洛阳理工学院毕业设计（论文）

加工循环结束后,动力滑台退回原位，夹具松开并拔出定位销，一次加工循环结束。在左、右两面动力滑台快速进给的同时，左侧刀具动力电动机M2、右侧刀具动力电动机M3启动运转工作，提供切削动力；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、右侧刀具动力电动机M2、M3停止运转，综上双面钻孔组合机床的工作流程如图2-1所示。

SB2工件定位ST2工件加紧KP快进ST3工进快退ST4ST7工进ST6快进ST5快退ST8ST9停止ST1拔定位销工件松开图2-1双面钻孔组合机床工作流程图

2.2 机床的控制要求

双面钻孔组合钻床各动力电动机只有在液压泵电动机M1正常启动时才允许启动运转，因为左、右刀具滑台只有在液压泵工作后才能实现进给，如果M1没有启动，液压系统就无法运行，此时启动刀具动力电动机也不能完成钻削。而刀具动力电动机M2、M3应在左右侧滑台开始进给循环时启动运转，直到滑台退回原位后停止运转，这样可以保护钻头也有助于电能的节约。切削过程中切削液液电动机M4可以在滑台工进时自动启动从而为钻削降温，在工进结束后自动停止，也可以用手动方式控制其启动和停止。

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双面钻孔组合机床动力滑台、工件定位、加紧装置的控制要求：它们都由液压系统驱动，其中电磁阀YV1和YV2控制定位销液压缸，YV1接通则为定位而YV2接通则为拔定位销；YV3、YV4控制夹紧液压缸活塞，YV3接通则为夹紧而YV4接通则为松开工件；YV5、YV6及YV7为左机滑台油路中的换向电磁阀，可以实现左机滑台的快进、工进和快退；YV8、YV9、YV10为右机滑台油路中的换向电磁阀，同样可以实现右机滑台的快进、工进和快退。箱体加工机床电磁阀通断情况如表2-1所示。

表2-1箱体加工机床电磁阀通断情况表

定位 加紧 快进 工进 快退 松开 拔销 停止 定位 夹紧 左机滑台 右机滑台 转换指令 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8 YV9 YV10 + + + + + + + + + + + + + + + SB2 ST2 KP ST3、ST6 ST4、ST7 ST5、ST8 ST9 ST1 从表中可知，电磁阀YV1线圈通电后，机床工件定位装置就会将工件定位；当电磁阀YV3通电后，机床工件夹紧装置就将工件夹紧；当电磁阀YV5、YV7通电时，左机滑台快速进给；当电磁阀YV8、YV10通电时，右机滑台也是快速进给；当电磁阀只有YV5或YV8通电时，左机滑台或右机滑台开始工进进给钻削工件，同时要求控制切削液电动机的电磁阀保持通电状态；当电磁阀YV6或YV9通电时，左机滑台或右机滑台将快速后退；当电磁阀YV4通电时，执行松开定位销的动作；当电磁阀YV2通电时，机床执行拨定位销的动作；定位销松开后，撞击行程开关ST1，机床停止运行，一个加工循环结束。

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2.3 控制方案的论述

机床的控制方案有很多种，从传统的手动控制到继电器-接触器控制到如今被广泛应用的数字控制，本质上都是为了简化机床的电气控制系统，缩小设备体积，提高了设备的自动化水平和制造效率，最终使现场操作人员的劳动强度得到降低。但是，由于生产的需要和生产环境的不同，不是选用最先进的设备就一定能够符合生产的要求，所以在选择控制方案时，不仅要考虑控制系统的可靠性，还要考虑它是否能够在特定环境下完成所需的加工过程，当然节能环保和性价比也需要考虑在内。

2.3.1 控制方案的比较

在机械加工行业，机床要加工的对象有时比较复杂，其控制系统自然也会复杂起来，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多且接线复杂，因此，故障多而且维修也变得困难，费工又费时，不仅加大了维修的成本，而且影响了设备的工作效率。起初的机床由于使用继电器控制，可靠性低且容易产生误动作，故障也不易检查，维修频繁，噪声大且耗能多，越来越满足不了生产的需求追赶不了时代的脚步[5]。

可编程控制器作为一种新型的工业自动化装置已在工业控制得各个领域得到了广泛的应用，有诸多有利于生产的特点，继电器控制与PLC控制有很多不同点。

继电器-接触器控制是全部用硬触点和“硬”线连接的，出现故障的原因通常是硬部件故障；而PLC内部大部分采用“软”触点和“软”线连接，这样就避免了很多硬部件上的故障从而减少了维护和修理的成本。

继电器-接触器的控制系统要使用的电气元件很多，体积难以做到很小且出现故障的频率也高；PLC控制系统的结构要紧凑很多，使用的电气元件相对少且单个元件的尺寸也小，因此整个控制系统的体积也能被做小。

继电器-接触器控制方案在改变时，不仅需拆掉原有线路，还要重新布线接线，消耗不少人力和物资，且需要换元器件增加元器件，随之带来的是器件选型连线等问题，使其在改变控制方案方面复杂且困难；PLC控制方案的改变，一般不需要修改硬件即便需要修改工作量也是比较小的，通

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常只需修改控制程序即可，极其方便快捷，在节约经济成本上优势很大。

此外，由于PLC技术是在计算机控制的基础上发展起来的，它是以微处理器为核心，结合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置[6]。优点非常多是划时代的产品，PLC控制必将替代传统的继电器-接触器控制。

单片机应用系统则是各不相同的，有大有小有强有弱，质量参差不齐，学习使用和维护都需要一定的技术所以很困难。对单项工程或重复次数极少的项目，采用PLC方案是合理的，虽然是成本相对高一些。对于量大的工程，采用单片机控制就有成本低的好处了，但这要有相当的研发基础和行业人才才能使系统搭建并稳定可靠地运行。

2.3.2 控制方案的选定

本课题的双面钻孔组合机床是一种能够同时钻孔两个面的专用设备，它通常是采用继电器逻辑的控制方式，存在着控制柜体积大占据较多空间，改变控制方式困难且耗时较长，柔性差不能加工不同零件不能执行不同工艺，设备的电气控制系统故障率高，检修困难周期又长等缺点，随着技术的进步，这类控制系统已显示出越来越多的弊端[7]。

此外在工业生产领域因为单片机制作的主控板受制版工艺、布局与结构、器件质量等各种复杂因素的影响导致抗干扰能力差，容易出现故障，不好维修，且对环境依赖性强，而机床所处的加工环境往往比较恶劣且对其控制的稳定性要求普遍较高，因此单片机控制无法满足本课题生产的需要，而PLC的输入/输出回路均带有光电隔离等抗干扰和过载保护措施，结合程序运行的周期性顺序扫描和集中批处理的工作方式，具有故障检测及诊断程序，因此可靠性极高比单片机高很多，特别是在恶劣的环境中更能显出PLC的优势[8]。

从与传统继电器和单片机控制方式的比较中，和对实际生产需求的考虑，采用PLC控制系统在很多方面都远远优于传统继电器接触器控制方式，虽然单片机也有可取之处但考虑到其抗干扰能力薄弱，生产精度要求却很高，得出PLC控制为最佳的控制方案。

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