【正文】 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動由一臺異動電動機(jī)拖動，搖臂的升降由一臺異步電動機(jī)拖動，搖臂、立柱和主軸箱的夾緊/放松由一臺液壓泵電動機(jī)拖動，搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動通常采用手動。 綜上所述，搖臂鉆床的運(yùn)動方式有： ⑴主運(yùn)動主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 ⑵進(jìn)給運(yùn)動主軸的縱向進(jìn)給 ⑶輔助運(yùn)動搖臂沿外立柱垂直移動，主軸箱沿?fù)u臂長度方向移動，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)運(yùn)動。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。由于絲杠與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動，只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。內(nèi)立柱固定在底座的一端，外面套有外立柱，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360176。在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見的機(jī)床。 通過上面的比較，針對數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價(jià)格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時(shí)的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場的干擾信號不容易進(jìn)入PLC。 而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接，非常方便。例如，要考慮工程現(xiàn)場與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式等。 而PLC采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對于使用者來說，無需了解復(fù)雜的計(jì)算機(jī)知識，而只要用較短時(shí)間去熟悉PLC的簡單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程。這就要求設(shè)計(jì)人員遇有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識。 PLC與單片機(jī)比較 單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。PLC還配備了自檢和監(jiān)控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。因而可靠性和維護(hù)性差。 繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，而且調(diào)試和修改均很方便。 (4) 設(shè)計(jì)與施工。PLC根據(jù)給定的定時(shí)值，由軟件和硬件計(jì)數(shù)器來控制制定時(shí)間，定時(shí)精度高、定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，并且一旦調(diào)好，不會變化。 而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間長，定時(shí)范圍廣。用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制會出現(xiàn)定時(shí)的精度不高，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。由于PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題，更不會出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問題。 而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制的，速度相當(dāng)快。觸點(diǎn)的開閉動作一般是幾十毫秒數(shù)量級。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。若控制邏輯復(fù)雜時(shí)，則程序會長一些，輸入輸出的連線并不多。 可編程控制器采用存儲邏輯。特別是想要能夠增加一些邏輯時(shí)就更加困難了，這都是硬接線的緣故。具體如下(1) 控制邏輯 繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸電串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動作等組合或控制邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗也大。它的缺點(diǎn)是動作速度慢，可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng)更加遜色。PLC、單片機(jī)、繼電器接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： PLC與繼電器接觸器相比較 繼電器接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問世以來，一直是機(jī)電控制的主流。 數(shù)控機(jī)床采用PLC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的電氣控制理論上講可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)檩斎氩蓸与A段僅在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖、短時(shí)間的，誤動作將大大減小。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。掃描周期的長短主要取決于程序的長短。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。 ⑶輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，輸出映像寄存器，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。 ⑵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)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。對每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。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。數(shù)控機(jī)床機(jī)械手的位置控制就是PLC的位置控制的典型應(yīng)用。 位置控制。目前PLC都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令和循環(huán)位移與移位指令、所以由PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便地堆生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和加工處理。PLC使用專用的指令或運(yùn)動控制模塊，使運(yùn)動控制與順序控制功能有機(jī)結(jié)合在一起。 本設(shè)計(jì)中PLC實(shí)現(xiàn)的功能，開關(guān)量的邏輯控制。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 安裝簡單維修方便PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 編程簡單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需求，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 ⑺大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性進(jìn)一步提高。 ⑸對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的刷選。 ⑶各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 PLC的基本特點(diǎn)高可靠性 ⑴ 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。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。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。 PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的點(diǎn)控制器。2 PLC的概述可編程控制器（以下簡稱PLC）從其生產(chǎn)到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲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，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng)，有的伺服系統(tǒng)還有位置測量裝置，直接或間接測量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 ⑶伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動裝置組成，通常所說數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成，因此說伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。 ⑴控制介質(zhì) 控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運(yùn)動等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī)床對零件切削加工。 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu) 數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四個(gè)部分組成。 ⑹有利于生產(chǎn)管理。數(shù)控機(jī)床的加工，除了裝卸零件、操作鍵盤、觀察機(jī)床運(yùn)行外，其他機(jī)床動作都是按照程序要求自動連結(jié)地盡享切削加工，操作者不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)手工操作。許多復(fù)雜曲線和曲面的加工，普通機(jī)床無法實(shí)現(xiàn)而數(shù)控機(jī)床則完全可以做到。還有自動換刀、自動轉(zhuǎn)速和其他輔助操作自動化等功能，而且無需工序間的檢驗(yàn)與測量，故使輔助時(shí)間大為縮短。 ⑶加工生產(chǎn)效率高。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，零件加工的精度和質(zhì)量有機(jī)床,保證完全消除了操作者的認(rèn)為誤差。因此數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)若干個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動,加工工程序可按對加工零件的要求而變換、而不需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，就能適應(yīng)新的工作要求。 數(shù)控機(jī)床是一種高效能自動化加工設(shè)備。 ⑶輸入/輸出（I/O）接口 數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理后輸出的控制信號除了對進(jìn)給運(yùn)動軌跡進(jìn)行精確的控制外，還需要對機(jī)床主軸啟/停、換向、刀具更換、工件夾緊/松開以及液壓、冷卻、潤滑、分度工作臺轉(zhuǎn)位等輔助運(yùn)動進(jìn)行控制。為了保證進(jìn)給運(yùn)動的位置精度，人們采取了一些有效的措施。 一般說來，數(shù)控機(jī)床功能的強(qiáng)弱主要取決于計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）裝置。 ⑵進(jìn)給運(yùn)動 進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床最主要的地方，即用電氣驅(qū)動代替了機(jī)械驅(qū)動，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動是由進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成的。從數(shù)控機(jī)床最終要完成的任務(wù)看，主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容： ⑴主軸運(yùn)動 和普通機(jī)床一樣，主軸運(yùn)動主要完成切削任務(wù)，其動力約占機(jī)床動力的70%~80%。伺服系統(tǒng)的作用就是將進(jìn)給速度、位移量等信息轉(zhuǎn)換成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動，數(shù)控系統(tǒng)要求伺服系統(tǒng)能準(zhǔn)確、快速地跟隨控制信息，執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動，同時(shí)，檢測犯規(guī)系統(tǒng)將機(jī)械運(yùn)動的實(shí)際位置、速度等信息反饋至數(shù)控系統(tǒng)中，并與指令數(shù)值進(jìn)行比較后發(fā)出相應(yīng)指令，修正所產(chǎn)生的偏差，提高數(shù)控機(jī)床的位置控制精度。 數(shù)控機(jī)床原理和特點(diǎn)在對零件進(jìn)行數(shù)控加工之前，首先要根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝方案，用規(guī)定的代碼和