一种智能数控车削单元防护门控制系统的设计

崔福军

（枣庄职业学院，枣庄 277100）

不论是数控车床还是数控加工中心，在其正常切削加工过程中，都会因刀具或者工件的高速旋转而造成切屑或者切削液的飞溅。若不安装防护门，不但会影响操作者的安全，而且会造成周围环境的污染。因此，在数控设备上安装防护门十分重要。

根据生产任务需要，智能数控车削单元要完成如图1所示的工作流程。在自动化加工过程中，当机械手在机床上装取工件时，机床防护门必须处于开启状态。只有在机床加工工件过程中，防护门才处于关闭状态。

图1 智能数控车削单元工作流程

1 防护门开启型式的确定

目前，数控车床防护门的开启型式主要有对开式、落闸式及侧滑式3种[1]。因为现有数控车床的顶部一般为封闭式结构，不利于机械手从上方自动取件，且数控车削加工的零件安装在卡盘和刀架之间，无法在机床左右两侧开门，所以需要在数控车床正面且偏机床主轴一侧配备机械手，以实现零件的自动取放工作，因此采用对开式防护门。具体智能数控车削单元结构布局如图2所示。

图2 智能数控车削单元结构布局

2 防护门设计方案的确定

2.1 工作原理确定

对开式防护门的工作原理如图3所示[2]。该防护门的开启或关闭均由电机M1提供动力，刀架的移动由电机M2提供动力，并安装3个行程开关。其中：SQ1安装在防护门闭合的极限位置；SQ2安装在防护门开启后的极限位置；SQ3安装在刀架工作原点位置。当SQ1起作用时，表示防护门关闭到位；当SQ2起作用时，表示防护门开启到位；当SQ3起作用时，表示刀架处于原点位置。

图3 防护门工作原理图

2.2 控制工作过程分析

对开式防护门的电气控制原理，如图4所示[3]。按下SB2按钮，使KM1线圈得电，控制电路依次实现KM1辅助动合触点闭合（实现自锁）、KM1辅助动断触点闭合（实现互锁）以及KM1主触点闭合。此时，电机M1正转，带动两侧门板向中间移动，实现防护门的闭合运动。当防护门上的档头压下SQ1时，立即使KM1线圈失电，此时KM1主触点断开，电机M1停止转动，防护门处于关闭极限位置状态。只有防护门关闭到位，机床才开始按程序执行切削工作。待零件完成预定加工工作，刀架通过M2提供的动力退回到原点位置，并压下SQ3按钮，使KM2得电，控制电路依次实现KM2辅助动合触点闭合（实现自锁）、KM2辅助动断触点闭合（实现互锁）以及KM2主触点闭合。此时，电机M1反转，带动两侧门板向两侧移动，实现防护门的打开动作。当防护门上的档头压下SQ2时，KM2线圈失电，此时KM2主触点断开，电机M1停止转动，防护门处于打开极限位置状态。

图4 电气控制原理图

2.3 防护门控制特点

在电机M1正反转的控制电路中，采用复合按钮SB2和SQ3可直接实现电机正转与反转的切换。由于复合按钮的动作特点是先断后合，当按下复合按钮SB2或SQ3时，先是动断触点断开，然后动合触点闭合，这样在需要改变电机方向时就不必再按停止按钮SB1，从而解决了操作不便的问题。电路中采用电气互锁与机械互锁相结合，能够保证电路工作的可靠性。

3 结语

该智能数控车削单元控制系统一方面可以通过操作按键实现机床防护门手动开关，另一方面能通过程序控制实现机床防护门自动开关，从而满足了生产线中防护门的自动启闭，为数控车削过程中利用机械手自动安装和取出零件提供了条件。