【正文】 數(shù)控機(jī)床技巧上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?,產(chǎn)量又逐漸上升。特別講究“實(shí)際”與“實(shí)效” ,保持“以人為本” ,師徒相傳 ,不斷前進(jìn)人員素質(zhì)。德國特別重視科學(xué)實(shí)驗(yàn) ,理論與實(shí)際相聯(lián)合 ,基礎(chǔ)科研與利用技巧科研并重。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí) ,出口遍及世界。德國特別器重?cái)?shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用 ,其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功效部件 , 在質(zhì)量、性能上居世界前列。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 數(shù)控機(jī)床的重要組成部分有數(shù)控系統(tǒng)、刀庫和機(jī)械手、數(shù)控刀架和轉(zhuǎn)臺、主軸單元 (含電主軸 )、滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副、防護(hù)罩和數(shù)控刀具等功能部件， 這些功能部件的性能已成為整機(jī)性能的決定因素。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝系統(tǒng)這么簡單，例如 :從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，還大幅度提高了精度。目前世界最大的三家廠商是：日本 Fanuc、德國西門子、日本三菱，其產(chǎn)品量大面廣，但技術(shù)并不一定是最高的，其余還有法國 Num、西班牙凡高等。對于加工對象具有 “ 易變、多變、善變 ” 的特點(diǎn)，換批調(diào)整方便，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜件多品種中小批柔性生產(chǎn)，適應(yīng)社會(huì)對產(chǎn)品多樣化的需求。數(shù)控機(jī)床利用硬件和軟件相結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)信息反饋、補(bǔ)償、自動(dòng)加減速等功能，可進(jìn)一步提高機(jī)床的加工精度、效率、自動(dòng)化程度 。 數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光多學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套，缺一不可。數(shù)控機(jī)床是由主機(jī)、各種元部件 (功能部件 )和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成，還需先進(jìn)的自動(dòng)化刀具配合，才能實(shí)現(xiàn)加工，各個(gè)環(huán)節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實(shí)過關(guān)，確保工作可靠、穩(wěn)定，才能保證數(shù)控機(jī)床加工的精度、效率和自動(dòng)化，否則，難以在實(shí)際生產(chǎn)中使用。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來源主要依靠引進(jìn)國外技術(shù)，且外方在許多高新產(chǎn)品的核心技術(shù)上具有掌控地位，我們對國外技術(shù)的依存度較高，對引進(jìn)技術(shù)的消化仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國產(chǎn)化率上，沒有上升到形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。 與國外產(chǎn)品相比，我國的差距主要是機(jī)床的高速高效化和精密化上。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國大型高性能超精機(jī)床每年生產(chǎn)不足千臺，僅占國產(chǎn)機(jī)床總量和總價(jià)值的 1． 5%2． 5%,不到德國或日本的 1/20。國外加工中心定位精度基本上按德國標(biāo)準(zhǔn) VDI3441 驗(yàn)收，行程 1000mm 以下，定位精度可控制在 0． 006— 0． 0lmm 以內(nèi)，而國內(nèi)定位精度相對較低。其中，進(jìn)口份額占 63％，數(shù)控機(jī)床進(jìn)口額 34 億美元，占全部進(jìn)口金屬切削機(jī)床的 78． 6%。數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)即數(shù)控系統(tǒng)，我國 90%要從國外進(jìn)口。而且，使用進(jìn)口的裝置組裝起來的機(jī)床，可靠性和質(zhì)量也會(huì)受到影響。 PLC 應(yīng)用于數(shù)控鉆出的可能性 數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床各移動(dòng)部件相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制點(diǎn) 機(jī)床，它是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。而 PLC 是一類以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置。由于它能克服傳統(tǒng)繼電器體積龐大，攻好 高，可靠性差等困難， PLC 已成為人們選擇數(shù)控機(jī)床所用順序控制裝置的主要選擇。 (1）具有手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、程序控制自動(dòng)加工功能，加工過程一般不需人工干預(yù)。 (3） CNC 機(jī)床主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)采用直流或交流無級調(diào)速伺服電動(dòng)機(jī)，無變速箱。 最顯著區(qū)別是當(dāng)加工工件改變時(shí)，數(shù)控機(jī)床只改變加工程序，不需對機(jī)床作較大的調(diào)整。 由于數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，所以數(shù)控機(jī)床能完成復(fù)雜型面的加工，特別是對于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點(diǎn)表示的形狀復(fù)雜的零件，加工非常方便。因此，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，數(shù)控機(jī)床的適應(yīng) 性非常強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床有較高的加工精度，一般在 ～ 之間。 (3） 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機(jī)床上可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)工時(shí)。 數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給范圍都比普通機(jī)床大。 一般來說，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力約 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 8 為普通機(jī)床的三倍，甚至更高。 (4） 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 ，改善勞動(dòng)條件 在輸入程序并啟動(dòng)后，數(shù)控機(jī)床就自動(dòng)地連續(xù)加工，直至零件加工完畢。 (5）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 工時(shí)和工時(shí)費(fèi)用可以精確估計(jì)，生產(chǎn)管理水平提高，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度，簡化和減少檢驗(yàn)、工具夾具準(zhǔn)備等管理工作。 (6）數(shù)控加工是 CAD/CAM 技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ) 工序集中，一機(jī)多用 是數(shù)控機(jī)床的普遍特點(diǎn)。這樣可以 大大 減少裝夾誤差，節(jié)約工序之間的運(yùn)輸、測量和裝夾等輔助時(shí)間，還可以節(jié)省車間的占地面積，帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 9 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 鉆床是孔加工機(jī)床，用來進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。 總體方案的設(shè)計(jì) 搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正反轉(zhuǎn)沿外立柱做上下移動(dòng)。主軸箱安裝在搖臂的水平導(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)。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。 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)。此外，還有一臺冷卻泵電動(dòng)機(jī)對刀具和工件進(jìn)行冷卻。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。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 10 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。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)行存儲于 PLC 內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。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。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。 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。 PLC 類型的選擇 目前各國生產(chǎn)的 PLC 品種繁多，發(fā)展迅速。 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)。 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)。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?？傮w方案包括 PLC 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 11 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。 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。 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。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。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)。 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)。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。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。 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。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 14 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。 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。 開車前的準(zhǔn)備。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。 2. M2 由正、反轉(zhuǎn)接觸器 KM KM3 控制實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。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。 由接觸器 KM KM5 實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并有熱繼電器 FR2 作長期過載保護(hù)。 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。 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)。 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。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。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 16 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。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。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。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。 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。 搖臂升降的限位保護(hù)，由組合開關(guān) ST1 來實(shí)現(xiàn)。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)。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)。 搖臂的自動(dòng)夾緊是由行程 ST3 來控制的。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。 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。復(fù)合按鈕 SB SB8 分別為松開、夾緊控制按鈕。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按松開按鈕 SB7，時(shí)間繼電器 KT KT3 的線圈同時(shí)得電，KT2 是斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器，它的斷電延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn) （ 757）在通電瞬間閉合，電磁鐵 YA1 通電吸合?；钊麠U使行程開關(guān) ST4 復(fù)位，觸點(diǎn) ST4 常閉開關(guān) ,