谢 辞 ................................................................ 36 参考文献 ................................................................ 37 附录一 T68卧式镗床梯形图 ............................................... 38 外文资料 ................................................................ 43
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1 引 言
卧式镗床具有万能特点，主要用于孔的精加工，可以进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔及加工端平面等。传统继电-接触器控制的卧式镗床，在控制线路上的一些复杂性、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点，给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。而PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用[2]。因此，选用PLC对T68卧式镗床进行改造不仅在工艺控制要求的情况下大大提高了生产效率，同时还克服了手动操作所带来的一些人为的干扰因素，取得了良好的经济效益。
本设计方案采用西门子S7-200系列PLC对T68镗床进行改造，通过机械部分的系统主电路设计，T68镗床用2台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移。M1电动机是双速电动机，低速用△接法，高速是YY接法，主轴旋转和进给都有齿轮变速，停车时采用反接制动、主轴和进给的齿轮变速采用断续自动低速冲动。同时根据T68镗床的控制要求和特点，确定PLC的输入、输出分配，设计出梯形图并进行调试，采用MCGS软件进行监控。若选择了合适的PLC控制器，分配好I/O端子口，用梯形图来实现主电动机的正转、反转的点动控制、主轴停车迅速、准确；主轴变速时有低速和断续变速设置；有必要的联锁与保护环节；故障的自检测和自诊断功能。并用MCGS软件对其工程进行监控，故可实现电控系统的快速性、准确性、合理性，更好地满足了实际生产的需要，提高了经济效益。
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2 T68型卧式镗床控制原理
2.1 T68型卧式镗床的主要结构和运动形式
2.1.1 T68型卧式镗床的主要结构
T68卧式镗床的结构如图2-1所示，主要由床身、前立柱、镗床架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等部分组成。
图2-1 T68卧式镗床结构示意图 1-床身 2-镗头架 3-前立柱 4-平旋盘 5-镗轴 6-工作台 7-后立柱 8-尾座 9-上溜板 10-下溜板 11-刀具溜板
床身是一个整体的铸件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗床架，镗床架可沿导轨垂直移动。镗床架上装有主轴、主轴变速箱、进给变速箱与操纵机构等部件。切削刀具固定在镗轴前端的锥形孔里，或装在平旋盘的刀具溜板上。在镗削加工时，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。平行盘只能旋转，装在其上的溜板作径向进给运动。镗轴和平行盘轴径由各自的传动链传动，因此可以独自旋转，也可以不同转速同时旋转。
在床身的另一端装有后立柱，后立柱可沿床身导轨在镗轴轴线方向调整位置。在后立柱导轨上安装有尾座，用来支撑镗轴的末端，尾座与镗头架同时升降，保证两者的轴心在同一水平线上。
安装工件的工作台安放在床身中部的导轨上，它由下溜板、上溜板与可转动的工作台组成。下溜板可沿床身导轨作纵向运动，上溜板可沿下溜板的导轨作横向运动，工作台相对于上溜板可作回转运动。
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2.1.2 T68型卧式镗床的运动形式
主运动：镗轴和平旋盘的旋转运动。
进给运动：镗轴的轴向进给，平旋盘刀具溜板的径向进给，镗头架的垂直进给，工作台的纵向进给和横向进给。
辅助运动：工作台的回转，后立柱的轴向移动，尾座的垂直移动及各部分的快速移动等。
T68型卧式镗床运动对电气控制电路的要求：
(1)主运动与进给运动由一台双速电动机拖动，高低速可选择；
(2)主电机用低速时，可直接启动；但用高速时，则由控制线路先起动到低速，延时后再自动转换到高速，以减少起动电流；
(3)主电动机要求正反转以及点动控制； (4)主电动机应设有快速准确的停车环节； (5)主轴变速应有变速冲动环节；
(6)快速移动电动机采用正反转点动控制方式；
(7)进给运动和工作台不平移动两者只能取一，必须要有互锁。
2.2 T68型卧式镗床电器控制
2.2.1 T68型卧式镗床原有电器控制
T68卧式镗床原有电器控制电路为继电器控割方式，其触点多、线路复杂、故障多、操作人员维修任务繁重的问题。目前，部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器控制机床，这些机床经历了比较长的历史，虽然它能在一定范围内满足单机和自动生产线的需要，但由于它的电控系统是以继电器、接触器的硬连接为基础的，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性问题，直接影响了产品质量和生产效率。
2.2.2 T68型卧式镗床电器控制的改造
对T68镗床的电气控制线路进行了分析与研究后，T68镗床具有主轴转速高、调速范围宽等功能外；T68镗床的电气控制系统，还存在控制线路上一些复杂性、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等缺点；给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。现利用可编程序控制器(PLC) 可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，对T68镗床传统的电气控制系统进行改造，在实际生产线上有着明显的效率，这也使整个生产系统带来推动的力量。PLC对T68镗床控制改造的设计梯形图，提高了T68镗床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力；然而PLC对T68镗床的继电器接触式控制系统进行技术改造，从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性，更好地满足了实际生产的需要，提高了经济效益。
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