PLC在摇臂钻床控制中的应用

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1、PLC在摇臂钻床控制中的应用学生姓名：李金光指导老师：刘禹一、引言PLC以软件编程实现控制过程，系统后期接线简单等诸多优点在工业控制中的应用越来越广泛，成为现代工业自动化控制的三大支柱之一。机床电气控制是工业控制的重要内容，随着科技的发展，生产工艺不断提出新的要求，机床电气控制装置也在不断更新。早期的机床电气控制系统一般都是由传统的继电器、接触器控制系统实现，但该系统由于采用固定式接线，使得变更电路和改变控制程序不方便，灵活性较差；此外，还存在着动作频率低，可靠性差等缺点。随着PLC技术的日益成熟，价格不断降低，传统的继电器、

2、接触器控制系统的PLC改造已成为今天电气技术人员的一项重要工作内容。用PLC替代旧有的控制系统，普遍采用电气原理图转化成梯形图的方法，使用的是PLC基本指令，还是沿用了早期控制系统中的思维方式，即起保停的控制方式。随着PLC改造的不断深入，针对不同的实际情况产生了许多新方法、新思路。本文通过在摇臂钻床中，对Z3040摇臂钻床控制采用PLC编程方式实现旧电器控制改造的分析，来说明PLC在其中的应用。二、摇臂钻床的结构与运动形式钻床是一种用途广泛的通用机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床按结构型式可

3、分立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，使用范围广，特别使用于带有多孔大型工件的孔加工，是机械加工中常用的机床设备，具有典型性。1.钻床的结构图1摇臂钻床结构示意图1-电机2-摇臂3-内外立轴4-主轴箱5-升降丝杠6-摇臂横梁7-电磁吸盘8-主轴9-工作台10-床身ABCDE摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、电机、电磁吸盘、摇臂横梁、床身、主轴箱和工作台部件组成，如图-1所示。2.钻床的运动形式分析内立柱固定在底座的一端，外立柱套在内立柱上，并可绕内立柱回转360度。摇臂的

4、一端为套筒，它套在外立柱上，借助于升降丝杠的正反向旋转，摇臂可沿外立柱13上下移动。由于升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合的部件，它由主电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，通过手轮操作可使主轴箱沿摇臂水平导轨作径向运动。这样，主轴5可通过主轴箱在摇臂上的水平移动及摇臂的回转可方便地调整至机床尺寸范围内的任意位置。为适应加工不同高度工件的需要，可调节摇臂在立柱上的位置Z3040摇臂钻床中，主轴箱沿摇臂的径向运动和摇臂的回转

5、运动为手动调整。钻削加工时，主轴旋转为主运动，主轴的纵向运动为进给运动，即钻头一面旋转一面作纵向进给。此时主轴箱夹紧在摇臂的水平导轨上，摇臂与外立柱夹紧在内立柱上。辅助运动有：摇臂沿外立柱的上下垂直移动；主轴箱沿摇臂水平导轨的径向移动；摇臂的回转运动。三、摇臂钻床的电力拖动特点与控制要求（一）电力拖动1）摇臂钻床运动部件较多，为简化传动装置，采用多电动机拖动，分别是主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。2）摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，为此这两种运动由一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构、进给传

6、动机构来实现主轴的旋转与进给。（二）控制要求1）4台电动机容量均较小，采用直接起动方式，主轴要求正反转，但采用机械方法实现，主轴电动机单向旋转。2）升降电动机要求正反转。液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。3）摇臂的移动严格按照摇臂松开——）摇臂移动——）移动到位摇臂夹紧的程序进行。因此，摇臂的夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。4）钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液进行钻头冷却。5）要求有必

7、须的联锁与保护环节。6）具有机床安全照明电路与信号指示电路。四、摇臂钻床控制电路分析与控制过程图-2为Z3040摇臂钻床电气原理图。图中M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，为M4冷却泵电动机。主轴箱上装有4个按钮SB2、SB1、SB3和SB4分别主电动机起动、停止按钮、摇臂上升、下降按钮。主轴箱转盘上的2个按钮SB5、SB6分别为主轴箱及立柱松开按钮和夹紧按钮。转盘为主轴箱左右移动手柄，操纵杆则操纵主轴的垂直移动，两者均为手动。主轴也可机动进给。13图-2（一）主电路分析三相电源由低压断路器QS控制。M

8、1为单向旋转，由接触器KM1控制，主轴的正反转是一套由主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油的液压系统，经“主轴变速、正反转及空挡”操作手柄来获得的。M1由继电器FR1作过载保护。M2由正反转接触器KM2、KM3控制实现正反转，因摇臂移动是短时的，不用没过载保护，但其与摇臂的放松与夹