本文主要介紹了雙軸伺服切管機的設計原理，同時介紹了利用我們臺達的PLC、伺服、TP04G在軸承切管機上的整體解決方案，并且相比之前的切管機比較在自動化水平、加工效率、廢料率等均有顯著的提升。

　　1  引言

　　軸承切管機是軸承加工領域的初工序加工機械，它主要是把空心管按照軸承高度的需要，切成等長尺寸的小圈，通常機器在一個軸承加工廠里面需要很多臺機床連續(xù)工作。以往的切管機是在機械上調(diào)整切管的長度，也就是送料到平頭，然后伺服或者步進控制的刀頭切料，然后再送料，這樣循環(huán)，但是往往這樣的切管效率比較低下，而且送料部分經(jīng)常因為送不到位，而導致機械定位不準確而切出來的圈不合格，增加報廢率，針對此問題，設計了一種新型的雙軸切管機，也就是圈的長度不是靠送料和平頭來保證，而且全方位的保護功能，可以保證一個工人可以同時管至少三臺以上這樣的機器，在人力成本不斷增加的現(xiàn)在，此機器勢必成為此領域的佼佼者。

　　2  雙軸伺服切管機自動化系統(tǒng)設計

　　雙軸伺服自動切管機的部分是兩軸伺服的循環(huán)配合動作，拖板軸向軸主要是做圈長定位用的，當軸向往管的方向走的時候，碰到管的頭部的時候就確認管的位置行脈沖禁止，然后再根據(jù)切管的長度做一個補償定位；定位完畢切向切刀進行切管，切管完畢；軸向繼續(xù)前進重復a,b的動作，直至切到管子送料的末端，也就是極限位置，這就是雙軸伺服切管的基本的動作流程。然后切換到長度定位，同時使用的是絲桿傳導 新型的雙軸伺服切管機與普通的切管機關鍵的部分就是軸向定位和切管長度控制及計算，上面提到的外部中斷進行脈沖切換是一個比較快又比較準的方案，自動切管機切管定位及計算，可以看到切管的長度分兩部分組成：此距離可以進行機械調(diào)整，一般調(diào)整完以后不需要作大的修改；此補償距離就是根據(jù)實際切的管的長度需要作一個小的調(diào)整；以往舊的切管機l1就等于切管的長度，而且在空間上刀與頭的位置的不變的，但是新的機器刀與頭的位置是整體隨軸在走的，雙軸伺服切管機與普通切管機的機械構架如圖1所示。

　　圖1雙軸伺服切管機與原先普通切管機的機械構架示意圖

　　3  臺達PLC控制方案

　　3.1 PLC雙軸伺服

　　PLC 可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的部分。

　　輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

　　32EH00T2系統(tǒng)為內(nèi)置式PLC,使用NUM系統(tǒng)提供的輸入/輸出接口與外界進行數(shù)據(jù)交換，通過PLC的掃描周期刷新存儲區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，PLC讀取外界數(shù)據(jù)是通過%I變量，而PLC向外界輸出數(shù)據(jù)是通過%Q變量進行的。內(nèi)置式PLC與NC之間則通過交換區(qū)交換數(shù)據(jù)，交換區(qū)中的內(nèi)容是NC與PLC之間輸入/輸出的數(shù)據(jù)。NUM數(shù)控系統(tǒng)中PLC程序的編制采用梯形圖形式，是梯形圖語言和語句表語言的結合，并且其結構為多任務方式，特別適合于PLC比較復雜的程序。由于使用的是接觸式傳感器（X0）外部中斷來做脈沖禁止，然后切換到長度定位，同時使用的是絲桿傳導，所以問題可以保證（0.1mm以內(nèi)），具體的PLC系統(tǒng)如圖2所示；控制工藝流程如圖3所示。

　　圖2 PLC系統(tǒng)結構圖

　　圖3 PLC控制工藝流程

　　3.2 軸向定位長度計算及控制

　　新型的雙軸伺服切管機與普通的切管機關鍵的部分就是軸向定位和切管長度控制及計算，新型切管機不需要平頭來做切管的定位，而是只需要讓伺服軸向往管方向走，等碰到了再進行長度定位，但是此方案需要高響應和一定的程序編程技巧，上面提到的外部中斷進行脈沖切換是一個比較快又比較準的方案，通過圖4-切管定位及計算，可以看到切管的長度分兩部分組成：L1:刀頭距，此距離可以進行機械調(diào)整，一般調(diào)整完以后不需要作大的修改；L2:補償距離，此補償距離就是根據(jù)實際切的管的長度需要作一個小的調(diào)整；所以切管長度L=L1+L2.以往舊的切管機L1就等于切管的長度，而且在空間上刀與頭的位置的不變的，但是新的機器刀與頭的位置是整體隨軸在走的，這就是為什么新的機器可以送料多次切割的關鍵所在。

　　圖4 切管定位及計算

　　4  結束語

　　軸承行業(yè)是加工密集型行業(yè)，所有的企業(yè)只關心一個問題：單機產(chǎn)量，評價一臺機器的好壞，效率幾乎是它的生命，而之前老式的切管機送料切管，效率自然不是很高，但是雙軸切管機，完全可以做到送料連續(xù)切多次管，特別在切短圈的時候，送料可以切10次以上，那樣的速度是以往的切管機無法比擬的。

　　隨著源材料價格的不斷上升，同時軸承利潤的不斷下降，企業(yè)想要在每個環(huán)節(jié)節(jié)省成本，而以往的切管機由于送料部分有先天的缺陷：就是有送料不到位的問題存在，而以往的切管機恰恰是靠送料到位平頭做定位的，那如果送不到位，切出來的圈就必然不合格，白白浪費材料不說，效率也下降，即使料送不到位，它照樣可以準確切割，只不過少切幾個圈而已，但是不浪費材料也不影響效率。目前此機器已經(jīng)成功開發(fā)完成，并且已經(jīng)投入應用，并且得到了用戶的高度認可。

參考文獻:

[1]. PLC datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/PLC_1248813.html.