【正文】 自動鉆床主要部分的動作流程圖如下（圖 21）基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 26 頁 共 31 頁圖 21 自動鉆床動作流程圖鉆床控制系統(tǒng)的手動操作包括 PLC 電源的啟動和總電路刀開關(guān) QK 的接通。基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 24 頁 共 31 頁而采用 PLC 進(jìn)行控制可以提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，與繼電器相比 PLC 它有以下幾個優(yōu)勢：（1） 功能強(qiáng)，性價比高。計算出的 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，pPaMpP因為系統(tǒng)在各種工況的過度階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。計算公式及計算結(jié)果列于表 35 中?？焱藭r，液壓缸要克服重力和系統(tǒng)摩擦力，所以 F=G/η 考慮到鉆頭退出工件時的摩擦力，η 在計算時取 ，所以計算出此時 F=225N。M） —— 鉆頭直徑（mm）k—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm） —— 修正系數(shù)f p軸向切削力的計算公式如下： ???)3(bpk?基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 12 頁 共 31 頁式中， —— 軸向切削力（N） —— 鉆頭直徑（mm） fFD—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm) —— 修正系數(shù)f pk已知被加工材料為 Q235 結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼取=736MPa，D=12mm， =，所以可分別計算出切削轉(zhuǎn)矩和軸向切削為：b?f= N其結(jié)構(gòu)圖如圖 31 示： [20]根據(jù)普通臺式鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計特點，綜合考慮本文設(shè)計的要求、改造后自動鉆床的工作條件和液壓缸工作特性，確定自動鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)如圖 32所示：圖 32 自動鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)簡圖主軸 深溝球軸承 活塞桿 液壓缸筒 油路口液壓缸蓋 鎖緊螺釘 推力球軸承 密封圈 工況分析根據(jù)設(shè)計任務(wù)可知，生產(chǎn)工件時，要求生產(chǎn)率為 3 把/分鐘，即要求在 20秒內(nèi)要完成一件工件的送料、夾緊、鉆削加工和出料。 4）工作環(huán)境 5）制造工藝性和經(jīng)濟(jì)性（三）繪制傳動系統(tǒng)運(yùn)動簡圖根據(jù)以上分析，確定傳動系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖如下（圖 23）：23 傳動系統(tǒng)運(yùn)動簡圖 控制方案設(shè)計可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱 PLC，是從早期的繼電器邏輯電氣控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微型計算機(jī)控制技術(shù)，使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計，我們要分析的運(yùn)動規(guī)律包括鉆頭切削運(yùn)動和進(jìn)給液壓缸驅(qū)動進(jìn)給運(yùn)動。主軸在加工時即要作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也要作軸向的進(jìn)給運(yùn)動。 我們可以通過對鉆床機(jī)構(gòu)的改造來實現(xiàn)自動化控制的要求，提高產(chǎn)品的加工精度及質(zhì)量；通過導(dǎo)入先進(jìn)的控制系統(tǒng)來進(jìn)行自動操控，從而實現(xiàn)自動化控制。所以，本文研究的是基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計。機(jī)床主軸被裝置在主軸套筒內(nèi)，套筒放置在主軸箱體孔的鑲套內(nèi)，主軸上側(cè)由花鍵連接。鉆頭加工運(yùn)動包括旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動和鉆頭直線進(jìn)給運(yùn)動。PLC 之所以有較強(qiáng)的生命力，液壓缸進(jìn)給傳動V 帶傳動花鍵傳動基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 7 頁 共 31 頁在于它更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場和市場要求。1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 1 基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 10 頁 共 31 頁已知件材料為 Q235 鋼，工件厚度大約為 15mm，查《機(jī)械工程材料實用手冊》可知，Q235 為碳素結(jié)構(gòu)鋼，其韌性良好，有一定的強(qiáng)度和伸長率，在一般機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛，是一般機(jī)械制造中的主要材料，其切削加工性能較好。MkM=2595 NfF 鉆床主軸設(shè)計 主軸材料的選擇軸的材料種類很多，選用時主要根據(jù)對軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。tvFm?基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 16 頁 共 31 頁列出主軸系統(tǒng)各運(yùn)動階段的液壓負(fù)載計算公式及大小如下表（表 32）：表 32 液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載表運(yùn)動階段 計算公式 負(fù)載大?。∟）主軸快進(jìn) F=Gη 182主軸工進(jìn) F=（ G）/ηfF2742主軸快退 F=G/η 225根據(jù)液壓缸各運(yùn)動階段負(fù)載計算結(jié)果和已知各階段的運(yùn)動速度，我們可以畫出負(fù)載圖（F ）和速度圖(V )如下（圖 36）：ll圖 36 液壓系統(tǒng)負(fù)載及速度簡圖 液壓缸執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定(一)初選液壓缸的工作壓力表 33 液壓設(shè)備常用的工作壓力表機(jī)床設(shè)備類型 磨床 組合機(jī) 床龍門刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力P1/（MPa）～2.03～5 2～8 8～1010～16 20～32F（N）0182225274270 72 )(mlV（m/min） )(ml70 7233基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 17 頁 共 31 頁液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，根據(jù)鉆床的工作條件和加工要求，參考液壓設(shè)備常用的工作壓力表（表 33）和同類機(jī)床的液壓工作壓力，初選液壓缸的工作壓力 =3 。bPaM自動鉆床快進(jìn)和工進(jìn)時，液壓缸上油缸進(jìn)油下油缸回油；快退時液壓缸下油缸進(jìn)油上油缸回油。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 應(yīng)滿足n～ ，中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。（2） 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。 鉆床進(jìn)給系統(tǒng)電氣原理圖圖 42 鉆床進(jìn)給系統(tǒng)電氣原理圖基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 27 頁 共 31 頁圖 42 鉆床 PLC 硬件接線圖建立資源分配表對 PLC 資源進(jìn)行分配表表 41輸入/I 輸出/Q SB0 KM1 SB1 KM2 SB2 KM3 SB3 KM4 SB4 KM5 KT2 1Y KT3 2Y SQ0 3Y SQ1 4Y SQ2 HL1 HL2基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 28 頁 共 31 頁 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計如下圖基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 29 頁 共 31 頁 本章小結(jié)生產(chǎn)完成自動化控制是設(shè)計的目的所在，本章主要介紹了如何應(yīng)用控制元件來實現(xiàn)對執(zhí)行元件的自動化控制。主軸快退停止：主軸快退至行程開關(guān) SQ2 處時，行程開關(guān) SQ2 閉合，三位四通電磁閥電磁鐵 2Y 失電復(fù)位，主軸停止快退。另一方面，一些復(fù)雜的控制如：時間，計數(shù)控制，用繼電器－接觸器控制方式不方便實現(xiàn)，甚至無法實現(xiàn)。取 =1??0.基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 作者：田素坤 第 22 頁 共 31 頁根據(jù)上式及數(shù)據(jù)值，可計算出 = 。在計算時工進(jìn)時背壓按 = 代入，bPaM快退快進(jìn)時背壓按 = 代入計算。所以 F=（ G）/η，為了設(shè)計的可行性，使得液壓fF缸有足夠的液壓作用力，計算中我們?nèi)∠到y(tǒng)重力的一半代入到式中，F(xiàn)=2742N。由于加工材料為 Q235 鋼，其屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，鉆頭為高速鋼麻花鉆，加工方式為鉆孔，所以查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》得：鉆床轉(zhuǎn)矩計算公式如下： pkkfDM08234.?式中， —— 切削力矩（N臺式鉆床主軸進(jìn)給系統(tǒng)主要部件有主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等。 3）對機(jī)械傳動系統(tǒng)的性能、尺寸、重量和安裝布置的要求。 [3] 執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律 本文設(shè)計的重點在于鉆床液壓進(jìn)給系統(tǒng)之進(jìn)給油缸設(shè)計，也就是用液壓缸驅(qū)動來替代手動進(jìn)給。為了解決問題和便于設(shè)計改造，我們將鉆床分為進(jìn)給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分，下面分別對它們的問題提出解決方案：（1）進(jìn)給系統(tǒng) 傳統(tǒng)的鉆床主軸進(jìn)給系統(tǒng)主要由主軸、主軸套筒、主軸套筒鑲套、齒輪齒條和軸承等組成。關(guān)鍵詞：自動鉆床；液壓進(jìn)給系統(tǒng)；PLCAbstractThe bench drill is the metal cutting tools in mechanical machining, this paper is transformation and design of the desktop machine, mainly through the introduction of hydraulic system and PLC control system will be transformed into the automatic drilling machine.The design process is first carried out in accordance with the general machine design steps, and then the fee