時采集當前切割力，PID控制器的目標是根據(jù)當前切割力和設定的允許最大切割力輸出當前進給速度。所以PID控制指令的目標值即為設定的最大切割力，當前切割力通過裝在工作臺上的力傳感器來測量，通過PLC的A/D轉換模塊將其轉換為數(shù)字信號，再經(jīng)過數(shù)據(jù)轉換，將其單位轉換為牛頓送到PID控制器的測定值寄存器，經(jīng)過PID運算后輸出控制量。

根據(jù)PID輸出的控制量和設定的最大進給速度來計算步進電機的脈沖頻率值，f，A，A_max，S———分別表示PLC輸出脈沖頻率值，PID運算輸出值，PID最大輸出值，設定最大速度對應的頻率值。PID的輸出為數(shù)字量，將其進行數(shù)據(jù)轉換即為步進電機的驅(qū)動脈沖頻率，從而實現(xiàn)了進給速度的自動控制。

基于原理，進給速度自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)的過程應該是這樣的：初始砂輪片沒有與工件接觸，測量到的切割力為0，PID輸出最大值，即以設定的最大進給速度進給。當砂輪片與工件接觸后力傳感器測量到切割力，當切割力達到設定的PID運算范圍后PID運算開始起作用，隨著切割力接近設定的最大切割力PID運算的輸出開始減小。當超過最大切割力時輸出為0，即停止進給。在砂輪片與工件接觸過程中，切割力應該穩(wěn)定在最大切割力附近，不應該有太大波動，但進給速度是時時變化的，實現(xiàn)了進給速度的自控控制。

車床尾座自動進給鉆鏜軸孔，在軸類零件中,有大量的軸中間有孔需加工。軸孔最常見的加工方法為:在車床尾座上裝夾鉆頭。

手搖鉆孔,然后在刀架上裝鏜刀,進行車鏜加工。這種方法對較淺的油孔加工非常方便,加工精度也能保證。但對那些較深的軸孔,加工起來就很困難了。一方面,手搖尾座鉆孔時,尾座套筒行程很短,當手搖進給達到套筒行程極限時,必須再搖回,將整個尾座前推,然后再手搖加工。如此反復進行,勞動強度極大,效率很低。另一方面,當鉆完后需精加工時,由于受到刀架尺寸的限制,鏜刀刀桿很細,若孔較深,則鏜刀的剛度很差,加工精度就很差,甚至根本無法加工。

在車床上加工深孔,通常對刀桿剛度不足問題的解決方法是,特制一刀桿,裝入尾座孔內(nèi),手搖尾座進行鏜削,其加工過程與鉆孔一樣,需反復進行。這樣,勞動強度仍然很大,更重要的是,由于需要反復間歇性進給,且手搖進給速度也不可能很均勻,加工精度和表面粗糙度都較差,達不到較高的質(zhì)量要求。 因此,對一般的小型工廠而言,加工軸類深孔的最佳解決辦法是將車床稍加改裝,使尾座能夠自動進給。

要使車床尾座能夠自動進給,可以設計多種改進方案,其中最簡單的一種辦法是將尾座與大拖板之間加裝接板進行剛性聯(lián)接,這樣,當大拖板進行縱向進給時,尾座隨之前進,實現(xiàn)了尾座的機動進給。

利用該方法應注意下面的問題:平時,當尾座鎖緊手柄處于放松位置時,尾座下面的鎖緊壓塊與車床導軌之間有間隙。而當手柄處于鎖緊位置時,壓塊被壓緊在導軌上,摩擦力很大。所以,必須調(diào)節(jié)壓塊上的調(diào)節(jié)螺母,使尾座鎖緊手柄在鎖緊位時,壓塊與導軌之間既無間隙,又無鎖緊力。

利用這種方法,能夠?qū)崿F(xiàn)車床機動進給加工深孔,既提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,同時又大大減輕了工人的勞動強度。而且機床本身幾乎未做任何改動,不需改進成本,不破壞車床原來的任何零部件。若要機床恢復原來的車削功能,只需拆下接板,再調(diào)節(jié)尾座下面壓塊的調(diào)節(jié)螺母回到原來位置即可,非常方便。

開環(huán)控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電動機旋轉一個角度，再經(jīng)傳動機構帶動工作臺移動。這類系統(tǒng)信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去以后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制。

徑向進給切槽是使刀具徑向進給，在孔內(nèi)切出溝槽的方法。

中文名稱

徑向進給切槽

英文名稱

recessing with radial feed

定　　義

使刀具徑向進給，在孔內(nèi)切出溝槽的方法。

應用學科

機械工程（一級學科），切削加工工藝與設備（二級學科），切削加工工藝-典型表面加工-槽加工（三級學科）