基于PLC的金屬切削機(jī)械控制系統(tǒng)的工作示意圖

1、基于plc的金屬切削機(jī)械控制系統(tǒng)的工作示意圖2.1 控制對(duì)象概述2.1.1 機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)本機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲等工序的加工，采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳送零件，按照工藝流程分為三個(gè)工位進(jìn)行加工，并安排一個(gè)裝卸工位來(lái)裝卸工件。其中鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲這三個(gè)動(dòng)力頭由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng), 各工位動(dòng)力頭滑臺(tái)、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由液壓拖動(dòng).在加工過(guò)程中刀具會(huì)發(fā)熱,因此配備一個(gè)冷卻泵對(duì)刀具加工面降溫。該機(jī)床的結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。2.1.2機(jī)床的工作原理當(dāng)用人工將一個(gè)工件安裝在夾具上，且三個(gè)加工工位的動(dòng)力頭已加工完成，并退回到原位后，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)自動(dòng)微抬。抬起到位，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位。轉(zhuǎn)位到位后，自動(dòng)定位夾緊。夾緊后，即向

2、各工位發(fā)出向前主令，各工位動(dòng)力頭按自己的程序進(jìn)行加工。與此同時(shí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位，為下次轉(zhuǎn)位作準(zhǔn)備。各工位加工完成，向系統(tǒng)匯報(bào)完成信號(hào)。同時(shí)各工位動(dòng)力頭自動(dòng)退回原位，回到原位后，即向系統(tǒng)匯報(bào)原位信號(hào)。當(dāng)所有工位動(dòng)力頭都回到原位，裝卸工位又裝好了新的工件時(shí)，則系統(tǒng)又可開(kāi)始進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的加工。2.1.3 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) 金屬切削機(jī)床各泵、動(dòng)力頭主軸消耗的最大功率,如表2.1所示表2.1 各泵、動(dòng)力頭主軸消耗的最大功率液壓泵冷卻泵鉆孔動(dòng)力頭主軸擴(kuò)孔動(dòng)力頭主軸攻絲動(dòng)力頭主軸3kw2kw1kw1kw1kw2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.2.1 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)部分設(shè)計(jì)要求液壓電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)、鉆孔和擴(kuò)孔動(dòng)

3、力頭主軸電動(dòng)機(jī)：由于這些電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)所消耗的功率非常低，且頻繁停止和啟動(dòng)電機(jī)會(huì)降低電機(jī)使用壽命，在機(jī)床運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，它們不停機(jī)也不會(huì)影響機(jī)床的正常工作，因此，只要工作人員在機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)就可以讓它們一直啟動(dòng)運(yùn)行，直到操作人員離開(kāi)機(jī)床時(shí)才將它們停止。此外，在機(jī)床運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，也不需要這些電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)，因此，對(duì)這些電動(dòng)機(jī)只要能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、保持和停止控制即可。攻絲電動(dòng)機(jī)：由于攻絲動(dòng)力頭主軸有“正轉(zhuǎn)攻絲”和“反轉(zhuǎn)攻絲”的要求，而其主軸的正、反轉(zhuǎn)需由其拖動(dòng)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)能對(duì)攻絲動(dòng)力脫主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)“正轉(zhuǎn)”與“反轉(zhuǎn)”的控制。2.2.2液壓拖動(dòng)部分的控制要求液壓拖動(dòng)部分，（1）對(duì)于機(jī)床的各單機(jī)而言，要

4、求具有手動(dòng)和半自動(dòng)兩種工作方式。單機(jī)手動(dòng)：即按下某個(gè)單機(jī)的某一步的手動(dòng)按鈕，該單機(jī)就進(jìn)行該步的運(yùn)行；松開(kāi)該按鈕，該步就停止運(yùn)行。這種工作方式用來(lái)檢查或調(diào)整各單機(jī)每一步的檢測(cè)元件和運(yùn)行狀態(tài)。單機(jī)半自動(dòng)：即按下某單機(jī)的啟動(dòng)按鈕后，該單機(jī)即啟動(dòng)運(yùn)行，在自動(dòng)完成其一個(gè)循環(huán)，回到原位后自動(dòng)停下來(lái)。這種工作方式主要用來(lái)對(duì)單機(jī)一個(gè)循環(huán)過(guò)程的檢查與調(diào)試。（2）對(duì)于整個(gè)機(jī)床而言，要求具有全機(jī)半自動(dòng)、全機(jī)全自動(dòng)和全機(jī)自動(dòng)回原點(diǎn)工作方式。 全機(jī)半自動(dòng)：即在按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)床啟動(dòng)，其各部分協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行一個(gè)循環(huán)并回到原位后自動(dòng)停下來(lái)。這種工作方式用來(lái)對(duì)整個(gè)機(jī)床一個(gè)循環(huán)過(guò)程的檢查和調(diào)試。全機(jī)全自動(dòng)：即按下啟動(dòng)按鈕后，

5、機(jī)床啟動(dòng)，其各部分協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行，運(yùn)行完一個(gè)循環(huán)時(shí)不停機(jī)，而是一個(gè)循環(huán)接著一個(gè)循環(huán)地運(yùn)行下去，直至按下停止按鈕為止。這種工作方式用來(lái)對(duì)產(chǎn)品零件進(jìn)行批量加工。全機(jī)自動(dòng)回原點(diǎn)：即按下自動(dòng)回原點(diǎn)的啟動(dòng)按鈕后，機(jī)床的各單機(jī)即從它們當(dāng)前所處的任意位置啟動(dòng)，向它們各自的原位有步驟地返回，回到原位后自動(dòng)停止。這種工作方式用來(lái)提高全機(jī)回原點(diǎn)的操作效率，為單機(jī)半自動(dòng)、全機(jī)自動(dòng)/半自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行做準(zhǔn)備。（3）保護(hù)環(huán)節(jié)：在控制系統(tǒng)中應(yīng)該采用各種保護(hù)措施，以確保人身設(shè)備安全。因此，保護(hù)環(huán)節(jié)是機(jī)床電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。控制系統(tǒng)的保護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)包括短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)和超節(jié)拍保護(hù)。短路保護(hù)：用來(lái)防止電動(dòng)機(jī)及其主電路和控制電路免遭短路電流的損壞。過(guò)載保護(hù)：電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期超載運(yùn)行，會(huì)使得電機(jī)繞組溫升超過(guò)允許值，機(jī)內(nèi)材料壽命減小，甚至燒壞。因此應(yīng)對(duì)機(jī)床應(yīng)設(shè)置過(guò)載保護(hù)。失壓保護(hù)：如果由于某種原因，電網(wǎng)電壓突然消失，正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)就會(huì)停止運(yùn)行。但是，在電源重新恢復(fù)供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)又會(huì)自行啟動(dòng)。這種情況容易造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞，甚至人身事故。因此，必須采起失壓保護(hù)措施。超節(jié)拍保護(hù)：如果機(jī)床的刀具嚴(yán)重磨損，其加工零件的直徑就會(huì)小于預(yù)定值，從而導(dǎo)致次品甚至廢品的出現(xiàn)，為此需要超節(jié)拍保護(hù)。（4）信號(hào)顯示與故障報(bào)警：為