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1、内容摘要内容摘要深孔钻是加工深孔的专用设备。钻深孔时为保证加工质量、提高工效，加工中钻头的冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。深孔钻组合机床是进行深孔加工的专用设备。加工质量和工作效率是衡量深孔加工性能的两个指标。好的加工设备不仅加工出来的产品质量很高，并且加工效率也很高。但是钻头的冷却和排屑深深地影响着深孔加工的性能，为了使深孔加工能正常进行，进而生产出高质量的产品，必须想出可行的办法很好地解决这两个问题。即使在机械加工中，深孔钻都是一项比较难的工艺，因为它不仅对设备的转速、进给等性能要求极高，而且对钻头的要求业极高，只有高性能的设备才能非常完美的完成深孔加工这项工艺传统的控制方案是采用继电
2、器接触器控制与液压控制相结合的方法，进给次数多，且有快进、快退、工进等多种进给速度的变换，控制系统较复杂，大量的硬件系统接线使系统的可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率，影响了设备的加工质量。采用可编程控制器 PLC 控制，可大大的减少系统的硬件接线，提高了工作可靠性。而且在加工工艺改变时，只需要修改程序，就可适应新的加工要求，大大的提高了工作效率。关键词关键词：深孔钻；继电器接触器控制；PLC 控制目目 录录第第 1 1 章章 引言引言 11.1 深孔钻技术的发展状况11.2 深孔钻组合机床的控制系统1第第 2 2 章章 继电接触器继电接触器控制方案设计控制方案设计 32.1 电气原理图
3、设计 32.1.1 主电路设计32.1.2 控制电路设计42.2 电器元器件选型5第第 3 3 章章 PLCPLC 控制方案设计控制方案设计 83.1 PLC 控制系统硬件电路设计 8 3.1.1 主电路的设计83.1.2 确定 PLC 的选择类型 83.1.3 I/O 点的分配与编号 93.1.4 PLC I/O 接线图设计103.2 PLC 控制系统软件程序设计 103.2.1 顺序功能图的绘制103.2.2 控制程序编制 113.2.3 控制程序调试15结论结论 16设计总结设计总结 17谢辞谢辞 18附录附录 19参考文献参考文献21第第 1 1 章章 引言引言1.11.1 深孔钻技术
4、的发展状况深孔钻技术的发展状况在机械制造业中，人们一般把那些孔的深度对孔的直径的比值大于五的圆柱形的孔叫做深孔，而孔深与孔径的比值被人们称为“长径比” 。然而在深孔加工中，长径比往往大于十。深孔加工技术有广义和狭义之分。从狭义上来讲，深孔加工就是指使用切削加工的方法和工业设备进行深孔加工的技术。从广义上来讲，深孔加工技术不仅包括用于此加工的设备和生产原理，还包括生产过程中的一些工作章程和操作技巧。随着科学技术的日益发展，上世纪末出现了一些能够用于深孔加工的新技术，这些技术增加了深孔加工的功能性，极大地拓展了深孔加工技术的领域。人类对深孔加工技术的需求至少可以上溯到 14 世纪欧洲滑膛枪的问世，
5、远比第一次产业革命现代化机械技术革命来的要早。在某些装备中的深孔零件，常常具有功能越多，对深孔和深孔加工技术的要求越高，其加工难度就越大。至上世纪 60 年代深孔加工技术被用来应用于石油、煤炭采掘、水火力发电机组制造、船舶、航空航天、冶金化工、木材加工机械、饲料机械、等不同行业的装备制造。以深孔零件外特征的民品装备不断涌现出新的品种，成为 20 世纪下半页装备制造业中的一只新秀。1.21.2 深孔钻组合机床的控制系统深孔钻组合机床的控制系统在深孔加工中，钻孔深度与钻头直径之比往往在 5 倍以上。因此，在加工深孔的过程中，排屑与冷却成为主要的问题。而在深孔加工的过程中，采用分级进给的方法，可以使
6、切屑顺利排出，钻头也可以得到较好的冷却。分级进给的加工方法是将被加工孔分为数段进行加工，每次加工只加工其中的一段距离。每次加工后，钻头就后退一定距离，并暂停一定时间，以利于排屑和冷却。这样经过往复多次的加工，直到孔深达到要求，钻头退会原位。深孔钻组合机床进行深孔钻削时，为利于钻头排屑和冷却，需要啄式进给钻削。根据课程设计任务书的控制要求，分析出刀具进退与行程开关示意图如图 1-1 所示。图 1-1 深孔钻组合机床工作示意图在起始位置时，行程开关 SQ0 被压合，按启动按钮 SB2，电动机正转启动，刀具前进。退刀由行程开关控制，当动力头依次压在 SQ1、SQ2、SQ3 上时，电动机反转，刀具会自
7、动退刀，退刀到起始位置时，SQ0 被压合，退刀结束，又自动进刀，直到三个过程全部结束。第第 2 2 章章 继电器继电器接触器控制方案设计接触器控制方案设计2.12.1 电气原理图的设计电气原理图的设计2.1.12.1.1 主电路的设计主电路的设计1.电机的保护装置1）短路电流的保护装置：短路保护的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组，导线绝缘及机械上的严重损坏，或防止电源损坏。常用的短路保护元件有熔断器（FU） 、过电流继电器（KA）及自动开关。2）长期过载保护装置：所谓的长期过载是指电动机带有比额定负载稍微高一点（115%-125%） ）的伏在长期运行，这样会使电动机等电气设备
8、发热而导致问得升高，甚至会超过设备允许的升温使电动机等电气设备的绝缘层损坏，所以必须给予保护。目前使用最多的长期过载保护装置是热继电器（FR） 。3）零励磁保护。直流电动机中使用，本文使用的是三相异步交流电机。2.气动控制原理在电机控制中，为了防止突然断电后，有来电，保证电动机不处于开启状态，为了安全电机必须复位为断开状态，因此在电机控制的接线中通常用一个接触起来控制电机的启动与停止。通常接触器的常开触点与并联从而起到自锁（本电气设计过程中正反转故不需自锁） 。并保持电机一直处于接通状态。1) 由接触器 KM1，KM2 主电动机的正反转。2) 由熔断器 FU1,FU2 实现短路保护,由热继电器
9、 FR1,FR2 实现过载保护。3) 由空气开关 QF 作为电源控制。深孔钻床的主电路图如下图 2-1 所示图 2-1 深孔钻床主电路图2.1.22.1.2 控制电路设计控制电路设计在实际运行中，设计关键：保证工作台第 2 次前进以后压下 SQ1 时行程开关不起作用和工作台第 3 次前进压下 SQ2 时行程开关也不起作用。采用两个时间继电器（KT1和 KT2）即可解决这个问题。控制电路图如图 2-2 所示。图 2-2 深孔钻床控制电路图按下按钮 SB 时，由于 SQ0 是压下的，因此中间继电器 KA1 得电自锁，电磁阀 YA得电，四通阀打向右边，工作台前进；当工作台压下行程开关 SQ1 时，K
10、A2 得电自锁，KA2 的动断触头断开，YA 失电复位，四通阀打向左边，工作台后退，与此同时，KT1 得电自锁，其延时断开触头延时断开，保证工作台下次前进压下 SQ1 时 KA2 不再得电动作；当工作台退回到原位压下 SQ0 时，KA2 断电复位，YA 重新得电，工作台再次前进，直到压下 SQ2 时，KA3 得电自锁，YA 再次失电复位，工作台再次后退，此时由于 KT2得电自锁，保证了工作台下次前进压下 SQ2 时 KA3 不得电；当工作台退回到原位压下SQ0 时，KA3 失电复位，YA 重新得电，工作台再次前进，当压下 SQ3 时，KA4 得电自锁，其动断触头断开，YA 再次失电复位，工作台
11、再次后退，同时 KT1、KT2 失电复位，为下一次循环作好准备；当工作台退回到原位压下 SQ0 时，KA4 断电复位，此时由于 KA1 已经复位，YA 不会得电工作台停止在原位，一个循环结束。2.22.2 电器元件的选择电器元件的选择1.电动机的选型（1 台）选择依据：1）由液压组合机床对电机起动转矩高而起动电流小及需要小范围调速、铁屑飞溅多、灰尘多、而性能要求不很严故选 YR 系列异步电动机。2）用于钻床。综合可选如下电动机：型号 Y2-802-8 规格 1.5KW,380V,1400r/min2.电器元件的选择1）空气开关（1 个）作用：空气开关主要起短路保护和过载保护两个作用。选择依据：
12、也就是按合理选择工作电流，空气开关大小应该是总容量的 1.2 倍左右空气开关太大时相应的保护效果要降低的。IN=(1.5-2.5)*I1+I2*1.2=20.76经查手册选：空开 DZ20Y400 短路通断能力 30A、额定电压 380V、额定电流400A 机械寿命 5000 电气寿命 10002）熔断器：（2 个）选择依据：由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断，在短路电流作用下和超过允许过负
13、荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流。一台电机：熔体额定电流(1.52.5)电动机额定电流。多台电机 : 熔体额定电流(1.52.5)最大电动机额定电流+其余电动机额定电流。经查手册选: FU1 型号 RC1A-30 规格 380V,20A FU1 型号 RC1A-15 规格 380V,15A3）热继电器选型：（2 个）作用：热继电器是电流通过发热元件产生热量，使检测元件受热弯曲而推动机构动作的一种继电器。由于热继电器中
14、发热元件的发热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护和短路保护。它主要用于电动机的过载保护、断相保护和三相电流不平衡运行的保护及其它电气设备状态的控制。选择依据：（1）一般情况下，可选用两相结构热继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。对于三角形接线的电动机，应该选用带断相保护装置的热继电器。（2）热继电器额定电流选择。热继电器的额定电流应大于电动机额定电流。然后根据该额定电流来选择热继电器的型号。（3）热元件额定电流的选择和整定。热元件的额定电流应略大于电动机的额定电流。当电动机启动电流为其额定电流的 6 倍及启动时间不超过 5S 时，热元件的整定电流调节到等于电动机的额定电流；当电动机的启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时，热元件整定电流调节到电动机额定电流的 1.11.15 倍。（4）如果启动，制动，反转频繁将额定电流上升一级经查手册选 KM1 KM2 型号 CJ20-10 规格 380V,10A4）继电器选型：（6 个）选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选
