【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)。當(dāng)進(jìn)行加工時(shí)，由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進(jìn)行鉆削 加工。鉆削加工時(shí)，鉆頭一面旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，一面進(jìn)行縱向進(jìn)給。綜上所述，搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)方式有： 1 主運(yùn)動(dòng)，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸的縱向進(jìn)給； 3 輔助運(yùn)動(dòng)，搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)運(yùn)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)。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)異動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂的升降由一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂、立柱和主軸箱的夾緊 /放松由 一臺(tái)液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動(dòng)通常采用手動(dòng)。此外，還有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)對(duì)刀具和工件進(jìn)行冷卻。 加工螺紋時(shí)，主軸需要正反轉(zhuǎn)，該機(jī)床采用機(jī)械變換方法來實(shí)現(xiàn)，故主電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。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。 可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱 PLC）從其生產(chǎn)到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的 PLC 在處理模擬量、數(shù)字運(yùn) 算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅度提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。 PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的點(diǎn)控制器。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。 PLC 基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行如初信息變換，多只考慮信息本身，信息的如初，只要人機(jī)界面就可以了。而 PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的使用等問題。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。 鉆床控制線路概述 Z3040 搖臂鉆床主要有兩種主要運(yùn)動(dòng)和其他輔助運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是指主軸帶動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指鉆頭的垂直運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)是指主軸箱沿?fù)u臂水平運(yùn)動(dòng)，搖臂沿外立柱上下移動(dòng)以及搖臂和外立柱一起相對(duì)于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 Z3040 搖臂鉆床具有兩套液壓控制系統(tǒng)：一套是由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力油，通過操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車控制、空擋、預(yù)選與變速；另一套是由液壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵送出壓力油來實(shí)現(xiàn)搖臂的夾緊和松開、主軸箱的夾緊與松開、立柱的 夾緊與松開。前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安裝在搖臂電器盒下部。 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。在中國(guó)的市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的有德國(guó)西門子公司、日本三菱系列、歐姆龍公司、 AB 公司所推出的 PLC 均為從小到大全系列的產(chǎn)品，可滿足各種各樣的需求。 三菱公司的產(chǎn)品有： FX 系列：為小型 PLC，單元式，單機(jī)最大容量為 256 點(diǎn)。 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(diǎn)。 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)。 2． 選配 PLC 的型號(hào) S7300 的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7300 PLC 的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 本章小結(jié) 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?？傮w方案包括 PLC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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第三章 搖臂鉆床控制線路設(shè)計(jì) Z3040 搖臂鉆床主要有兩種主要運(yùn)動(dòng)和其他輔助運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是指主軸帶動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指鉆頭的垂直運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)是指主軸箱沿?fù)u臂水平運(yùn)動(dòng)，搖臂沿外立柱上下移動(dòng)以及搖臂和外立柱一起相對(duì)于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 搖臂鉆床控制線路概述 Z3040 搖臂鉆床具有兩套液壓控制系統(tǒng)：一套是由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力油，通過操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)、停車控制、空擋、預(yù)選與變速；另一套是由液壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵送出壓力油來實(shí)現(xiàn)搖臂的夾緊和松開、主軸箱的夾緊與松開、立柱的夾緊與松開。前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安 裝在搖臂電器盒下部。 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。操作手柄有五個(gè)空間位置：上、下、里、外和中間位置，其中上為“空擋”，下為“變速”，外為“正轉(zhuǎn)”，里為“反轉(zhuǎn)”，中間位置為“停車”。而主軸轉(zhuǎn)速及主軸進(jìn)給量各有一個(gè)旋鈕預(yù)選，然后在操作主軸手柄。 主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先按下主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕，主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)齒輪泵，送出壓力油。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)。 在主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過程中，可轉(zhuǎn)動(dòng)變速按鈕，改變主軸轉(zhuǎn)速或主軸進(jìn)給量。 主軸停車時(shí)，將操作手柄扳回中間位置，這時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)仍拖動(dòng)齒輪泵旋轉(zhuǎn)。但此時(shí)整個(gè)液壓系統(tǒng)為低壓油，無法松開制動(dòng)摩擦離合器，而在制動(dòng)彈簧作用下將制動(dòng)摩擦離合器壓緊，使制動(dòng)軸上的齒輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸停車。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。 主軸變速與進(jìn)給變速：將主軸手柄扳至“變速”位置，于 是改變兩個(gè)操縱閥的相互位置，使齒輪泵送出的壓力油進(jìn)入主軸轉(zhuǎn)速預(yù)選閥和主軸進(jìn)給量預(yù)選閥，然后進(jìn)入各變速油缸。與此同時(shí)，另一油路系統(tǒng)推動(dòng)拔叉緩慢運(yùn)動(dòng)，逐漸壓緊主軸正轉(zhuǎn)摩擦離黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 合器，接通主軸電動(dòng)機(jī)到主軸的傳動(dòng)鏈，帶動(dòng)主軸緩慢旋轉(zhuǎn)，稱為緩速，以利于齒輪的順利嚙合。當(dāng)變速完成，松開操作手柄，此時(shí)手柄在彈簧作用下由“變速”位置自動(dòng)復(fù)位到主軸“停車”位置，然后在操縱主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主軸將在新的轉(zhuǎn)速或進(jìn)給量下工作。 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。 Z3040 搖臂鉆床共有四大電動(dòng)機(jī)：主電動(dòng)機(jī) M1，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 和冷卻泵電動(dòng)機(jī) M4。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 Z3040 搖臂鉆床控制線路原理 分析 圖 31 Z3040搖臂鉆床原理圖 Z3040 型搖臂鉆床控制線路原理圖上圖， Z3040 型搖臂鉆床的動(dòng)作是通過機(jī)、電、液進(jìn)行聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)床控制電路采用 380V/100V 隔離變壓器供電，但其二次繞組增設(shè) 24V 安全電壓供局部照明使用。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 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。 QF QF QF5 分別為機(jī)床控制電路、機(jī)床工作信號(hào)指示電路和機(jī)床工作照明電路和過載及短路保護(hù)開關(guān)。 開車前的準(zhǔn)備。首先將隔離開關(guān)接通，將電源引入開關(guān) QF1 扳到“接通”位置，接通三相交流電源，此時(shí)總電源指示燈 HL1 亮，表示機(jī)床電氣電路已進(jìn)入帶電狀態(tài)。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 。 Z3040 搖臂鉆床控制線路主電路設(shè)計(jì) 為單方向旋轉(zhuǎn)，由接觸器 KM1 控制，主軸的正反轉(zhuǎn)則由機(jī)床液壓系統(tǒng)操縱機(jī)構(gòu)配合正反轉(zhuǎn)摩擦離合器實(shí)現(xiàn)，并由熱繼電器 FR1 作電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載保護(hù)。 2. M2 由正、反轉(zhuǎn)接觸器 KM KM3 控制實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)?？刂齐娐繁ＷC，在操縱搖臂升降時(shí)，首先使液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，供出壓力油，經(jīng)液壓系統(tǒng)將搖臂松開，然后才使電動(dòng)機(jī) M2 起動(dòng)，拖動(dòng)搖臂上升或下降。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。 M2 為短時(shí)工作，不設(shè)長(zhǎng)期過載保護(hù)。 由接觸器 KM KM5 實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并有熱繼電器 FR2 作長(zhǎng)期過載保護(hù)。 電機(jī)容量小，僅 ，由開關(guān) QS 控制。 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。指示燈電源為 6V。 主電動(dòng)機(jī)控制電路 按下起動(dòng)按鈕 SB2，接觸器 KM1 吸合并自鎖，主軸電動(dòng)機(jī) M1 起動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕 SB8，接觸器 KM1 釋放，主軸電動(dòng)機(jī) M1 停轉(zhuǎn)。 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。 按上升按 鈕 SB3，時(shí)間繼電器 KT1 得電吸合，瞬時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)（ 3335）閉合， 接觸器 KM4 得電吸合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 接通電源正向旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂松開的油腔，推動(dòng)活塞，使搖臂松開。當(dāng)搖臂完全松開后，活塞桿通過彈簧片壓下限位開關(guān) ST2，使其動(dòng)斷觸點(diǎn) ST2（ 17－ 33）斷開，使接觸器 KM4線圈斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，另一動(dòng)合觸點(diǎn) ST2（ 1721）閉合，接觸器 KM2 線圈通電吸合，其主觸點(diǎn)接通升降電動(dòng)機(jī) M2 的電源， M2 啟動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 帶動(dòng)搖臂上升。 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。 當(dāng)搖臂上升到所需位置時(shí)，松開按鈕 SB3，接觸器 KM2 和時(shí)間繼電器 KT1 同時(shí)斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。由于 KT1 釋放，其延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)（ 4749）經(jīng) 13 秒延時(shí)后閉合，接觸器 KM5 的線圈經(jīng)（ 135747495162）線路通電吸合，液壓電動(dòng)機(jī) M3 反向起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，供給壓力油。壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入搖臂夾緊油腔，向相反方向推動(dòng)活塞，使搖臂夾緊。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。 搖臂上升的動(dòng)作過程如下： ? ? ? ?。位置，松開搖臂上升到預(yù)定壓下正轉(zhuǎn)按 正轉(zhuǎn)吸合 停轉(zhuǎn)斷電吸合 吸合3233 22 341 4SBSTMSB MKM MKMKTKM ????? ??搖臂的下降過程與上升基本相同，它們的夾緊和放松電路完全一樣。所不同的是按下降按鈕 SB4 時(shí)為 KM3 線圈得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂下降。 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。KT1 的延時(shí)時(shí)間應(yīng)視搖臂在 M2 斷電至停轉(zhuǎn)前的慣性大小調(diào)整，應(yīng)保證搖臂上升（或下降）后才進(jìn)行夾緊，一般調(diào)整在 1～ 3 秒。 搖臂升降的限位保護(hù)，由組合開關(guān) ST1 來實(shí)現(xiàn)。 ST1 有兩對(duì)觸點(diǎn)， ST11 是搖臂上升時(shí)的極限位置保護(hù)， ST12（ 2717）是搖臂下降時(shí)的極限位置保護(hù)。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)。但 ST1 的另一觸點(diǎn) ST12（ 2717）仍處于閉合狀態(tài)，保證搖臂能夠下 降。同理，當(dāng)搖臂下降到極限位置時(shí)， ST12（ 2717）動(dòng)作，電路斷開， KM3 釋放，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)。而 ST1 的另一動(dòng)斷觸點(diǎn) ST11(1517)仍閉合，以保證搖臂能夠上升。 搖臂的自動(dòng)夾緊是由行程 ST3 來控制的。如果液壓夾緊系統(tǒng)出現(xiàn)故障而不能自動(dòng)夾緊搖臂，或者由于 ST3 調(diào)整不當(dāng)，在搖臂夾緊后不能使 ST3（ 747）的動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，都會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)處于長(zhǎng)期過載運(yùn)行狀態(tài)，這是不允許的。為了防止損壞液壓泵電動(dòng)機(jī)，電路中使用了熱繼電器 FR2。 搖臂夾緊動(dòng)作過程如下： 搖臂升到預(yù)定位置，松開 SB3→ KT1（ 4749）斷電延時(shí)閉合→ KM5 吸合、 M3 反轉(zhuǎn)→搖臂夾緊→ ST3（ 747）受壓斷開→ KM M均斷電釋放。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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。 SA2 有 3 個(gè)位置：中間位（零位）時(shí)，立柱和主軸箱的松開或夾緊同時(shí)進(jìn)行；左邊位為立柱的夾緊或放松；右邊位為主軸