组合机床液压系统设计与plc控制.docx

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组合机床液压系统设计与plc控制

摘要

文章以三面铣组合机床为研究对象,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析,给出了机床动作循环图、液压元件动作表，并采用PLC控制系统的设计方法,进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分配表,绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写PLC控制程序的梯形图和指令表。

可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合,集计算机、控制、通讯于一体,具有可靠性高、通用性强、易于使用、维修方便、价格便宜等优点,为工业自动化提供了近乎完美的自动控制装置。

根据我国当前的情况，继电器-接触器控制系统依然是机械设备最常用的电气控制方式，许多企业和高校实习工厂的机床和设备仍采用传统的继电器-接触器控制系统。

随着科学技术发展，可编程控制器的出现，许多以继电器-接触器控制系统的组合机床通过电路改进，采用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都能得到很大提升。

因此,采用PLC对机床电气控制系统进行技术改造,很有益处。

本课是以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为组合机床的主控制器，同时连接PC端，通过PLC控制液压系统，实现一个全新的自动控制系统。

关键词:

可编程控制器（PLC）；组合机床；液压控制系统。

Abstract

Takingthreesurfacemillingcombinationmachinetoolsforresearchobject,andthroughthemainstructureandformofmovementofexplorationandformachinetoolsworkprocessandcontrolrequirementsanalysisispresented,themachineoperatingcyclediagram,hydrauliccomponentsactionlist,AndPLCcontrolsystemdesignmethodofsoftwareandhardwaredesign,liststhePLCI/Oaddressallocationworksheets,paintedPLCI/Oassignmentgraphandsingleautomaticworkflowchart,writePLCcontrolprogramladderdiagramandinstructionslist.

Programmablecontroller（PLC）isamicroprocessorasthecoreofgeneralindustrialcontroldevice,Itwillbethetraditionalrelaycontactorcontrolsystemandcomputercontroltechnology.Integratingcomputer,control,communications,andhashighreliability,strongcommonality,easytouseandconvenientmaintenance,cheapprice,forindustrialautomationprovidesanearlyperfectautomaticcontroldevice.

Accordingtothecurrentsituationinourcountry,Relay-contactorcontrolsystemisstillamechanicalequipmentwhatisthemostcommonwayofelectriccontrol,ManycompaniesanduniversitiesinternshipfactorymachinesandequipmentsarestillusingtraditionalRelay-contactorcontrolsystem.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theemergenceofprogrammablecontroller,ManyRelay-contactorcontrolsystemofmodularmachinetoolbycircuitimprovement,adopttheprogrammablecontrolsystem,whetherinperformanceorefficiencycanbeimproved.UsingthePLCtoimprovingtheelectricalcontrolsystemofncmachinetoolshasagoodoutcome.

ThisessayusetheFX2NseriesPLCofMitsubishiElectricCorporationasmaincontrollerofmodularmachinetool,connectingthePCatthesametime.ThroughthePLCcontrolhydraulicsystem,createsanewautomaticcontrolsystem.

Keywords:

programmablecontroller（PLC）;modularmachine;hydrauliccontrolsystem.

引言

本次毕业设计选题是组合机床液压系统设计及PLC控制。

组合机床是当今机床发展的大势所趋，在机械行业高速发展的今天，一些复杂，繁琐的加工工件需要用专用的机床进行加工，然而专用机床的加工面较窄，不利于一些微小企业投入与使用，这就迫使组合机床的诞生，组合机床具备专用机床的优点，而且应用范围比较广。

液压传动是属于机械传动，它可以具有传动平稳和传动的力矩大的优点，现在在传动领域的使用率高达63%，技术成熟，使用范围广。

PLC是电气机械行业控制领域不可或缺的技术，它的出现与应用促使机床的发展更进一步，导致现今机械加工过程中的操作者人得到了大大的解放，同时也提高的整个机床行业的生产率。

因此，基于以上的现状，我选择了涉及组合机床、液压传动和PLC技术的毕业设计，在接下来的设计中，着重按上述要点进行设计与介绍，让自己的知识点的到更全面的提升与发展。

第一章组合机床及其概述

组合机床（transferandunitmachine）是在通用部件的基础上，按工件特殊的形状和加工工艺要求配备相应的专用部件及特定夹具后，组成的自动或半自动满足特殊需要的专用机床。

表1组合机床基本信息

中文名称

组合机床

外文名称

transferandunitmachine

加工方式

多刀、多轴、多工序

定义

自动或半自动专用机床

1.1机床简介

组合机床（transferandunitmachine），以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。

兼有万能机床和专用机床的优点。

通用零部件通常占整个机床零部件的70％～90％，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。

因为在组合机床上我们可以同时从多个方向采用多把刀具对一个或几个工件予以加工，所以可以通过减少物体的挪运与占地面积，来实现工序的集中，从而改良劳动条件，最终提高效率、降低成本。

把数台组合机床组合在一起，就变成自动的生产线。

组合机床被广泛的运用在需要大量生产加工的零部件上，就像汽车及其行业的箱体等。

其次在中小型批量生产加工中也可以运用成组的技术把结构与工艺类似的零部件合并到一起，从而使在组合机床上加工时更加方便。

1.2发展历史

1911年最早用于加工汽车零部件的组合机床是在美国设计制造成功的。

美国通用汽车公司与福特汽车公司在1953年和美国的机床制造厂协调商定，明确商定了组合机床的通用部件的标准化原则。

最早，所以机床制造厂全部都具有其自己的通用部件的标准。

为了加强制造厂自己通用部件在不同制造厂之间的互换性，这样有利于用户的使用与维修。

国际标准化组织（ISO）于1973年颁布了全球第一批组合机床通用部件的标准。

中国第一机械工业部于1975年公布了中国第一批组合机床通用部件的标准。

从1970年以来，随着密齿铣刀、可转位刀具、刀具自动补偿和镗孔尺寸自动检测这几项技术的发展，使组合机床加工的精确度得到了很大的提高。

铣削平面的表面粗糙程度可以低至2.5～0.63微米，平面度可以达到0.005厘米～100厘米；孔距精确度可以达到O.03～O.02微米，镗孔精度可以达到IT7～6级。

随着汽车工业的兴起，专用机床开始发展起来。

由于有些部件在专用机床中反复的被使用，因此渐渐发展为了通用的部件，从而组合机床产生了。

1.3加工方式

组合机床通常采用多面、多轴、多刀、多工位或多工序一起进行加工的模式，生产的效率是通用机床的几倍甚至几十倍。

因为通用部件已系列化和标准化，可以按照需求灵活的进行配置，从而使设计与制造的周期大大缩短。

所以组合机床具有成本低效率高的优点，则在大量的生产中组合机床可以组成自动生产线。

组合机床一般在加工箱体类或特殊形状的零件等方面用途较多。

加工时，通过刀具的旋转运动以及刀具与工件的相对进给运动，来实现镗孔、铰孔、锪孔、扩孔、钻孔、铣削平面、切削内外螺纹与加工端面和外圆等，而工件一般不进行旋转运动。

有的组合机床则采取车削头夹持工件令其旋转的方式，由刀具作进给运动，来实现一些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的端面和外圆加工。

1.4部件分类

按功能可以将组合机床的通用部件分为以下5类，即：

支承部件、输送部件、辅助部件、控制部件和动力部件。

1、支承部件

支撑部件是用来安装动力滑台的，它包括各种支架和底座；输运部件是用以输送主轴箱或工件到加工工位；控制部件是用来控制机床工作的自动循环的。

2、输送部件

按软硬件方式分类传输部件可以分为控制信号传输和机械零件传输这两种。

3、辅助部件

辅助部件包括冷却、排屑和润滑等装置。

按照配置的型式可以将组合机床分为多工位和单工位两大类。

其中多工位的组合机床又可分为以下4类，即：

中长立柱式、回转鼓轮式、回转工作台式和往复工作台式；单工位的组合机床按照被加工面的数量不同可分为单面、双面、三面和四面这4类。

4、控制部件

控制机床自动工作循环的部件便是控制部件，包括电气柜、液压站和操纵台等。

5、动力部件

为机床提供进给运动和主运动的是动力部件，主要有动力滑台（用于切削头或安装动力箱，从而实现进给运动），动力箱（把电动机的旋转运动传递到主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，动力箱（把电动机的旋转运动传递到主轴箱）用于各单一工序的加工）。

1.5机床发展

转塔式组合机床和可换主轴箱式组合机床在中小批量生产中得到了很好的应用，这两类组合机床能将工艺与结构相类似的零件集中在一台组合机床上进行加工，从而大大啊提高了机床的利用率。

采用滚珠丝杠和调速电动机等传动将是组合机床今后发展的趋势，它可以缩短生产节拍、简化结构；另外使用主轴箱和数字控制系统以及夹具自动更换系统，来提高工艺的可调性；还有纳入柔性制造系统等。