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雙面鉆孔組合機(jī)床
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摘要
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)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(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。
本文對(duì)可編程序控制器（PLC）應(yīng)用于雙面鉆孔組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想作了介紹。對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述。
關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC）,組合機(jī)床,步進(jìn)梯形指令(STL)，
動(dòng)力滑臺(tái)。
Abstract
Combination machine tools and automatic line is a comprehensive collection and integration of high degree of automation in the manufacturing technology and process equipment packages. It is characterized by highly efficient, high quality, economical and practical, they have been widely used for mechanical engineering, communications, energy, industry, light industry, and home electrical appliances industry. Our traditional combination machine tools and machine tool portfolio automatically routes primarily use machines, electricity, gas, hydraulic control, and its processing is targeted at the production lot larger-and medium-bold type and Zhou Lei parts and complete drilling, reaming, cut Kong, the processing of thread, boring, cars carry noodles and protrude Taiwan in Conedera smooth-bore various shapes shafts and horizontal Xianxiao and shape face. As technology advances, a new portfolio of machine tools -- soft combination machine tools increasingly been favored, it applied a line box, convertible main boxes, coding and cutlery accompanying jig automatic replacement, coupled with programmable controller (PLC), numerical control (NC), to arbitrarily change the work cycle control and drive systems, and the flexibility to adapt to the multi-species processing scale variable portfolio tools.
This article mainly introduces the design thought of PLC applying for Modular Machine Tool electronic control system. It gives a detailed statement on the components of the system hardware and design of software.
Key words: PLC； Modular Machine Tool；STL。
目 錄
第一章 引 言
1.1 課題背景
我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2002年9月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)800余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3個(gè)億以上，較2001年同比增長了10%以上, 另外組合機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較上年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。
組合機(jī)床及其PLC電氣控制系統(tǒng)是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。
1.1.1 組合機(jī)床的國內(nèi)外現(xiàn)狀
從2002年年底第21屆日本國際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉，在來自世界10多個(gè)國家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000～20000r/min，最高進(jìn)給速度可達(dá)20～60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí)，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。
1.1.2 PLC控制技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀
可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。
我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。
1.2 組合機(jī)床的概述
1.2.1 組合機(jī)床的概念
組合機(jī)床是由一些通用部件及少量的專用部件組成的高效自動(dòng)化或半自動(dòng)化的專用機(jī)床，可完成鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，鏜孔，攻絲，車削，銑削，磨削等工藝，一般采用多軸、多刀、多工序、多面同時(shí)加工。
1.2.2雙面鉆孔組合機(jī)床的介紹
組合機(jī)床的控制系統(tǒng)大多采用機(jī)械、液壓、氣動(dòng)和電氣控制相結(jié)合的控制方式。組合機(jī)床的控制線路的總體設(shè)計(jì)是由通用部件的典型控制線路和一些基本的環(huán)節(jié)組成。
組合機(jī)床構(gòu)成：通用部件、動(dòng)力部件（動(dòng)力頭和滑臺(tái)），支撐部件、（滑坐、床身、立柱），輸送部件（回轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)械手等零件和產(chǎn)品的輸送裝置）。
動(dòng)力頭：能同時(shí)完成切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置（部件）。
動(dòng)力滑臺(tái)：只完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置（部件），有液壓和機(jī)械兩種結(jié)構(gòu)形式。
1.3 可編程序控制器及應(yīng)用
1.3.1 可編程序控制器概述
PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。
1.3.2 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作方式
從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC源于用計(jì)算機(jī)控制來取代繼電接觸器，所以PLC具有同通用計(jì)算機(jī)的相同之處，如具有相同基本結(jié)構(gòu)和相同的指令執(zhí)行原理。但是，兩者的工作方式上確有著重要的區(qū)別，不同之處體現(xiàn)在PLC的CPU上采用循環(huán)掃描工作方式，集中進(jìn)行輸入采樣，集中進(jìn)行輸出刷新，I/O映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中個(gè)結(jié)果的狀態(tài)。
1.3.3 S7-200系列PLC指令系統(tǒng)
S7-200PLC的指令由助記符和操作符兩部分組成。常用指令：1.LD/LDN指令2.A/AN指令3.O/ON指令4.輸出指令5.NOT指令6.置位/復(fù)位指令7.NOP指令8.END指令。比較指令：1.字節(jié)比較指令2.整數(shù)比較指令3.雙字整數(shù)比較指令4.實(shí)數(shù)比較指令5.比較指令應(yīng)用實(shí)例。程序控制指令：1.JMP/LBL跳轉(zhuǎn)指令2.FOR/NEXT循環(huán)指令3.CALL/CRET子程序指令。定時(shí)器指令，計(jì)數(shù)器指令。數(shù)據(jù)處理指令：1.傳送指令和塊傳送指令2.算術(shù)運(yùn)算指令。
第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案
2.1機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)
2.1.1機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)原理分析
圖2-1
圖2-2
構(gòu)成：滑臺(tái)、滑座、雙驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)（工進(jìn)電動(dòng)機(jī)M1 、快進(jìn)電動(dòng)機(jī)M2 ）
功能：自動(dòng)加工循環(huán)、工步圖見上圖1-1。順序：為快進(jìn)→工進(jìn)→反向工進(jìn)→反向快退（如圖2-2）
2.1.2機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)主電路原理分析
圖2-3
主電路： KM1、KM2用于工進(jìn)電動(dòng)機(jī)M1正、反轉(zhuǎn)控制以及快進(jìn)電動(dòng)機(jī)M2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制（與M1轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致）。KM3用于控制快進(jìn)電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.1.3機(jī)械動(dòng)力滑臺(tái)控制電路原理分析
圖2-4
①主軸與滑臺(tái)的順序控制：
控制主軸電動(dòng)機(jī)的KM4輔助常開觸點(diǎn)，提供動(dòng)力滑臺(tái)控制電源。
②動(dòng)力滑臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制
按動(dòng)SB1→KM1線圈通電自鎖→KM3線圈通電→快進(jìn)電動(dòng)機(jī)M2的斷電抱閘制動(dòng)電磁鐵YB線圈通電松閘→電動(dòng)機(jī)M1、M2正轉(zhuǎn)，滑臺(tái)快進(jìn)；壓下SQ2→KM3線圈斷電→ YB斷電，快進(jìn)電機(jī)M2抱閘制動(dòng)，滑臺(tái)工進(jìn)； 壓動(dòng)SQ3→KM1線圈斷電， KM2線圈通電→滑臺(tái)反向工進(jìn)， SQ2復(fù)位 → KM3線圈通電，YB通電，M2反轉(zhuǎn)，滑臺(tái)快退；壓下SQ1→KM2、KM3線圈斷電，M1、M2、YB斷電抱閘制動(dòng)，滑臺(tái)停在原位。
③其他：
SQ4用于正向限位保護(hù)，壓動(dòng)SQ4后，工作臺(tái)可自動(dòng)返回原位。SB2用于手動(dòng)返回控制。
2.2 液壓動(dòng)力滑臺(tái)
2.2.1液壓動(dòng)力滑臺(tái)原理分析
液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用動(dòng)力部件?；_(tái)由液壓缸拖動(dòng)工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，根據(jù)被加工工件的要求實(shí)現(xiàn)不同的工作循環(huán)。液壓動(dòng)力滑臺(tái)通過液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可方便地進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，且正反向平衡，沖擊力小，便于頻繁地?fù)Q向工作。
液壓動(dòng)力滑臺(tái)是一種他驅(qū)式動(dòng)力部件，由滑臺(tái)、滑座和液壓缸3部分組成，由于其自身不帶液壓泵、油箱等裝置，需設(shè)專門的液壓站及其配套裝置，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵送出壓力油，經(jīng)電氣、液壓元件的控制，推動(dòng)油缸中的活塞來帶動(dòng)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)加工工藝要求，液壓動(dòng)力滑臺(tái)可組成一次工作進(jìn)給、二次工作進(jìn)給、死擋鐵停留、跳躍式進(jìn)給、反向進(jìn)給和分級(jí)進(jìn)給等多種工作循環(huán)。
2.2.2 液壓動(dòng)力滑臺(tái)的電液控制及其控制電路
1．液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中各液壓元件的作用
<1>液壓泵 (17)
該泵為限壓式變量泵，隨負(fù)載的變化而輸出不同流量的油液,以適應(yīng)快速運(yùn)動(dòng)和工作進(jìn)給(慢速)的要求。
<2>液壓缸 (8)
該液壓缸為活塞桿固定的差動(dòng)液壓缸?；钊麠U較粗，無桿腔與有桿腔的有效工作面積之比為2:1，使快速進(jìn)給和快速退回的速度相等。
<3>電液換向閥
由三位五通液動(dòng)換向閥(15)和三位五通電磁換向閥組成,用以控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向。
<4>調(diào)速閥(5和4)
這兩個(gè)閥串聯(lián)在進(jìn)油路上，實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。由調(diào)速閥（4）控制Ⅰ工進(jìn)速度(慢速),由調(diào)速閥(5)控制Ⅱ工進(jìn)速度(更慢速),由二位二通閥 (6)控制兩種工進(jìn)速度的換接。
<5>行程閥(7) 用于控制快進(jìn)和工進(jìn)的速度換接。
<6>背壓閥(1)
由于采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，液壓缸運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性差，因此在回油路上設(shè)置背壓閥，用以提高液壓缸運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
<7>順序閥 (2)
液壓缸快進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)壓力低，順序閥 (2)關(guān)閉，使液壓缸形成差動(dòng)連接；在工進(jìn)時(shí)，由于系統(tǒng)壓力升高，順序閥(2)打開，回油經(jīng)背壓閥(1)流回油箱。
<8>單向閥(3)
液壓缸工進(jìn)時(shí)，單向閥(3)將進(jìn)油路與回油路隔開。
<9>單向閥(16)
除防止油液倒流，保護(hù)液壓泵外，在該回路中，主要是使控制油路具有一定的壓力，用以控制三通五位換向閥(14、15)的啟動(dòng)。
<10>壓力繼電器 (KP)
控制電液換向閥(14、15)，使液壓缸快速退回。
2．液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可完成的工作循環(huán)
液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可完成的工作循環(huán):快進(jìn)→Ⅰ工進(jìn)→Ⅱ工進(jìn)→死擋鐵停留→快退→原位停止，見液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作循環(huán)圖(下)。
3．工作原理分析
(1) 快進(jìn)
(2) 一次工作進(jìn)給
(3) 二次工作進(jìn)給
(4) 死擋鐵停留
(5) 快速退回
(6) 原位停止
1- 背壓閥 2-順序閥 3、9、11、13、16-單向閥 5-調(diào)速閥
6-二位二通電磁閥 7-二位二通行程閥 8-液壓缸
10、12-節(jié)流閥 14、15-三位五通換向閥 17-變量泵
圖2-5 液壓動(dòng)力滑臺(tái)二次進(jìn)給液壓傳動(dòng)系統(tǒng)
(液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作循環(huán)圖) (二次工作進(jìn)給電氣控制電路)圖2-6 液壓動(dòng)力滑臺(tái)二次進(jìn)給工作循環(huán)圖與電氣控制電路
表2-1液壓動(dòng)力滑臺(tái)二次進(jìn)給元件動(dòng)作表
注：“+”為得電，“-”為失電。
表2-2 工作臺(tái)縱向行程開關(guān)工作狀態(tài)
表2-3 工作臺(tái)升降、橫向行程開關(guān)工作狀態(tài)
2.2.3 帶定位夾緊的一次進(jìn)給系統(tǒng)控制電路
在組合機(jī)床中，往往要求幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的工藝要求和順序工作。如加工開始時(shí)，先將工件定位夾緊，而后開始加工，當(dāng)加工結(jié)束退回原位時(shí)，自動(dòng)撥銷松開工件，實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過程的自動(dòng)循環(huán)。
1. 帶定位夾緊的一次進(jìn)給油路系統(tǒng)
帶定位夾緊的一次工作進(jìn)給的液電控制工作情況:液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，液壓泵打出高壓油，液壓部件尚未開始工作，滑臺(tái)停在原位，SQ1處于被壓下狀態(tài)，卸荷電磁閥YV5得電，使液壓泵打出的高壓油經(jīng)卸荷閥流回油箱。
系統(tǒng)開始工作時(shí)，按下工作開始按鈕SB2 (SB2為復(fù)合按鈕)，其常開觸頭SB2(3-5)閉合，見動(dòng)作過程分析。
工件夾緊后，油路壓力逐漸升高，壓力繼電器 (KP2)工作，其常開觸頭KP2(3-9)閉合，發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵(YV1)得電，電磁換向閥(7)工作在左位，壓力油經(jīng)換向閥(7)左位打入液壓缸的左腔，滑臺(tái)快速進(jìn)給。
當(dāng)擋鐵壓下行程閥時(shí)，調(diào)速閥接入油路，進(jìn)油量減少，滑臺(tái)轉(zhuǎn)入工作進(jìn)給。此時(shí)，電路工作狀態(tài)不變。
加工至終點(diǎn)，死擋鐵停留，滑臺(tái)停止前進(jìn)，壓力繼電器 (KP1)動(dòng)作，其常開觸頭KP1(9-11)閉合，使KA2得電吸合，見動(dòng)作過程分析(附)。
當(dāng)滑臺(tái)退回至原位時(shí)，壓下行程開關(guān)SQ1，其常閉觸頭SQ1(21-23)斷開，使YV2失電，使換向閥2工作在中位，進(jìn)油路被切斷，滑臺(tái)停在原位。SQ1的常開觸頭SQ1(3-25)閉合，使YV4得電，壓力油打入夾緊液壓缸左腔，進(jìn)行撥銷、松開，油路壓力降低，KP2的常開觸頭KP2(3-9)斷開，使KA2失電釋放，其常開觸頭KA2(25-33)復(fù)位斷開，使YV4失電。工件被松開后，壓下SQ2，其常開觸頭SQ2(27-29)閉合，使卸荷電磁鐵YV5得電，油路系統(tǒng)卸荷，加工循環(huán)結(jié)束。
卸荷電磁閥是液壓泵的保護(hù)環(huán)節(jié)。當(dāng)液壓系統(tǒng)采用變量泵時(shí)，在各液壓部件尚未工作、液壓泵電動(dòng)機(jī)又不停機(jī)的情況下，使液壓泵打出的高壓油有一條回油通道，保護(hù)液壓泵不因過負(fù)荷而損壞。當(dāng)液壓系統(tǒng)投入工作后，必須使其立即停止卸荷，使壓力油進(jìn)入油路工作。
電路中調(diào)整開關(guān)SA1、SA2作為定位夾緊和滑臺(tái)進(jìn)給單獨(dú)調(diào)整用。按鈕SB2、SB4、SB3同時(shí)也作為滑臺(tái)夾緊、松開和退回的調(diào)整用。
附:動(dòng)作分析1
附:動(dòng)作分析2
附1:帶定位夾緊一次進(jìn)給油路系統(tǒng)圖
附2:工作循環(huán)示意圖
附3: 帶定位夾緊的一次進(jìn)給電氣控制電路圖
第三章 系統(tǒng)的控制方法及PLC控制程序的編寫
3.1組合機(jī)床組成系統(tǒng)分析
圖3-1
機(jī)床構(gòu)成：兩個(gè)帶主軸旋轉(zhuǎn)的液壓滑臺(tái)（動(dòng)力頭）+ 液壓固定夾具
1.雙面鉆孔組合機(jī)床控制要求：
在工件夾緊狀態(tài)下，同時(shí)啟動(dòng)左、右動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)、完成工作循環(huán)，返回各自其出發(fā)位置停止。
圖3-2雙面鉆孔組合機(jī)床結(jié)構(gòu)
圖3-3 循環(huán)工步圖
3.2組合機(jī)床電氣控制原理圖的繪制
3.2.1組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理分析
液壓系統(tǒng)用三個(gè)液壓油缸分別用于左、右滑臺(tái)進(jìn)退及工件夾緊的控制。電磁鐵YA1、YA2用于左滑臺(tái)進(jìn)給和后退，YA3、YA4用于右滑臺(tái)進(jìn)給和后退，YA5、YA6用于工件的夾緊與放松，壓力繼電器SP檢測夾緊狀態(tài)。
圖3-4雙面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)圖
表3-1液壓元件動(dòng)作表
3.2.2組合機(jī)床電氣系統(tǒng)控制
1.雙面鉆孔組合機(jī)床組合機(jī)床控制電路分析
①左右主軸和液壓泵電動(dòng)機(jī)控制
主電路：
KM1—控制左主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。KM2—控制右主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。KM3—控制液壓泵電動(dòng)機(jī)
控制電路：
SA1、SA2、SA3為三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的調(diào)整開關(guān)。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，SA1~SA3為常態(tài)。
按動(dòng)起動(dòng)按鈕，KM1~KM3線圈同時(shí)通電自鎖，電動(dòng)機(jī)M1~M3同時(shí)起動(dòng)工作。
圖3-5
②液壓動(dòng)力滑臺(tái)自動(dòng)循環(huán)過程
裝上工件，按SB5 →YA5線圈通電，夾工件→夾緊后SP繼電器動(dòng)作→松SB5、YA5線圈斷電；（加指示）
按SB3（常開）→KA5線圈通電→KA1、KA3線圈通電自鎖→電磁鐵線圈YA1、YA3線圈通電，左、右滑臺(tái)快進(jìn)；
分別壓下各自的液壓行程閥轉(zhuǎn)為工進(jìn)；
正向終點(diǎn)分別壓下SQ3、SQ4→KA1、KA3、 YA2、YA4線圈斷電→ KA2、KA4線圈通電自鎖→電磁換向閥YA2、YA4線圈分別通電→左、右滑臺(tái)快退；
退到原位→壓下SQ1、SQ2→KA2、KA4線圈分別斷電→ YA2、YA4線圈斷電，循環(huán)結(jié)束。
其它：SA為點(diǎn)動(dòng)選擇開關(guān)，系統(tǒng)在工件未夾緊時(shí)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整；SB4用于滑臺(tái)向后調(diào)整；按鈕SA4、SA5用于左、右滑臺(tái)進(jìn)給選擇開關(guān)。SB6用于工件放松。
(左列SB3為常開觸點(diǎn))
圖3-6
3.2.3組合機(jī)床電氣控制原理圖的繪制
圖3-7雙面鉆孔組合機(jī)床的電氣控制線路圖
圖3-7為雙面鉆孔組合機(jī)床電氣控制電路。機(jī)床有“半自動(dòng)”和“調(diào)整”兩種工作循環(huán)，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA進(jìn)行選擇。
準(zhǔn)備工作:裝上工件，合上電源開關(guān)QS，將電動(dòng)機(jī)單獨(dú)調(diào)整開關(guān)SA1、SA2、SA3置于其常開觸頭斷開、常閉觸頭閉合。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1、KM2、KM3得電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(1) 工件夾緊
液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，按下按鈕SB5發(fā)出工件夾緊信號(hào)，使電磁閥YV5得電，二位四通閥5右位工作，壓力油經(jīng)閥3、單向閥4進(jìn)入夾緊油缸7的大腔，而小腔回油至油箱，工件夾緊。當(dāng)夾緊到位后壓力繼電器KP工作，表示工件已夾緊，其常開觸頭KP(17-19)閉合，為KA5得電作準(zhǔn)備。注意，由于電磁閥具有機(jī)械保持功能，雖然按下SB5后放開，又使YV5失電，但電磁閥還是處于夾緊工作位置。
(2) 快速趨近
工件夾緊后，再按向前按鈕SB3，發(fā)出滑臺(tái)快速移動(dòng)信號(hào)，KA5得電吸合，其常開觸頭KA5(21-23)、KA5(35-37)閉合，使左、右滑臺(tái)的向前繼電器KA1、KA3分別得電吸合并自鎖，同時(shí)分別接通向前電磁閥YV1、YV3，左、右滑臺(tái)快進(jìn)。
電磁閥YV1(YV3)得電，三位五通閥10左位工作，使液控閥13左位工作，接通工作油路，壓力油經(jīng)行程閥15進(jìn)入進(jìn)給液壓缸18大腔，而小腔內(nèi)回油經(jīng)過閥13、閥14、閥15再進(jìn)入液壓缸18大腔，使滑臺(tái)向前快速移動(dòng)。
(3) 工件進(jìn)給
液壓滑臺(tái)快速移動(dòng)到接近加工位置時(shí)，滑臺(tái)上擋鐵壓下行程閥15，切斷壓力油通路，壓力油只能通過調(diào)速閥17進(jìn)入進(jìn)給液壓缸大腔，減少進(jìn)油量，降低滑臺(tái)移動(dòng)速度，滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給。此時(shí)由于負(fù)載增加，工作油路油壓升高，順序閥8打開，液壓缸小腔回油不再經(jīng)過單向閥14流入液壓缸大腔，而是經(jīng)順序閥8流回油箱。
(4)快速退回
當(dāng)滑臺(tái)工作到終點(diǎn)，壓終點(diǎn)限位行程開關(guān)SQ3、SQ4，其常閉觸頭SQ3(23-25)、SQ4(39-37)斷開，KA1、KA3失電釋放，使YV1、YV3失電，同時(shí)SQ3、SQ4的常開觸頭SQ3(21-33)、SQ4(35-45)閉合，又使左、右滑臺(tái)的向后繼電器KA2、KA4得電吸合并各自自鎖，分別接通向后電磁閥YV2、YV4，使左、右滑臺(tái)快退。
電磁閥YV1(YV3)失電，而電磁閥YV2(YV4)得電，閥10右位工作，使液控閥13右位工作，壓力油直接進(jìn)入液壓缸小腔，使滑臺(tái)快速退回。同時(shí)大腔內(nèi)的回油經(jīng)單向閥16、閥13直接流回油箱。當(dāng)滑臺(tái)快速退回原位時(shí)，壓下行程開關(guān)，電磁閥YV2(YV4)失電，液壓閥回中間位置，切斷工作油路，滑臺(tái)停止于原位。
當(dāng)左、右滑臺(tái)停止于原位后，壓下各自的原位行程開關(guān)SQ1、SQ2，其常閉觸頭SQ1(33-33a)、SQ2(45-47)斷開，KA2、KA4失電釋放，使YV2、YV4失電，左、右滑臺(tái)停止于原位；其常開觸頭SQ1(115-117)、SQ2(117-119)閉合，為YA6得電作準(zhǔn)備。
(5)工件松開
當(dāng)滑臺(tái)回到原位停止后，按動(dòng)按鈕SB6，使電磁閥YV6得電，二位四通閥5左位工作，改變油路的方向，壓力油進(jìn)入夾緊液壓缸7小腔，大腔內(nèi)的回油經(jīng)閥5直接流回油箱，使工件松開，同時(shí)壓力繼電器KP復(fù)位，取下工件，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。再裝上工件，準(zhǔn)備下次加工。
(6)調(diào)整工作循環(huán)的控制
將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA扳至“調(diào)整”位置，即SA(17-19)閉合，SA(21-31)斷開，再操作開關(guān)SA1～SA5，按相應(yīng)按鈕，進(jìn)行各部件單獨(dú)調(diào)整。例如，在電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)且不裝工件的情況下，左滑臺(tái)單獨(dú)調(diào)整的過程是，斷開開關(guān)SA1、SA2和SA5，按SB2，液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)工作，再按下SB3，即進(jìn)行左滑臺(tái)的向前點(diǎn)動(dòng)調(diào)整；按SB4，進(jìn)行左滑臺(tái)的向后點(diǎn)動(dòng)調(diào)整。同理也可進(jìn)行右滑臺(tái)的單獨(dú)調(diào)整。
3.3 PLC控制程序的編寫
3.3.1 PLC梯形圖（程序）的設(shè)計(jì)
3.3.2 PLC的語句表
LD I0.1
LD Q0.0
A Q0.1
A Q0.2
OLD
LD I0.6
A I0.7
A I1.0
OLD
AN I0.0
= M0.0
LD M0.0
LPS
AN I0.6
= Q0.0
LRD
AN I0.7
= Q0.1
LPP
AN I1.0
= Q0.2
LD M0.0
AN I0.2
LD I1.7
O I2.0
ALD
= Q1.5
LD M0.0
AN I1.1
LD Q1.5
O Q1.2
ALD
AN I1.5
AN Q1.2
= Q1.1
LD M0.0
AN I1.7
LD Q1.2
O I1.5
O I0.3
ALD
AN I1.3
= Q1.2
LD M0.0
AN I1.2
LD Q1.5
O Q1.3
ALD
AN I1.6
AN Q1.4
= Q1.3
LD M0.0
LDN I1.7
A Q1.4
AN I1.4
O I1.6
ON I0.3
ALD
= Q1.4
LD Q0.2
LPS
A Q1.1
= Q0.3
LRD
A Q1.2
= Q0.4
LRD
A Q1.3
= Q0.5
LRD
A Q1.4
= Q0.6
LRD
A I0.4
= Q0.7
LPP
A I0.5
A I1.3
A I1.4
= Q1.0
3.3.3 PLC的I/O地址分配
序號(hào)