Z3040摇臂钻床课程设计

1、一、 引言 21、 设计目的 22、 预备知识 23、 设计要求 4二、系统总体实际 51、系统硬件配置及组成原理 52、硬件接线图 53、系统变量定义及分配表 6 4、系统接线图设计 三、控制系统设计 71、控制程序流程图设计 7 2、 控制程序设计思路 83、摇臂钻床PLC程序设计 8 （1）主程序 8 （2）主轴起停 9 （3）摇臂上升 10 （4）摇臂下降 12 （5）主轴箱和立柱限位 15四、系统调试及结果分析 16 1、调试前安全检查 16 2、调试 16引言1、设计目的：（1）、了解Z3040摇臂钻床的操作顺序，并作出功能图。(2)、进一步熟悉西门子S7-200编程软件 ，学会使

2、用S7-200编辑一个完整的控制系统。(3)、熟悉并会接较复杂的PLC控制系统电路。(4)、领悟电气控制电路PLC改造的要领。2、预备知识：钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转的钻床。摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不

3、同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。此次试验就是要将滑座式Z3040摇臂钻床的控制系统改为PLC控

4、制。摇臂钻床加工时，主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削一边进行纵向进给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向进给；（3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。Z3040型摇臂钻床的工作原理：Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机，摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机 。主轴电动机控制钻床的进给运动；摇臂升降电动机要求能正反向旋转，可用手动操作；摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液

5、压、机械来实现，液压电动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开移动摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。系统具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。3、设计要求：(1) 按下主轴起动按钮SB2，接触器KMl得电吸合且自保持，主轴电动机M1运转。按下停止按钮SBl，主轴电动机停止。 (2) 需要摇臂上升时，按下摇臂上升按钮SB3，时间继电器KT得电，其瞬动触头和瞬时闭合延时打开的动合触头使接触器KM4和电磁阀YA动作，液压电动机M3起动，液压油进入摇臂装置的油缸，使摇臂松开。待完全松开后，行程开关sQ2动作，其动断触

6、头断开使接触器KM4断电释放，液压电动机M3停止运转，其动合触头接通使接触器KM2得电吸合，摇臂升降电动机M2正向起动，带动摇臂上升。上升到所需的位置后，松开上升按钮SB3，时间继电器KT、接触器KM2断电释放，摇臂升降电动M2停止运转，摇臂停止上升。延时l3s后， 时间继电器KT的动断触头闭合，动合触头断开，但由于夹紧到位行程开关SQ3动断触头处于导通状态，故YA继续处于吸合状态，接触器KM5吸合，液压电动机M3反向起动，向夹紧装置油缸中反向注油，使夹紧装置动作。夹紧完毕后，行程开关SQ3动作，接触器KM5断电释放，液压电动机M3停止运转，电磁阀YA断电。时问继电器KT的作用是适应SB3松开

7、到摇臂停止上升之间的惯性时间，避免摇臂惯性上升中突然夹紧。 (3) 需要摇臂下降时，按下摇臂下降按钮SB4，动作过程与摇臂上升时相似。 (4) 立柱和主轴箱同时夹紧和同时松开。按下立柱和主轴箱松开按钮SB5，接触器KM4得电吸合，液压电动机：M3正向起动。由于电磁阀YA没有得电，处于释放状态，所以液压油经2 位6通阀分配至立柱和主轴箱松开油缸，立柱和主轴箱夹紧装置松开。按下立柱和主轴箱夹紧按钮SB6，接触器KM5得电吸合，M3反向起动，液压油分配至立柱和主轴箱夹紧油缸，立柱和主轴箱夹紧装置夹紧。 (5) 摇臂升降限位保护是靠上下限位开关SQ1U和SQ1D实现的。上升到极限位置后，SQ1U动断触

8、头断开，摇臂自动夹紧，同松开上升按钮SB3动作相同；下降到极限位置后，SQlD动触头断开，摇臂自动夹紧，同松开下降按钮SB4动作相同。二、系统总体设计 1、系统硬件设计机组成原理 Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机，摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机 。主轴电动机控制钻床的进给运动；摇臂升降电动机要求能正反向旋转，可用手动操作；摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现，液压电动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开移动摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。2、硬件接线图3、 系统定义量分配表二、 控制系统设计1、系统流程图2

9、、控制设计思路利用顺控指令，根据机床的运行原理，把机床分成四个字程序：主轴起停、摇臂上升、摇臂下降、主轴箱立柱的限位，并用一个主程序来分别调用子程序来实行机床的功能。、3、摇臂钻床PLC程序设计（1） 主程序（2）主轴起停（3）摇臂上升（4）摇臂下降（5）主轴箱和立柱限位四、系统调试及结果分析： 1、测试前安全检查：（1）、检测电路时，确定三相电源只接进去一端，防止二相进入单相电源供电的电路否则直接烧毁PLC或开关电源。 (2)、检查开关连接是否正常，是否连错或少。 (3)、确定熔断器应与电源相线L端相连；确定电路没有短路。(4)、经老师同意后，才能通电测试，并按实验步骤操作。2、开始测试：等待通电HL1亮按SB3KM1吸合，HL2亮（主轴转动）按SB2KM1断开，HL2灭（主轴停转）