【正文】 的發(fā)展趨勢是轉(zhuǎn)向成形、臺階、切入、快速抖動、三維空間曲線表面磨削加工?？梢哉f，平磨是磨床類機床中演變潛力最大的一種機型。我國平磨制造廠應跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維，轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上進一步發(fā)展，以形成我們自己特色的技術和產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，不久前在美國芝加哥舉行的國際制造技術展覽會（IMTS）上有 20 多家平磨專業(yè)生產(chǎn)廠的 60 多臺平面磨床以平磨實物形式參展，包括了歐、美、日及我國的主要平磨制造廠。有關專家分析了此次參展的平面磨床的主要特點并預測今后平面磨床的發(fā)展趨勢。 現(xiàn)代平面磨床的主要特點 ⑴ 從規(guī)格上看，以小型平磨為主。臺面寬 200mm 以下的幾乎占 50%，小規(guī)格機床的運輸及布展比較方便；國外平磨不分普通、精密、高精度的精度等級，相對小規(guī)格機床，精度容易做得很高；在國際市場上，中、小規(guī)格平磨的潛在需求很大。 ⑵從控制上看，70%以上的為數(shù)控型，有單軸、雙軸及三軸數(shù)控，最多達五軸控制，尤其是 400 以上的大規(guī)格機型，全為數(shù)控型。由于技術水平的發(fā)展導致功能變化，平磨已從傳統(tǒng)的平面磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制已難以實現(xiàn)功能的要求。數(shù)控平磨已形成一個市場潮流。青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文）3 ⑶從功能上看，50%以上的平面磨不僅僅用于水平平面加工，而且轉(zhuǎn)向成形、臺階、切入、快速抖動、三維空間曲線等表面磨削加工，如 ELB、BLM 公司以平磨為基礎變化而成的五軸聯(lián)動磨削中心，可實現(xiàn)非平面型復雜曲面的磨削；Unison 、Trutech 公司的柔性磨削系統(tǒng)，可實現(xiàn)成形、無心、外圓、工具、輪廓等磨削工藝；還有裕福、Parker 公司等的快速抖動磨等，反映出平磨是磨床類機床中演變潛力最大的一種機型。 發(fā)展呈現(xiàn)四大變化 (1)高速、復合、高精度、高剛性仍是金切機床的發(fā)展主調(diào)，但又有新的變化。復合，已從原來的為復合而復合轉(zhuǎn)為從實用高效考慮為主，如車、銑復合，車、銑、鉆的復合，銑床和電火花的復合；從功能上看，復合型機床的針對性很強，針對某類零件考慮；從精度上看，定位精度＜2μm，重復定位精度≤177。1μm 的機床已比比皆是；從主軸轉(zhuǎn)速來看， 主軸達 60000r/min，13kW 達 42022r/min，高速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工 60HRC 硬度材料的加工中心。 ⑵模塊化的設計在機床制造中已應用得爐火純青。橫向系列、縱向系列、全系列、跨系列的模塊化設計，無論是大隈、牧野等為代表的日本機床，還是 Haas、Cincinnati等為代表的美國機床，外形上看好象完全一樣，但功能則完全不同，所構(gòu)成的模塊很多則是通用的。 ⑶ 全自動的概念已發(fā)生變化。傳統(tǒng)的全自動機床是用一只氣動或液動的機械手實現(xiàn)工件的自動上、下料，而現(xiàn)在采用真正意義的多關節(jié)串聯(lián)式機器人，來實現(xiàn)工件的上、下料，包括完工零件的堆放?？刂频姆秶哟螅M線的靈活性加強，同時輔助配套的機械大大減少。 ⑷ 環(huán)保要求越來越高。在展出的展品中，絕大部分的機床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。另一方面，大量的工業(yè)清洗機和切削液處理機系統(tǒng)的展出，亦同時反映現(xiàn)代制造業(yè)對環(huán)保越來越高的要求。 根本在于設計創(chuàng)新 ⑴ 平面磨床是磨床類機床中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臋C床。 在完成傳統(tǒng)的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、臺面、磨頭等大件為基礎，可以演變成外圓、曲線、工具、無心等磨床，如 公司的 C1020N2 外圓磨床和 B6062PC2 工具磨的基礎就是平磨。我國應在完成平磨規(guī)格系列的完善后，跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上去進一步發(fā)展，形成具有我們自己特色的技術和產(chǎn)品。 ⑵模塊化設計將是貫穿產(chǎn)品設計全過程的一條主線，無論是機床技術發(fā)展的潮流還是市場競爭的要求；無論是降低成本的需要，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要，都要求我們在今后產(chǎn)品的開發(fā)設計中，切實做好模塊化設計工作。 ⑶ 世界機床工業(yè)的發(fā)展，根本一點是設計創(chuàng)新理念的發(fā)展。傳統(tǒng)的金屬切削原理，用一種全新的現(xiàn)代設計理念，結(jié)合先進的控制技術，正在推動機床技術發(fā)生重大變化。 國內(nèi)境況青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文）4 我國的 PLC 供應渠道，主要有制造商、分銷商（代理商） 、系統(tǒng)集成商、OEM 用戶、最終用戶。其中，大部分 PLC 是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達到最終用戶的。 (1)機界面更加友好 PLC 制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù) PLC 品牌擁有與之相應的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡＋IPC＋CRT 的模式被廣泛應用。⑵網(wǎng)絡通訊能力大大加強PLC 廠家在原來 CPU 模板上提供物理層 RS232/422/485 接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線技術及以太網(wǎng)技術也同步發(fā)展。如羅克韋爾 A－B 公司主推的三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)體系，即 EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在 ProfibusDP及 ProfibusFMS 網(wǎng)絡等。 開放性和互操作性大大發(fā)展 PLC 在發(fā)展過程中，各 PLC 制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的進程，可以從以下方面反映： ①IEC 形成了現(xiàn)場總線標準，這一標準包含 8 種標準，雖然有人說，多種標準就是沒有標準，但必竟是一個經(jīng)過困難的爭論與妥協(xié)的成果。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應這些標準，或者開發(fā)與之相應的新產(chǎn)品。 ②IEC 制訂了基于 Windows 的編程語言標準 IEC611313，它規(guī)定了指令表（IL） 、梯形圖（LD） 、順序功能圖（SFC） 、功能塊圖（FBD） 、結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種編程語言。這是以數(shù)字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然 PLC 開發(fā)上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應用過程中，可以較方便地適不同品牌的產(chǎn)品。 ③OPC 基金會推出了 OPC（OLE for Process Control）標準，這進一步增強了軟硬件的互操作性，通過 OPC 一致性測試的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。目前，多數(shù) PLC 軟件產(chǎn)品和相當一部分儀表、執(zhí)行機構(gòu)及其它設備具有了 OPC 功能。OPC 與現(xiàn)場總線技術的結(jié)合，是未來控制系統(tǒng)向 FCS 技術發(fā)展的趨勢。　 ④PLC 的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。PLC 的網(wǎng)絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內(nèi)存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領域，PLC 均有成功能應用，PLC 在相當多的應用取代了昂貴的 DCS，從而使原來 PLC（順序控制）＋DCS（過程控制）的模式變成 PLC＋IPC 模式。青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文）5 ⑤工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對 PLC 有重要影響。以太網(wǎng)應用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進控制領域。目前的挑戰(zhàn)在于硬件上如合適應工業(yè)惡劣環(huán)境；通訊機制如何提高其可靠。以太網(wǎng)能否順利進入工控領域，還存在爭論。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應用卻日益增多，適應這一過程，各 PLC 廠商紛紛推出適應以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。 M7120 型平面磨床是一種中型磨床，面的精加工，也可刃磨各種切削刀具。目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床在中小型企業(yè)仍量使用，由于繼電器系統(tǒng)接線復雜，故障診斷與排除困難，并存在：觸點易被電弧燒壞而導致接觸不良， 機械方式實現(xiàn)的觸點控制反映速度慢，繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、靈活性差等缺點，從而影響正常生產(chǎn)。 因此，選用一種較為合理，經(jīng)濟耐用的器件來開發(fā)、改造，才能使我們的這次設計有意義。PLC 的性能比較穩(wěn)定些，它的搞干擾能力比較突出，可以用在環(huán)境比較惡劣的工作環(huán)境中。但，PLC 與單片機比起來價格要高一點，PLC 不像單片機那樣，可以根據(jù)工程的需要，靈活的開發(fā)。PLC 是一個成品，只能使用，而單片機可以靈活改動。但單片機的程序設計沒有 PLC 那么簡單易學。因此我們選用 PLC 作為本次設計的控制器。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文）6 2 M7120 平面磨床簡介 M7120 型平面磨床的結(jié)構(gòu)及功能 M7120 型平面磨床主要由它由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成。平面磨床是用砂輪磨削加工各種零件平面的機床，M7120 型平面磨床是平面磨床中使用較為普遍的一種，它的磨削精度高和表面較光潔，操作方便，適于磨削精密零件和各種工具， M7120 型平面磨床共有四臺電動機，即砂輪電動機、砂輪升降電動機、液壓泵電動機和冷卻泵電動機。砂輪電動機直接帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，對工件進行磨削加工，在 M7120 型平面磨床中，砂輪并不要求調(diào)速，所以通常采用籠型異步電動機來拖動，這是平面磨床的主運動；砂輪升降電動機使砂輪在立柱導軌上作垂直運動，用以調(diào)整砂輪與工件位置。工作臺和砂輪的往復運動是靠液壓泵電動機進行液壓傳動的，液壓傳動較平穩(wěn)，能實現(xiàn)無級調(diào)速，換向時慣性小，換向平穩(wěn)。M7120 型平面磨床工作臺的往返運動采用液壓傳動，能保證加工精度。由液壓電動機拖動液壓泵，經(jīng)液壓傳動裝置實現(xiàn)工作臺的往復運動。冷卻泵電動機帶動冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，同時利用冷卻液帶走磨削下來的鐵屑。 M7120 平面磨床的電氣控制系統(tǒng)分析 電氣控制線路分析 M7120 型平面磨床的電氣控制線路分為主電路、控制電路、電磁工作臺控制電路及照明與指示燈電路四部分。 ⑴．主電路分析 主電路中共有四臺電動機，其中 M1 是液壓泵電動機，實現(xiàn)工作臺的往復運動；M2 是砂輪電動機，帶動砂輪旋轉(zhuǎn)磨削加工工件；M3 是冷卻泵電動機，為砂輪磨削工件時輸送冷卻液。M4 是砂輪升降電動機，用以調(diào)整砂輪與工件的位置。其中砂輪 M4 可正反轉(zhuǎn)。 四臺電動機的工作要求是：MM2 和 M3 只需正轉(zhuǎn)控制；M4 需要正反轉(zhuǎn)控制，冷卻泵電動機 M3 卻需要在 M2 運轉(zhuǎn)后才能運轉(zhuǎn). 四臺電動機具有短路、欠電壓和失電壓保護，分別由熔斷器ＦＵＩ和接觸器KMKM、KM3 和 KM4 來執(zhí)行，除 M4 之外，其余三臺電動機分別由熱繼電器 FRFR2 和FR3 進行過載保護。 ⑵．控制電路分析若電源電壓正常，欠壓繼電器 KA 動作，其常開觸點閉合。 ①液壓泵電動機 M1 的控制 控制電路由 常閉觸點和 KA 常開觸點組成。青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文）7 啟動 KMI 閉合自鎖 按 SB2 KM1 線圈獲電 KM1 主觸點閉合 液壓泵電動機運轉(zhuǎn)停止 KM1 復位 按 SB1 KM1 線圈失電 KM1 主觸點分開 液壓泵電動機停轉(zhuǎn)②砂輪電動機 M2 的控制 控制電路由 SB3 SB4 KM2 線圈 FR2 和 FR3 常閉觸點級KA 的常開觸點組成 。啟動 KM2 閉合自鎖 按 SB4 KM2 線圈獲電 KM2 主觸點閉合 砂輪電動機運轉(zhuǎn)停止 KM2 復位 按 SB3 KM2 線圈失電 KM2 主觸點分斷 砂輪電動機停轉(zhuǎn) ③冷卻泵電動機 M3 的控制 由于冷卻泵電動機是直接依靠插座 XS2 與接觸器 KM2的主觸點連接，因此 M3 與 M2 是聯(lián)動控制，即只有當 M2 啟動后，插上插頭，M3 才能獲電啟動，當按下 SB3 時 M2 與 M3 同時停止。 由于冷卻泵在使用工程中難免混入污垢雜物，容易過載，故利用熱繼電器 FR3 做過載保護。 砂輪升降電動機 M4 的控制 控制電路由 SB5 SB6 和和接觸線圈 KM3 KM4 組成，其控制過程如下 砂輪上升 KM5 主觸點閉合 M4 正轉(zhuǎn) 按下 SB5 KM3 線圈獲電 KM3 聯(lián)鎖觸點分斷 效率較高，在實際應用中較多。兩種主電路的工作原理和控制方法基本相同。 當砂輪上升到預定位置時