26）深孔钻机床的PLC电气控制系统设计

摘要

深孔钻机床是指专门进行深孔钻孔工序的过程中使用的机床设备。深孔钻机床具有加工试用范围广、高精度、高效率、高可靠性等特点。使用深孔钻机床可以节约工艺装备，缩短生产周期，提高效率，保证产品质量。所以现代生产中深孔钻机床的使用特别的广泛。

为了提高产品质量，缩短生产周期，在加工中钻头的冷却和定时排屑成了主要的问题。过去采用的是普通的方式与液压系统相结合。由于系统复杂，并且工件在快进，快退和工进时的运行速度不一样，且有大量的硬件接线，使得系统的可靠性降低，影响了设备的工作效率。但是本系统采用可编程控制器与液压相结合的方式，大大的减少系统的硬件接线，提高了工生产的可靠性。而且当加工方式改变时，只需要修改程序就能适应新的生产方式，很大程度上使得工作效率得到提高。

该毕业设计主要实现的是PLC电气控制系统控制深孔钻机床按照预期的安排运行。本文主要研究的是深孔钻的进给方式，需要完成的是系统的硬件设计、I/O接口的分配、流程图的描绘、梯形图的编程和梯形图的调试，通过以上的工作能让PLC电气控制系统达到预期的安排。

关键词PLC；深孔钻；分级进给；

1.1课题研究的背景及意义

现代社会的自动化水平越来越高，现代加工特别是工业生产中对自动化的要求也与日俱增，所以PLC也渐渐的加入到工业化生产中。PLC使得工业生产设备的控制水平得到明显的提升，机械加工设备经过PLC的升级与改造，加工效率会明显提高，其生产出的产品质量会明显提高，并且降低了设备故障率，给企业创造更多的价值。所以把可编程逻辑控制器（PLC）应用于深孔钻机床的加工中，能让机床完成自动化，并且可以让机床完成一些高精密零件的加工。

本课题的目的是把可编程逻辑控制器与深孔钻组合机床结合起来，来实现深孔钻机床的自动控制。以前的深孔钻组合机床是普通的控制方式与深孔钻机床相结合的控制方式，控制系统复杂，且有大量的硬件接线，使得系统的可靠性降低，影响了设备的工作效率。考虑到上述情况，本文提出用PLC控制的系统来取代传统的继电器-接触器控制系统。PLC通过编程软件来实现电气控制系统所需要的各种功能，这种方式让控制系统更灵活，抗干扰能力更强，并且编程简单，方便了扩展。和继电器-接触器相比，极大地提高了灵活性。

1.2 深孔钻技术的发展现状

在机械制造业中，人们把那些孔的深度对孔的直径的比值大于五的圆柱形的孔叫做深孔，深孔与孔径的比值叫做“长径比”。而在深孔加工中长径比一般大于十。

深孔钻加工技术在机械加工的应用领域中有着不可动摇的位置。随着现代加工技术的提高，深孔钻加工出来的零件加工深度更深，更精细化，并且对其工件加工的效率也要求更高，对能源的消耗上也要求更少，并且要求通过深孔钻技术加工出来的产品外观质量上都更美观。近些年的发展中，深孔钻无论是在技术还是创新力度上，都有了很大的改观，毕竟在市场的需求下，只有严格的按照要求来执行才能更好的占领市场。

虽然表面上深孔钻厂家在技术上有了很好的创新，但是在宣传上没有很好的重视。如果厂家都能及时的进行推广，这种局面能得到很好的控制。

1.3研究的内容和整体思路

本篇文章将着重介绍深孔钻机床的PLC电气控制系统的整体设计思想和方案，保证深孔钻组合机床能够真正的自动化运行，并且结构简单易于操作。在深孔钻组合机床的电气控制系统中，将使用可编程逻辑控制器PLC，因为PLC具有编程简单、易于调试、稳定性和可靠性高等优点。

本文将要研究PLC在控制深孔钻机床时的应用，工件在工作滑台的带动下完成快进、工进、快退等步骤，最终完成工件加工的过程，此过程中要注意的是钻头的排屑和冷却。

该论文的大概研究思路如下面几步所示：

（1）前期资料的查阅：了解深孔钻的发展前景和方向。

（2）控制要求：工件快进、工进和快退的控制规则。

（3）I/O输入/输出的接口分配：根据控制要求安排I/O接口的分配。

（4）PLC的选型：经济实惠且满足控制要求。

（5）硬件设计：液压控制电路、主电路、保护电路、电源设计等。

（6）软件设计：根据I/O的分配和系统控制要求来编写梯形图。

（7）调试。

3 深孔钻机床的PLC电气控制系统的硬件设计

3.1 硬件设计的总体框图

本系统通过主令电器，比如控制按钮和行程开关来控制PLC，PLC控制电磁阀线圈和接触器线圈的通断，控制电动机和液压传动系统，进而控制整个快进、工进、快退和冷却的过程。设计框图如图3-1所示。

图3-1 硬件设计框图

3.2液压传动系统的设计

液压传动系统由液压泵、液压控制阀、液压执行元件和液压辅助系统组成。在深孔钻机床的PLC电气控制系统中，液压泵电动机控制液压传动系统，从而控制工件的定位、工件的夹紧、工作滑台的移动和换向。

工作滑台的换向用电磁换向阀控制,滑台的速度由速度调节阀控制，工件的定位和工件的夹紧与放松都由电磁阀控制。其中电磁换向阀选用三位四通的，如图3-1所示，令控制阀心位置的两个线圈为YV1和YV2。当YV1和YV2都不通电时，阀心处于中位，各油口互不相通；当YV1通电，YV2断电时，阀心处于左位，这时工作滑台前进；当YV1断电，YV2通电时，阀心处于右位，工作滑台后退。

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