雙面鉆孔組合機(jī)床PLC控制

1、摘要新型組合鉆床，屬于機(jī)械加工用鉆床。它由工作臺(tái)、安裝在工作臺(tái)兩端及一側(cè)的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與工作臺(tái)的邊緣平行，鉆架通過(guò)吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導(dǎo)軌上；導(dǎo)軌上設(shè)有燕尾，鉆架可在導(dǎo)軌上水平移動(dòng)；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，溜板底面上設(shè)有與導(dǎo)軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機(jī)械滑臺(tái)上裝有主支撐架，主支撐架上裝有縱向機(jī)械滑臺(tái)及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動(dòng)按鈕站，縱向機(jī)械滑臺(tái)上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過(guò)機(jī)械滑臺(tái)裝有水平方向的鉆削動(dòng)力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉(zhuǎn)體直徑較大時(shí)操作不方便、加工困難等技術(shù)問(wèn)題。關(guān)鍵詞：組合鉆床，PLC，可編程控制器1. 緒論1.1課題背景 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品

2、精度的提高，機(jī)床加工的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。數(shù)控機(jī)床，加工中心已構(gòu)成現(xiàn)代加工方法之代表。但是根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行全部更新?lián)Q代，幾乎是不可能的。因此為提高機(jī)床的生產(chǎn)率，改善工人的勞動(dòng)條件，提高一般機(jī)床切削加工的自動(dòng)化程度，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行PC改造，仍然具有非常現(xiàn)實(shí)的意義，正是利用了PC控制技術(shù)具有功能強(qiáng)，速度快，可靠性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，針對(duì)雙面組合鉆床的控制部分進(jìn)行了改造，并分析了系統(tǒng)的性能。1.2組合機(jī)床的概述組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍

3、工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。1.3雙面組合鉆床的介紹雙面組合鉆床是一種鉆削較厚工件的加工鉆床，加工要求雙面同時(shí)鉆削，并同軸鉆

4、孔，加工精度要求高，采用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制，要用大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，計(jì)數(shù)器，存在線路復(fù)雜，故障率高，控制柜體積大，成本高等特點(diǎn)，而采用可編程控制器S7-200，不僅可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，降低運(yùn)行故障率，而且改變程序即可實(shí)現(xiàn)不同工件的加工鉆削工藝要求，充分發(fā)揮組合鉆床的多種加工功能。1.4 PLC簡(jiǎn)介1.4.1 PLC定義 PLC即可編程控制器（Programmable Logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了

5、如下定義;PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)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(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)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(guò)程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有PLC。1.4.2 PLC基礎(chǔ)知識(shí)PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)

6、作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)，組合機(jī)床，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。2. 雙面鉆孔組合機(jī)床控制概述2.1雙面鉆孔組合機(jī)床主電路原理圖 雙面鉆孔組合機(jī)床的左，右鉆頭的旋轉(zhuǎn)，分別由交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，而左右滑臺(tái)的移動(dòng)由液壓缸通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，控制主電路如圖2.1

7、所示。圖2.1 雙面鉆孔組合機(jī)床主電路原理圖2.2雙面鉆孔組合機(jī)床的工作流程圖組合鉆床工作流程圖如圖2.2所示雙面鉆孔組合機(jī)床各電動(dòng)機(jī)控制要求：雙面鉆孔組合鉆床各電動(dòng)機(jī)只有在液壓泵電動(dòng)機(jī)M1正常啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，滑臺(tái)液壓系統(tǒng)只有在液壓泵工作后，才能啟動(dòng)。刀具電動(dòng)機(jī)M2,M3應(yīng)在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，滑臺(tái)退回原位后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。切削液壓泵電動(dòng)機(jī)M4可以在滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束后自動(dòng)停止，也可以用手動(dòng)方式控制啟動(dòng)和停止。 圖2.2 雙面鉆孔組合鉆床工作流程圖2.3 雙面鉆孔組合鉆床控制過(guò)程各電磁閥動(dòng)作狀態(tài)機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、工件定位、加緊裝置控制要求：機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、工件定位、加緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)

8、動(dòng)。電磁閥YV1和YV2控制定位銷液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向；YV3、YV4控制夾緊液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)方向；YV5、YV6及YV7為左機(jī)滑臺(tái)油路的換向電磁閥；YV8、YV9、YV10為右機(jī)滑臺(tái)油路中的換向電磁閥。如表2.1表 2.1 各電磁閥動(dòng)作狀態(tài)表從表2.1中可以看出，電磁閥YV1線圈通電時(shí)，機(jī)床工件定位裝置將工件定位；當(dāng)電磁閥YV3通電時(shí)，機(jī)床工件夾緊裝置將工件夾緊；當(dāng)電磁閥YV3、YV5通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥YV3、YV8通電時(shí)，右機(jī)滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥YV3、YV7或YV3、YV10通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)或右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)；當(dāng)電磁閥YV3、YV6或YV3、YV9通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)或右機(jī)滑臺(tái)快速

9、后退；當(dāng)電磁閥YV4通電時(shí)，松開(kāi)定位銷；當(dāng)電磁閥YV2通電時(shí)，機(jī)床撥開(kāi)定位銷；定位銷松開(kāi)后，撞擊行程開(kāi)關(guān)ST1，機(jī)床停止運(yùn)行。 雙面組合鉆床總控制過(guò)程當(dāng)需要機(jī)床工作時(shí)，將工件裝入定位夾緊裝置，按下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB4，機(jī)床按如下步驟工作:按下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB4工件定位和夾緊左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)同時(shí)快速進(jìn)給左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)同時(shí)工進(jìn)左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)快退至原位夾緊裝置松開(kāi) 拔出定位銷。在左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)快速進(jìn)給的同時(shí)，左機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2、右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，提供切削動(dòng)力；在左、右兩面動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，切削液電動(dòng)機(jī)M4自動(dòng)啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束時(shí)切削液泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。在滑臺(tái)退回原位后，

10、左、右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2、M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂齐娐啡鐖D2.3所示圖2.3雙面鉆孔組合機(jī)床控制電路圖3.雙位組合鉆床工作原理3.1系統(tǒng)啟動(dòng) 按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB2接觸器KM1啟動(dòng)并自鎖液壓泵電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)3.2液壓回路啟動(dòng) 按下液壓回路啟動(dòng)按鈕SB4啟動(dòng)液壓回路3.3工件定位 當(dāng)啟動(dòng)液壓回路后由于KM1自鎖電磁鐵YV1得電，液壓缸工作實(shí)現(xiàn)工件定位3.4工件的夾緊 當(dāng)工件定好位后遇到定位行程開(kāi)關(guān)ST2接通電磁鐵YV3，液壓缸夾緊工件 工件夾緊后壓力繼電器KP閉合電磁鐵KM2,KM3通電左機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2,右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M3接通，電機(jī)工作 KM2,KM3通電后自鎖使電磁鐵KM4得電切削液電動(dòng)機(jī)M

11、4啟動(dòng)3.5滑臺(tái)快進(jìn) 工件定位后接通中間繼電器KM7電磁鐵YV5得電左機(jī)滑臺(tái)液壓缸快進(jìn)或者KM7接通電磁鐵YV8得電右機(jī)滑臺(tái)液壓缸快進(jìn)3.6滑臺(tái)工進(jìn) 當(dāng)快進(jìn)結(jié)束時(shí)碰到左機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST3YV5失電，電磁閥YV7得電左機(jī)滑臺(tái)液壓缸工進(jìn)或者遇到ST6右機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)YV8失電，電磁閥YV10得電右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)3.7滑臺(tái)快退 當(dāng)工進(jìn)結(jié)束時(shí)遇到左機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST4電磁鐵YV7失電，電磁鐵YV6得電左機(jī)滑臺(tái)液壓缸快退或者遇到右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST7電磁鐵YV10失電結(jié)束工進(jìn)，電磁鐵YV9得電右機(jī)滑臺(tái)快退。3.8松開(kāi)工件 當(dāng)左機(jī)滑臺(tái)快退結(jié)束遇到行程開(kāi)關(guān)ST5和右機(jī)滑臺(tái)快退結(jié)

12、束行程開(kāi)關(guān)ST8時(shí)電磁鐵YV9,YV6失電結(jié)束快退電磁鐵YV4得電液壓缸松開(kāi)工件3.9拔定位銷 當(dāng)松開(kāi)工件后，同時(shí)回到原位遇到工件壓緊原位行程開(kāi)關(guān)ST1電磁鐵YV2得電液壓缸拔出定位銷完成一次加工過(guò)程3.10點(diǎn)動(dòng)按鈕 在加工過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制： SB5左刀具電動(dòng)機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)按鈕； SB6右刀具電動(dòng)機(jī)M3點(diǎn)動(dòng)按鈕； SB7夾緊松開(kāi)點(diǎn)動(dòng)按鈕； SB8左機(jī)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)按鈕； SB9左機(jī)快退點(diǎn)動(dòng)按鈕； SB10右機(jī)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)按鈕； SB11右機(jī)快退點(diǎn)動(dòng)按鈕；3.11綜述工作原理 啟動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)M1,按下啟動(dòng)按鈕SB2，KM1自鎖接通KM1，液壓泵電動(dòng)機(jī)工作按下液壓回路啟動(dòng)按鈕SB4工件定位電磁閥YV1得

13、電，工件定位碰上工件定位結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST2工件夾緊電磁閥YV3得電，同時(shí)斷開(kāi)定位電磁閥YV1接觸器KM7通電并自鎖同時(shí)接通左機(jī)快進(jìn)電磁閥YV5和右機(jī)快進(jìn)電磁閥YV8,實(shí)現(xiàn)快進(jìn)碰上左機(jī)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST3，斷開(kāi)YV5，工進(jìn)電磁閥YV7工作；同時(shí)遇到右機(jī)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST6，YV8失電，YV10工作，實(shí)現(xiàn)工進(jìn)碰到左機(jī)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST4，右機(jī)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST7，電磁閥YV7,YV10斷電，結(jié)束工進(jìn)過(guò)程KM7斷電，YV3失電，同時(shí)YV6，YV9通電，滑臺(tái)快退快退結(jié)束遇到ST5，ST8快退結(jié)束行程快關(guān)結(jié)束快退過(guò)程YV6,YV9失電，同時(shí)YV4得電松開(kāi)工件工件壓緊原位行程開(kāi)關(guān)ST9,YV2得電并拔

14、定位銷完成工作過(guò)程。4.雙面鉆孔組合機(jī)床PLC設(shè)計(jì)4.1輸入輸出點(diǎn)分配列出雙面鉆孔組合機(jī)床PLC的輸入輸出點(diǎn)分配表，見(jiàn)表4.1表4.1 雙面鉆孔組合機(jī)床PLC輸入輸出分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)工件手動(dòng)夾緊按鈕SB0I0.0工件夾緊指示燈HLQ0.0總停止按鈕SB1I0.1電磁閥YV1Q0.1液壓泵電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)按鈕SB2I0.2電磁閥YV2Q0.2液壓系統(tǒng)停止按鈕SB3I0.3電磁閥YV3Q0.3液壓系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB4I0.4電磁閥YV4Q0.4左刀具電機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)按鈕SB5I0.5電磁閥YV5Q0.5右刀具電機(jī)M3點(diǎn)動(dòng)按鈕SB6I0.6電磁閥YV6Q0.6夾緊松

15、開(kāi)手動(dòng)按鈕SB7I0.7電磁閥YV7Q0.7左機(jī)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB8I1.0電磁閥YV8Q1.0左機(jī)快退點(diǎn)動(dòng)按鈕SB9I1.1電磁閥YV9Q1.1右機(jī)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)SB10I1.2電磁閥YV10Q1.2有機(jī)快退點(diǎn)動(dòng)SB11I1.3液壓泵電動(dòng)機(jī)M1接觸器KM1Q1.3松開(kāi)工件定位行程開(kāi)關(guān)ST1I1.4左機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2接觸器KM2Q1.4工件定位行程開(kāi)關(guān)ST2I1.5右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2接觸器KM3Q1.5左機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST3I1.6切削液泵電動(dòng)機(jī)M4接觸器KM4Q1.6左機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST4I1.7左機(jī)滑臺(tái)快退結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST5I2.0右機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST6I2.1右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)

16、結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST7I2.2右機(jī)滑臺(tái)快退結(jié)束行程開(kāi)關(guān)ST8I2.3工件壓緊原位行程開(kāi)關(guān)ST9I2.4工件壓緊壓力繼電器KPI2.5手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)QAI2.64.2 PLC選擇由表3.1可知，24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)電壓的不同選用輸入有4個(gè)點(diǎn)的輸入模塊，分別為M1、M2、M3、M4、M5、M6;S輸出有4個(gè)點(diǎn)的模塊分別為L(zhǎng)1、L2、L3、L4。4.3 雙面鉆孔組合機(jī)床PLC控制接線圖。 根據(jù)表3.1和如上所述，畫(huà)出雙位組合鉆床PLC控制接線圖如圖3.1所示圖4.1 雙面鉆孔組合機(jī)床PLC控制接線圖5.雙面鉆孔組合機(jī)床PLC控制程序5.1 設(shè)計(jì)雙面鉆孔組合機(jī)床自動(dòng)控制圖根據(jù)雙面鉆孔組合機(jī)床的控制要求，設(shè)計(jì)雙面鉆孔組合機(jī)床PLC自動(dòng)控制圖，如圖5.1、5.2、5.3所示圖5.1 控制程序總框圖圖5.2 手動(dòng)控制程序梯形圖圖5.3 雙面鉆孔組合機(jī)床PLC自動(dòng)控制圖5.2設(shè)計(jì)雙面鉆孔組合機(jī)床PLC總控制梯形圖 根據(jù)上述，繪出PLC控制梯形圖，標(biāo)出各邏輯行所控制機(jī)床的各狀態(tài)。如圖5.4所示圖5.4雙面鉆孔組合機(jī)床PLC控制梯形圖6. 結(jié)論本