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1、, 目目录录1、深孔加工技深孔加工技术术概述概述二、深孔二、深孔钻钻的的结结构及构及动动作原理作原理1、深孔、深孔钻结钻结构示意构示意图图2、 、电电磁磁阀阀状状态态表表3、深孔、深孔钻钻工作循工作循环图环图4、 、动动作原理(自作原理(自动动) )5、 、设计设计要求要求三、控制系三、控制系统统硬件硬件设计设计3.1 电动电动机控制机控制线线路路设计设计3.2 液液压压拖拖动动 PLC 控制部分控制部分设计设计( I/O 接接线图线图 )3.3 元器件元器件选择选择四、四、软软件件设计设计4.1 手手动动工作程序工作程序4.2 自自动动程序程序设计设计5、课课程程设计总结设计总结6、参考文献
2、参考文献7、布置布置图图与接与接线图线图, 一、深孔加工技一、深孔加工技术术概述概述 在机械制造业中一般将孔深超过孔径 10 倍的圆柱孔(内圆柱面)称为深孔。人类对深孔加工技术的需求至少可以上溯到 14 世纪欧洲滑膛枪的问世,远比第一次产业革命现代化机械技术革命来的要早。 深孔钻是一种高精度、高效率、高自动化的深孔加工专用机床依靠先进的孔加工技术(枪钻、BTA 钻、喷吸钻等)通过一次连续的钻削即可达到一般需钻、扩、铰工序才能达到的加工精度和表面粗糙度。传统的控制方案是采用继电器和接触器与液压控制相结合的方法,由于这种方法进给次数多,且需要快进、快退。多种进给速度的变换和控制系统需要以及大量复杂
3、的硬件系统接线,使系统的可靠性降低,同时也间接的降低了设备的工作效率,从而影响了设备的加工质量。现在的工业企业大多数采用可编程控制器与液压相结合的方法,这种方法可以很好的解决这种问题。它能够大大的减少系统的硬件磨损和硬件接线,同时提高工作效率。而且在加工工艺改变时,只需要修改程序,就可适应新的加工要求,大大的提高了工作效率。然而加工时,钻头的冷却和定时排屑成为了主要问题。采用分级进给的加工方法,可以使切屑顺利排出,钻头也得到较好的冷却。分级进给的加工方法即将被加工孔的深度分为数段进行加工。可编程控制器是应用最广泛的以计算机技术为核心的自动控制装置。我们这次课程设计采用课本中介绍使用的三菱公司生
4、产的系列 PLC,具有价格便宜,尺寸小,功能多,使用操作方便,和较NFX2强的抗干扰性能等特点。,二、深孔二、深孔钻钻的的结结构及构及动动作原理作原理1、深孔、深孔钻结钻结构示意构示意图图1-拉杆 2-原位挡铁 3-向前挡铁 4-慢进给挡铁 5-工作进给挡铁 6-终点挡铁 7-终点螺钉 8-终点复位挡铁 9-杠杆 10-死挡铁 11-复位推杆 12-安全阀 13-程序阀 14-反压阀 15-节流阀,2、 、电电磁磁阀阀状状态态表表快进慢进一工进快退快进二工进快退快进慢进钻出快退复位YV1+YV2+YV3+YV4+3、深孔、深孔钻钻工作循工作循环图环图4、 、动动作原理(自作原理(自动动) )1
5、)原位:)原位:原位时挡铁 2 压着原位行程开关 SQ1,慢进给挡铁 4 支撑在向前挡铁 3 上,终点复位挡铁 8 被拉杆 9 顶住。2) )快速前快速前进进: :,当发生起动信号,电磁阀 YV1 通电,三位五通换向阀右移,主轴快速前进,带着拉杆 1 上可滑动的工作进给挡铁 5 一起前进。3)慢)慢进给进给: :当快进到慢进给挡铁 4 压下 SQ2,导致电磁阀 YV2 通电,与此同时,工作进给挡铁 5 也压下 SQ3,使 YV3 通电,这样YV1、YV2、YV3 均得电,于是主轴为慢进给,并带着拉杆 1 及工作进给挡铁 5 同时慢进。4)工作)工作进给进给: :当慢进工作给挡铁 5 顶在死挡铁
6、 10 上,挡铁 5 不再向前进。但由于拉 1 被主轴带着继续前进,于是挡铁 5 在拉杆上滑动,同时向前挡铁 3 将离开慢进给挡铁 4,使 SQ2 松开,YV2 断电。主轴转为正常工作进给速度加工。5)快)快进进排屑:排屑:由时间继电器 KT 控制工作进给时间,由它发出信号,使YV1、YV2、YV3 断电,同时接通 YV4,使主轴快退带动下,拉杆 1 及挡铁 5 一起后退。6)再次快)再次快进进前前进进: :当快退到挡铁 3 压下原位开关 SQ1 时,YV4 断电,并使 YV1 再次得电,主轴快进,但由于第一次工进时,已使挡铁 5 在拉杆 1 后移一段距离(正好等于钻孔深度),所以慢进挡铁 4
7、 离开挡铁 3,SQ2 不会受压,因而快进不会转为慢进,而是一直快进到挡铁 5 在死挡铁 10上。,7)重复)重复进给进给: :挡铁 5 再次压下 SQ3,YV3 又得电,转为工进, (从上次钻孔深度处开始),由时间继电器控制进给时间,后又转为快退排屑,如此多次循环。8)慢)慢进给钻进给钻出:出:每工进一次,挡铁 5 就在拉杆 1 上后移一段距离,经多次重复,使挡铁 5 逐渐向终点挡铁 6 靠拢,然后由终点挡铁 6 之凸块拨转挡铁 4,使 SQ2 受压,主轴慢进给钻出,到达终点,并推动杠杆 9,放开高位挡铁 8,并压下 SQ4,使 YV1 断电,YV4 得电,主轴快退。9)复位)复位:挡铁 5
8、 后退一段距离,即被挡铁 8 钩住,使其沿拉杆 1 向前滑动,直到挡铁 3 通过 SQ1(因 SQ4 受压,故压下 SQ1 不起作用),并顶开挡铁 8,从而放开挡铁 5 和 SQ4,挡铁 8 由杠杆 9 顶住,原位挡铁 2压下 SQ1,YV4 断电,主轴停止后退,恢复原位。在加工过程中,若出现故障,可按停止按钮,使主轴停止进给,然后再按动力头上的复位推杆 11,拨动终点复位挡铁 8,使 SQ4 受压发出快退复位指令,从而恢复到始状态。5、 、设计设计要求要求1)在工件夹紧及液压泵启动后,按下开工按钮,开始钻孔并能自动完成半自动循环。2)主轴电动机在第一次快进时自动启动,加工完成,退回原位时自动
9、停止。,3)具有可靠的联锁、保护环节和必要的动作显示。4)具有点动调整环节,包括主轴电动机的起停、快退、慢进、工进等点动控制。三、三、 控制系控制系统统硬件硬件设计设计3.1 电动电动机控制机控制线线路路设计设计下图为主电路图。在机床硬件系统中,机床的所有动力均有电动机提供。主轴电动机为动力头提供动力,动力头的移动由电动机拖动液压泵,推动液压缸完成。整个系统需 M1、M2 两台电动机。 主主电电路路图图,在实际运行中,短路、过负载、欠电压、断相等因素都可能造成电动机超过其负载,即广义上的过载。于是就在主控电路中接入熔断器FU,在短路时,FU 的熔体熔断,切断电路,起保护作用,接入热继电器 FR
10、,当电动机在运行中负载过重,频繁启动,电源缺相时,都将使通过电动机绕组的电流增大而使其过热,虽然电动机的短时过载是允许的,但如果长时间过载,将会导致绝缘老化甚至烧毁电动机,有了热继电器,绕组电流超过允许值时热元件温度升高,烘烤双金属片使其弯曲变形,将串联在控制电路中的常闭触点分断,接触器线圈断电,其主触点释放,切断主电路,使电动机断电停转,从而起到过载保护作用。 各电动机使用交流接触器控制。其中接触器 KM1、KM2 分别控制M1、M2。FR1、FR2 为 M1、M2 提供过负载保护。FU1、FU2 为M1、M2 提供短路保护。3.2 液液压压拖拖动动 PLC 控制部分控制部分设计设计( I/
11、O 接接线图线图 )PLC 与工业生产过程的联系是通过 I/O 接口模块来实现的。PLC 有许多 I/O 接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。 根据控制系统的要求确定所需要的 I/O 点数时,应再增加 10%20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O 点数也应有所不同。表,1、2 列出了设备及电气元件所需的开关量的 I/O 点数。 表 1 输入地址分配表表 2 输出地址分配表液压泵电动机接触器KM1Y0快退直流电磁换向阀YV4Y5主轴电动机接触
12、器KM2Y1快进指示灯KM3Y6快进直流电磁换向阀YV1Y2慢进指示灯KM4Y7慢进直流电磁换向阀YV2Y3工进指示灯KM5Y8工进直流电磁换向阀YV3Y4快退复位灯KM6Y9液压泵电动机启动按钮SB1X0行程开关 3SQ3X9液压泵电动机停止按钮SB2X1行程开关 4SQ4X10自动挡SA1X2手动快进SB5X11手动挡SA2X3手动慢进SB6X12自动挡启动SB3X4手动工进SB7X13自动档停止SB4X5手动快退SB8X14行程开关 1SQ1X7手动复位SB9X15行程开关 2SQ2X8,在控制电路的设计中,首先要考虑弱电和强电之间的隔离的问题。在整个控制系统中,所有控制电机、阀门接触器
13、的动作,都是按照PLC 的程序逻辑来完成的。为了保护 PLC 设备,PLC 输出端口并不是直接和交流接触器连接,而是通过中间继电器去控制电机或者阀门的动作。在 PLC 输出端口和交流接触器之间引入中间继电器,其目的是为了实现系统中的强电和弱电之间的隔离,保护系统,延长系统的使用寿命,增强系统工作的可靠性。如下为其控制电路图。3.3 元器件元器件选择选择 1) 根据设计要求,液压泵电机的型号为 Y100L2-4,其功率为3KW,则其额定电流为 6.8A,可知热继电器的热元件额定电流为,=(1.15-1.5)=7.82-10.2,选择型号为 JR16-20/10。熔断器的额定ININM电流=(1.
14、5-2.5)=10.2-17A,选择型号为 RC1A-30。主轴电动机ININM型号为 Y100L-6,功率为 1.5KW,则其额定电流为 4A,可知热继电器的额定电流为=(1.15-1.5)=4.6-6,型号为 JR16-20/9。熔断器的额ININM定电流=(1.5-2.5)=6-10A,型号为 RC1A-10。ININM2) PLC 型号的选择:本次设计共用了 16 个输入触点,10 个输出触点,考虑到 10%到 20%的备用量,我们选用了-48M。FXN2四、四、 软软件件设计设计 为在编程的过程中方便、快捷,以及程序结构的简洁明了,把手动操作程序与自动操作程序通过主控指令编成两个独立
15、的模块,通过外部开关进行功能选择。当工作方式选择自动工作方式时,X2 接通,执行自动工作程序。当工作方式选择开关选择手动工作方式时,X4接通,执行手动工作程序。4.1 手手动动工作程序工作程序在手动操作中,不需要按工作顺序动作,可以按普通继电器控制程序来设计。手动按钮 X0、X1 控制液泵电机的启动停止。X11、X12 X13、X14 控制动力头的快进、慢进、工进及快退。为保护系统的安全运行,设置了一些必要的连锁保护。其程序见后面的梯形图。 4.2 自自动动程序程序设计设计自动程序应为实际加工时的主要工作方式,其梯形图可按照设计中给出的工作原理进行转换即可。但要注意的是在自动程序中限位开关与手
16、动程序中作用是相反的,自动是是启动条件而手动却是停止的,条件。还有自动是工进时间是用定时器来限定的,而手动时是人为控制的。五、五、课课程程设计总结设计总结 两周的课程设计结束了,感觉过得挺充实。在这次的设计中,又学到了很多课本上没有的知识,为即将到来的大四做了一个不错的铺垫。这次的设计加深了我对 PLC 的理解,更清楚的了解了它的工作过程,从扫描、执行到输出就像电影般在我脑中回放着。还有就是课题中机械与行程开关的巧妙结合给我许多启发,所谓机电不分家,这让我明白了在以后的学习中不能只是局限于本专业,还应学习些机械方面的东西,机电一体化才是更实用的、更巧妙的。然后就是团队合作,如果没有与同学的交流
17、,许多问题或许我现在还弄不明白。在此,感谢那些帮助我的同学。同时,我也发现了自己的一些问题,对某些东西太过于叫真儿,还有就是语言表达能力欠缺,不能较有效的组织语言,这两个问题是我以后应多加关注和认真改正的。最后,感谢三位老师的耐心指导。六、参考文献六、参考文献1郁汉琪.电气控制与可编程控制器应用技术.东南大学出版社2廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社3徐超.电气控制与 PLC 技术应用.北京.清华大学出版社4许晓峰.电机及拖动(第三版).高等教育出版社5电工实习参考资料,附附录录:元件目:元件目录录表表电动机 M11 台 Y100L2-4 热继电器 FR11 个 JR16-20/10熔断器 FU11 个 RC1A-30电动机 M21 台 Y100L-6 热继电器 FR21 个 JR16-20/9熔断器 FU21 个 RC1A-10刀开关 QS1 个 HD11-100PLC1 台-48MFXN2单刀双掷开关(船型)1 个KCD103 按钮9 个 LA25-11指示灯4 个
限制150内