【正文】 2 研究的意義?????????????????????? 3 PLC 應用于數(shù)控鉆出的可能性 ??????????????? ? 4 第 2 章總體設計方案 ??????? ?? ???????? 10 總體方案的設計 …………………………… ??????????? 10 元器件的選型 ……………… ????????????????? 11 PLC 的主要類型 ………… ????????????? ????? 11 本章小結 ……………… ??????????????????? 11 第 3 章 搖臂鉆床控制線路設計 ??????????? ??? 13 搖臂鉆床控制線路概述??????????????????? 13 操縱機構液壓系統(tǒng)??????????????????? 13 夾緊機構液壓系統(tǒng)???????????????????? 14 搖臂鉆床控制線路原理設計 ?????????? ???????? 15 Z3040 搖臂鉆床控制線路主電路設計 ??????? ?????? 16 Z3040 搖臂鉆床控制線路控制電路分析 ????????? ??? 16 主電動機控制電路 ?????????? ?????????? 16 搖臂升降控制電路 ?????????? ????????? 16 立柱和主軸箱松開、夾緊控制電路 ?????????? ?? 17 冷卻泵控制電路 ?????????? ?????????? 18 照明、信號電路 ?????????? ??????????? 18 本章小結 ?????????????? ???????????? 18 第 4 章?lián)u臂鉆床 PLC 控制系統(tǒng) ?????? ???????? 19 PLC 的基本特點 ????????? ?????????????? 19 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 3 PLC 的工作原理 ?????????? ????????????? 20 PLC 的選型 ?????? ??????????????????? 21 確定 I/O 點數(shù)????????????????????? 22 選配 PLC 的型號???????????????????? 22 搖臂鉆床的 PLC 控制 I/0（輸入、輸出）地址分配表 ????? ? 22 PLC 控制系統(tǒng)設計 ?????? ??????????????? 24 主軸電動機控制 ???? ???????????????? 24 搖臂升降控制 ?????? ??????????????? 24 立柱與主軸箱松開、夾緊控制 ?????? ???????? 24 第 5 章技術展望 ??????????????????? ????? 25 結論 ?????????????????????????????? 27 參考文獻 ???????????????????????????? 27 致謝 ??? ??????????????????????????? 29 附錄 ?????????????????????????????? 30 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 4 4 第 1 章 緒 論 數(shù)控技術是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎；數(shù)控技術的應用是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質量和勞動生產(chǎn)率必不可少的重要手段；數(shù)控機床是國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略裝備，是關系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要標志。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 1 摘 要 本文主要闡述了傳統(tǒng)鉆床 PLC 改造的可行性，并進行了具體的實施方案，傳統(tǒng)鉆床 傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)使用大量的中間繼電器、時間繼電器 ,控制觸點多 ,因此電氣控制系統(tǒng)存在故障率高、可靠性差、接線復雜、不便于檢修等缺點 .為了提高 鉆 床控制系統(tǒng)的可靠性 ,降低故障率 ,提高 鉆 床的加工效益 ,很多企業(yè)對傳統(tǒng)控制 鉆 床的電氣控制系統(tǒng)進行了改造 本文描述了數(shù)控機床的基本組成、工作原理、分類及各自的特點。數(shù)控技術是最典型的、應用最廣泛的機電光一體化綜合技術，這就要求機械類專業(yè)應用型本科學生具備一定的機床數(shù)控技術理論知識及應用技 能。 數(shù)控機床在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應用（美國的數(shù)控機床已占機床總數(shù)的 80% 以上） ，數(shù)控技術高精度、高生產(chǎn)率、適應性好的特 點得到充分發(fā)揮。數(shù)控技術不僅應用于機床的控制，還用于控制其他的設備，諸如數(shù)控線切割機、數(shù)控繪 圖機、數(shù)控測量機、數(shù)控沖剪機等，僅數(shù)控機床就有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及數(shù)控加工中心等。美國的特點是 ,政府器重機床工業(yè) ,美國國防部等部門不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務和供給充分的經(jīng)費 ,且網(wǎng)羅世界人才 ,特別講究“效率”和“創(chuàng)新” ,重視基礎科研。其存在的教訓是 ,著重於基礎科研 ,疏忽利用技巧 ,且在上世紀 80 代政府一度放松了領導 ,致使數(shù)控機床產(chǎn)量增長緩慢 ,於 1982 年被落后的日本超過 ,并大批進口。在發(fā)展大批大批生產(chǎn)主動化的基礎上 ,於 1956 年研制出第一臺數(shù)控機床后 ,一直保持實事求是 ,講究科學精力 ,不斷穩(wěn)步前進。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床。數(shù)控系統(tǒng)由顯示器、伺服控制器、伺服電機和各種開關、傳感器構成。 數(shù)控機床是利用二進制數(shù)學方式 輸入，加工過程可任意編程，主軸及進給速度可按加工工藝需要變化，且能實現(xiàn)多坐標聯(lián)動，易加工復雜曲面。數(shù)控機床是以電子控制為主的機電一體化機床，充分發(fā)揮了微電子、計算機技術特有的優(yōu)點，易于實現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡化， 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 6 6 可較易地組成各種先 進制造系統(tǒng)，如 FMS、 FTL、 FA，甚至將來的 CIMS，能最大限度地提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率。 我國 數(shù)控機床行業(yè)總體的技術開發(fā)能力和技術基礎薄弱，信息化技術應用程 度不高。對高速加工技術，國外已進行了多年的研究，對高速加工的機理、機床 結構、機床剛度和精度的影響等都有了系統(tǒng)的研究，并開發(fā)生產(chǎn)了各種高速銑削中心、高速加工中心， 廣泛應用于航空器鋁合金零件和模具加工上。 2020 年，我國金屬加 工機床消費額達到了 95 億美元，占世界總量的 1/5。不僅價格高，進口周期長也不能滿足主機廠的要求。隨著微電子技術、計算機技術和 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 7 7 軟件技術的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普通實現(xiàn)自動編程。因此本文用 PLC 設計數(shù)控機床控制系統(tǒng)。 (4） CNC 一般具有工件測量系統(tǒng)。當改變加工零件時，數(shù)控機床只需更換零件加工的 NC 程序。數(shù)控機床的加工精度不受零件復雜程度的影響，機床傳動鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過數(shù)控裝置自動進行補償，同時還可以利用數(shù)控軟件進行精度校正和補償。 目前數(shù)控機床的最高進給速度可達到 100m/min 以上，最小分辨率達 。這樣就簡化了工人的操作，使勞動強度大大降低。 特別是帶自動換刀的數(shù)控加工中心，在一次裝夾的情況下，幾乎可以完成零件的全部加工工序，一臺數(shù)控機床可以代替數(shù)臺普通機床。在各類鉆床中，搖臂 鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常見的機床。由于絲杠與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂不能繞外立柱轉動，只能與外立柱一起繞內立柱回轉。綜上所述，搖臂鉆床的運動方式有： 1 主運動，主軸的旋轉運動； 2 進給運動，主軸的縱向進給； 3 輔助運動，搖臂沿外立柱垂直移動，主軸箱沿搖臂長度方向移動，搖臂與外立柱一起繞內立柱回轉運動。 加工螺紋時，主軸需要正反轉，該機床采用機械變換方法來實現(xiàn)，故主電動機只有一個旋轉方向。 PLC 是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的點控制器。而 PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。前者安裝在主軸箱內，后者安裝在搖臂電器盒下部。 A 系列、 ANS 系列、 Q 系 列、 QNA 系列等為模塊式大型 PLC，最大容量為 8K 點。 本章小結 本章根據(jù)控制要求確定了總體方案以及控制系統(tǒng)的硬件選型。前者安裝在主軸箱內，后者安裝在搖臂電器盒下部。 主軸旋轉時，首先按下主軸電動 機起動按鈕，主軸電動機起動旋轉，拖動齒輪泵，送出壓力油。但此時整個液壓系統(tǒng)為低壓油，無法松開制動摩擦離合器，而在制動彈簧作用下將制動摩擦離合器壓緊，使制動軸 上的齒輪不能轉動，實現(xiàn)主軸停車。當變速完成，松開操作手柄，此時手柄在彈簧作用下由“變速”位置自動復位到主軸“停車”位置，然后在操縱主軸正轉或反轉，主 軸將在新的轉速或進給 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 13 13 量下工作。該機床控制電路采用 380V/100V 隔離變壓器供電，但其二次 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 15 15 繞組增設 24V 安全電壓供局部照明使用。首先將隔離開關接通，將電源引入開關 QF1 扳到“接通”位置，接通三相交流電源，此時總電源指示燈 HL1 亮，表示機床電氣電路已進入帶 電狀態(tài)?？刂齐娐繁ＷC，在操縱搖臂升降時，首先使液壓泵電動機起動旋轉，供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開，然后才使電動機 M2 起 動，拖動搖臂上升或下降。 電機容量小，僅 ，由開關 QS 控制。按 下停止按鈕 SB8，接觸器 KM1 釋放，主軸電動機 M1 停轉。當搖臂完全松開后，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關 ST2，使其動斷觸點 ST2（ 17－ 33）斷開，使接觸器 KM4線圈斷電釋放，液壓泵電動機 M3 停轉，與此同時，另一動合觸點 ST2（ 1721）閉合，接觸器 KM2 線圈通電吸合，其主觸點接通升降電動機 M2 的電源， M2 啟動正向旋轉，帶動搖臂上升。壓力油經(jīng)分配閥進入搖臂夾緊油腔，向相反方向推動活塞，使搖臂夾緊。所不同的是按下降按鈕 SB4 時為 KM3 線圈得電，搖臂升降電動機 M2 反轉，帶動搖臂下降。 ST1 有兩對觸點， ST11 是搖臂上升時的極限位置保護， ST12（ 2717）是搖臂下降時的極限位置保護。而 ST1 的另一動斷觸點 ST11(1517)仍閉合，以保證搖臂能夠上升。 搖臂夾緊動作過程如下： 搖臂升到預定 位置，松開 SB3→ KT1（ 4749）斷電延時閉合→ KM5 吸合、 M3 反轉→搖臂夾緊→ ST3（ 747）受壓斷開→ KM M均斷電釋放。 以主軸箱的松開和夾緊為例：先將 SA2 扳到右側， 觸點（ 5759）接通，（ 5763）斷開。指示 燈 HL2 亮，表示主軸箱已松開。按 SB7 或 SB8，電磁鐵 YA YA2 均通電，主軸箱和立柱同時進行松開或夾緊。 照明、信號電路 （ 1）機床照明電路 QF5 機床工作照明電路開關，同時過載及短路保護作用， EL為工作照明燈。也對主電動機控制電路，搖臂升降控制電路，立柱和主軸箱松開、夾緊控制電路，冷卻泵控制電路，照明、信號電路進行了簡單設計和闡述。搖臂鉆床的主運動與進給運動皆為主軸運動，這兩個運動由一臺主軸電動機拖動，分別經(jīng)主軸和進給傳動機構實現(xiàn)主軸旋轉和進給。 搖臂的夾緊和放松是由電氣和液壓聯(lián)合控制，并且有夾 緊和放松指示。 PLC 的基本特點 高可靠性 （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內部電路之間電氣上隔離。 （ 5）對采用的器件進行嚴格的刷選。有相應的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕、行程開關、接近開關、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 編程簡單易學 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式。各種模塊上均有運行和故障指示