滚丝机质量与价格同在

针对Z28-40型滚丝机允许加工工件长度范围小、不能满足矿井生产需要问题，对滚丝机的装夹系统进行了技术改造。实践证明:通过加装夹具，扩大了滚丝机的长度加工范围，极大满足了矿井巷道支护材料的加工需求，解决了生产棚卡拉杆的制约瓶颈，提高了加工系数，取得了显著的经济、社会和环境效益。

1 问题提出

  五阳煤矿机修厂2011年引进了一台Z28-40型滚丝机。该滚丝机可加工长度小于400mm的短螺丝，对于长度为M16mm×720mm(1 020mm、1 220mm)的棚卡拉杆，就会出现严重的甩弯现象，危及操作人员人身。因此，对现有的滚丝机进行了技术改造。

  2 滚丝机技术改造

  滚丝机的工作原理:通过两个带有螺纹的滚轮的相对转动，对输入其间的毛坯料进行滚压，从而实现一次性螺纹的成型加工。由此可见，毛坯在滚轮间受到足够的滚压力，如果毛坯过长，尾部会在滚压力的作用下剧烈摆动，进而造成毛坯尾部弯曲。毛坯越长，甩弯角度越大，尾部弯曲越严重，同时给操作人员造成伤害。

  基于上述情况，设计了专用支撑夹具，用于支撑、限制毛坯在滚压力作用下的活动范围，避免毛坯在加工过程中对操作人员造成的伤害，从而实现长螺丝的加工。

  2.1 夹具与滚丝机的连接方式

  滚丝机工作平台上有两条固定螺丝，利用这两条固定螺丝，将夹具与滚丝机机体连接，使夹具与滚丝机成为一体。图1为滚丝机与夹具连接部位示意。

  2.2 夹具的主要部件及技术要求

  1)轴承组(见图2):夹具的轴承组由轴承座、挡盖和轴承三部分组成。轴承选择309滚珠轴承，轴承组的轴心与滚丝机滚轮轴心之间的偏差A精度为0～0.3mm。

2.3 滚丝机加工棚卡拉杆工艺流程

  ①圆钢下料及转工序:圆钢由剪冲机下料，再转至车工。②加工螺纹:由操作人员将毛坯料通过夹具送入滚丝机滚轮，进行螺纹的一次性加工，并进行检测。③转工序及弯角度:将半成品转至铁工车间，进行角度的一次成型性弯曲。④检测并入库:对加工的成品进行各项技术指标的测量，并将产品入库。

  3 改造后的效果检测

  改造后的滚丝机的实物如图5。对改造后的滚丝机各项技术指标进行测试。以加工M16mm× 1 020mm棚卡拉杆为例，通过精细测量得出下列结论:

  1)夹具的轴承座轴心与滚丝机滚轮轴心之间精度为0.15mm;

  2)夹具的底座与地面接触牢靠、稳定，底座没有出现摆动;

  3)夹具的轴承座沿水平方向前后自由调整，加工工件长度可达2 000mm;

  4)夹具的支架沿垂直水平方向可上下调整，实现粗调和微调，效果良好。

4 滚丝机技术改造取得的成效

  4.1 社会效益

  1)系数大幅度提高。避免了棚卡拉杆由车床加工造成的不可避免的铁屑飞迸等不因素。

  2)生产效率大幅度提高。车床加工，平均每人每天加工60条，而滚丝机加工，平均每人每天可达400条。

  3)操作难度大幅度降低，易学易会。车床工艺流程繁琐，而滚丝机工艺流程简单、明了，易操作。

  4)满足需求能力大幅度提高。车床加工每月至少需2人专门从事制作棚卡拉杆才能满足需求;而滚丝机加工只需1个人，不到半个月时间就可完成月度生产作业计划任务。

  5)员工劳动强度大幅度降低。车床加工频繁装夹、换刀、测量，员工易疲劳;而滚丝机加工只需安装、滚丝、拆卸，各工序衔接流畅，可轻松完成。

  4.2 经济效益

  按平均每月需加工棚卡拉杆3000条计，采用普通车床加工每工60条，采用滚丝机加工每工完成400条，则每月可节约工时:3 000÷60-3 000÷400 =42.5个工，按每工150元计，则平均每年可节约资金:42.5×150×12=76 500元。

  5 结语

  合理有效地对滚丝机进行技术改造，不仅实现了其对棚卡拉杆的加工制作，满足了井下大数量使用棚卡拉杆的需求，而且无形中有效扩大了滚丝机的加工范围，充分发挥了设备的使用效能，避免了设备的重复外购，此项技术改造取得了很好的效益。

PLC系统具有强大的稳定性与抗干扰能力，再加之程序的设计过程灵活简便，因此在各种工业控制中均得到了广泛的应用;而一些传统继电器接触器无法实现的功能，均可以通过PLC的程序设计加在实现;并且需要对电路控制功能做出更新时，也无需更改电路，只要将PLC的程序做出相应的更改即可实现。本文就谈谈PLC在滚丝机电气控制系统中的具体运用。
 

1 滚丝机电气系统控制简介

滚丝机是一种很重要的螺纹加工设备，其主要作用为滚压各种形式的外螺纹、普通螺纹以及梯形螺纹和模数螺纹，而且还可以矫直工件。其主要组成部分包括设备的机身、变速箱固定主轴座、进给机构、液压系统以及PLC控制系统和活动主轴座等。

主轴电动机的主要作用是带动两根主轴，使其作同步、同向的回转运动;其中右主轴则受到液压系统的推动作进给运动，运动方向为水平方向，从而两液丝轮对工件进行滚压，加工成为设计需求的螺纹或者其它的形状。冷却电动的主要作用是带动冷却泵的运动，向滚牙轮和工件之间喷洒冷却液，对其进行冷却及润滑。液压电动机则是属于本机的进给动力，利用电磁阀MF的作用，使得活动主轴可以作进给和退回等动作，并终实现螺纹的滚压加工工艺。

这些电机的功能均是由FX-PLC程序进行控制实现的，具体的工作过程如下：把冷却泵、主轴以及主轴泵的按键同时启动，然后再启动液压电机，作进给运动，进行螺纹工件的加工。进给的方法有三种，即手动循环操作以及半自动循环液压操作和全自动循环操作。如果进给方式为手动循环操作，按照进给将按键启动，从而活动主轴相应的做进给运动进行液压;然后启动进给退回按键，活动主轴就退回，于是一次滚丝加工就完成了。如果进给方式为自动循环液压操作，则启动一次进给按键，活动主轴就循环一次，完成一次滚丝加工，即启动按键后直接进给，然后进行液压，再退回， 停止。如果进给方式为全自动循环操作，则只需启动按键一次就会进行不断循环，即启动按键后直接进给，进行液压再退回，停歇后再进行一次循环，如此往复;如果液压进给需要停止，则启动进给退回按键即可。如果加工过程中出现了紧急情况需要紧急停车，则按下急停键即可实现;如果停车的时间较长，则要启动断开总停按键。此外，本机床还具备急停控制以及照明控制系统和显示系统等。

2 滚丝机液压系统的设计

液压系统的主要作用就是保证活动主轴机构的进给与退回动作得以实现。其具体的工作循环一共有进给、滚压以及退回和停止4个步骤。整个工作循环过程由PLC对其进行控制，可以实现3种不同的循环方式，即手动、半自动以及全自动循环。当进给时，电磁换向阀通电，系统中的液压油则流经换向阀后，再进入调速阀，终流入液压缸的右腔，完成进给运动。此时对压力阀的压力需要做出调整，使其符合工艺要求，可以观察压力表中所显示的压力度数进行调整。液压缸左腔回油时同样要流经电磁换向阀，然后再流入回油池。在液压由退回油池时，电磁换向阀处于不通电的状态，而压力油经过电磁换向阀流入液压缸的左腔，完成退回动用。此时要求溢流阀的压力值可以退回活塞即可，也可以借助观察液压油压力表的数值对溢流阀的压力值进行调整。

退回的液压油流入调速阀中的单向阀回油池，排气压力显示，如果搬动手动转向阀，而压力表显示出进给腔的压力值，此时需要对退回腔进行排气处理;如果压力表显示退回进给腔压力值，也要同步对进给进行排气。当调整完成后要把手动转向阀归至原位，才能够开始工作。PLC程序可以实现滚压及停歇的功能。

3 PLC控制系统的设计

3.1 硬件系统及分配I/O地址

整个系统合计需要12个开关量输入点以及6个开关量输出点，合计18个才可以实现上述滚丝机电气系统的控制要求。本文所选择的是一款24点输入与24点继电器输出的PLC。

3.2 硬件系统的连接

由于滚丝机的工作环境有着噪声大且温度高等特点，整体来说环境较差，所以PLC外部负载供电必须有相应的失压保护措施。PLC外部负载供电通过接触器以及对应的按键实现其通断的控制。如果需到紧急情况需要急停，只需启动急停键即可将负载电源及时切断，提高了控制系统的系数。

3.3 软件设计

以机床的工作、工艺要求以及I/O地址为基础，再结合梯形图设计相应的控制指令程序。限于篇幅此处不做赘述。

总之，滚丝机经过PLC的设计与改造，其加工精度未受到影响，且控制系统的运行也比较稳定，有较高可靠性，可以满足生产工艺要求。