【正文】 。它不僅具有各種邏輯控制功能，而且還具有運(yùn) 算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信功能的控制， 同時(shí)還 具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 2 Z3040 搖臂 鉆床的用途及工作原理 機(jī)床的主要結(jié)構(gòu) Z3040 型 搖臂鉆床的外型圖如圖 21 所示 。主軸箱固定在搖臂上，可以沿?fù)u臂徑向運(yùn)動(dòng)。 。 圖 21 Z3040 搖臂鉆床外型圖 Z3040 搖臂鉆床鉆床是一種用途廣泛的萬(wàn)能機(jī)床，它可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔 及攻螺紋等工藝。在各類鉆床中，搖臂鉆床具有操作方便、靈活、適用范圍廣等特 點(diǎn)，特 別適用于多孔大型零件的孔加工 ， 是機(jī)械加工中常用的機(jī)床加工設(shè)備 。 （ 1） 主運(yùn)動(dòng) 主軸帶著鉆頭（刀具）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （ 3）輔助運(yùn)動(dòng) 輔助運(yùn)動(dòng)用來(lái)調(diào)整主軸（刀具）與工件縱向、橫向即水平面上的相 對(duì)位置以及相對(duì)高度。 電力拖動(dòng)特點(diǎn) （ 1） 搖臂鉆床采用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)和主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；由搖臂升降電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)搖臂升降；由液壓泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵供出壓力油完成主軸箱、內(nèi)外立柱和搖臂的夾緊與松開(kāi)；由冷卻泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵，供出冷卻液進(jìn)行刀具加工過(guò)程中的冷卻。所以主軸變速機(jī)構(gòu)與進(jìn)給變 速機(jī)構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。前者由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒輪泵送出壓力油，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸正、反轉(zhuǎn)，停車制動(dòng)，空擋、變速的操作。 系統(tǒng)控制要求分析 （ 1）刀具主軸的正反轉(zhuǎn)控制，以實(shí)現(xiàn)螺紋的加工及退刀。 （ 3）外立柱、搖臂、主軸箱、等部件位置的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。 （ 5）冷卻泵及液壓泵電動(dòng)機(jī)的起?？刂?。 （ 7） 搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)與搖臂的升降不允許同時(shí)進(jìn)行，它們之間應(yīng)互鎖，以確保安全。 照明與信號(hào)指示電路分析 HL1 為主軸箱與立柱的松開(kāi)指示燈。 HL2 為主軸箱與立柱夾緊指示燈。 HL3 為主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)指示燈。 EL為機(jī)床局部照明燈，由控制變壓器 TC 供給 24V 安全電壓，由手動(dòng)開(kāi)關(guān) SA2 控制。在液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 的正反轉(zhuǎn)控制電路中，接觸器 KM4 和 KM5 采用了電氣聯(lián)鎖，在主軸箱和立柱的夾緊、放松電路中，為保證壓力油不供給搖臂夾緊油路，將按鈕 SB5 和 SB6 的常閉觸頭串聯(lián)在電磁閥 YV 線圈的電路中，以達(dá)到聯(lián)鎖的目的。 行程開(kāi)關(guān) SQ3 是搖臂夾緊到位的信號(hào)開(kāi)關(guān)，其常閉觸頭串聯(lián)在接觸器 KM5 線圈、電磁閥 YV線圈電路中。 （ 3）時(shí)間繼電器聯(lián)鎖 通過(guò)時(shí)間繼電器 KT 延時(shí)斷開(kāi)的常開(kāi)觸頭和延時(shí)閉合的常閉觸頭，時(shí)間繼電器 KT 能保證在搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 完全停止運(yùn)行后，才能進(jìn)行搖臂的夾緊動(dòng)作，時(shí)間繼電器 KT 的延時(shí)長(zhǎng)短由搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 從切斷電源到停止的慣性大小來(lái)決定。 （ 5）機(jī)床的限位保護(hù) 搖臂升降都有限位保護(hù)，由組合限位開(kāi)關(guān) SQ1 來(lái)完成。搖臂上升到上極限位置時(shí)，撞塊使組合開(kāi)關(guān)觸頭 SQ1 斷開(kāi)，接觸器 KM2 線圈斷電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)。當(dāng)搖臂下降達(dá)下極限位置時(shí)，撞塊使組合限位開(kāi)關(guān) SQ5 觸頭斷開(kāi)，接觸器 KM3 線圈得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 停轉(zhuǎn)。 3 電氣控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) PLC 的選擇 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 的種類也越來(lái) 越多， 且功能也日趨完善。 在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，德國(guó)西門子（ Siemens）公司生產(chǎn)的 SIMATIC S7－ 200 系列 PLC 是被廣泛應(yīng)用之一。由于它具有應(yīng)用靈活、擴(kuò)展性好、操作方便、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件和軟件設(shè)計(jì)、通用性強(qiáng)、價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn) ,因此在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。有 CPU21X 和 CPU22X兩代產(chǎn)品，其中 SIMATICS7－ 200（ CPU22X）包括 CPU221, CPU222, CPU22 CPU22CPU226XM 等 5 種基本型號(hào)的 CPU。 主軸電動(dòng)機(jī)的控制 圖 31 Z3040 搖臂鉆床 主軸電機(jī) 電氣控制電路圖 Z3040 搖臂鉆床 主軸電機(jī) 原理 圖 如圖 31 所示，由于 Z3040 搖臂鉆床主電動(dòng)機(jī)的功 率不大，因此采用了全壓直接啟動(dòng)；并且它的主軸正反轉(zhuǎn)是用離合器來(lái)進(jìn)行切換，故電動(dòng)機(jī)只作單向旋轉(zhuǎn)。 圖 32 Z3040 搖臂鉆床主軸電動(dòng)機(jī) 控制 流程圖 圖 33 Z3040 搖臂鉆床主軸電機(jī)控制的 I/O 接 口 圖 按下主軸起動(dòng)按鈕 SB2 主軸電機(jī)起動(dòng) 按下主 軸停止按鈕 SB1？ 軸停止 主軸電機(jī)停轉(zhuǎn) N Y 圖 34 Z3040 搖臂鉆床 主軸電機(jī)控制 梯形圖 搖臂升降控制 （ 1） 搖臂上升過(guò)程 圖 35 是 Z3040 搖臂鉆床搖臂上升控制電路原理圖 ，要使搖臂做上升運(yùn)動(dòng)，首先必須將夾緊裝置松開(kāi)，當(dāng)搖臂上升到位后，夾緊 裝置再將搖臂夾緊，根據(jù)搖臂上升控制要求和控制原理，繪出如圖 36 Z3040 搖臂鉆床上升控制的流程圖。根據(jù)搖臂上升 PLC 控制系統(tǒng)要求繪出如圖 37 Z3040 搖臂鉆床上升 I/O 接 口圖。搖臂的下降是利用電動(dòng)機(jī) M2 的正 轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而 M2 的正 轉(zhuǎn)是由接觸器 KM3 來(lái)控制。搖臂下降控制回路中的 SQ1 為搖臂下降極限位置保護(hù)用的行程開(kāi)關(guān)。 搖臂下降 PLC 控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有 4 個(gè)，其中有 1 個(gè)為搖臂 下降 啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)，2 個(gè)行程開(kāi)關(guān)， 1 個(gè)熱繼電器， PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 4 個(gè)，其中 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)搖臂下降電動(dòng)機(jī) 正 轉(zhuǎn)接觸器 KM3， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 KM5， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)搖臂松開(kāi)到位指示燈 HL1， 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)夾緊到位指示燈 HL2。 按下?lián)u臂 下降 啟動(dòng)按鈕 SB4 時(shí)，輸入觸點(diǎn) 接通，輔助繼電器 得電輸出，同時(shí)輸出繼電器 和 線圈得電輸出， 驅(qū)動(dòng) KM4 和 YV 線圈得電 ,液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 正轉(zhuǎn)，搖臂松開(kāi)。 圖 38 Z3040 搖臂鉆床 搖臂下降控制電路圖 當(dāng)搖臂 下降 到位，松開(kāi)搖臂 下降 按鈕 SB4，輸入觸點(diǎn) 斷開(kāi)，輸出繼電器 和 線圈失電，驅(qū)動(dòng) KM3 和 YV線圈失電 ,搖臂停止 下降 。搖臂夾緊到位時(shí)，壓下?lián)u臂微動(dòng)開(kāi)關(guān) SQ3 時(shí)，輸入觸點(diǎn) 斷開(kāi)，輸出繼電器 斷電，驅(qū)動(dòng) KM5 線圈失電，輸出繼電 器 線圈得電輸出，驅(qū)動(dòng) HL2 線圈得電，搖臂夾緊指示燈亮，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停止工作。 圖 39 Z3040 搖臂鉆床搖臂下降控制的流程圖 松開(kāi)搖臂下降 起動(dòng)按鈕 SB4 搖臂下降 下降 到位？ 搖臂夾緊SQ3壓下？ M3 停轉(zhuǎn)，搖 臂下降結(jié)束 主軸箱與立柱松開(kāi)、夾緊 搖臂夾緊（ SQ3 壓 下 、 SQ2 釋放） 按下?lián)u臂 下降 起動(dòng)按鈕 SB4 液壓泵電機(jī) M3反轉(zhuǎn)起動(dòng) 搖臂松開(kāi)SQ2 壓下？ N N N Y Y Y 圖 310 Z3040 搖臂鉆床 搖臂下降 I/O 接口圖 圖 311 Z3040 搖臂鉆床 主軸箱、立柱電氣控制圖 （ 3） 主軸箱、立柱的松開(kāi)和夾緊 根據(jù) 圖 311 Z3040 搖臂鉆床主軸箱、立柱電氣控制圖所示，立柱和主軸箱的松開(kāi)或夾緊控制 均采用液壓操縱夾緊與放松，兩者是同時(shí)進(jìn)行的，工作時(shí)要求二位六通閥 YV 不通電。指示燈 HL HL2 指示其動(dòng)作。 按下主軸箱、立柱松開(kāi)按鈕 SB5 時(shí)，輸入觸點(diǎn) 接通，輸出繼電器 不得電，驅(qū)動(dòng) YV線圈失電，輸出繼電器 線圈得電輸出，驅(qū)動(dòng) KM4 線圈得電，搖臂主軸箱、立柱松開(kāi)，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 反 轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，主軸箱、立柱松開(kāi)到位指示燈亮。根據(jù)主軸箱、立柱控制原理和 I/O 接 口 繪制出如圖 312 Z3040 搖臂鉆床 I/O 接 口 圖。根據(jù)搖臂下降控制要求和控制原理繪出如圖 313 Z3040 搖臂鉆床 立柱、主軸箱控制 流程圖。主軸箱轉(zhuǎn)盤上的 2 個(gè)按鈕 SB SB6