钻镗两用组合机床的液压控制系统及电气控制系统设计说明书.doc
《钻镗两用组合机床的液压控制系统及电气控制系统设计说明书.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钻镗两用组合机床的液压控制系统及电气控制系统设计说明书.doc(26页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 毕业设计成果(产品、作品、方案)设计题目: 钻镗两用组合机床的液压控制系统及电气控制系统设计说明书- 1 - 目 录摘要1Abstract21、绪论1 1.1、课题的背景1 1.2、组合机床概述1 1.3、专用组合机床的介绍3 1.4、 PLC简介4 1.4.1 PLC的定义5 1.4.2 PLC的基础知识6 1.4.3 PLC的用途82、钻镗两用组合机床控制概述9 2.1、钻镗两用组合机床主电路原理图10 2.2、钻镗两用组合机床的工作流程图11 2.3、钻镗两用组合机床的控制过程11 2.3.1各电磁阀动作状态12 2.3.2专用组合机床的总控制过程123、钻镗两用组合机床的液压系统设计
2、12 3.1、确定系统方案13 3.2、拟定液压系统图14 3.3、液压缸的设计计算14 3.3.1液压缸的类型及结构形式15 3.3.2液压缸的工作压力15 3.3.3计算液压缸的尺寸16 3.3.4液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算17 3.4、液压缸工况图18 3.5、液压缸推力的计算19 3.6、液压系统的压力损失计算194、专用钻孔机床的PLC设计19 4.1、输入输出点分配21 4.2 、PLC的选择22- 2 - 4.3、专用组合机床PLC控制系统接线图235、钻镗两用组合机床PLC控制程序24结论25致谢26参考文献27- 3 - 摘 要 钻镗两用组合机床,属于机械加工用机
3、床。它由工作台、安装在工作台两端及一侧的导轨,导轨与工作台的边缘平行,钻架通过吊铁和锁紧螺钉安装在导轨上;导轨上设有燕尾,钻架可在导轨上水平移动;钻架包括溜板、溜板上装有传动机构,溜板底面上设有与导轨上的燕尾相配合的燕尾槽,机械滑台上装有主支撑架,主支撑架上装有纵向机械滑台及控制系统,控制系统连接一控制活动按钮站,纵向机械滑台上装有附属支撑架,附属支撑架上通过机械滑台装有水平方向的钻削动力头。它解决了现有的钻床加工大型零部件特别是回转体直径较大时操作不方便、加工困难等技术问题。关键词:组合钻床;PLC;可编程控制器;问题- 4 - 1、绪论1.1、课题的背景 随着生产的发展,产品精度的提高,机
4、床加工的自动化程度也越来越高。数控机床,加工中心已构成现代加工方法之代表。但是根据我国的实际情况,对现有机床进行全部更新换代,几乎是不可能的。因此为提高机床的生产率,改善工人的劳动条件,提高一般机床切削加工的自动化程度,提高控制系统的可靠性,对现有机床进行PC改造,仍然具有非常现实的意义,正是利用了PC控制技术具有功能强,速度快,可靠性高,经济实用等特点,针对双面组合钻床的控制部分进行了改造,并分析了系统的性能。1.2、组合机床概述 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家
5、电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件,完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步,一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。1.3、专用组合机床的介绍 专用组合钻床是一种钻削较厚工件的加工钻床,加工要求双面同时钻削,并同轴钻孔,加工
6、精度要求高,采用传统的继电器-接触器控制,要用大量的中间继电器,时间继电器,计数器,存在线路复杂,故障率高,控制柜体积大,成本高等特点,而采用可编程控制器S7-200,不仅可以提高控制系统的可靠性,降低运行故障率,而且改变程序即可实现不同工件的加工钻削工艺要求,充分发挥组合钻床的多种加工功能。1.4、PLC简介1.4.1 PLC的定义 PLC即可编程控制器(ProgrammableLogicController),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义;PL
7、C英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑控制电路,也是一种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的应用,可以说有半导体的地方就有PLC。1.4.2 PLC的基础知识 PLC的发展历程在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大
8、量离散量的数据采集。在传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制,顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机,印刷机,订书机,组合机床,磨床,包装等。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁,石油,化工,电力,建材,机械制造,汽车,轻纺,交通运输,环保及文化娱乐等各个行业,使用广泛。1.4.3 PLC的用途 目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。1、开关量的逻辑控制 这是
9、PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线,如注塑。2、模拟量控制 在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可
10、驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。2、钻镗两用组合机床控制概述2.1钻镗两用组合机床主电路原理图液压系统在组合机床上主要是用于实现工作台的直线
11、运动和回转运动,如图1所示,如果动力滑台要实现二次进给,则动力滑台要完成的动作循环通常包括:原位停止-快进I-工进II-工进-死挡铁停留-快退-原位停止,其电气控制原理图如图2所示。 图1 组合机床动力滑台工作循环图2 电气控制原理图2.2钻镗两用组合机床的工作流程图 组合钻床工作流程图如图3所示,钻镗两用组合机床各电动机控制要求:钻镗两用组合机床各电动机只有在液压泵电动机M1正常启动时启动运转,滑台液压系统只有在液压泵工作后,才能启动。刀具电动机M2,M3应在滑台进给循环开始时启动运转,滑台退回原位后停止运转。切削液压泵电动机M4可以在滑台工进时自动启动,在工进结束后自动停止,也可以用手动方
12、式控制启动和停止。 图3 工作流程图2.3、钻镗两用组合机床的控制过程2.3.1各电磁阀动作的控制机床动力滑台、工件定位、加紧装置控制要求:机床动力滑台、工件定位、加紧装置由液压系统驱动。电磁阀YV1和YV2控制定位销液压缸的运动方向;YV3、YV4控制夹紧液压缸活塞的运动方向;YV5、YV6及YV7为左机滑台油路的换向电磁阀;YV8、YV9、YV10为右机滑台油路中的换向电磁阀。如表1-1所示: 从表1-1中可以看出,电磁阀YV1线圈通电时,机床工件定位装置将工件定位;当电磁阀YV3通电时,机床工件夹紧装置将工件夹紧;当电磁阀YV3、YV5通电时,左机滑台快速移动;当电磁阀YV3、YV8通电
13、时,右机滑台快速移动;当电磁阀YV3、YV7或YV3、YV10通电时,左机滑台或右机滑台工进;当电磁阀YV3、YV6或V3、YV9通电时,左机滑台或右机滑台快速后退;当电磁阀YV4通电时,松开定位销;当电磁阀YV2通电时,机床拨开定位销;定位销松开后,撞击行程开关ST1,机床停止运行。2.3.2钻镗两用组合机床的总控制过程 当需要机床工作时,将工件装入定位夹紧装置,按下液压系统启动按钮SB4,机床按如下步骤工作: 按下液压系统启动按钮SB4原位停止-快进I-工进II-工进-死挡铁停留-快退-原位停止。在左、右两面动力滑台快速进给的同时,左机刀具电动机M2、右机刀具电动机M3启动运转工作,提供切
14、削动力;在左、右两面动力滑台工进时,切削液电动机M4自动启动,在工进结束时切削液泵电动机自动停止。在滑台退回原位后,左、右机刀具电动机M2、M3停止运转。3、钻镗两用组合机床的液压系统设计3.1确定系统方案a) 执行机构的确定液压执行元件大体分为液压缸和液压马达,前者实现直线运动,后者完成回转运动。本系统选择双作用单活塞杆液压缸。b) 执行机构的运动控制回路液压执行元件确定后,其运动方向和速度的控制是拟定液压回路的核心问题。由于本系统工作在小流量场合,因此采用适合此流量的方向控制回路,即通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。速度控制的相应调速方式有节流调速、容积调速以及二者结合的容积节流调速。
15、节流调速一般定量泵供油,用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度,这种调速方式结构简单,适用于功率不大的场合,本系统就是采用这种方式。缺点是效率低,发热量交大,但是对于不是频繁工作的系统来说,只要按发热功率计算出合适的油箱即可解决。正是因为其发热量大,所以节流调速一般用开式循环。在开式系统中,液压泵从油箱吸油,压力油经系统释放能量后,再排回油箱。开式回路,结构简单,散热性好,但就是油箱体积大。c) 其它回路因为为了保证整个系统的可靠性和安全性,所以必须设置安全锁止机构。这需要锁紧即保压回路。锁紧回路的主要功用是使液压缸能在任意位置上停留,且不因外力作用而移动位置,本系统采用液控单
16、向阀的锁紧回路。压力油经左边液控单向阀进入液压缸左腔,同时通过控制口打开右边液控单向阀,使液压缸右腔的回路可经右边液控单向阀及换向阀流回油箱,活塞向上运动。反之,活塞则向下运动。到了需要停留的位置,只要使换向阀处于中位,因阀的中位为H型机能,所以两个液控单向阀均关闭,使活塞双向锁紧。回路中由于液控单向阀的密封性好,泄漏极少,锁紧的精度主要取决于液压缸的泄漏。为加强安全系数,还用到了平衡回路,功用是机构不工作时,不致因受负载重力作用而使执行机构自行下落。本系统采用液控单向阀串连单向节流阀的平衡回路,这种回路锁定性好,工作可靠。卸荷回路采用M型中位机能,切换时液压冲击小。3.2、拟定液压系统图液压
17、执行元件及各基本回路确定之后,把它们有机地组合在一起,去掉重复多余的元件即可。具体的液压系统图如下图4所示: 图4液压系统图 本液压系统主要实现动力滑台的上升、下降等几个动作,它的液压油流向不一样。要实现液压缸的上升动作,首先要把三位四通换向阀打到左位液压油从油箱通过过滤器过滤被液压泵吸收。经过换向阀左位运行到节流阀和单向阀的交接处,因为单向阀只允许液压油从上往下流动,所以液压油经过节流阀,同时节流阀可以通过调节流量来调节举升机举升的速度。液压油流到双控液压阀左边液控单向阀经过单向阀进入液压缸左腔,同时通过控制口打开右边液控单向阀,使液压缸右腔的回路可经右边液控单向阀及换向阀流回油箱,活塞向右
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 两用 组合 机床 液压 控制系统 电气控制 系统 设计 说明书
