畢業(yè)設(shè)計-plc在組合機床中的應(yīng)用論文正文

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊PAGEIIPLC在組合機床中的應(yīng)用摘要：組合機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備，廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽以及銑削平面和成形面等，其控制系統(tǒng)的設(shè)計對于提高機加工控制對象的整體技術(shù)性能來說具有十分重要的意義。本文首先組合機床進(jìn)行了理論分析，闡述了其國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，研究了組合機床中各種控制器的應(yīng)用，指出了PLC在其中的應(yīng)用特色；以雙面鉸孔組合機床為實例對象，設(shè)計了基于PLC的機床數(shù)控系統(tǒng)，依據(jù)機床的功能特點和加工工藝要求，提出了總體設(shè)計方案，設(shè)計了液壓動力滑臺的左右移動控制回路、液壓夾緊機構(gòu)的夾緊-松開控制回路；完成了左右主軸、液壓泵、電磁閥控制電氣線路的設(shè)計，完成了操縱面板的設(shè)計，進(jìn)行了電動機及低壓電器元件的選型；以三菱FX2N-16MR型PLC為主控制器，基于FXGP/WIN-C編程軟件，采用順序控制的程序設(shè)計思路，設(shè)計了系統(tǒng)控制程序，實現(xiàn)了機床的自動循環(huán)加工。該系統(tǒng)由于采用了PLC控制，因此可靠性高，抗擾能力強，故障率低，對工作環(huán)境要求低，維護方便，具有一定的實際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：PLC控制；組合機床；鏜孔;多工序；鉸孔

ApplicationofPLC

inthemodularmachinetool.Abstract：Thecombinationmachinetoolisacomprehensiveautomationtechnologyandcompletesetofprocessequipment,whichiswidelyusedinengineeringmachinery,transportation,energy,militaryindustry,lightindustryandotherindustries..

China'straditionalcombinationmachinemainlyusesthemachine,electricity,gas,hydrauliccontrol,itsprocessingobjectismainlybatchproductionoflargeandmedium-sizedboxandshaftparts,completedrilling,reaming,reaming,andprocessingofvariousthread,boring,carsandtheendsurfaceofthelugboss,inholeboringallgrooveshape,andmillingplaneandshapeface,thecontrolsystemdesignforimprovingmachinecontrolobjectoftheoveralltechnicalperformancehasveryimportantsignificance.Thispapercombinedmachinetoolisanalyzedintheory,expoundstheapplicationstatusofthedomesticandforeignresearchanddevelopmentprospectsoftheapplicationofvariouscontrollersinthemachinetools,pointsouttheapplicationofPLCincharacteristic;withdoublereamingmodularmachinetoolasanexample,thedesignofNCsystemofmachinetoolbasedonPLC,accordingtotherequirementsandcharacteristicsoftheprocessingfunctiontheprocessofmachinetools,putforwardtheoveralldesignscheme,designthehydraulicpowerslidermovearoundthecontrolloop,hydraulicclampingmechanismofclampingoffcontrolcircuit;thespindle,hydraulicpump,solenoidvalvecontrolcircuitdesign,completedthedesignofthecontrolpanel,theselectionofthemotorcomponentsandlow-voltageelectricalappliances;withMITSUBISHIFX2N-16MRPLCasthemaincontroller,FXGP/WIN-Cprogrammingsoftwarebasedontheprogramdesignofsequencecontrolsystem,designacontrolprogram,toachieveautomaticcirculationmachine.The

system

adopts

PLC

control,thereliabilityishigh,theimmunityisstrong,thefailurerateislow,andithassomepracticalapplicationvaluefortheworkenvironment.Keywords:PLCcontrol;Combinationmachinetool;Boring;Reaming

目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1組合機床概述 11.2組合機床的發(fā)展 11.3組合機床的電氣控制 31.3.1PLC控制…………...31.3.2單片機控制………………………..31.3.3伺服控制…………...4第二章總體設(shè)計方案 62.1鉸-鏜孔組合機床結(jié)構(gòu)概述 62.2零件工藝要求 72.3工藝流程分析 92.4機械加工精度及其控制 10第三章液壓系統(tǒng)設(shè)計 113.1液壓回路分析 113.2總體原理圖擬定 133.3液壓元件選型 153.4輔助元件選型 163.4.1管道元件選型…………………….163.4.2過濾器選型……………………….163.4.3密封圈選型……………………….16第四章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 174.1電氣原理圖設(shè)計 174.2電機選型 184.3其他電氣元件選型 194.3.1.時間繼電器……………………….194.3.2.熱繼電器………….194.3.3.熔斷器…………….204.3.4.接觸器…………….204.3.5中間繼電器………………………204.4常用控制電器選型 204.4.1按鈕………………204.4.2行程開關(guān)………….214.4.3按鈕的選擇……………………….214.4.4電磁鐵選型……………………….214.4.5牽引電磁鐵選型…………………214.4.6閥用電磁鐵選型………………….214.5電氣元件清單表 21第五章程序設(shè)計 235.1系統(tǒng)I/O分析 235.2PLC選型 235.3I/O分配表設(shè)計 245.4外部接線圖 255.5程序設(shè)計 275.5.1液壓啟動子程序…………………275.5.2工件夾緊子程序…………………275.5.3工件松開子程序…………………285.5.4鉸孔加工子程序…………………28參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄 32PAGE33第一章緒論1.1組合機床概述組合機床一般用于加工箱體類或非常見外形零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由\刀具的旋轉(zhuǎn)運動和工件的相對進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。組合機床系統(tǒng)主要的由底座、立柱、液壓動力滑臺、鉸刀頭、鏜刀頭、動力箱、夾具、等專用部件以及直控制冷卻、排屑、潤滑等輔助部件，控制擋鐵、操縱板、電器盒及電氣控制部分等組成。.圖1.1組合機床結(jié)構(gòu)示意圖通用部件是經(jīng)過系列設(shè)計、試驗、和長期生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，由專業(yè)生產(chǎn)廠成批制造，經(jīng)濟效果好、使用維修方便。一旦被加工零件的結(jié)構(gòu)與尺寸改變時，這些通用部件可根據(jù)需要組合成新的機床。在組合機床中，通用部件一般占零部件總體總量的70%-80%；其他20%-30%的專用部件由被加工件的形狀、工藝、和工序決定。1.2組合機床的發(fā)展二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的快速發(fā)展，組合機床的加工精度也有了很大的提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5—0.63毫米：鏜孔精度可達(dá)IT7-6級，孔距精度可達(dá)0.03-0.02微米。隨著汽車工業(yè)的興起，專用機床也逐漸發(fā)展起來。在專用機床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展為通用零件、因而產(chǎn)生了組合機床。最早的組合機床是在美國制成的，一般都是用于加工汽車零件。開始初期，每個機床的制造商都有自己的通用部件的標(biāo)準(zhǔn)。但是后來為了用戶的使用和維修，提高不同制造商之間得互換性，所以制定了標(biāo)準(zhǔn)化部件。組合機床通用部件按功能可分為五類。（1）動力部件主要有動力箱、切削頭和動力滑塊，是為了組合機床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。（2）支撐部件有側(cè)底座。中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等，是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件。（3）輸出部件主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等，是用以輸送工業(yè)或主軸箱至加工工位的部件。（4）控制部件有液壓站、電器柜和操作臺等，是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件。（5）輔助部件主要就是有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。對于一些循序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺。動力箱、各種公益切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進(jìn)給運動的動力部件。其中還有能同時完成切削主運動和進(jìn)給運動的動力頭。機身、立柱、中間底座等是組合機場的支撐部件，起著機床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機床的剛度和部件之間得精度保持性，主要是由這些部件保證的。組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電動功率為1.5-30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機功率為0.1-2.2千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為套筒移動的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用動力部件組成的機床稱為大型組合機床，用小型通用動力部件組成的機床稱為小型組合機床，按設(shè)計的要求，本次選擇的是大型組合機床，組合機床除了分為大型組合機床和小型組合機床外，按配置又可以分為單工位和多工位兩種形式。單工位又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位又可以分為移動工作臺式、回轉(zhuǎn)工作臺式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式這幾種，本次的設(shè)計主要是三面銑組合機床。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。1.3組合機床的電氣控制組合機床控制系統(tǒng)一般有PLC控制、數(shù)控系統(tǒng)控制和單片機控制三種方式，對三種控制方式進(jìn)行比較。1.3.1PLC控制目前廣泛使用的檢測方法有PLC控制，繼電器控制，單片機控制等。其中PLC檢測控制系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。因為其具有以下特點：（1）可靠性PLC不需要大量的活動元件，它的連線比較少。于此同時，系統(tǒng)維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計例如：冗余的設(shè)計。斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)。PLC操作過程簡單操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件[1]。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低。

（2）易操作性對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更好改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用，用于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。（3）靈活性PLC采用的編程語言有梯形圖、功能流程圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方式的多樣性，使編程簡單和應(yīng)用控制方便，操作十分靈活，監(jiān)視和控制變量十分容易[2]。以上特點使PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高，程序設(shè)計靈活，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定等諸多優(yōu)點PLC控制系統(tǒng)會得到更廣泛的應(yīng)用。1.3.2單片機控制PLC和單片機控制機床的區(qū)別是：(1)PLC是應(yīng)用單片機構(gòu)成的比較成熟的控制系統(tǒng)，是已經(jīng)調(diào)試成熟穩(wěn)定的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)品。有較強的通用性。(2)而單片機可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，使用范圍更廣。單就“單片機”而言，它只是一種集成電路，還必須與其它元器件及軟件構(gòu)成系統(tǒng)才能應(yīng)用。（3）從工程的使用來看，對單項工程或重復(fù)數(shù)極少的項目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本較高。（4）對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使系統(tǒng)穩(wěn)定。從本質(zhì)上說，PLC其實就是一套已經(jīng)做好的單片機(單片機范圍很廣的)系統(tǒng).但PLC也有其特點：PLC廣泛使用梯形圖代替計算機語言，對編程有一定的優(yōu)勢。單片機控制系統(tǒng)采用的是C語言編程，它的編程起點比較高沒有PLC的梯形圖編程直觀方便，不能適用于工業(yè)控制過程。單片機控制系統(tǒng)是基于C語言的節(jié)構(gòu)來設(shè)計系統(tǒng)，PLC是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程步驟來編制程序更實用。1.3.3伺服控制數(shù)控伺服系統(tǒng)的組合機床特點：（1）廣泛的適應(yīng)性數(shù)控伺服系統(tǒng)能完成普通控制系統(tǒng)不可能勝任的多種復(fù)雜型曲面零件的加工，若要改變加工對象，只要重新編制一段數(shù)控加工程序，這就為高精度小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)省了大量工裝和費用，提高了企業(yè)快速應(yīng)變能力。（2）精度高由于數(shù)控系統(tǒng)組合機床是按照先編制好的數(shù)控程序進(jìn)行自動加工，不受人為因素的影響，還可以利用軟件來校正和補償各種誤差，因此零件的加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，同一批加工零件的尺寸一致性好。（3）加工生產(chǎn)效率高在數(shù)控系統(tǒng)組合機床上可以選擇最有利的加工參數(shù)自動加工，有效的縮短了調(diào)整和檢驗等輔助時間；又由于采取自動加速、自動減速等措施，使數(shù)控系統(tǒng)的組合機床移動部件能快速移動和定位，大大節(jié)省了加工過程中的空程時間，生產(chǎn)效率明顯提高。（4）能實現(xiàn)復(fù)雜零件的加工普通零件難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)軌跡為二次以上曲線或曲面的運動，而數(shù)控系統(tǒng)控制的機床由于采用了計算機插補技術(shù)和多坐標(biāo)聯(lián)動控制，可以實現(xiàn)幾乎是任意軌跡的運動和加工形狀的空間曲面，適用于各種復(fù)雜形面的零件加工。（5）易實現(xiàn)閉環(huán)控制在數(shù)控系統(tǒng)控制的組合機床中，有一種閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，它加入反饋和調(diào)節(jié)部分。能夠更好地調(diào)節(jié)和監(jiān)控生產(chǎn)過程，極快的自動調(diào)整生產(chǎn)過程中的偏差，這是PLC和單片機控制的系統(tǒng)所沒有的。

第二章總體設(shè)計方案2.1鉸-鏜孔組合機床結(jié)構(gòu)概述鉸-鏜組合機床有底座、立柱、滑臺、鉸孔動力頭、鏜孔動力頭、工作臺等通用部件組成多軸箱等專用部件組成以及控制、冷卻、排屑、潤滑等輔助部件組成。在鉸-鏜組合機床結(jié)構(gòu)圖中主要有機床床身、工作臺、夾具、導(dǎo)軌、鉸孔滑臺和鏜孔滑臺。鉸刀滑臺和鏜刀滑臺是整個機床在加工中最重要的部分，鉸刀滑臺有鉸孔電機、鉸孔動力頭和鉸刀等組成，整體結(jié)構(gòu)見下圖2-1所示。圖2-1鉸-鏜組合機床結(jié)構(gòu)圖1、鉸孔加工：鉆孔是在實體材料中鉆出一個孔，而鉸孔是擴大一個已經(jīng)存在的孔。鉸孔和鉆孔、擴孔一樣都是由刀具本身的尺寸來保證被加工孔的尺寸的，但鉸孔的質(zhì)量要高得多。鉸孔時，鉸刀從工件孔壁上切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和減小其表面粗糙度值，鉸孔是孔的精加工方法之一，常用作直徑不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的預(yù)加工。機鉸生產(chǎn)率高，勞動強度小，適宜于大批大量生產(chǎn)。鉸孔加工精度可達(dá)IT9～I(xiàn)T7級，表面粗糙度一般達(dá)Ra1.6～0.8μm[3]。這是由于鉸孔所用的鉸刀結(jié)構(gòu)特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的緣故。直徑在100mm以內(nèi)的孔可以采用鉸孔，孔徑大于100mm時，多用精鏜代替鉸孔。在鏜床上鉸孔時，孔的加工順序一般為：鉆(或擴)孔一鏜孔一鉸孔。對于直徑小于12mm的孔，由于孔小鏜孔非常困難，一般先用中心鉆定位，然后鉆孔、擴孔，最后鉸孔，這樣才能保證孔的直線度和同軸度。2、鏜孔加工：鏜孔是鏜削的一種用麻花鉆、扁鉆或中心鉆等在實體材料上鉆削通孔或盲孔稱為鉆削加工。鉆削加工除鉆孔外，還包括擴孔及锪孔。所以鉆孔是鉆削的一種。用反鏜刀對反鏜孔進(jìn)行加工的方法叫反鏜加工。在數(shù)控機床上，我們往往使用非標(biāo)準(zhǔn)刀具（偏心鏜刀、轉(zhuǎn)動刀片、專用的反鏜刀）利用數(shù)控加工程式進(jìn)行反鏜加工[5]。用旋轉(zhuǎn)的單刃鏜刀把工件上的預(yù)制孔擴大到一定尺寸，使之達(dá)到要求的精度和表面粗糙度的切削加工。鏜削一般在鏜床、加工中心和組合機床上進(jìn)行，主要用于加工箱體、支架和機座等工件上的圓柱孔（見圖）、螺紋孔、孔內(nèi)溝槽和端面；當(dāng)采用特殊附件時，也可加工內(nèi)外球面、錐孔等。對鋼鐵材料的鏜孔精度一般可達(dá)IT9～7,表面粗糙度為Ra2.5～0.16微米。鏜削時，工件安裝在機床工作臺或機床夾具上，鏜刀裝夾在鏜桿上（也可與鏜桿制成整體），由主軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。當(dāng)采用鏜模時，鏜桿與主軸浮動聯(lián)接，加工精度取決于鏜模的精度；不采用鏜模時，鏜桿與主軸剛性聯(lián)接，加工精度取決于機床的精度。由于鏜桿的懸伸距離較大，容易產(chǎn)生振動，選用的切削用量不宜很大。鏜削加工分粗鏜、半精鏜和精鏜。采用高速鋼刀頭鏜削普通鋼材時的切削速度一般為20～50米/分；采用硬質(zhì)合金刀頭時的切削速度，粗鏜可達(dá)40～60米/分，精鏜可達(dá)150米/分以上。對精度和表面粗糙度要求很高的精密鏜削，一般用金剛鏜床，并采用硬質(zhì)合金、金剛石和立方氮化硼等超硬材料的刀具,選用很小的進(jìn)給量(0.02～0.08毫米/轉(zhuǎn))和切削深度（0.05～0.1毫米）高于普通鏜削的切削速度。精密鏜削的加工精度能達(dá)到IT7～6，表面粗糙度為Ra0.63～0.08微米。精密鏜孔以前，預(yù)制孔要經(jīng)過粗鏜、半精鏜和精鏜工序，為精密鏜孔留下很薄而均勻的加工余量。2.2零件工藝要求為了更好地分析被加工的加工過程，應(yīng)用PRO-E的三維功能繪制出被加工零件的三維機構(gòu)。對左邊孔采用鉸的加工方式，右邊孔采用鏜的加工方式。圖2.1加工零件三維結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)中使用了兩種孔加工方法：鏜孔和鉸孔與外圓表面加工相比，孔加工要比加工外圓困難。這是因為：（1）孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸限制，剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形和振動：（2）用定尺寸刀具加工孔時，孔加工的尺寸往往直接取決與刀具的相應(yīng)尺寸，刀具制造誤差和磨損將直接影響孔的加工精度：（3）加工孔時，切削區(qū)在工件內(nèi)部，排屑及散熱條件差，加工精度和表面質(zhì)量不容易控制。（1）鉸孔的工藝鉸孔余量對鉸孔質(zhì)量影響很大，余量太大，鉸刀的負(fù)荷大，切削刃很快被磨鈍，不易獲得光潔的加工表面，尺寸公差也不容易保證：余量太小，不能去掉上道工序留下的刀痕，自然也沒有改善孔加工質(zhì)量的作用。一般粗鉸余量取0.15~0.35mm，精鉸取0.05~0.15mm[6]。為了避免產(chǎn)生積屑瘤，鉸孔通常采用較低的切削速度進(jìn)行加工。進(jìn)給量的取值與被加工孔徑有關(guān)，孔徑越大進(jìn)給量取值越大。鉸孔時必須用適當(dāng)?shù)那邢饕哼M(jìn)行冷卻、潤滑、和清洗。以防止產(chǎn)生積屑瘤并及時清除切削。與磨孔和鏜孔相比，鉸孔生產(chǎn)效率高，容易保證孔的精度；但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差，孔的位置精度應(yīng)由前面工序保證。鉸孔不宜加工階梯孔和不同孔。鉸孔尺寸精度一般為IT9~IT7級，表面粗糙度Ra一般為3.2~0.8um[6]。（2）鏜孔的工藝鏜孔與鉆-擴-鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制，且鏜孔具有較高的誤差修正能力，可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差，而且能使鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。鏜孔和車外圓相比，由于刀桿系統(tǒng)的剛性差、變形大、散熱排屑條件不好，工件和刀具的熱變形比較大，因此，鏜孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率不高。鏜孔的加工范圍廣，可加工不同尺寸和不同精度等級的孔。對于孔徑較大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加工精度為IT9~IT7級，表面粗糙度Ra為3.2~0.8um。鏜孔可以在鏜床、車床、銑床等機床上進(jìn)行，具有機動靈活的優(yōu)點，生產(chǎn)應(yīng)用中十分廣泛。2.3工藝流程分析該機床用于大批量生產(chǎn)某零件的鏜孔與鉸孔加工工序。其加工精度與加工效率的要求均較高，宣采用專用設(shè)備。機床主運動采用動力頭，由Y100L-6型(1.5kW，4A)三相異步電動機拖動，單向運轉(zhuǎn)。該設(shè)備能進(jìn)行鏜孔加工，當(dāng)更換刀具和改變進(jìn)給速度時，又能進(jìn)行鉸孔加工(有鏜孔與鉸孔加工選擇)，加工動作流程如圖2.2所示。進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓控制，為提高工效，進(jìn)給分快進(jìn)與工進(jìn)兩種且自動變換。液壓系統(tǒng)中的液壓泵拖動電機為Y801—2型(750W，1.9A)，由電磁閥(YV1～YV4)圖2.2鉸-鏜組合機床工作流程圖工序為：1、當(dāng)工件夾緊后，觸動壓力繼電器BP，主軸電機M1啟動；2、主軸電機啟動后，延時一段時間后，左滑臺快進(jìn)開始；3、當(dāng)左滑臺快進(jìn)行程結(jié)束開關(guān)SQ2被壓下時，左滑臺共進(jìn)開始；4、當(dāng)左滑臺共進(jìn)結(jié)束開關(guān)SQ3被壓下時，左滑臺快退開始；5、當(dāng)原位行程開關(guān)SQ9被壓下時，原位指示燈亮起，左滑臺電機M1原位停止；6、左滑臺電機M1停止時，啟動延時保護，當(dāng)延時時間到后，工件松開。鏜孔的工序與鉸孔工序相似，在這里不做詳盡論述。2.4機械加工精度及其控制加工精度是零件加工后實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）符合程度。機械加工系統(tǒng)由機床、夾具、刀具和工件組成。影響原始誤差主要包括以下幾個方面：1）工藝系統(tǒng)的幾何誤差，包括機床、夾具和刀具等制造誤差及磨損。2）工件裝夾誤差。3）工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差。4）工藝系統(tǒng)受熱變形引起的加工誤差。5）工件應(yīng)力重新分布引起的形變。6）其他誤差，包括原理誤差、測量誤差、調(diào)整誤差等。在制定加工精度的時候要合理，一般加工精度越高則加工成本相對越高，生產(chǎn)效率則相對降低，因此在制定是要根據(jù)設(shè)計要求生產(chǎn)條件適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄒ员ＷC加工誤差不超過允許的范圍，并盡量提高生產(chǎn)效率和降低成本。鉸孔和鏜孔屬于半精加工和精加工，在精加工中，工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總誤差的40%~70%。在制定加工工藝時要讓刀具均勻受熱、保證加工精度要求的情況下降低刀具的切削速度和進(jìn)給量來降低工藝系統(tǒng)熱變形對加工誤差上網(wǎng)影響。組合機床是專用機床，在加工一批零件是可采用加工誤差的統(tǒng)計分析的方法來降低加工誤差。對加工工件測量指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計，用統(tǒng)計來的數(shù)據(jù)對加工工藝過程進(jìn)行分析和控制，可以很大程度上提高鉸孔與鏜孔精度。

第三章液壓系統(tǒng)設(shè)計擬定液壓系統(tǒng)圖紙整個設(shè)計中重要的步驟，組合機床的加工過程是要靠液壓系統(tǒng)來執(zhí)行的，液壓系統(tǒng)能夠表示出各個元件之間的關(guān)系、動作原理、操縱和控制方式等。擬定液壓系統(tǒng)圖的一般方法，根據(jù)各個執(zhí)行機構(gòu)動作和性能要求先分別選擇和擬定基本回路，然后將各個基本回路組成一個完整的系統(tǒng)。3.1液壓回路分析液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而驅(qū)動工作機構(gòu)，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和回轉(zhuǎn)運動。驅(qū)動機床工作臺的液壓系統(tǒng)是由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭等組成。液壓傳動的優(yōu)點：1）在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積重量只有同等功率電動機的12%左右。2）液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)。由于液壓執(zhí)行裝置重量輕、慣性小、反應(yīng)快，所以易于實現(xiàn)快速起動、制動和頻繁地?fù)Q向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達(dá)到每分鐘500次，實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達(dá)每分鐘1000次。3）液壓傳動可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速比可達(dá)1：2000），并可在液壓裝置運行的過程中進(jìn)行調(diào)速。4）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動控制結(jié)合使用時，能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。6）由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。由于液壓優(yōu)點，液壓系統(tǒng)常常使用在機床的傳動系統(tǒng)中。（1）夾緊機構(gòu)液壓圖設(shè)計由于夾緊回路的壓力大于進(jìn)給系統(tǒng)壓力。為了防止夾緊系統(tǒng)的壓力下降，在夾緊系統(tǒng)串接個單向閥器夾緊缸不用中間停留，故采用二位閥控制即可，為了實現(xiàn)夾緊后才能讓工作臺快進(jìn)的順序動作，和保證進(jìn)給系統(tǒng)工作時夾緊系統(tǒng)壓力始終不低于最小夾緊壓力，所以在夾緊回路上安裝個壓力繼電器實現(xiàn)順序控制。當(dāng)壓力繼電器動作時，工作臺進(jìn)給。根據(jù)上述分析，畫出液壓系統(tǒng)擬定圖：圖3-1夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖（2）進(jìn)給機構(gòu)液壓圖設(shè)計液壓泵電機啟動后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件夾緊信號，電磁鐵YV1得電。二位四通閥左位工作，壓力油經(jīng)減壓閥，單向閥3進(jìn)入夾緊缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夾緊。當(dāng)夾緊后壓力繼電器動作，表示工件夾緊。圖3-2進(jìn)給機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖選擇速度換接回路：由于本系統(tǒng)滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，速度變化大為減少速度換接時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路。選擇調(diào)壓卸荷回路：在雙泵供油的油源形式確定后，調(diào)壓和卸荷問題都已基本解決。即滑臺工進(jìn)時，高壓小流量泵的出口壓力由油源中的溢流閥調(diào)定，無需另設(shè)調(diào)壓回路。在滑臺工進(jìn)和停止時，低壓大流量泵通過液控順序閥卸荷，高壓小流量泵在滑臺停止時雖未卸荷，但功率損失較小，故可不需再設(shè)計卸荷回路。3.2總體原理圖擬定該液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為：原位——工件夾緊——快進(jìn)——工進(jìn)——停留——原位停止——快退——工件松開。液壓系統(tǒng)如3-1所示。圖3-1液壓系統(tǒng)原理圖（1）工件夾緊液壓泵電機啟動后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件夾緊信號，電磁鐵YV1得電。二位四通閥左位接通，壓力油經(jīng)減壓閥，單向閥3進(jìn)入夾緊缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夾緊。當(dāng)夾緊后壓力繼電器BP1動作，表示工件夾緊。（2）滑臺快進(jìn)壓力繼電器動作后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出快速移動信號，電磁鐵YV3得電，三位五通閥左位接入油路，接通工作油路，壓力油經(jīng)調(diào)速閥進(jìn)入工作液壓缸大腔，使滑臺快速向前移動。（3）工作進(jìn)給滑臺快速移動到接近加工位置時，電磁鐵YV5得電二位二通電磁閥右位工作，液壓油通過調(diào)速閥的調(diào)節(jié)，減少進(jìn)油量使滑臺移動速度降低，滑臺轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給。此時由于負(fù)載增加，工作油路油壓升高順序閥1打開，液壓缸小腔經(jīng)由單向閥2流入液壓缸大腔，經(jīng)過經(jīng)順序閥、溢流閥流回油箱。（4）快速退回滑臺運行的終點時，終點的行程開關(guān)被壓下，使電磁閥YV3斷電，而YV4得電，使三位五通閥右位工作，接通工作油路，壓力油直接進(jìn)入液壓缸小腔，使滑臺快速退回。當(dāng)滑塊快速退回原點，原點行程開關(guān)被壓下，電磁鐵DP1失電，滑臺停在原位。（5）工件松開當(dāng)滑臺回到原位停止工作后，電氣系統(tǒng)發(fā)出工件松開信號，使電磁鐵YV2得電，使二位四通閥右位工作，改變油路的方向，壓力油進(jìn)入夾緊小腔，大腔的回油經(jīng)二位四通閥流回油箱，使工件松開，同時壓力繼電器BP1復(fù)位，取下工件，一個工作循環(huán)結(jié)束。為了更好的說明各個電磁鐵的動作表。表3-1電磁鐵動作情況表元件工序YV1YV2YV3YV4YV5BP1BP2原位++夾緊++快進(jìn)+-++工進(jìn)+-++快退+++-松開-+3.3液壓元件選型單桿活塞的兩個腔的有效作用面積不相等，當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮是，活塞的排油腔的排油流量比泵的供油流量大很多，通過閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn)，復(fù)合增速缸和其他等效組合方案也有相同的情況，選擇流量控制閥，其最小流量應(yīng)能滿足執(zhí)行元件最低工作速度，即：Qｍｉn或Qｍｉ式中：Qｍｉn—流量控制閥的最小穩(wěn)定流量，mumin—液壓缸最低工作速度，A—液壓缸有效工作面積，mnmin—液壓馬達(dá)最低工作轉(zhuǎn)速，qm—液壓馬達(dá)排量，液壓泵電機：JO2-22-4，15kw,1410轉(zhuǎn)/分，380v，3.49A;電磁閥：二位二通閥Z22DO-25，直流24V，0.6A,14.4V:二位四通Z24DW-25V，直流24V,.6A,14.4V:二位二通閥Z22DO-25，直流24V，0.6A,14.4V。3.4輔助元件選型液壓系統(tǒng)中重要輔助元件主要的有：管道元件、過濾器和密封圈等，詳盡選型信息在下面章節(jié)展示。3.4.1管道元件選型液壓系統(tǒng)用油管道輸送工作介質(zhì)，用管接頭將油管與油管或油管與液壓元件連接起來，因此管道和管接頭應(yīng)有足夠的強度，良好的密封，壓力損失要小，裝拆要方便。在系統(tǒng)中可以選用紫銅管，其用途實在中、低壓系統(tǒng)中用，機床中應(yīng)用較多，可承受6.5—10Mpa。其優(yōu)點為裝配時彎曲方便，抗振能力弱，易于使油液氧化。3.4.2過濾器選型過濾器的功能是防止油液的污染和不斷凈化油液，將其污染程度控制在允許范圍內(nèi)。油液的污染會引起相對運動零件的表面劃傷、磨損加劇、甚至卡死、還會堵塞節(jié)流小孔，影響液壓系統(tǒng)的工作性能。過濾器的過濾精度按其能濾去雜質(zhì)直徑d的工尺寸大小分為四個等級：粗（d>100um）、普通（d≥10—100um）、精（d≥5—10um）、特精（d≥1—5um），在這個系統(tǒng)中我們可以選用線隙式濾油器，其額定參數(shù)為：壓力63Mpa，壓力損失0.06—0.6Mpa，過濾精度50um，安裝在系統(tǒng)德爾精油路上。3.4.3密封圈選型密封圈裝置是用來防止液壓元件和液壓系統(tǒng)的內(nèi)漏和外漏，以保障建立起必要的工作壓力和避免污染環(huán)境。密封圈裝置應(yīng)有良好的密封性能。并隨著壓力的增大能自動提高密封性能，密封材料的磨損因數(shù)要小，耐磨，且磨損后能自動補償，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，價格低廉，系統(tǒng)中可使用O形密封圈。

第四章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計4.1電氣原理圖設(shè)計該組合機床電氣系統(tǒng)控制要求主要有兩大部分:（1）機床要液壓系統(tǒng)動作過程控制；（2）機床加工過程控制。對液壓系統(tǒng)的原位、夾緊、快進(jìn)、共進(jìn)、快退、松開等動作的精確控制，液壓系統(tǒng)控制涉及到了各種液壓閥、行程開關(guān)、電磁閥等一些元件的控制。機床主軸鏜孔和鉸孔的加工過程進(jìn)行控制，在對機床主軸的控制中要充分考慮到該加工要求是對兩種不同加工方式。考慮加工精度的要求對電氣系統(tǒng)的相應(yīng)速度要有一定的要求。其基本的電氣原理圖如下:圖4.1電氣原理圖鉸孔和鏜孔的電氣圖都是電機降壓啟動，考慮到圖幅，本圖只繪制出了鉸孔的電氣原理圖。原位指示燈和夾緊指示燈的電氣原理圖是一樣的，繪制出了一個部分的電氣原理圖。不設(shè)計冷卻和潤滑會對加工精度產(chǎn)生很大的影響，鏜孔和鉸孔的散熱性差，在加工過程中產(chǎn)生的高溫容易使加工表面高溫發(fā)生硬化，所以系統(tǒng)中一定要設(shè)計冷卻和潤滑。4.2電機選型在工業(yè)控制中常用的控制電機有兩種步進(jìn)電機和伺服電機，對于這兩種電機的原理、性能以及優(yōu)缺點如下：步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機件，在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖個數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機安設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到高速的目的[7]。伺服電機又稱為執(zhí)行電機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機軸上的角位移或角速度輸出[7]。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）也就是說伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，它每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣伺服驅(qū)動器和伺服電機編碼器的脈沖形成了呼應(yīng)，所以它是閉環(huán)控制，步進(jìn)電機是開環(huán)控制。步進(jìn)電機和伺服電機的區(qū)別在于：1、控制精度不同。步進(jìn)電機的相數(shù)和拍數(shù)越多，它的精確度就越高，伺服電機取決于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高。2、控制方式不同；一個是開環(huán)控制，一個是閉環(huán)控制。3、低頻特性不同；步進(jìn)電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象，當(dāng)它工作在低速時一般采用阻尼技術(shù)或細(xì)分技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點便于系統(tǒng)調(diào)整。4、轉(zhuǎn)矩特性不同；步進(jìn)電機的輸出力矩會隨轉(zhuǎn)速升高而下降，交流伺服電機為恒力轉(zhuǎn)矩輸出。5、過載能力不同；步進(jìn)電機一般不具有過載能力，而交流電機具有較強的過載能力。6、運行性能不同；步進(jìn)電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。7、速度響應(yīng)性能不同；步進(jìn)電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速需要上百毫秒，而交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，一般只需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。綜上所述，交流伺服電機在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機，但是價格比就不一樣了，在該設(shè)計中都統(tǒng)一使用交流伺服電機。鏜孔和鉸孔屬于半精加工和精加工，在加工過程中的切削余量不會很大，鏜孔動力頭電機與鉸孔動力頭電機功率不需要太大。各電動機型號：液壓泵電機：JO2-22-4,1.5kw，1410轉(zhuǎn)/分，380V，3.49A；鏜孔動力頭電動機：JO2-41-4，4.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380V，8.4A;鉸孔動力頭電動機：JO2-32-4，3.0kw，1430轉(zhuǎn)/分，380V，6.5A;4.3其他電氣元件選型設(shè)計完成后，則要根據(jù)電氣產(chǎn)品目錄選擇所需要的各種控制電氣。正確合理的選擇電氣元件是控制電路安全運行、可靠工作的保證。4.3.1.時間繼電器選擇時間繼電器主要從繼電器類型、延時方式（通電延時和斷電延時）、線圈電壓等方面的考慮。凡是對延時要求不高的場合一般采用價格較低的JS7-A系列的時間繼電器，要求較高時采用JS20系列晶體管式時間繼電器?？紤]到本系統(tǒng)的控制要求統(tǒng)一選擇JS20系列的晶體管式時間繼電器。4.3.2.熱繼電器熱繼電器選擇時要從電動機的工作環(huán)境、啟動情況、負(fù)載性質(zhì)等因素來考慮。一般輕載啟動、長期工作的電動機或間斷長期工作的電動機選擇二相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；當(dāng)電源電壓的均衡性和工作環(huán)境較差是可選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。根據(jù)熱繼電器元件的額定電流應(yīng)大于電動機額定電流的原則選定熱繼電器的型號和熱元件的額定電流值，根據(jù)型號和熱元件額定電流確定熱元件整定電流的調(diào)節(jié)范圍。一般將熱繼電器的整定電流調(diào)整到電動機的額定電流。熱繼電器有二相和三相結(jié)構(gòu)之分。三相熱繼電器又可以分為帶斷相保護型和不帶斷相保護型，目前國內(nèi)常用的熱繼電器有JRO、JR5、JR9、JR15、JR16等系列?？紤]到本系統(tǒng)FR1選用JR0-40型熱繼電器。熱繼電器額定電流25A，額定電流調(diào)節(jié)范圍16—25A，工作是調(diào)節(jié)在22.6A。FR2選用JR0-40型熱繼電器。熱繼電器額定電流0.64A，額定電流調(diào)節(jié)范圍0.4—0.64A，工作是調(diào)節(jié)在0.43A。4.3.3.熔斷器常用的熔斷器有瓷插式熔斷器、螺旋式熔斷器、封閉式熔斷器及快速式熔斷器?？焖偈饺蹟嗥鞯耐庑闻c螺旋式熔斷器相同，它是為了防止硅半導(dǎo)體器件的短路造成損壞而設(shè)計的一種能在極短時間內(nèi)能切斷電路的短路保護器材，具有熔斷迅速、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等特點?？紤]系統(tǒng)的控制要求采用快速式熔斷器，選用常用的RL1-15型熔斷器，熔體為10A的快速熔斷器。4.3.4.接觸器根據(jù)負(fù)載電路的電壓、電流、接觸器所控制電路的電壓及所需要觸電的數(shù)量等來進(jìn)行接觸器的選擇。本設(shè)計中，KM主要對M1進(jìn)行控制，而M1的額定電流為22.6A，控制電源電流為127V，需主觸頭三對，輔助動合觸點為兩對，輔助動斷觸頭一對。所以，KM選擇CJ20-40型接觸器，主點額定電流為40A，線圈電壓為127V。4.3.5中間繼電器本設(shè)計中，由于M2和M3的額定電流都很小，因此，可用交流中間繼電器代替接觸器進(jìn)行控制。K1和K2均選擇JZ70-44型交流中間繼電器，動合動斷接觸點各為四個，額定電流為5A，線圈電壓為127V。4.4常用控制電器選型控制電器有稱為“主令電器”，是專門控制其他電器執(zhí)行電路通斷的元件。采用的控制電器有按鈕、行程開關(guān)等。4.4.1按鈕按鈕的結(jié)構(gòu)形式有多種，并有不同顏色。按鈕的選擇應(yīng)遵詢?nèi)缦略瓌t；根據(jù)用途和使用場合選擇合適型號和型式。按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求選擇按鈕和指示燈的顏色。按控制電路的需要選擇鈕數(shù)。本設(shè)計方案中，SB3、SB4、SB6、選擇LA-18型按鈕，顏色為黑色；SB1、SB2、SB5也選擇LA-18型按鈕，顏色為紅色；SB7選擇型號相同，但顏色為綠色。4.4.2行程開關(guān)行程開關(guān)又稱為“位置開關(guān)”或“限位開關(guān)”。常用位置開關(guān)有LX19、LX21、KX22、JLL1及JLW5系列。位置開關(guān)的選擇主要考慮其結(jié)構(gòu)式、觸電數(shù)目、電壓電流等級因素。4.4.3按鈕的選擇照明燈E選擇JC2型，交流36V、40W，與燈開關(guān)S成套配置；指示燈HL1和HL2選擇ZSD-0型，指標(biāo)為6.3V、2.5A,顏色分別為紅色和綠色。4.4.4電磁鐵選型電磁鐵在機床等自動化系統(tǒng)中式一種講電磁能轉(zhuǎn)換為機械能的電氣元件，它主要有接觸器或繼電器控制其他電源的通斷。電磁鐵有交流和直流之分，機床上常用按其作用可分為牽引電磁鐵、制動電磁鐵和閥用電磁鐵等。4.4.5牽引電磁鐵選型牽引電磁鐵在機床等自動化控制系統(tǒng)中主要用做牽引機械裝置。它主要有鐵心、銜鐵、及線圈組成。線圈通電后，由鐵心吸引銜鐵，對機械裝置進(jìn)行牽引。常用的牽引電磁鐵有MQ1、MQ3系列，考慮到本系統(tǒng)的設(shè)計要求選用MQ3系列的電磁鐵[8]。4.4.6閥用電磁鐵選型閥用電磁鐵主要用于電磁鐵換向閥中。電磁換向在機床的液壓液壓系統(tǒng)中常用來改變液體的流向方向、液體分配、接通及關(guān)閉油路等。換向閥有各種結(jié)構(gòu)，如：二位二通、二位四通、三位四通等。所謂的二位二通，就是換向閥的閥芯可以在電磁鐵的作用下處于閥體的二個不同的位置，只有兩個通口，一進(jìn)一出。閥用電磁鐵有交流和直流之分，視其控制系統(tǒng)所用的電源而定。4.5電氣元件清單表綜合以上的分析，為了能夠清晰明了表現(xiàn)出各個元件的型號、規(guī)格和數(shù)量繪制電氣元件清單表。

表4-1鏜-鉸組合機床的電氣元件清單符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1液壓泵電機JO2-22-41.5kw，1410轉(zhuǎn)/分，380V，3.49A1M2鏜頭電動機JO2-41-44.0kw，1440轉(zhuǎn)/分，380V，8.4A1M3鉸頭電動機JO2-32-43.0kw，1430轉(zhuǎn)/分，380V，6.5A1QS組合開關(guān)HZ10-25/3三級,500V,25A1KM交流接觸器CJ20-4040A,線圈電壓127V1K1、K2交流中間繼電器JZ7-445A,線圈電壓127V2FR1熱繼電器JR0-40熱元件額定電流25A,整定電流22.6A1FR2熱繼電器JR0-40熱元件額定電流25A，整定電流0.431FU1熔斷器JR0-40500V,熔體10A1FU2、FU3熔斷器RL1-15500V,熔體2A2SB3、SB3、SB6控制按鈕LA-185A,黑色3SB1、SB2、SB3控制按鈕LA-185A,紅色3HL1、HL2指示燈ZSD-06.3V,綠色1,紅色12EL、S照明燈及燈開關(guān)36V,40W2在選擇電氣元件時要優(yōu)先考慮元件能否達(dá)到控制要求，在滿足控制要求的前提下，應(yīng)大量使用市面上常見電氣元件，這樣可以降低采購元件的成本，為后續(xù)的機床維護提供了便利。機床易損壞的原器件可以適當(dāng)多采購，在機床出現(xiàn)問題后可以立即更換，不會影響生產(chǎn)計劃的進(jìn)行。

第五章程序設(shè)計5.1系統(tǒng)I/O分析在本控制系統(tǒng)中需要控制鉸孔和鏜孔兩種加工過程，在加工的時中進(jìn)給方式有快進(jìn)、共進(jìn)、快退這三種進(jìn)給方式，在自動循環(huán)程序中需要加如手動方式，以避免特殊情況機床能進(jìn)行部分工作?？刂埔笥须娫础⒂捅霉ぷ?、工件夾緊、加工等信號指示燈，大體需要16個輸出點和16個輸入點才能滿足控制基本要求，考慮到控制系統(tǒng)升級和后續(xù)功能擴展，要預(yù)留10%-15%的I/O口[8]。在本系統(tǒng)中需用到24個輸出點和24個輸入點才能滿足鉸-鏜組合機床加工控制要求。5.2PLC選型首先選擇PLC的品牌，生產(chǎn)PLC的廠家很多，每個廠家的PLC都自成體系，用戶根據(jù)點數(shù)、容量、功能上的要求做出不同的選擇。世界上一些著名的PLC制造廠商及其PLC系列如表5-1所示：表5-1常見PLC品牌及型號品牌型號系列主要特點德國西門子S7-200系列小型,最大526點,有221,222,224,2264個基本型號9種CPUS7300系列中型,模塊化,最大204點,滿足中小規(guī)模性能要求S7-400系列大型,模塊化,功能強,用于中高控制領(lǐng)域日本三菱電機FX系列FX1NC,FX1N,FX1S,FX2NC,FX2N,FX3UC,FX3G系列，小型，最大384點Q系列中型，最大可達(dá)4096個點A/QnA系列大型，2006年停止該系列的生產(chǎn)日本歐姆龍CP,CPM系列小型，最大356點，有CPM1A,CPM2A，CPM2C,CPM2AH,CPM2AH-S,CP1H,CP1L7中型號C200H系列中型，CQM,CJ1M,CJ1，等型號，CJ1最大2560點。CV系列，CS系列大型，CS系列對打5120點根據(jù)上表所列的內(nèi)容本控制系統(tǒng)采用三菱FX系列的PLC。FX2N有3000多個輔助繼電器、1000多個狀態(tài)繼電器、200多個定時器、200點16位加計時器、35點32位加/減計數(shù)器、8000多點16位寄存器、128點跳步指針、15點中斷指針，這為應(yīng)用設(shè)計提供了豐富的資源[9]。正是基于三菱PLC以上的優(yōu)越性能，本系統(tǒng)設(shè)計中采用三菱PLC。根據(jù)在本控制系統(tǒng)中需要控制兩種不同加工方式鉸和鏜的加工方式，在加工的過程中進(jìn)給方式有快進(jìn)、共進(jìn)、快退，這三種進(jìn)給方式中需要增加手動方式。要求有電源、油泵工作、工件夾緊、加工等信號指示等要求。大體可能需要16個輸出點和16個輸入點才能滿足控制的基本要求，考慮到控制系統(tǒng)的升級和后續(xù)的系統(tǒng)功能擴展，要預(yù)留10%-15%的I/O口。在本系統(tǒng)中最好使用24個輸出點和24個輸入點才能更好的滿足組合機床的加工過程。初步選定三菱FX2N系列。在有系統(tǒng)控制要求，下面對具體的單元進(jìn)行選擇。根據(jù)FX2N系列PLC的基本單元在本次系統(tǒng)設(shè)計中采用FX2N-64MR的三菱PLC。她有32個基本的輸入和輸出點數(shù)，擴展模塊可用的點數(shù)48-64?？梢詽M足系統(tǒng)設(shè)計的要求。5.3I/O分配表設(shè)計根據(jù)在本控制系統(tǒng)中需要控制兩種不同加工方式鉸孔和鏜孔，在加工過程中進(jìn)給種類有快進(jìn)、共進(jìn)、快退三種進(jìn)給方式，需要增加手動方式。要求有電源、油泵工作、工件夾緊、加工、夾緊信號指示燈等信號指示等要求，大約需要18個輸入點和14個輸出點。每個輸入點的名稱、代號、輸出編號和輸入編號具體情況見I/O分配表：

表5-2控制系統(tǒng)I/O分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸出點編號名稱代號輸出點編號循環(huán)開始SB1X000快速進(jìn)給電磁鐵YV1Y000總停止SB2X001快速后退電磁鐵YV2Y001手動夾緊SB3X002左滑臺快進(jìn)YV3Y002左滑臺快進(jìn)點動SB4X003左滑臺工進(jìn)YV4Y003左滑臺快退點動SB5X004左滑臺快退YV5Y004右滑臺快進(jìn)點動SB6X005右滑臺快進(jìn)YV6Y005右滑臺快退點動SB7X006右滑臺工進(jìn)YV7Y007工件松開定位行程SQ1X007右滑臺快退YV8Y010工件定位行程SQ2X010液壓泵電機接觸器KM1Y011左滑臺快進(jìn)結(jié)束行程開關(guān)SQ3X011左滑臺電機接觸器KM2Y012左滑臺工進(jìn)結(jié)束行程開關(guān)SQ4X012右臺電機接觸器KM3Y013右滑臺快進(jìn)結(jié)束行程開關(guān)SQ5X013原點指示燈HL1Y014右滑臺快進(jìn)結(jié)束行程開關(guān)SQ6X014夾緊指示燈HL2Y015有滑臺快退結(jié)束行程開關(guān)SQ7X015切削液啟動SB8X016壓力繼電器BPX020原位行程開關(guān)SQ7X0215.4外部接線圖根據(jù)該機床控制要求,選用三菱FX2N-64MR可編程控制器。該類型PLC有32個數(shù)字量的輸入和32個數(shù)字量的輸出,本系統(tǒng)設(shè)計只需要18個輸出點和13個數(shù)入點，這些輸入和輸出點具體連接情況，繪制出外部接線圖。圖5-1PLC外部接線圖電氣控制