1、综合课程设计 摘要1摘要新型组合钻床，属于机械加工用钻床。它由工作台、安装在工作台两端及一侧的导轨，导轨与工作台的边缘平行，钻架通过吊铁和锁紧螺钉安装在导轨上；导轨上设有燕尾，钻架可在导轨上水平移动；钻架包括溜板、溜板上装有传动机构，溜板底面上设有与导轨上的燕尾相配合的燕尾槽，机械滑台上装有主支撑架，主支撑架上装有纵向机械滑台及控制系统，控制系统连接一控制活动按钮站，纵向机械滑台上装有附属支撑架，附属支撑架上通过机械滑台装有水平方向的钻削动力头。它解决了现有的钻床加工大型零部件特别是回转体直径较大时操作不方便、加工困难等技术问题。关键词：组合钻床，PLC，可编程控制器综合课程设计 1 绪论21
2、. 绪论1.1 课题背景随着生产的发展，产品精度的提高，机床加工的自动化程度也越来越高。数控机床，加工中心已构成现代加工方法之代表。但是根据我国的实际情况，对现有机床进行全部更新换代，几乎是不可能的。因此为提高机床的生产率，改善工人的劳动条件，提高一般机床切削加工的自动化程度，提高控制系统的可靠性，对现有机床进行 PC 改造，仍然具有非常现实的意义，正是利用了 PC控制技术具有功能强，速度快，可靠性高，经济实用等特点，针对双面组合钻床的控制部分进行了改造，并分析了系统的性能。1.2 组合机床的概述组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质
3、、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC） 、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。1.3 双面组合钻床的介绍双面组合钻床是一
4、种钻削较厚工件的加工钻床，加工要求双面同时钻削，并同轴钻孔，加工精度要求高，采用传统的继电器-接触器控制，要用大量的中间继电器，时间继电器，计数器，存在线路复杂，故障率高，控制柜体积大，成本高等特点，而采用可编程控制器 S7-200，不仅可以提高控制系统的可靠性，降低运行故障率，而且改变程序即可实现不同工件的加工钻削工艺要求，充分发挥组合钻床的多种加工功能。1.4 PLC 简介1.4.1 PLC 定义综合课程设计 1 绪论3PLC 即可编程控制器（Programmable Logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会（Intern
5、ational Electrical Committee 颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义;PLC 英文全称 Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是可编程逻辑控制电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 PLC。1.4.2 PLC 基础知识P
6、LC 的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。在传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机，印刷机，订书机，组合机床，磨床，包装等。目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及文化娱乐等各个行业，使用广泛。综合课程设计 2 双面钻孔组合机床概述42. 双面钻孔组合机床控制概述2.
7、1 双面钻孔组合机床主电路原理图双面钻孔组合机床的左，右钻头的旋转，分别由交流电动机带动，而左右滑台的移动由液压缸通过电磁阀实现驱动，控制主电路如图 2.1 所示。图 2.1 双面钻孔组合机床主电路原理图2.2 双面钻孔组合机床的工作流程图组合钻床工作流程图如图 2.2 所示双面钻孔组合机床各电动机控制要求：双面钻孔组合钻床各电动机只有在液压泵电动机 M1 正常启动时启动运转，滑台液压系统只有在液压泵工作后，才能启动。刀具电动机 M2,M3 应在滑台进给循环开始时启动运转，滑台退回原位后停止运转。切削液压泵电动机 M4 可以在滑台工进时自动启动，在工进结束后自综合课程设计 2 双面钻孔组合机床
8、概述5动停止，也可以用手动方式控制启动和停止。图 2.2 双面钻孔组合钻床工作流程图2.3 双面钻孔组合钻床控制过程2.3.1 各电磁阀动作状态机床动力滑台、工件定位、加紧装置控制要求：机床动力滑台、工件定位、加紧装置由液压系统驱动。电磁阀 YV1 和 YV2 控制定位销液压缸的运动方向；YV3、YV4 控制夹紧液压缸活塞的运动方向；YV5、YV6 及 YV7 为左机滑台油路的换向电磁阀；YV8、YV9、YV10 为右机滑台油路中的换向电磁阀。如表 2.1综合课程设计 2 双面钻孔组合机床概述6表 2.1 各电磁阀动作状态表从表 2.1 中可以看出，电磁阀 YV1 线圈通电时，机床工件定位装置
9、将工件定位；当电磁阀 YV3 通电时，机床工件夹紧装置将工件夹紧；当电磁阀 YV3、YV5通电时，左机滑台快速移动；当电磁阀 YV3、YV8 通电时，右机滑台快速移动；当电磁阀 YV3、YV7 或 YV3、YV10 通电时，左机滑台或右机滑台工进；当电磁阀YV3、YV6 或 YV3、YV9 通电时，左机滑台或右机滑台快速后退；当电磁阀 YV4通电时，松开定位销；当电磁阀 YV2 通电时，机床拨开定位销；定位销松开后，撞击行程开关 ST1，机床停止运行。2.3.2 双面组合钻床总控制过程当需要机床工作时，将工件装入定位夹紧装置，按下液压系统启动按钮SB4，机床按如下步骤工作:按下液压系统启动按钮
10、 SB4工件定位和夹紧左、右两面动力滑台同时快速进给左、右两面动力滑台同时工进左、右两面动力滑台快退至原位夹紧装置松开 拔出定位销。在左、右两面动力滑台快速进给的同时，左机刀具电动机 M2、右机刀具电动机 M3 启动运转工作，提供切削动力；在左、右两面动力滑台工进时，切削液电动机 M4 自动启动，在工进结束时切削液泵电动机自动停止。在滑台退回原位后，左、右机刀具电动机 M2、M3 停止运转。控制电路如图 2.3 所示综合课程设计 3 双面钻孔组合机床工作原理7图 2.3 双面钻孔组合机床控制电路图3.双位组合钻床工作原理3.1 系统启动按下系统启动按钮 SB2接触器 KM1 启动并自锁液压泵电
11、动机 M1 启动系统启动3.2 液压回路启动按下液压回路启动按钮 SB4启动液压回路3.3 工件定位当启动液压回路后由于 KM1 自锁电磁铁 YV1 得电，液压缸工作实现工件定位3.4 工件的夹紧当工件定好位后遇到定位行程开关 ST2接通电磁铁 YV3，液压缸夹紧工件工件夹紧后压力继电器 KP 闭合电磁铁 KM2,KM3 通电左机刀具电动机M2,右机刀具电动机 M3 接通，电机工作KM2,KM3 通电后自锁使电磁铁 KM4 得电切削液电动机 M4 启动3.5 滑台快进工件定位后接通中间继电器 KM7电磁铁 YV5 得电左机滑台液压缸快进或者 KM7 接通电磁铁 YV8 得电右机滑台液压缸快进综
12、合课程设计 3 双面钻孔组合机床工作原理83.6 滑台工进当快进结束时碰到左机滑台快进结束行程开关 ST3YV5 失电，电磁阀YV7 得电左机滑台液压缸工进或者遇到 ST6 右机滑台快进结束行程开关YV8失电，电磁阀 YV10 得电右机滑台工进3.7 滑台快退当工进结束时遇到左机滑台工进结束行程开关 ST4电磁铁 YV7 失电，电磁铁 YV6 得电左机滑台液压缸快退或者遇到右机滑台工进结束行程开关ST7电磁铁 YV10 失电结束工进，电磁铁 YV9 得电右机滑台快退。3.8 松开工件当左机滑台快退结束遇到行程开关 ST5 和右机滑台快退结束行程开关 ST8时电磁铁 YV9,YV6 失电结束快退
13、电磁铁 YV4 得电液压缸松开工件3.9 拔定位销当松开工件后，同时回到原位遇到工件压紧原位行程开关 ST1电磁铁YV2 得电液压缸拔出定位销完成一次加工过程3.10 点动按钮在加工过程中可以实现点动控制：SB5左刀具电动机 M2 点动按钮；SB6右刀具电动机 M3 点动按钮；SB7夹紧松开点动按钮；SB8左机快进点动按钮；SB9左机快退点动按钮；SB10右机快进点动按钮；SB11右机快退点动按钮；3.11 综述工作原理启动液压泵电动机 M1,按下启动按钮 SB2，KM1 自锁接通 KM1，液压泵电动机工作按下液压回路启动按钮 SB4工件定位电磁阀 YV1 得电，工件定位碰上工件定位结束行程开
14、关 ST2工件夹紧电磁阀 YV3 得电，同时断开定位电磁阀 YV1接触器 KM7 通电并自锁同时接通左机快进电磁阀 YV5 和右机快进电磁阀 YV8,实现快进碰上左机快进结束行程开关 ST3，断开 YV5，工进电磁阀YV7 工作；同时遇到右机结束行程开关 ST6，YV8 失电，YV10 工作，实现工进碰到左机工进结束行程开关 ST4，右机工进结束行程开关 ST7，电磁阀YV7,YV10 断电，结束工进过程KM7 断电，YV3 失电，同时 YV6，YV9 通电，滑台快退快退结束遇到 ST5，ST8 快退结束行程快关结束快退过程YV6,YV9 失电，同时 YV4 得电松开工件工件压紧原位行程开关
15、ST9,YV2 得电并拔定位销综合课程设计 3 双面钻孔组合机床工作原理9完成工作过程。综合课程设计 4 双面钻孔组合机床 PLC 设计104.双面钻孔组合机床 PLC 设计4.1 输入输出点分配列出双面钻孔组合机床 PLC 的输入输出点分配表，见表 4.1表 4.1 双面钻孔组合机床 PLC 输入输出分配表输入信号 输出信号名称 代号 输入点编号名称 代号 输出点编号工件手动夹紧按钮 SB0 I0.0 工件夹紧指示灯HL Q0.0总停止按钮 SB1 I0.1 电磁阀 YV1 Q0.1液压泵电动机 M1 启动按钮SB2 I0.2 电磁阀 YV2 Q0.2液压系统停止按钮 SB3 I0.3 电磁
16、阀 YV3 Q0.3液压系统启动开关 SB4 I0.4 电磁阀 YV4 Q0.4左刀具电机 M2 点动按钮 SB5 I0.5 电磁阀 YV5 Q0.5右刀具电机 M3 点动按钮 SB6 I0.6 电磁阀 YV6 Q0.6夹紧松开手动按钮 SB7 I0.7 电磁阀 YV7 Q0.7左机快进点动按钮 SB8 I1.0 电磁阀 YV8 Q1.0左机快退点动按钮 SB9 I1.1 电磁阀 YV9 Q1.1右机快进点动 SB10 I1.2 电磁阀 YV10 Q1.2有机快退点动 SB11 I1.3 液压泵电动机M1 接触器KM1 Q1.3松开工件定位行程开关 ST1 I1.4 左机刀具电动机 M2 接触器KM2 Q1.4工件定位行程开关 ST2 I1.5 右机刀具电动机 M2 接触器KM3 Q1.5左机滑台快进结束行程开关ST3 I1.6 切削液泵电动机M4 接触器KM4 Q1.6左机滑台工进结束行程开关ST4 I1.7左机滑台快退结束行程开关ST5 I2.0右机滑台快进结束行程开关ST6 I2.1右机滑台工进结束行程开关ST7 I2.2右机滑台快退结束行程开关ST8 I2.3
