《镗床的改进毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镗床的改进毕业设计（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、镗床的改进摘 要 随着我国工业控制水平的不断提高，可编程控制器技术已经在各行各业得到广泛的应用。使用这一技术来实现对设备的稳定可靠控制，提升产品的竞争力，成为此技术发展的主要驱动力量。PLC技术日益成熟，它以性能好、速度快、可靠性高、环境适应能力和抗干扰能力强，以及编程灵活、方便接线、简单等特点、在工业控制领域得到很好的应用。专业镗孔机床用于大批量生产零件的镗孔和铰孔加工，本人根据其特点设计了一套运动控制系统，既满足工艺要求又降低了生产成本，同时使控制系统的复杂性降低，降低了维修难度。关键词：PLC 镗床 流程图 目录第一章 绪论1 1.1 研究目的1 1.2 机械结构的设计1第二章 控制系统
2、的构建4 2.1 机械系统的控制要求4 2.2 PLC及其选型4 2.2.1 PLC的概述4 2.2.2 PLC的常用语言6 2.2.3 I/O分析6 2.2.4 PLC的选型7第三章 编制PLC流程分析8 3.1 PLC的I/O地址的分配8 3.1.1 I/O点数扩展8 3.2 PLC与外部器件的连接 10 3.3 PLC与外部接线图11 3.4 工艺流程图及分析11第四章 梯形图14第五章 调试16第六章 小结17致谢18参考文献19第一章 绪论1.1 研究目的(一)通过对专用镗孔机床的编程设计，实现对大批量零件的镗孔和铰孔操作，提高了工作效率，降低了生产成本。此设计采用经济性的控制系统，
3、缩短设备的开发周期及控制系统的复杂性和维修难度。 （二）此设计要达到的目的： （1） 根据实际控制要求选择合适的PLC型号及对应的电气元件。 （2） 编写专用机床的PLC流程，并配置好相应的运动参数。 （3） 了解设计的基本工作原理，对设备的维修和程序的优化有很大的帮助。 （三）通过设计可使机床具有以下优点： （1）机械的运动控制简单，工艺参数调整柔性好。在各自的伺服单元的控制下主轴和工作台都可随时调整，优化的伺服运动加减速运动平稳，采用能耗制动，停止定位准确，有效的改善了普通机床电机控制启停时的机械振动、冲击和定位不准确现象，优越的加减速性能，缩短了空行程的运动时间，使机床的切削时间最大化，
4、提高加工效率和加工精度。 （2）在运动控制方式上比传统的普通机床更灵活、平稳，而且利用液压系统来控制滑台的快进和工进,既省电，又减少了产品的生产成本。系统的复杂性也大大降低，具有更高的性价比。 (3) 改进后的机床的主轴加工可以采用两地控制，且具有必要的电气连锁和保护，在一台机床上可以进行多种操作选择，如镗孔，铰孔，先铰再镗等等。 （4）尤其是既要镗孔又要铰孔的机械零部件，而且采用PLC体积小，使得控制系统占用的空间小而功能更强大，为生产提供了很大的帮助。1.2 机械结构的设计 在设计前，我发现普通镗床和普通铰床普遍采用的是工件固定刀头移动对零部件进行加工。而此设计把两种开孔技术用在同一个机床
5、上,使它成为组合机床，由于设计中要求工进使用液压系统控制，若采用工件固定刀头移动的方式加工，则需要两个液压系统对两个刀头进行工进驱动，同时为了实现精确定位，需要两个位控模块，两个钻头的转动也必须分别由两个主轴电机来驱动，这样，不仅成本高，而且由于钻头和主轴电机的质量太大，会引起振动，就会不容易驱动，定位精度也不好控制，滑台上如果只有工作台和随动夹具的话，就可以灵活控制滑台的运动，精度要求也能很好的实现，同时节约了成本。故本设计将系统设计成主轴钻机固定在底座上，载物台动态固定在滑台上,由液压系统控制系统的快进及工进的加工方式。 因而本设计只需要一个主轴电机控制两个刀头的旋转，一套液压系统控制工件
6、运动，一套简单辅助液压系统控制工件的夹具，为了能在一台机床上实现既铰孔又镗孔，则需要工作台能旋转，而且是有一定的角度调整功能，这也就需要一台步进电动机。 因为主轴电机和液压泵不宜频繁启停,所以将电机和液压泵设计成手动启停的方式。夹具的松开和夹紧，采用三位四通电磁换向阀控制液压缸通液的方式来控制。 设计中需要液压系统控制工进及快进，首先则使用容积节流调速液压回路控制液体的流量以达到控制液压缸移动速度，进而控制滑台速度。又因工件的镗铰孔操作在机床的两端实现，那么则需要采用三位四通电磁换向阀使载有工件的滑台到达某位置时能够换向，换工件及工作台旋转时滑台要停止运动。 为了控制工作台的一定角度的转动，步
7、进电动机则需要得到一定的信号才能准确定位，这就需要特殊继电器发送脉冲，和计数器计数。 由于每一种规格的零件的镗或绞的深度不同然后滑台方向改变，还有可能每次所使用刀具的长短不一样，开始工进的位置也就有所不同。为了实现上面的要求，就需要在相应的位置安放行程开关。防止工作台碰到刀架，在接近刀架位置的底座安装上位限开关。 为达到卸装工件的方便，需要定一个参考点，因而在滑台的正中间定一个参考点RP。 主运动采用三相异步电动机驱动，主轴单相运转，还要求停车制动。由于异步电动机的反接制动容易造成反转用于准确停车有一定的困难，而且电能损耗较大;反馈制动虽是比较经济的方法，但它只能在高于同步转速下使用;因此能耗
8、制动更适用此设计的主轴制动停止。由于在加工过程中会产生大量的热量，故可以设计中空的刀具，在刀座处通入冷却液，为了达到控制切削液的通断,可以利用电动按钮控制每条线路上的电磁阀结构示意图见图1.1图1.1 系统结构示意图 第二章 控制系统的构建2.1 机械系统的控制要求 本设计的研究对象是某批零件加工需要进行镗铰孔的专用加工机床的电气控制系统。此机床加工工艺内容是对一零部件进行镗孔或铰孔或既镗孔也绞孔。采用顶部的液压控制和底平面电磁吸合的夹具定位，人工上下料，工件自动定位，零件随着滑台向两侧进给，加工的孔深及大小由实际产品决定，加工时间要求控制根据实际产品上孔的多少及各自对应的深度决定的。使用硬质
9、合金刀头进行孔加工，加工中的排屑和冷却用刀头中心高压冷却孔来实现。 该设备加工工艺的特点是镗.铰工序在同一机床上进行，而且有一定的先后顺序，时间上也要有所控制。如果是使用一个刀架配一个换刀系统，也有一定的合理性，但是那样使整个设备的体积变大，增加了产品加工时间，更重要的是这样加大了生产的成本。而把两刀安置在机床底座上，让滑台进行进给，就可以解决这一问题。如使用普通组合的机床，在进行镗铰孔操作时不能做到及时使刀具与工件分离，就会导致加工精度不够;铰完后再镗，如果在普通机床就需要手动转换工作台或将工件取下转换方位再装上。这不仅延长了加工时间，更可能使产品因为精度不够而报废，这对讲求高产出率高效率的
10、大批量生产是非常不经济实用的。 对此我们来说需要一种灵活的控制系统，在监控设备的各个输入点的状态和控制设备辅助动作输出的同时，使得我们能够有效的控制机械的进给运动，能够准确定位，能够在需要加工的地方进给运动使用慢速，在不进行加工的地方使用快速运动。 PLC及其位控模块就是为了满足这种进给过程中的位置和速度不断变化需求而产生的。2.2 PLC及其选型2.2.1 PLC概述可编程控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC) 基本原理 PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器，是在传统的继电器顺序逻辑控制的基础上引入微电子技术和计算机技术而产生的，但
11、它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 工业过程中使用的可编程控制器的种类很多，它们虽然各有特点，但作为工业标准控制设备，它们在结构组成、编程方法和工作原理等许多方面是基本相同的。PLC是以用户需要为主，又尽量采用先进技术，因此它具有可靠性高、结构紧凑、性能齐全、编程简单、体积小、直接带负载能力强等特点。能够适应复杂的工业环境，能在恶劣的工业环境下可靠地工作，具有强抗干扰能力，平均无故障工作时间为5万到10万小时。PLC作为现代工业的三大支柱(机器人、CAD/CAM, PLC/CNC)之一，以其高可靠性、灵活性、编程使用
12、方便在工业控制领域迅猛发展，得到了越来越广泛的应用，是实现机械机电一体化的重要的控制手段。PLC控制系统由于其高可靠性、价格的低廉和控制功能的强大成了设计现代自动控制系统的潮流。原来的大量采用传统继电器逻辑控制的系统通过改造或更新，成了PLC控制的自动化系统、同时新的自动化系统也越来越多的采用PLC控制系统。现在比较主流的PLC主要有欧姆龙、三菱、富士、西门子、施耐德、A-B,GE-FANUC、夏普、中达“司米克斯等厂商。PLC的功能经过几十年的发展已经越来越强大，除了标准的逻辑顺序动作控制功能外，还不断开发出新的功能模块13，如:模拟量输入/输出模块、热电阻热电偶模块、并行接口模块、位置控制
13、模块(脉冲串输出/电压输出)、声音输出模块、计算机链接模块、高速计数模块、中断模块、智能通信模块、总线驱动模块、以太网接口模块等，这些都是针对不同行业的特殊需求来专门开发研制的。 现在PLC的发展正向着高速度大容量网络化方向发展，中大型的PLC都具有支持总线网络的功能，通过选用不同档次的PLC来构建不同层次的控制网络。如三菱电机(MELSEC)的CC-LINK现场网络总线系统，在由具有总线驱动功能的QnA系列PLC驱动的CC-LINK最低层次的现场总线上连接直接面向控制现场的设施如数字仪表、FX系列PLC、显示终端、带总线控制功能的变频器等构成设备层的网络;向上一层为由各个QnA系列PLC之间相连接构建的如MELSECNET/10, Profibus之类的控制层网络。通过构建控制层、设备层、信息层的控制网络，使不同授权的人员如工艺技术人员、机电维修人员、车间管理者都可以在相应的网络上得到所需要的信息和执行权限内必要的操作。2.2.2 PLC常用语言 由于可编程控制器各个生产厂家的硬件和软件体系结构互不相通，各厂家的编程语言和指令系统也各不相同。为解决这一问题，IEC制定了PLC标准IEC60031,在IEC600313中定义了5种可编程控制器编程语言，包括： (1)梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言 LD语言是用梯形图的图形符号
