《深孔鉆床的電氣控制設(shè)計》打印

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院畢業(yè)設(shè)計論文基于深孔鉆床的電氣控制設(shè)計系別：機電工程系專業(yè)：機電一體化技術(shù)姓名：張輝學號：06324048指導老師：田林紅目錄畢業(yè)設(shè)計論文（任務(wù)書）.2摘要.4第一章 緒論.61.1 本次設(shè)計的目的.6 1.2 深孔鉆床的簡介及發(fā)展趨勢.61.3 本次設(shè)計的主要內(nèi)容.11第2章 深孔鉆床的電氣控制設(shè)計方案. .122.1 鉆床的結(jié)構(gòu)和運動過程分析.122.2 鉆床的電氣控制方案.132.3 鉆床的液壓控制系統(tǒng).16第3章 深孔鉆床上的電氣控制設(shè)計.173.1 plc控制硬件電路設(shè)計.173.2 plc控制軟件設(shè)計.253.2.1 程序流程圖.273.2.2

2、 程序梯形圖.283.3 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計.29第4章 安裝及調(diào)試說明.33結(jié)束語.34致謝.3520082009年度畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、 設(shè)計題目 深孔鉆床的電氣控制設(shè)計二、 設(shè)計的目的掌握機床的深孔鉆床液壓控制的功能。1） 掌握深孔鉆的加工動作流程。2） 掌握電氣控制元件的選擇與計算方法。3、 設(shè)計要求 一臺深孔鉆床用于零件的深孔加工，實現(xiàn)定時自動排屑。進給速度分為快進和二次工進，進給采用液壓控制。主軸采用2000kw電機，液壓系統(tǒng)是1000kw電機，設(shè)計要求：1） 鉆頭作往復運動，采用直流24v電磁閥，行程開關(guān)位置檢測。2） 液壓泵電動機才能啟動主軸電動機。3） 有工作狀態(tài)指示及

3、照明。4） 有必要的電氣保護和連鎖。4、 完成的任務(wù) 要求說明詳細，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖紙規(guī)范，圖形清晰，符號標準，線條均勻。設(shè)計與繪制電氣控制原理圖，元件安裝布置圖、接線圖。畢業(yè)設(shè)計說明書（8000字以上） 1）設(shè)計題目 2）控制原理說明設(shè)計方案論證 3）主要器件選擇依據(jù)與計算 4）元件明細表 5）設(shè)計總結(jié)及改進意見 6主要參考資料5、 參考文獻工廠電氣控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社 主編 方承遠工廠電氣控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社 主編 許廖機床電氣控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社 主編 王炳實可編程控制器的應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 主編 王兆義可編程控制器的原理繼及程序設(shè)計 電子工業(yè)出版社

4、 主編 崔亞軍 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計是基于深孔鉆床的電氣控制設(shè)計，其中最主要的部分當然是設(shè)計plc的電路設(shè)計和plc的硬件選擇以及編制程序。論文當中說明了深孔鉆床的結(jié)構(gòu)、運動特點、工作原理和發(fā)展趨勢，最主要的是根據(jù)深孔加工的特點進行設(shè)計了深孔鉆床的電氣控制。 論文是按照深孔鉆床的實際工作來編寫的，從什么鉆床的工作原理及工作特點來進行設(shè)計plc電路以及進行plc程序的編制。第一章是緒論，介紹了：本次設(shè)計的目的、深孔鉆床的簡介及發(fā)展趨勢、本次設(shè)計的主要內(nèi)容。第2章 深孔鉆床的電氣控制設(shè)計方案介紹了：鉆床的結(jié)構(gòu)和運動過程分析、 鉆床的電氣控制方案、鉆床的液壓控制系統(tǒng)。第3章 介紹了：深孔鉆床上的電氣控

5、制設(shè)計、plc控制硬件電路設(shè)計、plc控制軟件設(shè)計、程序流程圖、程序梯形圖、液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計。第4章 安裝及調(diào)試說明。通過它我了解到了深孔鉆床在機械工業(yè)中有著非常重要的作用，從中讓我來從一個新的角度了解生產(chǎn)的需要和未來的發(fā)展方向，讓我們跟上生產(chǎn)的步履，也提醒我們要做到老學到老。第1章 緒論1.1 本次設(shè)計的目的1掌握機床的深孔鉆床液壓控制的功能。2.掌握深孔鉆床的加工動作流程。3.掌握電氣控制元件的選擇與計算方法。4. 鞏固、擴大、深化以前所學的基礎(chǔ)和專業(yè)知識；5. 培養(yǎng)綜合分析、理論聯(lián)系實際的能力；6.培養(yǎng)調(diào)查研究、正確熟練運用國家標準、規(guī)范、手冊等工具書的能力；鍛煉進行設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理

6、、編寫技術(shù)文件、繪圖等獨立工作能力。1.2 深孔鉆床的簡介及發(fā)展趨勢深孔鉆床簡介:深孔鉆床是一種新型組合鉆床，屬于機械加工用鉆床。它由工作臺、安裝在工作臺兩端及一側(cè)的導軌，導軌與工作臺的邊緣平行，鉆架通過吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導軌上；導軌上設(shè)有燕尾，鉆架可在導軌上水平移動；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動機構(gòu)，溜板底面上設(shè)有與導軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機械滑臺上裝有主支撐架，主支撐架上裝有縱向機械滑臺及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動按鈕站，縱向機械滑臺上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過機械滑臺裝有水平方向的鉆削動力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉(zhuǎn)體直徑較大時操作不方便、加工困難等技

7、術(shù)問題。 深孔鉆床加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(主運動)。鉆床的特點是工件固定不動，刀具做旋轉(zhuǎn)運動，并沿主軸方向進給，操作可以是手動，也可以是機動。 深孔鉆床發(fā)展趨勢:廣泛地在我國紡織機械、石油機械、印刷機械、包裝機械、醫(yī)療器械、航空航天、汽車拖拉機、橡塑模具以及發(fā)電機制造、機床制造等行業(yè)有關(guān)零件的深孔加工得到應(yīng)用?；旧峡梢苑秩箢?（一）普通型單座標深孔鉆床。我國于1989年我公司的前身德州機床廠為了滿足國內(nèi)加工的需要，自行設(shè)計制造了最大鉆孔直徑20毫米、最大加工深度500、1000毫米的Z2102型深孔鉆床，這是我國第一臺利用槍鉆法鉆削的深

8、孔鉆床，1990年通過原機械工業(yè)部部級鑒定，并評為國家級新產(chǎn)品，填補國內(nèi)空白，真正投入市場用于生產(chǎn)是在半年以后，中間經(jīng)過用戶批量試驗認同，才逐漸推上市場，到目前我公司僅深孔鉆床產(chǎn)品年產(chǎn)值已達千萬元。該產(chǎn)品已由普通繼電器控制的Z2102、可編程控制器控制的ZP2102、發(fā)展到現(xiàn)在由電氣數(shù)字控制系統(tǒng)控制和應(yīng)用其他先進技術(shù)的ZK2102、ZK2102A，其中為了提高加工效率,滿足大批量生產(chǎn)的要求,又開發(fā)了雙主軸的ZP2102X2、ZK2102X2數(shù)控深孔鉆床系列及其他專機等。上世紀70年代初，深孔鉆床在世界上還是采用普通繼電器控制的。如70年代80年代進入我國的美國的ELDORADO公司的MEGA5

9、0，德國TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高級精工制作所的DEG型等深孔鉆床都是采用繼電器控制的。80年代后期由于數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸開始在深孔鉆床上得到應(yīng)用，特別是90年以后這種先進技術(shù)才得到推廣。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔鉆床除進給系統(tǒng)由機械無級變速器改為采用交流伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠副，進給用滑臺導軌采用滾動直線導軌以外，鉆桿箱傳動為了保證高速旋轉(zhuǎn)、精度平穩(wěn)，由交換皮帶輪及皮帶，和雙速電機驅(qū)動的有級傳動變?yōu)闊o級調(diào)速的變頻電機到電主軸驅(qū)動，為鉆削小孔深孔鉆床和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。這可以從下述對比的幾項主要技術(shù)參數(shù)看出

10、，深孔鉆床發(fā)展情況:（ML系列是近期的、T30系列是過去的）型號項目 ML200 ML250 T30-3-250 單位鉆孔范圍1軸 0.915 225 418 mm2軸 0.910 218 mm3軸 111 111 mm4軸 110 110 mm進給速度范圍 015000(無級) 015000(無級) 35320(無級) mm/min主軸功率 2.4 7.5/2X4 KW快速移動速度 15000 15000 3500 mm/min主軸轉(zhuǎn)速 100024000(無級) 10009000(無級) 13756100(無級) r/min 鉆削孔徑向小方向延伸，說明技術(shù)含量高，質(zhì)量要求嚴格。 主軸向多軸

11、發(fā)展,可以同時加工多件工件，提高加工效率。主軸轉(zhuǎn)速高，應(yīng)用先進的電主軸，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、精度提高。進給速度范圍廣且大，因此深孔鉆床這些年來由于先進技術(shù)的應(yīng)用，水平提高很快。 （二）專用型深孔鉆床。近些年來為了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或與加工零件中心線成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各個國家而專門開發(fā)研制多種專用深孔鉆床。例如專門為了加工曲軸上的油孔，連桿上的斜油孔，平行孔和飼料機械上料模的多個徑向出料孔等。如：TBT公司生產(chǎn)的特別適用于加工摩托車到輕型卡車的各種中小型曲軸油孔的BW200-KW深孔鉆床；特別適用于大中型卡車曲軸油孔的BW250-KW深孔鉆床，它們均具有X、Y、Z、

12、W四軸數(shù)控。該公司為了客戶需要,在一條生產(chǎn)線上可以加工多種不同品種的曲軸油孔，于2000年設(shè)計制造了第一臺柔性曲軸加工中心，可以加工212缸不同曲軸上所有的油孔。英國MOLLART公司生產(chǎn)制造的專為加工顆粒擠出模具而開發(fā)的具有六等分六根主軸同時加工同一工件上六個孔的專用深孔鉆床。該工件孔數(shù)量多達 36000個。全都是數(shù)控系統(tǒng)控制的。 （三）三座標數(shù)控深孔鉆床。隨著家電市場銷售量增大，塑料制品增長速度加快，塑料模具制造業(yè)蓬勃發(fā)展，深孔鉆床為了滿足模具上的水孔、射銷孔等孔系的深孔加工。由過去的單一座標軸的深孔鉆床加工發(fā)展到需要加工座標孔系的多孔加工而開發(fā)的三座標數(shù)控深孔鉆床近些年來發(fā)展很快。199

13、5年我公司為了滿足廣東美的空調(diào)設(shè)備有限公司開發(fā)了我國第一臺為塑料模具上多孔系加工的ZK2103型三座標數(shù)控深孔鉆床，為了滿足模具制造業(yè)發(fā)展的需要，又開發(fā)了除了鉆削深孔以外，還可以進行銑削、攻絲等多功能的ZXK2103深孔鉆銑中心和三座標數(shù)控ZK2103A、ZKA2102型深孔鉆床。此類機床世界上有關(guān)國家發(fā)展很快，不僅有三座標(三軸數(shù)控軸)深孔鉆床，而且數(shù)控軸已發(fā)展到四軸、五軸，有的已到六軸的全自動六軸數(shù)控槍鉆加工中心或數(shù)控銑鉆中心，它們都有自動換刀裝置。前幾年存儲刀具的刀庫只有12把或24把，而且自動換刀裝置不包括細長的槍鉆，現(xiàn)在不但刀具庫存儲數(shù)量增加，而且槍鉆也自動更換之列，這是一個很大的發(fā)

14、展。如：德國IXI0N公司的TLF1004型四軸數(shù)控（X、Y、Z、B）深孔鉆床刀具刀庫存儲24把，TBT公司的T30/3201050KT，F(xiàn)TS深孔鉆削中心，滾筒式刀具庫24把（其中8種不同直徑、每種三件），它們的槍鉆都不包括在自動換刀之列?，F(xiàn)在的英國MOLLART公司的FMC系列全自動六軸數(shù)控槍鉆加工中心、鉆孔直徑范圍：550mm最大鉆孔深度1350mm，除了鉆削以外還有銑削、攻絲功能。當剛性攻絲M30滿足不了時，還可以用標準銑刀及螺旋銑削方式通過數(shù)控插補功能來加工大螺紋，它的自動換刀裝置具有90把刀，其中包括長度達到1500 mm槍鉆的自動更換，其獨到之處是對這長鉆頭的特殊輔助支承，在加工

15、過程能自動就位和撤回，該機床還有用戶化編程軟件GE .FANUC數(shù)控系統(tǒng)?？删幊虆?shù)：主軸進給速度、鉆孔深度、及對加工工程中進行監(jiān)控。為了擴大機床加工規(guī)格范圍，有的深孔鉆床既具有槍鉆法鉆削深孔、銑削平面、剛性攻絲的功能，又具有內(nèi)排屑鉆削（BTA法）鉆孔的功能，以便鉆削大孔及加大機床柔性。如：德國IX10N公司的1A5TL16005重型深孔鉆銑復合加工中心，五軸數(shù)控其主要技術(shù)參數(shù)：鉆孔直徑范圍：336（65）mm，其中大于35mm的孔徑可用BTA法進行鉆削。一次鉆削深度1600mm，最大鉆削深度2100mm，銑削能力250（400）cm3/min，主軸轉(zhuǎn)速300（75）6000r/min，五軸數(shù)

16、控：W、X、Y、Z、B、A（-25°+15°），按“A”其中W鉆銑單元水平移動；X工作臺橫向移動；Y鉆銑單元垂直移動；Z立柱縱向移動；B工作臺旋轉(zhuǎn)；A鉆銑單元擺動。再如德國TBT公司的MD30-KW深孔鉆銑床，其主要技術(shù)參數(shù)：鉆孔范圍：425mm，最大鉆削深度1000mm，銑削能力350cm3/min，麻花鉆鉆孔最大30mm，攻絲M24X3, 數(shù)控軸數(shù)：X、Y、Z、W、B、A還有C軸，此機床具有很大的柔性，除了加工垂直于平面上的和斜面上鉆削深孔以外，還可以利用“C”軸對曲軸上任何位置上的油孔進行鉆削。近些年來，除深孔鉆床有很大發(fā)展以外，深孔鉆槍本身也有很大變化。過去槍鉆規(guī)格

17、一般為230mm左右，現(xiàn)在已發(fā)展到0.940mm甚至到50mm.。德國BOTEK公司的槍鉆規(guī)格已標準化到0.950mm，特別是其中大于18mm的鉆頭可用機夾刀頭，它是一種不重磨鉆頭，刀刃磨損后轉(zhuǎn)位、刀片磨損后更換刀片或?qū)驂|，不會傷害或廢棄刀桿、刀柄等。綜上所述現(xiàn)代利用槍鉆鉆削深孔的機床及刀具與其他機床一樣發(fā)展很快，向數(shù)控多軸化、多功能化發(fā)展，不久的將來環(huán)保型的深孔鉆床亦將陸續(xù)出現(xiàn)。以減少或消除油煙霧對人體的影響。1.3本次設(shè)計的主要內(nèi)容一臺深孔鉆床用于零件的深孔加工，實現(xiàn)定時自動排屑。進給速度分為快進和二次工進，進給采用液壓控制。主軸采用2000kw電機，液壓系統(tǒng)是1000kw電機，設(shè)計要求

18、：1.鉆頭作往復運動，采用直流24v電磁閥，行程開關(guān)位置檢測。2.液壓泵電動機才能啟動主軸電動機。3.有工作狀態(tài)指示及照明。4.有必要的電氣保護和連鎖。第2章 深孔鉆床的電氣控制設(shè)計方案2.1 鉆床的結(jié)構(gòu)和運動過程分析深孔鉆床的結(jié)構(gòu)：按其結(jié)構(gòu)，深孔鉆床可以分成短身機床和長身機床，并且由于各個構(gòu)件具有互換性，能夠準確地確定兩組之間的界限。短身機床具有三根帶導向套的主軸，用于鉆削直徑達14毫米的孔。只有一根主軸的這用機床，可在實體鋼件上鉆削20毫米的孔。該標準系列，包括在實體鋼件上鉆削直徑達50毫米的短身機床。這種機床的最大名義鉆削深度為630毫米和1000毫米（表一）而長身機床，規(guī)定在實體鋼件上

19、的鉆孔直徑為75毫米。該機床就有傳動功率為30千瓦的移動主軸箱?？梢栽诠ぜD(zhuǎn)動或刀具轉(zhuǎn)動下工作，規(guī)定鉆削深度達15000毫米。短身鉆床的基本結(jié)構(gòu)：床身、滑座及緊固工件平板為一整體鑄件，因而形成一個剛性部件。將其分成單獨部件的標準目前仍處在試驗階段?；涎b有帶鉆削主軸的動力頭。鉆削主軸有齒輪皮帶傳動機構(gòu)帶動，可以分級調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)。利用進給機構(gòu)實現(xiàn)進給運動和所需的快速行程運動。向?qū)字Ъ茏鳛槎ㄐ氖堑毒叩膶?，并從其中排出冷卻液和切屑。此外，導向套支架還要承受相當大的夾緊力和壓力。深孔鉆床的運動形式：為了加工各種旋轉(zhuǎn)表面，鉆床必須具有鉆削運動和輔助運動。鉆削運動包括主運動和進給運動，而除此之外的所有運

20、動都稱之為輔助運動鉆床的主運動為主軸的旋轉(zhuǎn)運動，由主軸通過卡爪帶動刀具旋轉(zhuǎn)，它承受鉆削加工時的主要切削功率。 根據(jù)工藝要求，主軸應(yīng)有不同的切削速度。主軸變速是由主軸電動機經(jīng)V帶傳遞到主軸變速箱實現(xiàn)的。每發(fā)一個脈沖, 相當于鉆頭前進或后退/1000mm。示圖如下: 根據(jù)鉆孔工藝要求, 不同的孔徑, 不同的鉆孔深度應(yīng)用不同的鉆削給進速度, 考察相應(yīng)的機械參數(shù),可計算出對應(yīng)步進電機步頻。具體數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的表中, 在加工時從表中取出對應(yīng)的參數(shù)。2.2 鉆床的電氣控制方案在某些零件的加工生產(chǎn)過程中, 要進行深孔加工,有的零件的加工深度很深達580mm 的通孔。原來所用的鉆床, 是由舊式車床改造而成, 不

21、僅工人勞動強度大, 生產(chǎn)效率低, 而且加工精度也難以保證, 遠不能適應(yīng)現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展需要, 為此,一種性能優(yōu)越、可靠、自動化程度高的專用深孔鉆床, 以適應(yīng)現(xiàn)代深孔加工技術(shù)的要求。PLC (可編程序控制器的簡稱), 由于其具有技術(shù)新、適應(yīng)性強、體積小、可靠性高、編程方便等優(yōu)點, 正越來越廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制中最近推出的新一代可編程控制器, 控制功能更強、速度更快、體積更小、運用也更加靈活。專家們預言, 作為工廠自動化三大技術(shù)支柱之一的 PLC 技術(shù)將躍居首位。因此, 在深孔加工專用深孔鉆床的控制系統(tǒng)設(shè)計中, 采用了先進的 PLC 技術(shù)。根據(jù)生產(chǎn)工藝及控制要求：根據(jù)深孔加工要求, 采

22、用普通麻花鉆加工580mm 通孔, 為了提高效率, 采用雙頭同時鉆孔方案。利用普通麻花鉆鉆深孔, 需要選用合適的鉆頭轉(zhuǎn)速, 轉(zhuǎn)速應(yīng)分級可調(diào)。此外, 還必須便于排屑和冷卻, 這就需要頻繁進退, 空行程均可高速運行, 而給進鉆削則須用較低的速度。主軸采用2000kw電機，液壓系統(tǒng)是1000kw電機，鉆頭旋轉(zhuǎn)運動由三相交流異步電機通過皮帶輪拖動; 鉆頭的進退運動由步進電機通過渦輪渦桿帶動鉆頭作往復運動，采用直流24v電磁閥，行程開關(guān)位置檢測，液壓泵電動機才能啟動主軸電動機，有工作狀態(tài)指示及照明，有必要的電氣保護和連鎖。鉆頭的給進速度隨加工深度的增加要相應(yīng)的減低。鉆床具有自動和手動兩種工作方式, 左右

23、鉆可獨立作業(yè), 并具有孔徑切換功能, 以適應(yīng)不同孔徑孔的加工需要, 可單步 連續(xù)運行, 設(shè)有四種檢測功能裝置, 它們是斷鉆檢測、負載檢測、轉(zhuǎn)速檢測和零位檢測。方案設(shè)計：圖1中SQ1、A為原位的行程開關(guān)及擋鐵,SQ2、B為轉(zhuǎn)工進的行程開關(guān)及擋鐵,SQ3和C為刀具退離工件后再轉(zhuǎn)快進的行程開關(guān)及擋鐵,SQ4、D為加工終點的行程開關(guān)及擋鐵,SQ5、E為活動擋鐵的行程開關(guān)及擋鐵。開始時,動力頭快速和主軸工進的兩電動機起動,動力頭快速進給,活動擋鐵B隨導桿前進, 至壓下SQ2,動力頭轉(zhuǎn)入工進加工。加工期間擋鐵B一直壓住SQ2,而活動擋鐵B沿著導桿、相對刀具作向后移動,當加工至一定深度(由時間控制),刀具快

24、速退出工件,進行排屑、冷卻。在刀具退出時,B由于無阻擋,也隨刀具后退,直至C擋鐵壓下SQ3時,動力頭又轉(zhuǎn)為快進,此時快進達第一次工進的深度,時間繼電器TO延時常開觸頭閉合,動力頭退回。經(jīng)過多次分級循環(huán),直至鉆孔深度達到要求為止。此時因控制時間未到,時間繼電器TO常開觸點未動作,動力頭退回信號由終端擋鐵壓下SQ4發(fā)出。在動力頭退回過程中,當SQ4壓下時,使電磁鐵YA通電,銜鐵上升,擋著活動擋鐵B,使它沿著導桿滑動回到原位(即第一次轉(zhuǎn)工進的位置)。這時,擋鐵E壓下SQ5,復位電磁鐵YA斷電,為下一個工件快進到此轉(zhuǎn)工進的加工做準備。動力頭退回原位時,壓下SQ1,動力頭停在原位上,整個工作過程結(jié)束。2

25、2.3 鉆床的液壓控制系統(tǒng)一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油.動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動負載作直線往復運動或回轉(zhuǎn)運動?？刂圃?即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集

26、流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。第3章 深孔鉆床上的電氣控制設(shè)計3.1 plc控制硬件電路設(shè)計PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協(xié)會 NEMA（National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于 1984

27、年首先將其正式命名為 PC（Programmable Controller），并給 PC 作了如下定義： “PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行 PC 之功能著，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。” 以后國際電工委員會(IEC)又先后頒布了 PLC 標準的草案第一稿，第二稿,并在 1987 年 2 月通過了對它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲

28、器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?！?總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實際應(yīng)用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制。 高可靠性 ：（1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離

29、。 （2）各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 1020ms. （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （5）對采用的器件進行嚴格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴大。 （7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器

30、；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC以外，絕大多數(shù)PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC 的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與

31、PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。最初研制生產(chǎn)的 PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。 （2）PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點

32、(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms以上，而 PLC掃描用戶程序的時間一般均小于 100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式-掃描技術(shù)。這樣在對于 I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了Plc硬件的選擇及分析：根據(jù)系統(tǒng)控制要求, 經(jīng)過充分論證、比較和優(yōu)選, 決定采用日本 OMRON 公司最近推出的CQM 1 CPU 43 型可編程控制器。CQM 1 CPU 43 型 PLC 的特點:(1) 實現(xiàn)高速

33、輸入輸出應(yīng)答。具有中斷輸入處理和間隔時間中斷處理功能, 內(nèi)藏高速計數(shù)器; 高速處理(由于命令處理速度提高及共同處理的高速化,從而大幅度縮短掃描周期時間)(2) RS2232C 端口是CPU 模組的標準裝備。可以直接連接計算機, 可編程終端或其它帶有 RS232C 接口的設(shè)備, 廣泛的對應(yīng)各式各樣的應(yīng)用。(3) CPU 內(nèi)藏高速脈沖輸入 輸出功能。25kHz 脈沖輸入2 路, 50 kHz 脈沖輸出2 路。(4) 指令用語的進步。與C 系列可編程控制器相比, 追加 2 種基本指令, 25 種應(yīng)用指令, 操作簡單, 便利性更好, 提高了編程效率。(5)內(nèi)存容量大。用戶存貯區(qū)7. 2 kWORD;

34、數(shù)據(jù)存貯區(qū)6 kWORD。(6) 與C 系列相容。CQM 1 可與C 系列的外圍設(shè)備共用, 程序也可以互換, 除了新指令用語外, 與C 系列的程序可以相容互換。根據(jù)專用深孔鉆床的系統(tǒng)控制要求,PLC 的具體配置為, 電源模組 PA203、CPU 模組 CQM 12CPU 432E、輸入模組 ID212 各一組, 輸出模組OD212 三組。其中上位機、編程器用于通訊和編程, 操控與顯示部分用于人機對話和監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成圖框圖1：I/O地址分配表見表1。PLC接線見圖2。梯形圖見圖3。電路的控制過程為:按下SB2,Y0(KM1)通電并自鎖,快速電動機正向起動,動力頭快速向前引進,當動力頭離開原位

35、,SQ1常閉觸點閉合,Y2(KM3)通電并自鎖,主軸電動機也起動,當動圖2 PLC接線圖力頭快進壓下SQ2時,Y0(KM1)斷電,快速電動機停轉(zhuǎn)并制動,主軸轉(zhuǎn)入工進加工,SQ2常開觸點閉合,時間繼電器TO通電。TO達到延時時間表明已加工至第一深度,Y1(KM2)通電并自鎖快速電動機反向起動,動力頭快退至刀具離開工件,擋鐵C壓下SQ3,Y1(KM2)斷電,Y0(KM1)通電,快速電動機正轉(zhuǎn),動力頭又快進,至SQ2再次壓下,又轉(zhuǎn)入工進,多次重復上述過程,直到加工終點,終端擋鐵D壓下SQ4,復位電磁鐵Y(YA)通電,YA上的銜鐵上升,擋住活動擋鐵B使其回到原位,同時M0通電,Y1(KM2)也通電快速

36、電動機反轉(zhuǎn),動力頭快退,擋鐵C下壓SQ時,由于M0仍通電,Y1(KM2)不斷電,動力頭繼續(xù)快退,直至擋鐵E壓下SQ5,M1通電,Y3(YA斷電,銜鐵退回,活動擋鐵B跟隨動力頭退回原位(即第一次快進轉(zhuǎn)工進的位置),動力頭退回原位時,擋鐵A壓下SQ1,Y1(KM2)斷電,整個工作循環(huán)結(jié)束。輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址SB1停止按鈕X0KM1SB2啟動按鈕X1YOKM1SB3回原位按鈕X2KM3SQ1行程按鈕X3Y2SQ2行程按鈕X4Y0SQ3行程按鈕X5YIYOSQ4行程按鈕X6YASQ5行程按鈕X7KMISQ4行程按鈕X10Y2SQ5行程按鈕X11Y3 表一 3.2 plc控制軟件設(shè)計啟動或

37、續(xù)鉆時,PLC 首先檢測啟動條件是否滿足, 即鉆頭是否在原點位置, 控制方式是否為自動方式, 有無斷鉆等異?，F(xiàn)象, 當條件不滿足時則不能啟動。當條件滿足時, 啟動順序為: 主軸電機、冷卻泵、步進電機。步進電機啟動一定時間后,PLC 專用脈沖輸出端口輸出脈沖, 鉆孔進程開始。深孔鉆床用在深孔加工時的冷卻水孔, 一般有58. 5 和56. 7 兩種孔徑。由于孔細而深,在鉆削過程中 鉆頭必須反復進退 進行冷卻和排屑, 直至整個孔加工完畢。解決深孔鉆削的關(guān)鍵問題就是要解決好排屑和刀具的冷卻難題, 如果不能及時排屑, 切屑擠在麻花鉆的容屑槽內(nèi), 極易造成麻花鉆的扭斷; 若刀具得不到充分冷卻, 會因溫度過

38、高使鉆頭很快變鈍, 切削扭矩增高而使鉆頭損壞, 切削不能正常進行。要解決這兩個難題, 一般可采用定程退刀或定扭矩退刀的方法, 定扭矩退刀可以保護刀具不折斷, 從而提高機床工作的可靠性, 但不一定保證機床的生產(chǎn)率。為此我們采用了如下技術(shù)措施: (1) 為了提高系統(tǒng)的可靠性和適應(yīng)性, 設(shè)置了兩個超載檢測, 當超載 1(可設(shè)定為額定電流或略大于額定電流)出現(xiàn)時, 通過程序自動降低鉆削速度即減少進刀量), 直至加工電流自動回復到正常范圍。這期間加工過程照常進行; 只有當超載2 出現(xiàn)時才停機。從出現(xiàn)而賦予了控制系統(tǒng)的自適應(yīng)性。(2) 隨著加工深度的增加, 每次鉆削的長度和走刀量都進行相應(yīng)的調(diào)整。具體參數(shù)

39、根據(jù)孔徑的不同放入不同的表中, 程序根據(jù)鉆削深度取出這些參數(shù), 控制著整個深孔加工過程。這實際上是將定程退刀和定扭矩退刀兩種方法結(jié)合起來進行控制, 較好解決了排屑和冷卻問題。當然, 為了鉆頭及工件的冷卻還采取了其它的一些措施。在加工過程中如果需要停機觀察、測量等處理時, 按一下暫停鍵, 鉆頭退回至原點后停機。處理過程結(jié)束后按一下續(xù)鉆鍵, 加工過程繼續(xù)進行。系統(tǒng)具有停電保護功能, 不管是人為斷電還是意外停電, 在來電后只要輕按一下續(xù)鉆鍵, 機器將緊接停電前的加工深度繼續(xù)加工。系統(tǒng)設(shè)置了單步運行功能, 當單步運行時, 每加工完一步后鉆就回到原點待命, 再按一下單步鍵, 才進行下一步的加工過程。系統(tǒng)

40、具有鉆孔深度顯示功能。系統(tǒng)設(shè)置了原點指示燈、運行指示燈、故障報警指示燈、暫停指示燈和超載1 預報警指示燈, 為操作和維修帶來了方便。3.2.1 程序流程圖 3.2.2 程序梯形圖3.3 液壓系統(tǒng)的控制設(shè)計 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：液壓系統(tǒng)由信號控制和液壓動力兩部分組成，信號控制部分用于驅(qū)動液壓動力部分中的控制閥動作。液壓動力部分采用回路圖方式表示，以表明不同功能元件之間的相互關(guān)系。液壓源含有液壓泵、電動機和液壓輔助元件；液壓控制部分含有各種控制閥，其用于控制工作油液的流量、壓力和方向；執(zhí)行部分含有液壓缸或液壓馬達，其可按實際要求來選擇。在分析和設(shè)計實際任務(wù)時，一般采用方框圖顯示設(shè)備中實際運行狀況。 空心

41、箭頭表示信號流，而實心箭頭則表示能量流?；疽簤夯芈分械膭幼黜樞蚩刂圃ǘ凰耐〒Q向閥）的換向和彈簧復位、執(zhí)行元件（雙作用液壓缸）的伸出和回縮以及溢流閥的開啟和關(guān)閉。 對于執(zhí)行元件和控制元件，演示文稿都是基于相應(yīng)回路圖符號，這也為介紹回路圖符號作了準備。根據(jù)系統(tǒng)工作原理，您可對所有回路依次進行編號。如果第一個執(zhí)行元件編號為0，則與其相關(guān)的控制元件標識符則為1。如果與執(zhí)行元件伸出相對應(yīng)的元件標識符為偶數(shù)，則與執(zhí)行元件回縮相對應(yīng)的元件標識符則為奇數(shù)。 不僅應(yīng)對液壓回路進行編號，也應(yīng)對實際設(shè)備進行編號，以便發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。DIN ISO1219-2標準定義了元件的編號組成，其包括下面四個部分：設(shè)備編

42、號、回路編號、元件標識符和元件編號。如果整個系統(tǒng)僅有一種設(shè)備，則可省略設(shè)備編號。實際中，另一種編號方式就是對液壓系統(tǒng)中所有元件進行連續(xù)編號，此時，元件編號應(yīng)該與元件列表中編號相一致。 這種方法特別適用于復雜液壓控制系統(tǒng)，每個控制回路都與其系統(tǒng)編號相對應(yīng)對液壓閥的基本要求（1）動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。（2）油液流過的壓力損失小。（3）密封性能好。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護方便，通用性大。所以本設(shè)計采用電磁換向閥：電磁換向閥是利用電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動閥芯來控制液流方向的。它是電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)之件發(fā)出，從間的信號轉(zhuǎn)換元件，它的電氣信號由液壓設(shè)備結(jié)構(gòu)圖(b)職能符號圖中的按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)等電氣元1滾輪