【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)改造及其進給系統(tǒng)設計 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 QK 的接通。基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進給系統(tǒng)設計 作者：田素坤 第 24 頁 共 31 頁而采用 PLC 進行控制可以提高機器的運轉效率，與繼電器相比 PLC 它有以下幾個優(yōu)勢：（1） 功能強，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—— 每轉進給量（ 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)改造及其進給系統(tǒng)設計 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—— 每轉進給量 (mm) —— 修正系數(shù)f pk已知被加工材料為 Q235 結構鋼，結構鋼和鑄鋼取=736MPa，D=12mm， =，所以可分別計算出切削轉矩和軸向切削為：b?f= N其結構圖如圖 31 示： [20]根據(jù)普通臺式鉆床的進給系統(tǒng)設計特點，綜合考慮本文設計的要求、改造后自動鉆床的工作條件和液壓缸工作特性，確定自動鉆床的進給系統(tǒng)如圖 32所示：圖 32 自動鉆床的進給系統(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)設計任務可知，生產工件時，要求生產率為 3 把/分鐘，即要求在 20秒內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）制造工藝性和經濟性（三）繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖根據(jù)以上分析，確定傳動系統(tǒng)的運動簡圖如下（圖 23）：23 傳動系統(tǒng)運動簡圖 控制方案設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控制技術，使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的電氣控制系統(tǒng)。根據(jù)設計，我們要分析的運動規(guī)律包括鉆頭切削運動和進給液壓缸驅動進給運動。主軸在加工時即要作旋轉運動，也要作軸向的進給運動。 我們可以通過對鉆床機構的改造來實現(xiàn)自動化控制的要求，提高產品的加工精度及質量；通過導入先進的控制系統(tǒng)來進行自動操控，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)改造及其進給系統(tǒng)設計。機床主軸被裝置在主軸套筒內，套筒放置在主軸箱體孔的鑲套內，主軸上側由花鍵連接。鉆頭加工運動包括旋轉切削運動和鉆頭直線進給運動。PLC 之所以有較強的生命力，液壓缸進給傳動V 帶傳動花鍵傳動基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進給系統(tǒng)設計 作者：田素坤 第 7 頁 共 31 頁在于它更加適應工業(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)改造及其進給系統(tǒng)設計 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《機械工程材料實用手冊》可知，Q235 為碳素結構鋼，其韌性良好，有一定的強度和伸長率，在一般機械制造中應用廣泛，是一般機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，力求經濟合理。tvFm?基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進給系統(tǒng)設計 作者：田素坤 第 16 頁 共 31 頁列出主軸系統(tǒng)各運動階段的液壓負載計算公式及大小如下表（表 32）：表 32 液壓缸各運動階段負載表運動階段 計算公式 負載大?。∟）主軸快進 F=Gη 182主軸工進 F=（ G）/ηfF2742主軸快退 F=G/η 225根據(jù)液壓缸各運動階段負載計算結果和已知各階段的運動速度，我們可以畫出負載圖（F ）和速度圖(V )如下（圖 36）：ll圖 36 液壓系統(tǒng)負載及速度簡圖 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 液壓設備常用的工作壓力表機床設備類型 磨床 組合機 床龍門刨床拉床農業(yè)機械或中型工程機械液壓機、重型機械起重運輸機械工作壓力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)改造及其進給系統(tǒng)設計 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，參考液壓設備常用的工作壓力表（表 33）和同類機床的液壓工作壓力，初選液壓缸的工作壓力 =3 。bPaM自動鉆床快進和工進時，液壓缸上油缸進油下油缸回油；快退時液壓缸下油缸進油上油缸回油。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，適應性強。 鉆床進給系統(tǒng)電氣原理圖圖 42 鉆床進給系統(tǒng)電氣原理圖基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進給系統(tǒng)設計 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)改造及其進給系統(tǒng)設計 作者：田素坤 第 28 頁 共 31 頁 PLC 控制系統(tǒng)程序設計如下圖基于 PLC 的臺式鉆床控制系統(tǒng)改造及其進給系統(tǒng)設計 作者：田素坤 第 29 頁 共 31 頁 本章小結生產完成自動化控制是設計的目的所在，本章主要介紹了如何應用控制元件來實現(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 SQ2 處時，行程開關 SQ2 閉合，三位四通電磁閥電磁鐵 2Y 失電復位，主軸停止快退。另一方面，一些復雜的控制如：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)改造及其進給系統(tǒng)設計 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 = 。在計算時工進時背壓按 = 代入，bPaM快退快進時背壓按 = 代入計算。所以 F=（ G）/η，為了設計的可行性，使得液壓fF缸有足夠的液壓作用力，計算中我們取系統(tǒng)重力的一半代入到式中，F(xiàn)=2742N。由于加工材料為 Q235 鋼，其屬于碳素結構鋼，鉆頭為高速鋼麻花鉆，加工方式為鉆孔，所以查《機床夾具設計手冊》得：鉆床轉矩計算公式如下： pkkfDM08234.?式中， —— 切削力矩（N臺式鉆床主軸進給系統(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)的運動規(guī)律 本文設計的重點在于鉆床液壓進給系統(tǒng)之進給油缸設計，也就是用液壓缸驅動來替代手動進給。為了解決問題和便于設計改造，我們將鉆床分為進給系統(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）進給系統(tǒng) 傳統(tǒng)的鉆床主軸進給系統(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。關鍵詞：自動鉆床；液壓進給系統(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