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1、 1 目录目录前言前言1 摘要、关键摘要、关键 词词2 英文摘要、英文关键英文摘要、英文关键 词词3 第一章第一章 Z3050Z3050 摇臂钻床的主要结构及运动形式摇臂钻床的主要结构及运动形式.4 第二章第二章 Z3050Z3050 摇臂钻床工作原理摇臂钻床工作原理.8 2.1 主电路分析.8 2.2 控制电路分析.9 2.2.1 主轴电机 M1 的控制.9 2.2.2 摇臂升降控制.9 2.2.3 立柱和主轴箱的夹紧与放松控制.10 2.2.4 冷却泵电机 M4 的控制.10 2.2.5 照明、指示电路分析10 第三章第三章 PLCPLC 的简介和特点的简介和特点11 3.1 PLC 的简
2、介. 11 3.2 PLC 的特点. 12 第四章第四章 Z3050Z3050 控制系统控制系统 PLCPLC 改造设计改造设计.13 4.1 系统主要组成部分.13 4.2 PLC 的选型.144.3 输入输出设计. . .144.4 梯形图设计. . 144.5 调试19总结总结20 结束语结束语. . .21 致谢致谢 .22 参考文献参考文献23 附录附录24 附录-1 主电路 .24 附录-2 PLC 外部接线图.25 附录-3 梯形图 .262 前言前言传统机床控制系统基本上采用交流继电器接触器控制方式，可靠性较差。存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。可编程控制器（PLC
3、）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种工业自动控制装置，应用灵活、可靠性高、维护方便。应用 PLC 对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果。把 PLC 控制技术应用到改造 Z3050 摇臂钻床电气控制系统中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。论文对摇臂钻床主电路进行了分析，对控制线路进行了详细的阐述，完成了电气制系统硬件和软件的设计，其中包括 PLC 机型的选择、输入输出信号及地址的分配、I/O 端口的分配、PLC 梯形图程序的设计。3 Z3050 摇臂钻床的摇臂钻床的 PLC 改造设计改造设计摘要摘要传统机床控制系统基本上采用交流继电器接触器控制方式，可
4、靠性较差。存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种工业自动控制装置，应用灵活、可靠性高、维护方便。应用 PLC 对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果。把 PLC 控制技术应用到改造 Z3050B 摇臂钻床电气控制系统中去，从而大大提高摇臂钻床的工作性能。【关键字关键字】：摇臂钻床 PLC 梯形图4 AbstractTraditional machine tool control system basically adopts relay contactor control method, t
5、he reliability is poorer. Low contact life, the failure rate is high, shortcomings and so on line maintenance difficulties. Programmable controller (PLC) is based on microprocessor, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology developed a kind of industri
6、al automatic control device, application flexibility, high reliability, easy maintenance. Using PLC to transform the traditional machine tool control system can achieve good effect to the PLC control technology is applied to transform Z3050 radial drilling machine electric control system, thus great
7、ly improve the performance of radial drilling machine.【Key【Key word】:word】: radial drilling machine PLC ladder diagram5 第一章第一章 Z3050Z3050 摇臂钻床的主要结构及运动形式摇臂钻床的主要结构及运动形式1.11.1 主要结构主要结构 Z3050 摇臂钻床是一种用途广泛的万能机床，适用于加工中小零件，可以进行钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及改螺纹等多种形式的加工，增加适当的工艺装备还可以进行镗孔。主要由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱、主轴及工作台等部分组成。最大钻孔直径为 4
8、0mm，跨距最大 1200mm,最小 300mm。 图 1-1 Z3050 摇臂钻床外形图1.21.2 摇臂钻床主要运动形式摇臂钻床主要运动形式（1）主轴带刀具的旋转与进给运动 主轴的转动与进给运动由一台三相交流异步电动机（3kw）驱动，主轴的转动方向由机械及液压装置控制. （2）各运动部分的移位运动 主轴在三维空间的移位运动有主轴箱沿摇臂方向的水平移动（平动） ；摇臂沿外立柱的升降运动（摇臂的升降运动由一台6 1.1kw 笼型三相异步电动机拖动） ；外立柱带动摇臂沿内立柱的回转运动等三种，各运动部件的移位运动用于实现主轴的对刀移位。 （3）移位运动 部件的夹紧与放松 摇臂钻床的三种对刀移位装
9、置对应三套夹紧与放松装置，对刀移动时，需要将装置放松，机加工过程中，需要将装置夹紧。三套夹紧装置分别为摇臂夹紧（摇臂与外立柱之间） ；主轴箱夹紧（主轴箱与摇臂导轨之间） ；立柱夹紧（外立柱和内立柱之间） 。通常主轴箱和立柱的夹紧与放松同时进行。摇臂的夹紧与放松则要与摇臂升降运动结合进行。Z3050 摇臂钻床夹紧与放松机构液压原理如下图所示。图中液压泵采用双向定量泵。液压泵电动机在正反转时，驱动液压缸中活塞的左右移动，实现夹紧装置的夹紧与放松运动。电磁换向阀 HF 的电磁铁 YA 用于选择夹紧与放松的现象，电磁铁 YA 的线圈不通电时电磁换向阀工作在左工位，接触器 KM4、KM5 控制液压泵电动
10、机的正反转，实现主轴箱和立柱（同时）的夹紧与放松；电磁铁YA 线圈通电时，电磁换向阀工作在右工位，接触器 KM4、KM5 控制液压泵电动机的正反转，实现摇臂的夹紧与放松。图 1-2 Z3050 摇臂钻床夹紧与放松机构液压原理图1.31.3 摇臂钻床的电力拖动特点摇臂钻床的电力拖动特点 由于摇臂钻床的运动部件较多，故采用多电动机拖动，这样可以简化传动装置的结构。整个机床由四台笼型感应电动机拖动，他们分别是 （1）主拖动电动机 7 钻头（主轴）的旋转与钻头的进给，是由一台电动机拖动的，由于多种加工方式的要求，所以对摇臂钻床的主轴与进给都提出较大的调速范围要求。该机床的主轴调速范围为 80，正传最低
11、速度为 25r/min，最高速度为2000r/min,分 6 级变速；进给运动的调速范围为 80，最低进给量是 0.04mm/r,最高进给量是 3.2mm/r，也分为 16 级变速。在加工螺纹时，要求主轴能正反转，由机械方法变换，所以电动机不需要反转。 （2）摇臂升降电动机 当工件与钻头高度不合适时，可将摇臂升高或降低，故需正反转。（3）液压泵电动机 摇臂、立柱、主轴箱的夹紧放松，均采用液压传动菱形块夹紧机构，夹紧用的高压油是由一台电动机带动高压油泵送出的。由于摇臂的夹紧装置与立柱的夹紧装置，主轴的夹紧装置不是同时动作，所以，采用一台电动机拖动高压油泵，由电磁阀控制油路。 （4）冷却液泵电动机
12、 切削时，刀具及工件的冷却由冷却液泵供给所需的冷却液，冷却液流量大小有专用阀门调节，与电动机转速无关。1.41.4Z3050Z3050 摇臂钻床适用范围摇臂钻床适用范围 该机床适用于加工中、小型零件。它可以进行钻孔、扩孔、铰孔和攻螺纹等工作。装置其他工艺装备时，还可以进行镗孔。该机床主轴转速和进给量变换时采用液压预选变速机构；主轴箱、 摇臂、内外立柱夹紧是采用液压-菱形块夹紧机构，夹紧力大，夹紧前后主轴偏心量小；摇臂升降有保险螺母和电器保险机构，进给有钢珠安全离合器等保护装置。8 第二章第二章 Z3050Z3050 摇臂钻床工作原理摇臂钻床工作原理继电器-接触器控制的 Z3050 型摇臂钻床电
13、气控制原理图如下图所示：9 Z3050 型摇臂钻床电气控制电路由以下两部分组成：主电路和控制电路。主电路包括电源开关 QS1，三相交流接触器 KM1KM5 的主触头，热断电器FR1、FR2 的元件以及三相交流电动机 M1M4 等。其中，M1 为主轴电动机，M210 为摇臂升降电动机，M3 为液压泵电动机，M4 为冷却泵电动机。控制电路包括控制变压器 TC，控制按钮 SB1SB6,位置开关 SQ1SQ4,交流接触器 KM1KM5 的线圈和辅助接点，时间继电器 KT，电磁阀 YA，信号指示灯HL1HL3 以及照明灯 EL 等。Z3050 型摇臂钻床采用 380V/50H 三相交流电作为动力电源，有
14、良好的接地保护。图中 FU1 为总的短路保护元件，兼作主轴电动机 M1 和冷却泵电动机 M4的短路保护装置。FU2 熔断器为 M2、M3 及控制变压器 TC 的一次侧提供短路保护。M4 用手动组合开关 QS2 控制，不设过载保护。M1、M3 分别用热继电器KH1、KH2 作过载保护。组合开关 QS1 为机床电源总开关。主轴电动机 M1 只能正转；摇臂升降电动机 M2 由 KM2 和 KM3 实现其正转或反转控制；液压泵电动机 M3 由接触器 KM4 和KM5 进行放松或夹紧控制；冷却泵电动机 M4 只能正转。控制与照明指示所需电源均控制变压器 TC 降压后提供，电压分为127V、36V 以及
15、6V 等。1. 主轴电动机的控制合上电源开关 QS1，按下开关 QS2，接触器 KM1 的线圈得电动作并自锁，其主触头闭合，主轴电动机 M1 启动，指示灯 HL3 点亮。需要停车时，按下开关SB1，接触器 KM1 释放，电动机 M1 停止工作，指示灯 HL3 熄灭。2. 摇臂升降控制按摇臂上升（或下降）按钮 SB3（或 SB4） ，时间断电器 KT 原线圈得电动作，其瞬时闭合延时断开接点（223-224）和瞬时闭合接点（220221）闭合，使电磁铁 YA 和接触器 KM4 的线圈同时动作，液压泵电动机 M3 启动，供给压油。压力油经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压住位置开关 SQ2，使接触器 KM4 释放，M3 停止旋转。KM2（或 KM3）的线圈得电（由 SB3 或 SB4 决定）并动作，摇臂升降电动机 M2正转（或反转） ，带动摇臂上升（或下降） 。如果摇臂没有松开，SQ2 的常开接点不能闭合，KM2（或 KM3）就不能吸合，摇臂不会升降。11 当摇臂上升（或下降）到所需位置时，松开 SB3（或 SB4） ，KM2（或 KM3）和 KT 释放，M2 停止旋转，摇臂停止升降。由于 KT 为断电延时型，在 KT 释放13s 后，其延时闭合常闭接点（211226）闭合
