平面磨床M7130PLC控制--畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄第1章緒論11.1 本課題的研究意義及必要性11.2 相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2第2章M7130平面磨床的原理結(jié)構(gòu)32.1 M7130平面磨床的主要結(jié)構(gòu)32.2 M7130平面磨床的原理4第3章平面磨床的主要運(yùn)動(dòng)形式與控制要求63.1 主運(yùn)動(dòng)63.2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)63.3 輔助運(yùn)動(dòng)7第4章M7130平面磨床電氣分析84.1 電氣控制設(shè)計(jì)84.2 主電路分析84.3 控制電路分析84.3.1 電動(dòng)機(jī)的控制94.3.2 電磁吸盤的控制94.3.3 照明及指示燈的控制10第5章PLC介紹115.1 PLC簡(jiǎn)介115.2 PLC基本結(jié)構(gòu)11第6章M7130平面磨床電氣控制線路的PLC

2、改造126.1 輸入輸出的設(shè)計(jì)126.2 PLC的外部接線126.3 PLC改造M7130平面磨床軟件設(shè)計(jì)13參考文獻(xiàn)14第1章緒論1.1 本課題的研究意義及必要性磨床是用砂輪周邊或端面進(jìn)行機(jī)械加工的精密機(jī)床。它不但能加工一般金屬材料，而且能加工一般金屬刀具難以加工的硬材（如淬火鋼，硬質(zhì)合金等）。利用磨削可獲得較高加工精度和光潔度，而且加工余量較其他加工方法小的多。所以磨床廣泛用于零件加工。由于精密鑄造和精密鍛造工藝的進(jìn)步，使得零件不經(jīng)其他切削加工而直接磨削成成品。隨著高速磨削和強(qiáng)力磨削工藝的發(fā)展，進(jìn)一步提高了磨削的效率。因此磨床的使用范圍日益擴(kuò)大，在金屬切削機(jī)床中所占比重不斷上升，在工業(yè)發(fā)達(dá)

3、國(guó)家占金屬切削機(jī)床的13%-27%0磨床種類很多，按其工藝分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床以及一些專用磨床，如螺紋磨床、齒輪磨床、球面磨床、花鍵磨床、導(dǎo)軌磨床與無心磨床等。其中以平面磨床最為普通。圖1.1M7130磨床1.2 相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)磨床是金屬切削機(jī)床中的一個(gè)大類，以精度高、品種多著稱，是能源、交通、冶金、航天、軍工等行業(yè)精密加工必備的設(shè)備之一。隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立和不斷完善，以及企業(yè)制度改革的深化，磨床制造企業(yè)和其它企業(yè)一樣，不斷加強(qiáng)適應(yīng)市場(chǎng)的能力。在以中國(guó)的裝備裝備中國(guó)”政策的激勵(lì)下，磨床生產(chǎn)與市場(chǎng)的需求情況發(fā)生很大的變化。近幾年來，市場(chǎng)對(duì)磨床的需求量不

4、斷增長(zhǎng)，磨床的產(chǎn)量與銷售量也在逐年增長(zhǎng)。中國(guó)加入WTO后，中國(guó)磨床市場(chǎng)將進(jìn)一步對(duì)國(guó)外開放，國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的步伐在加快，國(guó)外企業(yè)家會(huì)紛紛來中國(guó)投資、辦企業(yè)，在中國(guó)生產(chǎn)磨床以降低成本，國(guó)內(nèi)磨床市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更激烈。機(jī)遇與挑戰(zhàn)是并存的，由於中國(guó)進(jìn)入WTO,國(guó)外磨床市場(chǎng)也對(duì)中國(guó)開放，中國(guó)磨床也有出口競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)遇中國(guó)產(chǎn)品有更多機(jī)會(huì)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)外產(chǎn)品也會(huì)以更大的增長(zhǎng)幅度進(jìn)入中國(guó)磨床市場(chǎng)，中國(guó)磨床的高新技術(shù)含量和數(shù)控化率會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)得到提高和發(fā)展。相信中國(guó)磨床市場(chǎng)的發(fā)展空間會(huì)更大，磨床市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)更激烈。磨削技術(shù)經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，已進(jìn)入了一個(gè)成熟化、精細(xì)化、實(shí)用化的平穩(wěn)發(fā)展階段。在展會(huì)上，雖未

5、發(fā)現(xiàn)全新的概念性的機(jī)型，但幾年前一些國(guó)際頂級(jí)磨床制造商引領(lǐng)的磨削新理念已得到了世界磨床制造領(lǐng)域的廣泛認(rèn)同。首先能夠?qū)崿F(xiàn)多種磨削工藝的數(shù)控復(fù)合磨床（包括臥式和立式）受到了大多數(shù)國(guó)際知名磨床制造商的認(rèn)同和追捧。例如：STUDER公司的S31、S33、S120,勇克（JUNKER）公司的QUICKPOINT3000,達(dá)諾巴特（DANOBAT）公司的HG-71和克林貝格（KELLENBERGER）公司的RS125/430。此類機(jī)床普遍采用數(shù)控轉(zhuǎn)塔式砂輪架。我國(guó)在磨床技術(shù)水平與世界前沿水平還存在很大差距，總之，許多在幾年前的前沿性的、概念性的磨削技術(shù)當(dāng)今已得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的磨床企業(yè)既不能不加選擇的

6、盲目照搬和跟隨，也決的觀望和抵觸。只有立足于充分的市場(chǎng)調(diào)研和認(rèn)真分析用戶零件工藝的基礎(chǔ)上，虛心學(xué)習(xí)并吸收先進(jìn)的技術(shù)，扎扎實(shí)實(shí)的發(fā)展自己的產(chǎn)品，才能跟上世界機(jī)床技術(shù)的發(fā)展潮流。同時(shí)，應(yīng)大力鼓勵(lì)前沿性、原創(chuàng)性的研究。第2章M7130平面磨床的原理結(jié)構(gòu)2.1 M7130平面磨床的主要結(jié)構(gòu)M7230是臥軸圓臺(tái)平面磨床：適用于磨削圓形薄片工件，并可利用工作臺(tái)傾斜磨出厚薄不等的環(huán)形工件。臥軸矩臺(tái)平面磨床，國(guó)家標(biāo)為M71系列平面磨床，即帶有臥式磨頭主軸，矩形工作臺(tái)的平面磨床。主要功能是用砂輪的周邊磨削工件的平面，也可以用砂輪的端面磨削工件的槽和凸緣的側(cè)面，磨削精度和光潔度都較高。適宜于磨削各種精密零件和工模

7、具，可供機(jī)械加工車間、機(jī)修車間和工具車間作精密加工使用。中國(guó)傳統(tǒng)的臥軸矩臺(tái)平面磨床是從原蘇聯(lián)引進(jìn)并消化改進(jìn)的M71系列，特點(diǎn)是磨床主軸側(cè)掛，主軸采用軸瓦支承，適合粗加工重切削。近年來歐美國(guó)家更流行是十字鞍座結(jié)構(gòu)的臥軸矩臺(tái)平面磨床，主軸采用精密精珠軸承支承，更適合于精密磨削。M7130具有以下特點(diǎn)：(1)機(jī)床布局采用立柱右置，磨頭、拖板與立柱的結(jié)構(gòu)有新的突破，整機(jī)剛性更好。(2)磨頭采用國(guó)際通行的滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式。(3)機(jī)床的垂直、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用滾珠絲杠副，進(jìn)給靈敏度高。(4)工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)由葉片泵驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。油池配有冷卻裝置，溫升低，熱變形小。(5)磨頭垂直運(yùn)動(dòng)有快速升降裝置，操

8、作方便，橫向運(yùn)動(dòng)由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可無級(jí)調(diào)速。(6)機(jī)床的垂直、橫向進(jìn)給部分留有伺服電機(jī)安裝位置，根據(jù)需要可配置數(shù)控系統(tǒng)成為數(shù)控機(jī)床。圖2.1臥軸平面磨床外形結(jié)構(gòu)圖1一立柱；2滑座；3砂輪箱；4一電磁吸盤；5一工作臺(tái)；6一床身2.2 M7130平面磨床的原理工作臺(tái)上裝有電磁吸盤，用以吸持工件。工作臺(tái)在床身導(dǎo)軌上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)（縱向運(yùn)動(dòng)）。固定在床身上的立柱上帶有導(dǎo)軌，滑座在立柱導(dǎo)軌上作垂直運(yùn)動(dòng)；而砂輪箱在滑座的導(dǎo)軌上作水平運(yùn)動(dòng)（橫向運(yùn)動(dòng)），砂輪箱內(nèi)裝有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)砂輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。平面磨床在加工工件過程中，砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)為縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滑座帶動(dòng)砂輪箱沿立柱導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)為垂直

9、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，砂輪箱沿滑座導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)為橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，砂輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)工作臺(tái)帶動(dòng)工件右移（如圖2.2所示），工件被磨削。然后工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速左移，砂輪向前作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)再次右移，工件上新的部位被磨削。這樣不斷重復(fù)，直至整個(gè)待加工平面都被磨削。圖2.2矩形工作臺(tái)平面磨床工作圖1砂輪；2主運(yùn)動(dòng)；3縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；4工作臺(tái)；5一橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng);6一垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)第3章平面磨床的主要運(yùn)動(dòng)形式與控制要求3.1 主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)指的是砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，其控制的要求有三點(diǎn)：(D為保證磨削加工質(zhì)量，要求砂輪有較高的轉(zhuǎn)速，通常采用兩級(jí)籠型異步電動(dòng)機(jī)。(2)為提高主軸的剛度，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用裝入式電動(dòng)機(jī)，將砂輪直接裝

10、到電動(dòng)機(jī)軸上。(3)砂輪電動(dòng)機(jī)只要求單向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動(dòng)，無調(diào)速和制動(dòng)要求。3.2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有三種形式：工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(縱向進(jìn)給)、砂輪架的橫向(前后)進(jìn)給、砂輪架的升降運(yùn)動(dòng)(垂直進(jìn)給)。工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(縱向進(jìn)給)：(1)液壓傳動(dòng)，因液壓傳動(dòng)換向平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。液壓泵電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)液壓泵，工作臺(tái)在液壓作用下縱向運(yùn)動(dòng)。(2)由裝在工作臺(tái)前側(cè)的換相當(dāng)鐵碰撞床身上的液壓換向開關(guān)控制工作臺(tái)進(jìn)給方向。砂輪架的橫向(前后)進(jìn)給：(1)在磨削的過程中，工作臺(tái)換向時(shí)，砂輪架就橫向進(jìn)給一次。(2)在修正砂輪或調(diào)整砂輪的前后位置時(shí)，可連續(xù)橫向移動(dòng)。(3)砂輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可由液壓傳動(dòng)，也可用

11、手輪來操作。砂輪架的升降運(yùn)動(dòng)(垂直進(jìn)給)：(1)滑座沿立柱的導(dǎo)軌垂直上下移動(dòng)，以調(diào)整砂輪架的上下位置，或使砂輪磨入工件，以控制磨削平面時(shí)工件的尺寸。(2)垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是通過操作手輪由機(jī)械傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)的。3.3 輔助運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)主要有工件的夾緊、工件的冷卻。各自的控制與要求：工件的夾緊：(1)工件可以用螺釘和壓板直接固定在工作臺(tái)上。(2)在工作臺(tái)上也可以安裝電磁吸盤，將工件吸附在電磁吸盤上。因此，要有充磁和退磁控制環(huán)節(jié)。為保證安全，電磁吸盤與三臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3之間有電氣聯(lián)鎖裝置，即電磁吸盤吸合后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。電磁吸盤不工作或發(fā)生故障時(shí)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)均不能啟動(dòng)。工件的冷卻：(1)冷卻泵電

12、動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)冷卻泵旋轉(zhuǎn)供給冷卻液。(2)要求砂輪電動(dòng)機(jī)M1和冷卻泵電動(dòng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)順序控制。第4章M7130平面磨床電氣分析4.1 電氣控制設(shè)計(jì)M7130型平面磨床電氣控制線路圖圖4.1M7130型平面磨床電氣控制電路圖4.2 主電路分析主電路有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1為砂輪電動(dòng)機(jī)，M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)。M1由接觸器KM1空制。插上插銷X1后，M2將與M1同時(shí)啟動(dòng)和停止；不用冷卻液時(shí)，可將插銷X1拔掉。M3由接觸器KM2空制。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用熔斷器FU1作短路保護(hù)，M1和M2用熱繼電器FR1作長(zhǎng)期過載保護(hù)，M3用熱繼電器FR2作長(zhǎng)期過載保護(hù)。4.3 控制電路分析控制電路可分為電動(dòng)機(jī)控制電路

13、和電磁吸盤控制電路以及照明和指示燈控制。4.3.1 電動(dòng)機(jī)的控制由控制按鈕SB1、SB2與接觸器KM1構(gòu)成砂輪電動(dòng)機(jī)M1的單向旋轉(zhuǎn)直接啟動(dòng)控制電路；由控制按鈕SB3SB4與KM2構(gòu)成液壓泵電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)直接啟動(dòng)控制電路。這兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止都可獨(dú)立進(jìn)行。但想要啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，只要在轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2的觸點(diǎn)SA2閉合，或欠電流繼電器KA的常閉觸點(diǎn)KA閉合的條件下方可實(shí)現(xiàn)。4.3.2 電磁吸盤的控制電磁吸盤控制電路可分為整流裝置、控制裝置和保護(hù)裝置三部分。電磁吸盤整流裝置由整流變壓器T1與橋式全波整流器VC組成，輸出110V直流電壓對(duì)電磁吸盤供電。電磁吸盤由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制。SA1有三個(gè)位置：充磁、

14、斷電和去磁。當(dāng)SA1置于“充磁”位置時(shí)，觸點(diǎn)SA1(301-303)與觸點(diǎn)SA1(302304)接通，整流器的輸出經(jīng)302304K306YFH303301使電磁吸盤YH通電。當(dāng)SA1置于“去磁”位置時(shí)，觸點(diǎn)SA1(301305)、SA1(303302)及SA1(86)接通，此時(shí)整流器輸出經(jīng)302-303-YH-306-KA-304R305301使電磁吸盤通電。在“充磁”狀態(tài)時(shí)，電磁吸盤獲得整流器輸出的110V直流電壓，極性為上負(fù)下正，并串入了欠電流繼電器KA電流足夠大時(shí)，KA的常開觸點(diǎn)閉合，為電動(dòng)機(jī)控制電路的操作做好準(zhǔn)備。在加工過程中，若吸盤電流大大降低或消失，KA的常開觸點(diǎn)斷開使電動(dòng)機(jī)控制線

15、路斷電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，以避免磨削時(shí)因吸力不足而使工件飛出。但是，在要單獨(dú)對(duì)砂輪或工作臺(tái)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，不需要電磁吸盤工作。這時(shí)，為使電動(dòng)機(jī)控制電路也能操作，將SA1的一對(duì)觸點(diǎn)SA1(86)與KA(86)并聯(lián)。這樣，在需要單獨(dú)調(diào)整砂輪或工作臺(tái)時(shí)，可將SA1扳在“去磁”位置，SA1(86)便閉合，使得電動(dòng)機(jī)控制電路被接通。當(dāng)開關(guān)SA1置于“去磁”位置時(shí)，電磁吸盤回路中串入了電阻R,并且電磁吸盤獲得的直流電壓是上正下負(fù)，流過的直流電流與充磁時(shí)相反，實(shí)現(xiàn)了去磁。串入R是為了適當(dāng)減小去磁電流，以不致造成反向磁化。工件對(duì)去磁要求嚴(yán)格，在取下工件后，還需要用交流去磁器進(jìn)行處理。圖中的插座X2就是為插接去磁器而預(yù)備

16、的電磁吸盤線圈是一個(gè)大電感，當(dāng)線圈斷電時(shí)，兩端會(huì)產(chǎn)生很高的自感電壓，會(huì)把線圈絕緣損壞，以及在開關(guān)SA1上產(chǎn)生很大的火花，導(dǎo)致開關(guān)觸點(diǎn)的損壞。為此，電路中接了電阻R作為其放電回路，以釋放線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量。另外，圖中的RC是用于吸收交、直側(cè)通斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓，作為整流裝置的過電壓保護(hù)。4.3.3 照明及指示燈的控制照明、信號(hào)電路分析控制變壓器TC的二次側(cè)輸出24V電壓，作為車床低壓照燈和信號(hào)燈的電源。EL1為車床的低壓照明燈由開關(guān)SA2控制，HL為電源信號(hào)燈。EL2為電動(dòng)機(jī)M1和M2的啟動(dòng)指示燈，EL3為電動(dòng)機(jī)M3的運(yùn)行指示燈。分別用交流接觸器KM1和KM2的常開開關(guān)控制。10第5章PLC介

17、紹5.1 PLC簡(jiǎn)介早期的可編程控制器稱作可編程控制器(ProgrammableLogicController,PL。，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PG但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer-)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLGPLC自1966年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。5.2 PLC基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：a、

18、電源b、中央處理器(CPUc、存儲(chǔ)器d、輸入輸出接口電路e、功能模塊f、通信模塊5.3 三菱PLC的主要特點(diǎn)a、結(jié)構(gòu)靈活b、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定c、范圍廣d、低成本e、適用面廣11第6章M7130平面磨床電氣控制線路的PLC改造6.1 輸入輸由的設(shè)計(jì)根據(jù)其控制要求我們將PLC進(jìn)行輸入輸出做出如下的分配:輸入（INPUT）輸出(OUTPUT)功能電路元件PLC地址功能電路元件PLC地址砂輪啟動(dòng)按鈕SB1XI砂輪電動(dòng)機(jī)Ml控制KM1Y0砂輪停止按鈕SB2X2液壓泵電動(dòng)機(jī)M3捽制KM2Y1液壓泉啟動(dòng)按鈕SB3X3洛面泵電動(dòng)機(jī)M2控制KM3Y2液壓泵停止按釧SB4X4電磁吸盤充磁控制KM4Y3冷卻泵肩動(dòng)按鈕SB5X5電磁洗盤退懶控制KM5Y4冷卻泵停工按鈕SB6Xfi照明燈ELY5電磁吸盤充磁按鈕SB7X7電磁吸盤退磁按鈕SB8X10照明燈控制SAXII欠電流繼電器KA輸入KAX0三菱PLC(FX2N48MRI/O分配表6.2 PLC的外部接線根據(jù)輸入輸出分配表，我們可將PLC的外部接線圖畫出（如下圖）12電流繼電器砂輪啟動(dòng)砂輪停止液壓?jiǎn)?dòng)液壓停止冷卻啟動(dòng)冷卻停止吸盤充磁吸盤退磁照明燈KA/S61TSB2T.S83.