搖臂鉆床電氣控制課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)床電氣控制技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 鉆床電氣控制課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專

2、 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級： 機(jī) 設(shè) </p><p>　　學(xué)生姓名: xxx </p><p&g

3、t;　　學(xué) 號: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　2012年12 月 30 日</p><p><b>　　目 錄</b></p>

4、<p>　　引言………………………………………………………… 2</p><p>　　設(shè)計(jì)目的………………………………………… 3</p><p>　　設(shè)計(jì)要求………………………………………… 3</p><p>　　二、系統(tǒng)總體實(shí)際……………………………………………… 4</p><p>　　1、系統(tǒng)硬件配置及組成原理 ……………

5、………… 4</p><p>　　2、硬件接線圖……………………………………… 4</p><p>　　3、系統(tǒng)變量定義及分配表………………………… 6 </p><p>　　4、系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) ………………………………… 7</p><p>　　三、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………… 8</p><p&

6、gt;　　1、控制程序流程圖設(shè)計(jì)…………………………… 8 </p><p>　　2、 控制程序設(shè)計(jì)思路…………………………… 10</p><p>　　3、搖臂鉆床PLC程序設(shè)計(jì)………………………… 10</p><p>　　四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析…………………………………… 14</p><p>　　1、調(diào)試前安全檢查……………………

7、………… 14</p><p>　　2、調(diào)試…………………………………………… 15</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　鉆床是

8、一種孔加工設(shè)備，可以用來鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。按用途和結(jié)構(gòu)分類，鉆床可以分為立式鉆床、臺(tái)式鉆床、多孔鉆床、搖臂鉆床及其他專用鉆床等。在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見的機(jī)床。搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺(tái)等部分組成。主軸箱可在搖臂上移動(dòng)，并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn)的鉆床。搖臂還可沿立柱上下移動(dòng)

9、，以適應(yīng)加工不同高度的工件。較小的工件可安裝在工作臺(tái)上，較大的工件可直接放在機(jī)床底座或地面上。搖臂鉆床廣泛應(yīng)用于單件和中小批生產(chǎn)中，加工體積和重量較大的工件的孔。搖臂鉆床加工范圍廣，可用來鉆削大型工件的各種螺釘孔、螺紋底孔和油孔等。搖臂鉆床的主要變型有滑座式和萬向式兩種?；綋u臂鉆床是將基型搖臂鉆床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，以擴(kuò)大加工范圍，適用于鍋爐、橋梁、機(jī)車車輛和造船等行業(yè)。萬向搖臂鉆床的搖臂除可作垂直和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外

10、，并可作水平移動(dòng)，主軸箱可在搖臂上作傾斜調(diào)整，以適應(yīng)工件各部位的加工。此外，還有車式、壁式和數(shù)字控制搖臂鉆床等。此</p><p>　　搖臂鉆床加工時(shí)，主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，而外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進(jìn)行鉆削加工。鉆削加工時(shí)，鉆頭一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削一邊進(jìn)行縱向進(jìn)給，其運(yùn)動(dòng)形式為：</p><p>　　（1）搖臂鉆床的主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；</p>&l

11、t;p>　?。?）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為主軸的縱向進(jìn)給；</p><p>　　（3）輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長度方向的移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　Z3040型搖臂鉆床的工作原理：</p><p>　　Z3040型搖臂鉆床采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，他們分別是主軸電動(dòng)機(jī)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)，液壓泵電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī) 。主軸電動(dòng)

12、機(jī)控制鉆床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；搖臂升降電動(dòng)機(jī)要求能正反向旋轉(zhuǎn)，可用手動(dòng)操作；搖臂和主軸之間的夾緊、發(fā)松可用電氣、液壓、機(jī)械來實(shí)現(xiàn)，液壓電動(dòng)機(jī)需可正反轉(zhuǎn)，搖臂的移動(dòng)嚴(yán)格按照搖臂松開→移動(dòng)→搖臂夾緊的程序進(jìn)行。因此搖臂的夾緊與搖臂升降按自動(dòng)控制進(jìn)行。冷卻泵電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)冷卻泵提供冷卻液，只要求單向旋轉(zhuǎn)。系統(tǒng)具有連鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)以及安全照明、信號指示電路。</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)目的：</b>&l

13、t;/p><p>　?。?）、了解Z3040搖臂鉆床的操作順序，并作出功能圖。</p><p>　　(2)、熟悉并會(huì)接較復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)電路。</p><p>　　(3)、領(lǐng)悟電氣控制電路PLC改造的要領(lǐng)。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　(1) 按下主軸起

14、動(dòng)按鈕SB2，接觸器KMl得電吸合且自保持，主軸電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SBl，主軸電動(dòng)機(jī)停止。 </p><p>　　(2) 需要搖臂上升時(shí)，按下?lián)u臂上升按鈕SB3，時(shí)間繼電器KT得電，其瞬動(dòng)觸頭和瞬時(shí)閉合延時(shí)打開的動(dòng)合觸頭使接觸器KM4和電磁閥YA動(dòng)作，液壓電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)，液壓油進(jìn)入搖臂裝置的油缸，使搖臂松開。待完全松開后，行程開關(guān)sQ2動(dòng)作，其動(dòng)斷觸頭斷開使接觸器KM4斷電釋放，液壓電動(dòng)機(jī)M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，

15、其動(dòng)合觸頭接通使接觸器KM2得電吸合，搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2正向起動(dòng)，帶動(dòng)搖臂上升。上升到所需的位置后，松開上升按鈕SB3，時(shí)間繼電器KT、接觸器KM2斷電釋放，搖臂升降電動(dòng)M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。延時(shí)l～3s后， 時(shí)間繼電器KT的動(dòng)斷觸頭閉合，動(dòng)合觸頭斷開，但由于夾緊到位行程開關(guān)SQ3動(dòng)斷觸頭處于導(dǎo)通狀態(tài)，故YA繼續(xù)處于吸合狀態(tài)，接觸器KM5吸合，液壓電動(dòng)機(jī)M3反向起動(dòng)，向夾緊裝置油缸中反向注油，使夾緊裝置動(dòng)作。夾緊完畢后，行程開關(guān)S

16、Q3動(dòng)作，接觸器KM5斷電釋放，液壓電動(dòng)機(jī)M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥YA斷電。時(shí)問繼電器KT的作用是適應(yīng)SB3松開到搖臂停止上升之間的慣性時(shí)間，避免搖臂慣性上升中突然夾緊。 </p><p>　　(3) 需要搖臂下降時(shí)，按下?lián)u臂下降按鈕SB4，動(dòng)作過程與搖臂上升時(shí)相似。 </p><p>　　(4) 立柱和主軸箱同時(shí)夾緊和同時(shí)松開。按下立柱和主軸箱松開按鈕SB5，接觸器KM4得電吸合，液壓電動(dòng)機(jī)

17、：M3正向起動(dòng)。由于電磁閥YA沒有得電，處于釋放狀態(tài)，所以液壓油經(jīng)2 位6通閥分配至立柱和主軸箱松開油缸，立柱和主軸箱夾緊裝置松開。按下立柱和主軸箱夾緊按鈕SB6，接觸器KM5得電吸合，M3反向起動(dòng)，液壓油分配至立柱和主軸箱夾緊油缸，立柱和主軸箱夾緊裝置夾緊。 </p><p>　　(5) 搖臂升降限位保護(hù)是靠上下限位開關(guān)SQ1U和SQ1D實(shí)現(xiàn)的。上升到極限位置后，SQ1U動(dòng)斷觸頭斷開，搖臂自動(dòng)夾緊，同松開上升按

18、鈕SB3動(dòng)作相同；下降到極限位置后，SQlD動(dòng)觸頭斷開，搖臂自動(dòng)夾緊，同松開下降按鈕SB4動(dòng)作相同。</p><p><b>　　二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、搖臂鉆床電氣控制原理圖</p><p>　　Z3040型搖臂鉆床采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，他們分別是主軸電動(dòng)機(jī)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)，液壓泵電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī) 。主軸電動(dòng)機(jī)控制

19、鉆床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；搖臂升降電動(dòng)機(jī)要求能正反向旋轉(zhuǎn)，可用手動(dòng)操作；搖臂和主軸之間的夾緊、發(fā)松可用電氣、液壓、機(jī)械來實(shí)現(xiàn)，液壓電動(dòng)機(jī)需可正反轉(zhuǎn)，搖臂的移動(dòng)嚴(yán)格按照搖臂松開→移動(dòng)→搖臂夾緊的程序進(jìn)行。因此搖臂的夾緊與搖臂升降按自動(dòng)控制進(jìn)行。</p><p><b>　　2、硬件接線圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)電器元件明細(xì)表</b><

20、/p><p><b>　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、系統(tǒng)流程圖</b></p><p><b>　　2、控制設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　利用順控指令，根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行原理，把機(jī)床分成四個(gè)字程序：主軸起停、搖臂上升、搖臂下降、主軸箱立柱的限位，并用

21、一個(gè)主程序來分別調(diào)用子程序來實(shí)行機(jī)床的功能。、</p><p>　　搖臂鉆床PLC程序設(shè)計(jì)</p><p>　　1 主電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制程序</p><p>　　X4為主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)輸入繼電器，接通X4，此時(shí)輸出繼電器Y1接通并自鎖，從而使電機(jī)起動(dòng)。</p><p>　　圖4.1 主電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)梯形圖程序</p><p>

22、<b>　　2搖臂升降控制程序</b></p><p>　　當(dāng)X5接通時(shí)，同時(shí)Y4得電，使得液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，搖臂放松，當(dāng)搖臂徹底放松后，X30的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，Y4斷電，Y2得電，搖臂開始上升，當(dāng)上升到極限位置時(shí)，X10的常閉觸點(diǎn)斷開，Y2失電。搖臂完成松開，然后上升的過程。</p><p>　　如果想要完成搖臂下降的過程，需接通X6，在搖臂放松后，使Y

23、4得電，使搖臂下降，當(dāng)下降到極限位置時(shí)，X10的常閉觸點(diǎn)斷開，Y3失電。搖臂完成松開，然后下降的過程。</p><p>　　圖4.2 搖臂升降梯形圖程序</p><p>　　3 主軸箱放松或夾緊控制程序</p><p>　　當(dāng)X012接通后，使Y4得電，主軸箱左移，當(dāng)X015接通時(shí)，Y2得電，主軸箱松開到位。加緊過程與其相似。</p><p&g

24、t;　　圖4.3 主軸箱放松或夾緊梯形圖程序</p><p>　　4 搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序</p><p>　　當(dāng)X033接通后，使Y4得電，同時(shí)Y14得電，搖臂開始回轉(zhuǎn)，當(dāng)X020接通后，搖臂開始逆回轉(zhuǎn)，當(dāng)X022接通后，使Y7得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，搖臂開始加緊。</p><p>　　圖4.4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序</p><p>　　5冷卻

25、泵開關(guān)控制梯形圖程序 </p><p>　　當(dāng)X024接通后，使Y015得電，冷卻泵開始工作，當(dāng)X025接通后，冷卻泵停止工作。</p><p>　　圖4.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序</p><p>　　四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析： </p><p>　　1、測試前安全檢查：</p><p>　　（1）、檢測電路時(shí)，確定三

26、相電源只接進(jìn)去一端，防止二相進(jìn)入單相電源供電的電路否則直接燒毀PLC或開關(guān)電源。 </p><p>　　(2)、檢查開關(guān)連接是否正常，是否連錯(cuò)或少。 </p><p>　　(3)、確定熔斷器應(yīng)與電源相線L端相連；確定電路沒有短路。</p><p>　　(4)、經(jīng)老師同意后，才能通電測試，并按實(shí)驗(yàn)步驟操作。</p><p><b>　

27、　2、開始測試：</b></p><p><b>　　等待</b></p><p><b>　　通電——HL1亮</b></p><p>　　按SB3——KM1吸合，HL2亮（主軸轉(zhuǎn)動(dòng)）</p><p>　　按SB2——KM1斷開，HL2滅（主軸停轉(zhuǎn)）</p><p&

28、gt;　　按SB4——KM5斷開，KM4吸合，YA亮，再按SQ2——KM4斷開，KM2吸合指示燈點(diǎn)亮（搖臂上升）</p><p>　　按SB5——KM5吸合，KM4吸合，YA亮，再按SQ2——KM4斷開，KM3吸合指示燈點(diǎn)亮（搖臂下降）</p><p>　　斷開SB4\SB5一段時(shí)間后——KM5吸合</p><p>　　按SB7——KM4吸合，YA滅</p&g

29、t;<p>　　按SB1全部斷開，按SQ5全部電源斷開</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本課題所研究的基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Z3040搖臂鉆床的控制自動(dòng)化，方便了工人在生產(chǎn)中對機(jī)床的實(shí)際操作。</p><p>　　可編程控制器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的新型控制器，具有結(jié)構(gòu)簡單，抗

30、干擾性強(qiáng)，編程方便等特點(diǎn)，本課題采用PLC自動(dòng)控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對Z3040搖臂鉆床的自動(dòng)控制，從而提高了機(jī)床的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且，還大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)率。另外，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對PLC和電控方面的知識又有了更加深刻的理解和掌握，為今后走向工作崗位從事相關(guān)工作奠定了很好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于

31、時(shí)間精力有限，還有許多功能有待擴(kuò)展、完善。主要是沒有對所控制電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題進(jìn)行研究，包括主電動(dòng)機(jī)、升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)的調(diào)速只能通過機(jī)械調(diào)速或多速電機(jī)來進(jìn)行，屬于有級調(diào)速，其加工范圍將受到某些限制，系統(tǒng)僅限于邏輯開關(guān)量的控制，對于PLC的許多高級指令沒有應(yīng)用到。以上問題有待今后進(jìn)一步研究解決。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

32、1]張桂嶺.淺談現(xiàn)代PLC的優(yōu)勢特點(diǎn).自動(dòng)化博覽，2003（4），66-67</p><p>　　[2]李國厚主編．PLC原理與應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[3]邱公偉.可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社，2003， 1-5 </p><p>　　[4]李亞東.用PLC實(shí)現(xiàn)位置控制的方法.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（4）