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正文內(nèi)容

機(jī)電一體化-基于深孔鉆床的電氣控制設(shè)計(編輯修改稿)

2025-01-11 03:50 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 床和長身機(jī)床,并且由于各個構(gòu)件具有互換性,能夠準(zhǔn)確地確定兩組之間的界限。短身機(jī)床具有三根帶導(dǎo)向套的主軸,用于鉆削直徑達(dá) 14 毫米的孔。只有一根主軸的這用機(jī)床,可在實體鋼件上鉆削 20 毫米的孔。該標(biāo)準(zhǔn)系列,包括在實體鋼件上鉆削直徑達(dá) 50 毫米的短身機(jī)床。這種機(jī)床的最大名義鉆削深度為 630 毫米和 1000 毫米(表一)而長身機(jī)床,規(guī)定在實體鋼件上的鉆孔直徑為 75 毫米。該機(jī)床就有傳動功率為30 千瓦的移動主軸箱??梢栽诠ぜD(zhuǎn)動或刀具轉(zhuǎn)動下工作,規(guī)定鉆削深度達(dá) 15000 毫米。 短身鉆床的基本結(jié)構(gòu):床身、滑座及緊固工件平板為一整體鑄件,因而形成一個剛性部件。將其分成單獨部件的標(biāo)準(zhǔn)目前仍處在試驗階段?;涎b有帶鉆削主軸的動力頭。鉆削主軸有齒輪皮帶 傳動機(jī)構(gòu)帶動,可以分級調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)。利用進(jìn)給機(jī)構(gòu)實現(xiàn)進(jìn)給運動和所需的快速行程運動。向?qū)字Ъ茏鳛槎ㄐ氖堑毒叩膶?dǎo)向,并從其中排出冷卻液和切屑。此外,導(dǎo)向套支架還要承受相當(dāng)大的夾緊力和壓力。 深孔鉆床的運動形式: 為了加工各種旋轉(zhuǎn)表面,鉆床必須具有鉆削運動和輔助運動。鉆削運動包括主運動和進(jìn)給運動,而除此之外的所有運動都稱之為輔助運動 鉆床的主運動為主軸的旋轉(zhuǎn)運動,由主軸通過卡爪帶動刀具旋轉(zhuǎn),它承受鉆削加工時的主要切削功率。 根據(jù)工藝要河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 13 求,主軸應(yīng)有不同的切削速度。主軸變速是由主軸電動機(jī)經(jīng)V 帶傳遞到主軸變速箱實現(xiàn)的。 每發(fā) 一個脈沖 , 相當(dāng)于鉆頭前進(jìn)或后退Π /1000mm。 示圖如下 : 快進(jìn)快退行程工作曲線頻率減速點鉆削CWF2 根據(jù)鉆孔工藝要求 , 不同的孔徑 , 不同的鉆孔深度應(yīng)用不同的鉆削給進(jìn)速度 , 考察相應(yīng)的機(jī)械參數(shù) ,可計算出對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)步頻。具體數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的表中 , 在加工時從表中取出對應(yīng)的參數(shù)。 鉆床的電氣控制方案 在 某些零件的 加工生產(chǎn)過程中 , 要進(jìn)行深孔加工 ,有的零件的 加工深 度很深 達(dá) 580mm 的通孔。原來所用的鉆床 , 是由舊式車床改造而成 , 不僅工人勞動強(qiáng)度大 , 生產(chǎn)效率低 , 而且加工精度也難以保證 , 遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展需要 , 為此 ,一種性能優(yōu)越、可靠、自動化程度高的專用 深孔河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 14 鉆床 , 以適應(yīng)現(xiàn)代 深孔 加工技術(shù)的要求。 PLC (可編程序控制器的簡稱 ), 由于其具有技術(shù)新、適應(yīng)性強(qiáng)、體積小、可靠性高、編程方便等優(yōu)點 , 正越來越廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制中最近推出的新一代可編程控制器 , 控制功能更強(qiáng)、速度更快、體積更小、運用也更加靈活。專家們預(yù)言 , 作為工廠自動化三大技術(shù)支柱之一的 PLC 技術(shù)將躍居首位。因此 , 在 深孔 加工專用 深孔鉆床的控制系統(tǒng)設(shè)計中 , 采用了先進(jìn)的 PLC 技術(shù)。 根據(jù) 生產(chǎn)工藝及控制要求:根據(jù)深孔加工要求 , 采用普通麻花鉆加工 580mm 通孔 , 為了提高效率 , 采用雙頭同時鉆孔方案。利用普通麻花鉆鉆深孔 , 需要選用合適的鉆頭轉(zhuǎn)速 , 轉(zhuǎn)速應(yīng)分級可調(diào)。此外 , 還必須便于排屑和冷卻 , 這就需要頻繁進(jìn)退 , 空行程均可高速運行 , 而給進(jìn)鉆削則須用較低的速度。 主軸采用 2021kw 電機(jī),液壓系統(tǒng)是1000kw 電機(jī), 鉆頭旋轉(zhuǎn)運動由三相交流異步電機(jī)通過皮帶輪拖動 。 鉆頭的進(jìn)退運動由步α進(jìn)電機(jī)通過渦輪渦桿帶動 鉆頭作往復(fù)運動,采用直流 24v 電磁閥,行程開關(guān)位置檢測,液壓泵電動機(jī)才能 啟動主軸電動機(jī),有工作狀態(tài)指示及照明,有必要的電氣保護(hù)和連鎖 。鉆頭的給進(jìn)速度隨加工深度的增加要相應(yīng)的減低。鉆床具有自動和手動兩種工作方式 , 左右鉆可獨立作業(yè) , 并具有孔徑切換功能 , 以適應(yīng)不同孔徑孔的加工需要 , 可單步 連續(xù)運行 , 設(shè)有四種檢測功能裝置 , 它們是斷鉆檢測、負(fù)載檢測、轉(zhuǎn)速檢測和零位檢測。 方案設(shè)計: 圖 1 中 SQ A 為原位的行程開關(guān)及擋鐵 ,SQB為轉(zhuǎn)工進(jìn)的行程開關(guān)及擋鐵 ,SQ3 和 C為刀具退離工件后再轉(zhuǎn)快進(jìn)的行程開關(guān)及擋鐵 ,SQ D 為加工終點的行程開關(guān)及河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 15 擋鐵 ,SQ E 為活動擋鐵的行程開關(guān)及擋鐵。開始時 ,動力頭快速和主軸工進(jìn)的兩電動機(jī)起動 ,動力頭快速進(jìn)給 ,活動擋鐵B 隨導(dǎo)桿前進(jìn) , 至壓下 SQ2,動力頭轉(zhuǎn)入工進(jìn)加工。加工期間擋鐵 B 一直壓住 SQ2,而活動擋鐵 B 沿著導(dǎo)桿、相對刀具作向后移動 ,當(dāng)加工至一定深度 (由時間控制 ),刀具快速退出工件 ,進(jìn)行排屑、冷卻。在刀具退出時 ,B 由于無阻擋 ,也隨刀具后退 ,直至 C 擋鐵 壓下 SQ3 時 ,動力頭又轉(zhuǎn)為快進(jìn) ,此時快進(jìn)達(dá)第一次工進(jìn)的深度 ,時間繼電器 TO 延時常開觸頭閉合 ,動力頭退回。經(jīng)過多次分級循環(huán) ,直至鉆孔深度達(dá)到要求為止。此時因控制時間未到 ,時間繼電器 TO 常開觸點未動作 ,動力頭退回信號由終端擋鐵壓下 SQ4 發(fā)出。在動力頭退回過程中 ,當(dāng) SQ4壓下時 ,使電磁鐵 YA 通電 ,銜鐵上升 ,擋著活動擋鐵 B,使它沿著導(dǎo)桿滑動回到原位 (即第一次轉(zhuǎn)工進(jìn)的位置 )。這時 ,擋鐵 E壓下 SQ5,復(fù)位電磁鐵 YA 斷電 ,為下一個工件快進(jìn)到此轉(zhuǎn)工進(jìn)的加工做準(zhǔn)備。動力頭退回原位時 ,壓下 SQ1,動力頭停在原位上 ,整個工作過程 結(jié)束。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 16 ACDS q 2S q1S q 5 S q 3YAS q 4鉆孔深度深孔鉆床的控制原理圖B2 鉆床的液壓控制系統(tǒng) 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成,即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件(附件)和液壓油 .動力元件的作用是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能,指液壓系統(tǒng)中的油泵,它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件 (如液壓缸和液壓馬達(dá) )的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動??刂圃?(即各種液壓閥 )在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根 據(jù)控制功能的不同,液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同,液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 17 密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì),有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。 第 3 章 深孔鉆床上的電氣 控制設(shè)計 plc 控制硬件電路設(shè)計 PLC 問世以來,盡管時間不長,但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化,美國電氣制造商協(xié)會 NEMA( National Electrical Manufactory Association)經(jīng)過四年的調(diào)查工作,于 1984 年首先將其正式命名為 PC( Programmable Controller),并給 PC 作了如下定義: “ PC 是一個數(shù)字式的電子裝置,它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯,順序,計時,計數(shù)與演算等功能,并通過數(shù)字或類似的輸入 /輸出 模塊,以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之功能著,亦被視為 PC,但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器?!? 以后國際電工委員會 (IEC)又先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿,第二稿 ,并在 1987 年 2 月通過了對它的定義: “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制,定時,計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。編程控制器及其 有關(guān)外部設(shè)備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 18 計?!? 總之,可編程控制器是一臺計算機(jī),它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機(jī)。它具有豐富的輸入 /輸出接口,并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用,在實際應(yīng)用時,其硬件需根據(jù)實際需要進(jìn)行選用配置,其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計編制。 高可靠性 : ( 1)所有的 I/O 接口
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