双面铣削组合机床控制系统设计.docx

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双面铣削组合机床控制系统设计

毕业设计说明书

课题：

双面铣削组合机床控制系统设计

子课题:

双面铣削组合机床控制系统设计

摘要

组合机床是根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的一种高效自动化专用加工设备。

常采用多刀（多轴）、多面、多工艺同时对工件进行钻、扩、镗、铣等加工，并且具有自动化循环的功能，在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。

双面铣削组合机床是在工件两相对表面上进行铣削的一种高效自动化专用加工设备，可用于对铸件、钢件及有色金属件的大平面铣削，一般用于柴油机、拖拉机等行业箱体类零件加工本文介绍了继电器-接触器及三菱FX1N系列PLC在铣削组合机床控制系统中的运用，简述了PLC控制的过程，分析了控制的内容以及要求从而设计出液压及电气控制电路，采用梯形图编程方式，用顺序控制的设计思路编写了控制程序，实现了机床的自动循环加工，大大提高了其自动化程度和工作效率。

关键词：

组合机床铣削控制PLC

Double-sidedmillingcombinationmachinetoolscontrolsystem

ABSTRACT

Combinationmachinetoolsisaccordingtotheprovisionsspecifiedtheprocessingtechnologyoftherequirementsandthedesignandmanufactureofakindofhighautomationspecialprocessingequipment.Oftenthedao（axis）,theprocesswascarriedoutatthesametime,moredrilling,milling,boring,expandingprocessingcomponents,andhasthefunctionofautomaticcycle,inmachinerymanufacturingbatchandmassproductioninawiderangeofapplications.Double-sidedmillingcombinationmachinetoolsisonthetworelativesurfacemillingonahighautomationspecialprocessingequipment,whichcanbeusedoncastings,steelpartsandnon-ferrousmetalpiecesoflargeplanemilling,generalfordieselengine,tractors,etcofbodypartsprocessing.Canthefunctionofthemechanicalprocessingequipment,efficiency,flexibleincreasedtoanewlevel,andtoimprovetheprocessofproductsquality,productionefficiency,reducingequipmentfailure,itseconomicefficiencysignificantly.

Inthispaper,theFX1NmitsubishiseriesPLCinmillingmachinecontrolsystemusedincombination,andexpoundsthePLCcontrolprocess,analyzesthecontentsandrequirementsofcontrolthusdesignedhydraulicandelectriccontrolcircuit,theladder-diagramprogrammingway,withsequencecontrolandthedesignideaofwritingcontrolprogram,themachinetorealizetheautomaticcycleprocessing,greatlyimprovethedegreeofautomationandworkefficiency.

Keywords:

combination；machine；toolsmilling；control；PLC

第一章绪论

1.1本课题的研究背景及意义

随着生产的发展，产品精度的提高，机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。

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，因此研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。

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、浇孔，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眯，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。

1.2本课题国内外研究概况

由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。

我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。

工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。

因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。

据专家分析，机床装备的高速和超高速加

工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。

该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。

在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。

多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。

另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。

然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。

在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方。

1.3本课题研究目标、基本内容及特色

（1）研究的目标：

设计基于PLC的双面铣削组合机床控制系统，用于对铸件、钢件及有色金属件的大平面铣削。

从而把机械加工设备的功能、效率、柔性提高到一个新的水平。

（2）基本内容：

根据各设备控制要求，进行系统总体控制方案设计。

铣削机床液压系统设计，继电器-接触器控制设计。

PLC的电路设计：

包括系统硬件配置图、I/O分配表。

PLC控制程序设计与说明：

控制梯形图、液压泵电动机控制、左右动力头电动机控制、左右机滑台自动循环进给。

（3）特色和创新之处：

若采用可编程控制器（PLC）来构成其电气控制系统，则电气系统具有体积小、维修量少、工作可靠、操作简单并能适应控制要求等优点。

第二章双面铣削组合机床的介绍

2.1组合机床的特点

组合机床是根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的一种高效自动化专用加工设备。

常采用多刀（多轴）、多面、多工位同时进行钻、扩、铰、镗、铣等加工工件，并且具有自动化循环的功能，在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。

组合机床通常是具有一定功能的通用部件（如动力部件、支撑部件、输送部件等）和加工专用部件（如夹具、多轴箱等）组成，其中动力部件是组合机床通用部件中最主要的一类部件。

常用的动力部件有动力头和动力滑台，在动力头上只安装多轴箱，而滑台上还可以安装由各种切削头组成的动力头，因此动力滑台比动力头通用性更强。

动力部件常采用电动机驱动或液压系统驱动，由电气控制系统实现工作自动循环的控制，是典型的机电或机电一体化的自动化加工设备。

2.2双面铣削组合机床的结构组成

两个动力滑台对面布置并安装在底座上，左、右铣削动力头固定在滑台上，中间的铣削工作台是用以完成铣削的通用进给动力部件，与铣削头配套，再配以各种夹具，选择合理的刀具和切削参数即可进行平面铣削。

如图2-1所示。

如图2-1结构示意图

2.3双面铣削组合机床控制过程

双面铣削组合机床的控制过程是典型的顺序控制，铣削工作滑台及左右动力滑台的工作循环如图2-2所示。

工作时，先将工件装入夹具定位，夹紧后，按下起动按钮，机床工作的自动循环过程开始。

首先两面动力滑台同时快进，此时刀具电动机也起动工作，滑台至行程终端停下；为了更好地控制加工尺寸，应该在终点设置挡铁，接着工件工作台快进、工进；铣削完毕后，左、右动力滑台快速退回原位，到达原位后刀具电动机停止转动；铣削工作台快速退回原位；最后松开夹具并取出工件，一次加工循环结束。

图2-2工作循环图

组合机床由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。

它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。

在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工质量

稳定

根据上述所述组合机床的优点，本次设计分为两大部分

第一部分：

液压传动控制设计；

第二部分：

电气控制设计；

第三章双面铣削组合机床液压系统设计

3.1液压传动简述

用液体作为工作介质来实现能量传递的传动方式称为液体传动。

液体传动按其工作原理的不同可分为两类。

主要以液体动能进行工作的称为液力传动；主要以液体压力能进行工作的称为液压传动。

液压传动系统的组成：

（1）动力装置是将原动机输出地机械能转换成液体压力能地元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏

（2）执行装置把液体压力能转换成机械能，执行元件包括液压缸和液压马达。

（3）控制装置包括压力阀、方向阀、流量阀等，是对系统中油液压力、流量、方向等进行控制和调节的元件。

（4）辅助装置上述三个组成部分以为的其他元件，如管道、管接头、油箱、滤油器等。

（5）工作介质即传动液体，通常称为液压油。

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式液压传动更容易实现其运动参数（流量）和