【正文】 (1）具有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、程序控制自動(dòng)加工功能，加工過程一般不需人工干預(yù)。 最顯著區(qū)別是當(dāng)加工工件改變時(shí)，數(shù)控機(jī)床只改變加工程序，不需對(duì)機(jī)床作較大的調(diào)整。因此，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，數(shù)控機(jī)床的適應(yīng) 性非常強(qiáng)。 (3） 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機(jī)床上可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)工時(shí)。 一般來說，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力約 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 8 為普通機(jī)床的三倍，甚至更高。 (5）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 工時(shí)和工時(shí)費(fèi)用可以精確估計(jì)，生產(chǎn)管理水平提高，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度，簡(jiǎn)化和減少檢驗(yàn)、工具夾具準(zhǔn)備等管理工作。這樣可以 大大 減少裝夾誤差，節(jié)約工序之間的運(yùn)輸、測(cè)量和裝夾等輔助時(shí)間，還可以節(jié)省車間的占地面積，帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。 總體方案的設(shè)計(jì) 搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺(tái)等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過手輪 操作使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。 Z3040 型搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行孔加工，其運(yùn)動(dòng)形式有主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、搖臂的升降運(yùn)動(dòng)、立柱的夾緊和放松 、搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)。此外，為保證安全生產(chǎn)，其主軸旋轉(zhuǎn)和搖臂升降不允許同時(shí)進(jìn)行。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 PLC 內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，入便于安裝，抗干擾等問題。 PLC 類型的選擇 目前各國(guó)生產(chǎn)的 PLC 品種繁多，發(fā)展迅速。 西門子公司的產(chǎn)品有： S7200:微型 PLC，單機(jī)最大容量為 256 點(diǎn)； S7300:小到中型 PLC 單機(jī)最大容量為 1K； S7400:大到超大型 PLC，單機(jī)可組態(tài)點(diǎn)數(shù)過萬點(diǎn)?？傮w方案包括 PLC 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 11 數(shù)控 鉆床的硬件的組成和控制軟件的組成，以及各個(gè)模塊的聯(lián)系和通信方式；控制系統(tǒng)的硬件。 操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 該系統(tǒng)壓力油由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出，由主軸操作手柄來改變兩個(gè)操縱閥的相互位置，獲得不同的動(dòng)作。然后操縱主軸手柄，板至所需轉(zhuǎn)向位置（里或外），于是兩個(gè)操縱閥相互位置轉(zhuǎn)變，使一股壓力油將制動(dòng)摩擦離合器松開，為主軸旋轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件；另一股壓力油壓緊正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）摩擦離合器，接通主軸電動(dòng)機(jī)的主軸的傳送鏈，驅(qū)動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。所以主軸停車時(shí)主軸發(fā)動(dòng)機(jī)仍在旋轉(zhuǎn)，只是不能將動(dòng)力傳到主軸。 夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng) 主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊和松開是由液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)送出壓力油，推動(dòng)活塞、菱形塊來實(shí)現(xiàn)的。 斷路器 QF1 既作為機(jī)床線路的電源總開關(guān)，又作為機(jī)床線路和主軸電機(jī) M1 的短路及過載保護(hù)元件，斷路器 QF2 臥搖臂升降電動(dòng)機(jī) M液壓泵電機(jī) M冷卻泵電機(jī) M4的隔離開關(guān)和過載及短路保護(hù)元件。按下總啟動(dòng)按鈕 SB1，中間繼電器 KA 線圈通電吸合并自鎖，為主電動(dòng)機(jī)及其他電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)多準(zhǔn)備，同時(shí)觸點(diǎn) KA 閉合，為其他三個(gè)指示燈通電做準(zhǔn)備。當(dāng)移動(dòng)到位后，保證 M2 先停下，再自動(dòng)通過液壓系統(tǒng)將搖臂夾緊，最后液壓泵電機(jī)才停下。 Z3040 搖臂鉆床控制線路控制電路分析 由變壓器 TC 將 380V 交流電壓降為 110V，作為控制電源。 搖臂升降控制電路 搖臂上升、下降分別由 SB SB4 點(diǎn)動(dòng)控制。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 16 如果搖臂沒有松開， ST2 的動(dòng)合觸點(diǎn)也不能閉合， KM2 就不能吸合， M2 不能旋轉(zhuǎn)，搖臂也就不可能上升，保證了只有在搖臂可靠松開后才能使搖臂上升。同時(shí)，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關(guān) ST2 動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 747）斷開，接觸器 KM5 斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停止旋轉(zhuǎn)，完成了搖臂的松開－上升－夾緊動(dòng)作。 時(shí)間繼電器 KT1 的作用是控制 KM5 的吸合時(shí)間，使 M2 停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，再夾緊搖臂。當(dāng)搖臂上升到極限位置時(shí)， ST11(1517)動(dòng)作，將電路斷開，則 KM2 斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2停止旋轉(zhuǎn)。 搖臂的自動(dòng)夾緊是由行程 ST3 來控制的。 立柱和主軸箱松開、夾緊控制電路 立柱和主軸箱的松開及夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開關(guān) SA2 和復(fù)位按鈕 SB7（或 SB8）進(jìn)行控制。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按松開按鈕 SB7，時(shí)間繼電器 KT KT3 的線圈同時(shí)得電，KT2 是斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，它的斷電延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn) （ 757）在通電瞬間閉合，電磁鐵 YA1 通電吸合。主軸箱夾緊的控制線路及工作原理與松開時(shí)相似，只要按松開按鈕 SB7 換成夾緊按鈕 SB8，接觸器 KM4 換成 KM5， M3 由正向轉(zhuǎn)動(dòng)變成反向轉(zhuǎn)動(dòng)，指示燈 HL2 換成 HL3 即可。其他動(dòng)作過程與主軸箱松開或夾 緊時(shí)完全相同，不在論述。 （ 2）工作信號(hào)指示 HL1 電源指示燈，當(dāng)和上 QF2 時(shí) HL1 指示燈亮， HL2 為立柱和主軸箱松開指為立柱和主軸箱夾緊指示燈，分別由限位開關(guān) ST4 長(zhǎng)閉觸頭和 ST4 常開觸頭控制。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 18 第四章 搖臂鉆床的 PLC 控制系統(tǒng) 搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，采用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制，通常沒有主軸電動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、立柱夾緊和放松電動(dòng) 機(jī)及冷卻泵電動(dòng)機(jī)。主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。 內(nèi)外立柱的夾緊與放松，、主軸箱與搖臂的夾緊與放松可采用手柄機(jī)械操作、電氣液壓 機(jī)械裝置等方法來實(shí)現(xiàn)。 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波器時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms。 （ 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟件、硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 另外為了提高 操作性能，它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC 使用專用的指令或運(yùn)動(dòng)控制模 塊，使運(yùn)動(dòng)控制與順序控制功能有機(jī)結(jié)合在一起。 位置控制。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或 I/O 掃描方，若有鍵按下或有 I/O 變化，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，若無則繼續(xù)掃描等待。一個(gè)掃描周期主要可分為3 個(gè)階段。 2．程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的 內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為 I/O 刷新階段。由于每個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次 I/O 刷新，即每一個(gè)掃描周期 PLC 只對(duì)輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統(tǒng)存在輸入輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 PLC 的選型 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 21 目前各國(guó)生產(chǎn)的 PLC 品種繁多，發(fā)展迅速。 西門子公司的產(chǎn)品有： S7200:微型 PLC，單機(jī)最大容量為 256 點(diǎn)； S7300:小到中型 PLC 單機(jī)最大容量為 1K； S7400:大到超大型 PLC，單機(jī)可組態(tài)點(diǎn)數(shù)過萬點(diǎn)。 選配 PLC 的型號(hào) 在選用 PLC 上，根據(jù) Z3040 型搖臂鉆床的電氣部分，輸出端口需要 12 個(gè)，輸入端口需要 20 個(gè)。其 I/O 接線圖如下圖 41 所示。 主軸電動(dòng)機(jī)控制 啟動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 SB2， 接通， 動(dòng)作并自鎖使 KM1 得電并自鎖， KM1主觸點(diǎn)閉合主軸電動(dòng)機(jī) M1 轉(zhuǎn)動(dòng) ，指示燈 HL4 亮。搖臂松開到位后， 長(zhǎng)閉觸點(diǎn)斷開，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停轉(zhuǎn)，搖臂上升邏輯行 常開觸點(diǎn)閉合， 接通閉合，搖臂上升電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升。 立柱與主軸箱松開、夾緊控制 立柱與主軸箱的松開、夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn) 換開關(guān) SA 與按鈕 SB5 或 SB6 控制。同時(shí)活塞桿使 TS4 復(fù)位 閉合，指示燈 HL2；亮。另 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 24 24 外兩種情況，只有將轉(zhuǎn)換開關(guān) SA 板到相應(yīng)位置，再按 SB5 與 SB6 即可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于控制系統(tǒng)的建模有待深入研究和未進(jìn)行系統(tǒng)的仿真。但送的來說，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中、高檔數(shù)控產(chǎn)品需求多，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)低、中檔需求較多并需要少量的高檔產(chǎn)品。由此可見，產(chǎn)品的質(zhì)量性能在用戶選購(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的過程中占有重要的位置。因此數(shù)控產(chǎn)品 的高速、高精化是市場(chǎng)需求和技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。這樣就可以保證工件的加工精度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少在不同數(shù)控機(jī)床間進(jìn)行工序的轉(zhuǎn)換而 引起的待工時(shí)間及多次上下料等時(shí)間，提高加工效率，節(jié)約了產(chǎn)品生產(chǎn)的周期，贏得了市場(chǎng) [9]。通過數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)，可在任何一天機(jī)床上對(duì)其他機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定和操作。另外，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì) PLC 和電控方面的知識(shí)又有了更加深刻的理解和掌握，為今后走向工作崗位從事相關(guān)工作奠定了很好的基礎(chǔ)。從耿驚濤老師身上，除了學(xué)到許多專業(yè)知識(shí)外，我還學(xué)到了如何做人、做事等許多其它寶貴的東西。在這里一并表示感謝！ 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 29 29 附錄 A 1 Z3040 搖臂鉆床電氣原理圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 30 30 附錄 B 2 Z3040 型搖臂 鉆 床 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖 INPT 100 ms I 0 . 0I 0 . 2I 0 . 1Q 0 . 0Q 0 . 0I 0 . 3 I 0 . 5 I 0 . 6Q 0 . 1Q 0 . 1I 0 . 7 I 1 . 1M 0 . 0I 1 . 0 I 1 . 2M 0 . 0 I 1 . 3 I 1 . 5 Q 0 . 5 Q 0 . 4M 0 . 1 I 1 . 7 T 39I 1 . 3 I 1 . 0 Q 0 . 3 Q 0 . 2I 0 . 7Q 0 . 2Q 0 . 3M 0 . 2I 1 . 4I 1 . 5Q 0 . 4Q 0 . 5I 1 . 6I 1 . 6M 0 . 0M 0 . 1I 1 . 7T 37M 0 . 0T 38T 37+ 30欠電壓保護(hù)I 0 . 4主軸電動(dòng)機(jī)控制搖臂上升搖臂下降主軸箱立柱搖臂松開主軸箱立柱搖臂夾緊M 0 . 1INPTTOF100 ms + 30M 0 . 0TOF 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 31 31 圖 47 Z3040搖臂鉆床 PLC控制梯形圖 INPTTON100 ms I 2 . 1I 2 . 3Q 0 . 6I 2 . 2Q 0 . 7I 2 . 2T 39+ 30M 0 . 1M 0 . 2主軸箱松開夾緊立柱松開夾緊Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 3立柱松開指示立柱夾緊指示主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示電源指示 I 2 . 0I 2 . 0Q 0 . 1Q 1 . 0SM 0 . 0I 0 . 3T 38T 38