【正文】 系 統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 ……………………………………………… ....6 PLC 的選擇 ………………………………………………………………… ..6 主軸電動機的控制 .........................................................................................6 搖臂升降控制 ……………………………………………………………… .8 4 Z3040 搖臂轉(zhuǎn)床電氣控制及設(shè)計 …………………………………………… ...16 機床電氣圖及分析 ………………………………………………………… 16 Z3040 搖臂轉(zhuǎn)床的 I/O 接口圖 …………………………………………… .17 Z3040 搖臂轉(zhuǎn)床的梯形圖 ………………………………………………… .18 端子輸出設(shè)備與 PLC 輸入輸出端子分配表 …………………………… ...18 Z3040 搖臂鉆床設(shè)計后的電氣原理圖 …………………………………… .20 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 21 致謝 ………………………………………………………………… ……………… 22 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… ....23 附錄 A……………………………………………………………………………… 24 附錄 B……………………………………………………………………………… 25 1 緒論 隨著我國微型計算機技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC 技術(shù) 的發(fā)展也進(jìn)入了一個新的時代，是近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。在冶金、礦業(yè)、機械、輕工業(yè)等領(lǐng)域都扮演著極其重要的角色。為工業(yè)自動化提供了有力的工具，加速了機電一體化的進(jìn)程。 PLC 在搖臂鉆床中的應(yīng)用 也越來越廣泛。 目前，我國的 Z3040 搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)普遍采用的是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式。因其所要控制的電機較多所以電路較復(fù)雜，在日常生產(chǎn)作業(yè)中經(jīng)常發(fā)生電氣故障，從而影響生產(chǎn)。另外，一些復(fù)雜的控制如：時間、計數(shù)控制用繼電器一接觸器控制方式較難實現(xiàn)，所以，有必要對傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。 PLC 是以微處理器為核心，將計算機技術(shù)、通信技術(shù)與自然控制技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。它克服了繼電器一接觸器控制電路存在的觸點多、組合復(fù)雜、通信性和靈活性差等缺點。它不僅具有各種邏輯控制功能，而且還具有運 算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信功能的控制， 同時還 具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強，使用方便，維護(hù)簡單等優(yōu)點。因此，利用 PLC 對搖臂鉆床繼電器電路進(jìn)行 設(shè)計，有助于提高設(shè)備的可靠性。 2 Z3040 搖臂 鉆床的用途及工作原理 機床的主要結(jié)構(gòu) Z3040 型 搖臂鉆床的外型圖如圖 21 所示 。搖臂鉆床利用旋轉(zhuǎn)的鉆頭對工件加工，它由底座、內(nèi)外立柱、搖臂、主軸箱和 工作臺 構(gòu)成。主軸箱固定在搖臂上，可以沿?fù)u臂徑向運動。搖臂借助于絲桿，可以作升降運動，也可以與外立柱固定在一起，沿內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn) 360176。 。鉆削加工時 ，通過夾緊裝置，主軸箱緊固在搖臂上，搖臂緊固在外立柱上，外立柱緊固在內(nèi)立柱上。 圖 21 Z3040 搖臂鉆床外型圖 Z3040 搖臂鉆床鉆床是一種用途廣泛的萬能機床，它可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔 及攻螺紋等工藝。 Z3040 搖臂鉆床為了加工不同位置的孔，其搖臂可以沿立柱上下移動或繞立柱轉(zhuǎn)動、主軸箱又可以沿?fù)u臂 導(dǎo)軌移動，這樣在工件不動的情況下，通過改變刀具的位置來實現(xiàn)不同位置孔的加工 ， 鉆床的 結(jié)構(gòu)型式有 多 種， 如 臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、搖臂鉆床 等。在各類鉆床中，搖臂鉆床具有操作方便、靈活、適用范圍廣等特 點，特 別適用于多孔大型零件的孔加工 ， 是機械加工中常用的機床加工設(shè)備 。 機床的運動方式 Z3040 搖臂鉆床加工前，通過搖臂的回轉(zhuǎn)和升降、主軸箱的移動和定位，來調(diào)整各個部件的移動；加工時，主軸箱由夾緊裝置緊固在搖臂的導(dǎo)軌上，搖臂緊固在外立柱上，外立柱緊固在內(nèi)立柱上，主軸帶動鉆頭或絲攻旋轉(zhuǎn)并向下垂直進(jìn)給，來實現(xiàn)鉆孔或絲攻的加工。 （ 1） 主運動 主軸帶著鉆頭（刀具）的旋轉(zhuǎn)運動。 （ 2）進(jìn)給運動 主軸的垂直運動（手動或自動）。 （ 3）輔助運動 輔助運動用來調(diào)整主軸（刀具）與工件縱向、橫向即水平面上的相 對位置以及相對高度。在做輔助運動時，相應(yīng)的夾緊機構(gòu)應(yīng)松開，完成后應(yīng)夾緊。 電力拖動特點 （ 1） 搖臂鉆床采用多電動機拖動，由主軸電動機拖動主軸的旋轉(zhuǎn)主運動和主軸的進(jìn)給運動；由搖臂升降電動機拖動搖臂升降；由液壓泵電動機拖動液壓泵供出壓力油完成主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊與松開；由冷卻泵電動機拖動冷卻泵，供出冷卻液進(jìn)行刀具加工過程中的冷卻。 （ 2）搖臂鉆床的主運動與進(jìn)給運動皆為主軸的運動，為此這兩種運動由一臺主軸電動機拖動，分別經(jīng)主軸傳動機構(gòu)、進(jìn)給傳動機構(gòu)來實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。所以主軸變速機構(gòu)與進(jìn)給變 速機構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。 （ 3）搖臂鉆床有兩套液壓控制系統(tǒng)，一套是操作機構(gòu)液壓系統(tǒng)，另一套是夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)。前者由主軸電動機拖動齒輪泵送出壓力油，通過操縱機構(gòu)實現(xiàn)主軸正、反轉(zhuǎn)，停車制動，空擋、變速的操作。后者由液壓泵電動機拖動液壓泵送出壓力油，推動活塞帶動菱形塊來實現(xiàn)主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊與松開。 系統(tǒng)控制要求分析 （ 1）刀具主軸的正反轉(zhuǎn)控制，以實現(xiàn)螺紋的加工及退刀。 （ 2）刀具主軸旋轉(zhuǎn)及垂直進(jìn)給速度的控制，以滿足不同的工藝要求。 （ 3）外立柱、搖臂、主軸箱、等部件位置的調(diào)整運動。 （ 4）為確 保加工過程中刀具的徑向位置不會發(fā)生變化，外立柱、搖臂、主軸箱等部件必須有夾緊與松開控制。 （ 5）冷卻泵及液壓泵電動機的起停控制。 （ 6）必要的保護(hù)環(huán)節(jié)及照明指示電路。 （ 7） 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)與搖臂的升降不允許同時進(jìn)行，它們之間應(yīng)互鎖，以確保安全。 Z3040 搖臂鉆床的主電路電源是由斷路器 Q1 引入， M1 為主電動機， M2 為搖臂升降控制電動機， M3 為液壓泵電動機， M4 為冷卻泵電動機，其中主電動機和 液壓 泵電動機分別采用了熱繼電器 FR FR2 作為過載保護(hù)用，而搖臂升降電動機和冷卻泵電動機由于工作時間短，因而沒有設(shè) 過載保護(hù)。 照明與信號指示電路分析 HL1 為主軸箱與立柱的松開指示燈。 HL1 亮表示已松開， 手動操作主軸箱移動手輪，使主軸箱沿?fù)u臂水平導(dǎo)軌移動或推動搖臂連同外立柱繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。 HL2 為主軸箱與立柱夾緊指示燈。 HL2 亮表示主軸箱已夾緊在搖臂上搖臂連同外立柱夾緊在內(nèi)立柱上，可以進(jìn)行鉆削加工。 HL3 為主軸電動機啟動旋轉(zhuǎn)指示燈。 HL3 亮表示可以操作主軸手柄進(jìn)行對主軸的控制。 EL為機床局部照明燈，由控制變壓器 TC 供給 24V 安全電壓，由手動開關(guān) SA2 控制。 其他聯(lián)鎖與保護(hù) （ 1）按鈕接觸器聯(lián)鎖 在搖臂升將電路中，除了采用按鈕 SB3 和 SB4 的機械聯(lián)鎖外，還采用了接觸器 KM2 和 KM3 的電氣聯(lián)鎖，即對搖臂升降電動機 M2 實現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)復(fù)合聯(lián)鎖。在液壓泵電動機 M3 的正反轉(zhuǎn)控制電路中，接觸器 KM4 和 KM5 采用了電氣聯(lián)鎖，在主軸箱和立柱的夾緊、放松電路中，為保證壓力油不供給搖臂夾緊油路，將按鈕 SB5 和 SB6 的常閉觸頭串聯(lián)在電磁閥 YV 線圈的電路中，以達(dá)到聯(lián)鎖的目的。 （ 2）限位聯(lián)鎖 在搖臂升降電路中，行程開關(guān) SQ2 是搖臂放松到位的信號開關(guān)，其常開觸頭串聯(lián)在接觸器 KM2 和 KM3 線圈中，它在搖臂完全放松到位后才動作 閉合， 以確保搖臂的升降在其放松后進(jìn)行。 行程開關(guān) SQ3 是搖臂夾緊到位的信號開關(guān)，其常閉觸頭串聯(lián)在接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV線圈電路中。如果搖臂未夾緊，則行程開關(guān) SQ3 常閉觸頭閉合保持原狀，使得接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV 線圈得電，對搖臂進(jìn)行夾緊，直到完全夾緊為止，行程開關(guān) SQ3 的常閉觸頭才斷開，切斷接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV 線圈。 （ 3）時間繼電器聯(lián)鎖 通過時間繼電器 KT 延時斷開的常開觸頭和延時閉合的常閉觸頭，時間繼電器 KT 能保證在搖臂升降電動機 M2 完全停止運行后，才能進(jìn)行搖臂的夾緊動作，時間繼電器 KT 的延時長短由搖臂升降電動機 M2 從切斷電源到停止的慣性大小來決定。 （ 4）失壓（欠壓）保護(hù) 主軸電動機 M1 采用按鈕與自瑣控制方式，具有失壓保護(hù)；各接觸器線圈自身也 具有欠壓保護(hù)功能。 （ 5）機床的限位保護(hù) 搖臂升降都有限位保護(hù)，由組合限位開關(guān) SQ1 來完成。SQ1 為上極限限位， SQ5 為下極限限位。搖臂上升到上極限位置時，撞塊使組合開關(guān)觸頭 SQ1 斷