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1、 河北化工医药职业技术学院毕业论文 2摘 要本文主要阐述了传统钻床PLC改造的可行性，并进行了具体的实施方案，传统钻床传统继电控制系统使用大量的中间继电器、时间继电器,控制触点多,因此电气控制系统存在故障率高、可靠性差、接线复杂、不便于检修等缺点.为了提高钻床控制系统的可靠性,降低故障率,提高钻床的加工效益,很多企业对传统控制钻床的电气控制系统进行了改造本文描述了数控机床的基本组成、工作原理、分类及各自的特点。并且对数控机床中的PLC作了详细的介绍，把PLC在控机床上的控制做了设计。然后以摇臂钻床Z3040为例，描述了它的设计过程，包括控制系统电路的设计，控制原理设计，主电路设计，主控制电路设
2、计，Z3040摇臂钻床原理图，用PLC编写程序对机床进行控制。关键词：可编程控制器 数控机床 数字控制 液压控制 梯形图 原理图 目 录摘要第1章 绪论11.1.1 国外研究现状1 1.1研究现状与研究意义1 1.1.2 国内研究现状2 1.1.3 研究的意义31.2 PLC应用于数控钻出的可能性4第2章总体设计方案102.1 总体方案的设计102.2元器件的选型112.3 PLC的主要类型112.4 本章小结11第3章 摇臂钻床控制线路设计133.1 摇臂钻床控制线路概述133.1.1 操纵机构液压系统133.1.2夹紧机构液压系统143.2摇臂钻床控制线路原理设计153.3 Z3040摇臂
3、钻床控制线路主电路设计163.4 Z3040摇臂钻床控制线路控制电路分析163.4.1主电动机控制电路163.4.2 摇臂升降控制电路163.4.3 立柱和主轴箱松开、夹紧控制电路173.4.4 冷却泵控制电路183.4.5 照明、信号电路183.5 本章小结18第4章摇臂钻床PLC控制系统194.1 PLC的基本特点194.2 PLC的工作原理204.3 PLC的选型 214.3.1 确定I/O点数224.3.2 选配PLC的型号224.4摇臂钻床的PLC控制I/0（输入、输出）地址分配表224.5 PLC控制系统设计244.5.1 主轴电动机控制244.5.2 摇臂升降控制244.5.3立
4、柱与主轴箱松开、夹紧控制24第5章技术展望25结论27参考文献27致谢29附录30 第1章 绪 论数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；数控机床是国防工业现代化的重要战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术，这就要求机械类专业应用型本科学生具备一定的机床数控技术理论知识及应用技能。1.1 研究现状与研究意义美国帕森斯公司和麻省理工学院（MIT）合作，于1952年研制成功第一台三坐标立式数控铣床。生产企业广泛采用自动机床、组合机床和以专用
5、机床为主的自动生产线，形成了大批量生产方式。目前，单件与小批量生产的零件占机械加工总量的80左右，为有效地解决复杂、精密、小批多变的零件加工问题，满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，数控机床应运而生。数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用（美国的数控机床已占机床总数的80% 以上），数控技术高精度、高生产率、适应性好的特点得到充分发挥。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控加工中心是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能
6、实现一次装夹并进行多工序加工。这种机床在刀库中装有钻头、丝锥、铰刀、镗刀等刀具，通过程序指令自动选择刀具，并利用机械手将刀具装在主轴上，这样可大大缩短零件装卸时间和换刀时间。数控技术不仅应用于机床的控制，还用于控制其他的设备，诸如数控线切割机、数控绘图机、数控测量机、数控冲剪机等，仅数控机床就有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及数控加工中心等。1.1.1 国外研究现状及分析数控机床涌现至今的50年,随科技、特别是微电子、盘算机技巧的前进而不断发展。美、德、日三国事当今世上在数控机床科研、设计、制作和应用上,技巧最先进、经验最多的国家。因其社会前提不同,各有特点。美国的特点是,
7、政府器重机床工业,美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和供给充分的经费,且网罗世界人才,特别讲究“效率”和“创新”,重视基础科研。因而在机床技巧上不断创新,如1952年研制降生界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成fms、1987年开创开放式数控系统等。由於美国起首联合汽车、轴承生产需求,充分发展了大批大批生产主动化所需的主动线,而且电子、盘算机技巧在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制作及数控系统基础扎实,且一贯器重科研和创新,故其高性能数控机床技巧在世界也一直领先。当今美国不仅生产宇航等应用的高性能数控机床,也为中小企业生产便宜实用的数控机床(如haa
8、s、fadal公司等)。其存在的教训是,着重於基础科研,疏忽利用技巧,且在上世纪80代政府一度放松了领导,致使数控机床产量增长缓慢,於1982年被落后的日本超过,并大批进口。从90年代起,纠正过去倾向,数控机床技巧上转向实用,产量又逐渐上升。德国政府一贯器重机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。特别讲究“实际”与“实效”,保持“以人为本”,师徒相传,不断前进人员素质。在发展大批大批生产主动化的基础上,於1956年研制出第一台数控机床后,一直保持实事求是,讲究科学精力,不断稳步前进。德国特别重视科学实验,理论与实际相联合,基础科研与利用技巧科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对用户产品、加
9、工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特征问题进行深入的研究,在质量上千锤百炼。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别器重数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功效部件,在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统和heidenhain公司之精密光栅,均为世界驰名,竞相采用。1.1.2国内研究现状及分析数控机床的重要组成部分有数控系统、刀库和机械手、数控刀架和转台、主轴单元(含电主轴)、滚珠丝杠副和滚动导轨副、防护罩和数控刀具等功能部件，这些功能部件的性能已成为整机性能的决定因素。数
10、控系统由显示器、伺服控制器、伺服电机和各种开关、传感器构成。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如:从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，还大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。目前世界最大的三家厂商是：日本Fanuc、德国西门子、日本三菱，其产品量大面广，但技术并不一定是最高的，其余还有法国Num、西班牙凡高等。 数控机床是利用二进制数学方式输入，加工过程可任意编程，主轴及进给速度可按加工工艺需要变化，且能实现多坐标联动，易加工复杂曲面。对于加工对象具有“易变、多变、善变”的特点，换批调整方便，可实现复杂件多品种中小批柔性生产，适应
11、社会对产品多样化的需求。但价格较昂贵，需要正确分析其使用的经济合理性;数控机床利用硬件和软件相结合，能实现信息反馈、补偿、自动加减速等功能，可进一步提高机床的加工精度、效率、自动化程度;数控机床是以电子控制为主的机电一体化机床，充分发挥了微电子、计算机技术特有的优点，易于实现信息化、智能化、网络化，可较易地组成各种先进制造系统，如FMS、FTL、FA，甚至将来的CIMS，能最大限度地提高企业的劳动生产率。 数控机床是机、电、液、气、光多学科各种高科技的综合性组合，特别是以电子、计算机等现代先进技术为基石，必须具有巩固的技术基础，互相配套，缺一不可。如不齐备，则数控机床难以顺利发展。数控机床是由
12、主机、各种元部件(功能部件)和数控系统三大部分组成，还需先进的自动化刀具配合，才能实现加工，各个环节在技术上、质量上必须切实过关，确保工作可靠、稳定，才能保证数控机床加工的精度、效率和自动化，否则，难以在实际生产中使用。 我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，且外方在许多高新产品的核心技术上具有掌控地位，我们对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精度、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能实用数控机床基本上还得依赖进口。 与国外产品相比，我国的差距主要是机床的高速高效化和精密化上。对高速加工技术，国外已进行了多年的研究，对高速加工的机理、机床结构、机床刚度和精度的影响等都有了系统的研究，并开发生产了各种高速铣削中心、高速加工中心，广泛应用于航空器铝合金零件和模具加工上。 据统计，我国大型高性能超精机床每年生产不足千台，仅占国产机床总量和总价值的15%-25%,不到德国或日本的1/20。国外卧式加工中心都装有机床精度及温度补偿系统，加工精度比较稳定，而国内尚在研发中;国外加工中心定位精度基本上按德国标准VDI3441验收，行程1
