分度盘磨铣机床PLC控制系统

1、毕 业 设 计 说 明 书专业 机电一体化年级 67班级 07541姓名 宋立创 学号 0754167摘 要 在社会是时代的现代化进程中，技术的发展和进步已经成为主导的要素，而在机械加工设备中由于零件越来越复杂加工起来越显困难且费时费力导致效率的降低，而现代化生产是要求效率和质量的。这就要求在工艺加工过程中在尽可能少的转换中加工尽可能多的工序，这也就导致了复合机床的复合机床是当前世界机床技术发展的潮流。复合加工在保持工序集中和消除（或减少）工件重新安装定位的总的发展趋势中，使更多的不同加工过程复合在一台机床上，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约

2、作业面积的目的。 这不仅能够满足用户在减少占地面积，减少零件传送和库存，保证加工精度等方面的需求，而且也适应了现代社会的节能减排要求。目前越来越多的复杂零件采用复合机床进行综合加工，复合机床成为各国机床制造商开发的热门产品，磨铣机床便是磨床和铣床的符合机床。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。 大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工， 磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。 而铣床系则是主要用铣刀在工件上加工各种

3、表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。而磨铣机床则是磨床和铣床结合而产生的复合机床，它同时具有磨合铣的功能和特性，其中进行铣削是它用铣头进行加工，除了要考虑到磨铣兼顾要用到风度盘作为工作台外，具有铣床的所有特性和功能。当进行磨削时则换用磨头砂轮用来加工工件，同时也具有磨床的特性和功能，但考虑到磨和铣的复合本机床主要进行平面和内圆磨，而不主要进行外圆磨。目 录 第一章 绪论 1.1 磨铣机床的的背景

4、 31.2 磨铣机床的意义 31.3 磨铣机床的应用3第二章 磨铣机床电气控制系统设计任务书2.1 设备概况介绍 42.2 控制系统设计要求 4第三章 分度盘磨铣机床PLC控制系统总体设计过程3.1 总体方案说明 53.2 分度盘磨铣机床PLC电气控制原理图设计 53.3 控制系统的I/O点及地址分配 83.4 制定电气元件目录表103.5 PLC系统选型11第四章 机床 PLC设定4.1 绘制 PLC 控制接线图 124.2 PLC控制程序设计 154.3 PLC控制流程图 164.4 PLC梯形图 174.5 主程序 18第五章 结论19第六章 参考文献20第七章 致谢21第一章 绪论1.

5、1 磨铣机床的的背景 复合机床是当前世界机床技术发展的潮流。复合加工在保持工序集中和消除（或减少）工件重新安装定位的总的发展趋势中，使更多的不同加工过程复合在一台机床上，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。 这不仅能够满足用户在减少占地面积，减少零件传送和库存，保证加工精度等方面的需求，而且也适应了现代社会的节能减排要求。目前越来越多的复杂零件采用复合机床进行综合加工，复合机床成为各国机床制造商开发的热门产品。而复合机床又分为三类：第一类是以车削为主体的复合加工机床，如车铣复合中心、小型五轴车铣复合中心、车铣复合加工单元等；第二类

6、是以铣削为主体的复合加工机床，如五轴棒料加工中心；第三类为车磨复合加工机和倒置式车磨复合中心。而磨铣复合机床则很少有，我们的分度盘磨铣专用机床就是在这样的背景下开始被发展的。1.2 磨铣机床的意义 磨铣机床填补了复合机床中磨铣结合的空白，为机械加工提供了更丰富多样的选择，同时他对复合机床的发展也起到了承前继后的作用，对更多的优良复合机床的诞生起到了推动的作用。1.3 磨铣机床的应用磨铣机床主要用与平面和孔的铣磨加工，如铣平面，铣孔，磨平面，磨孔等第二章 磨铣机床电气控制系统设计任务书2.1设备概况介绍分度盘磨铣机床是一种磨铣兼并的组合机床，用于各种特殊要求型面孔面的铣削磨削加工，具有立式铣床和

7、立式磨床的所有特点及功能。当进行磨削加工时在主动力输出轴上换用砂轮，工件将由电磁吸盘吸附固定，磨削过程中砂轮架不动，砂轮高速旋转，工作台左右运动同时分度盘以与砂轮旋转方向相反的方向低速旋转进行磨削加工，加工完毕后退磁取下工件；当进行铣削加工时在输出主动力轴上安装铣头进行铣削加工，工件将利用分度盘上的T型槽使用拉杆进行拉压固定，由铣头旋转来铣削加工零件达到需要的尺寸及形状。机床有四台电动机拖动，主轴电动机拖动铣头和砂轮高速旋转；分度盘拖动电动机带动分度盘旋转以及上下左右前后移动；磨铣头电动机带动磨铣头上下移动；油泵电动机为冷却油系统提供动力。2.2 控制系统设计要求1)应该有专门的开关区分磨和铣

8、两个状态，在磨削时时分度盘上下运动将被锁死，在铣削时分度盘旋转将被锁死，而且电磁装置一直处于停车状态。1) 为调整铣头和砂轮位置，磨铣头升降采用点动控制。为了停位准确，应有制动控制（采用能耗制动）。上下极限位置应有位置保护。在铣削和磨削加工中应保证磨铣头刀架不能升降移动。2)在磨削时磨头砂轮运转与电磁吸盘之间，应有电气连锁环节，其要求是：只有在电磁吸盘通电并处于充磁吸着工件时，才能启动砂轮电动机。磨削中，一旦发生失磁，砂轮电动机应自动停止运转，以确保安全。为了修整砂轮，在吸盘不通电时，应能单独启动砂轮电动机。3）在铣削时应确保各个方向的互锁，保证不出现多向走刀的现象。4)要有照明和必要的灯光显

9、示。5) 设置必要电气保护限位与联锁。第三章 分度盘磨铣机床PLC控制系统总体设计过程3.1 总体方案说明1) 油泵电动机、磨铣头旋转电动机、磨铣头升降电动机、分度盘旋转和工进位移电动机由电动机MA1、MA2、MA3、MA4拖动。2)砂轮和铣刀位置调整，磨铣头升降采用点动控制。为了停位准确，应有采用能耗制动。3) 磨铣头上下极限位置应有位置保护,在磨削加工中应保证其不能升降移动。4)采用热继电器实现过载保护，用以完成各个电动机系统的过载保护。5）分度盘上下前后左右移动也应该设有限位装置，防止超程造成机床损坏。6)在铣削时分度盘旋转将被锁死，各个方向互为联锁，保证分度盘单向运动。7) 主电路用断

10、路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。8) 电控箱设置在控制室内。控制面板与电控箱内的电器板用BVR型铜导线连接，电控箱与执行装置之间采用端子板连接。9) PLC选用继电器输出型。10) PLC自身配有24V直流电源，外接负载时考虑其供电容量。PLC接地提高抗干扰能力。3.2 分度盘磨铣机床PLC电气控制原理图设计(1) 主电路设计 磨铣机床电气控制系统主电路如图1-1所示。图1-1磨铣机床电气控制系统主电路图1-2 磨铣机床电气控制原理图1) 主回路中交流接触器KM1、KM2、分别控制油泵电动机M1、磨铣头电动机M2和分度盘旋转工进电动机M3；交流接触器KM3

11、、KM4控制、磨头电动机M4升降。2) 电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。3) QG为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。4) 熔断器FU1、FU2、FU3分别实现各负载回路的短路保护。FU4、FU5分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。 (2) 主要参数计算1) 断路器QG为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。磨铣机床有0.8kW负载电动机一台，起动电流较大，其余三台为0.6kW，起动电流较小，而且工艺要求4台电动机

12、单独起动运行，因此可根据0.8kW电动机选择自动开关QG脱扣电流IQG：IQG1.7IN，选用IQG的断路器。2) 熔断器FU熔体额定电流IFU。3) 热继电器的选负载额定电流的1.2倍。4)能耗制动参数计算制动电流ID1.5IN直流电压UDRID 整流变压器二次侧交流电流I2 ID /0.9电压U2UD/0.9整流变压器容量S= I2 U23.3 控制系统的I/O点及地址分配表1-1和表1-2分别为磨铣机床电气控制系统PLC输入和输出接口功能表。表1-1 磨铣机床电气控制系统PLC输入接口功能表序号名称文字符号输入口1油泵电动机启动按钮SB1X02油泵电动机停止按钮SB2X13磨铣头电动机启

13、动按钮SB3X24修整砂轮铣刀启动按钮SB4X35磨铣头电动机停止按钮SB5X46磨铣头上升点动按钮SB6X57磨铣头下降点动按钮SB7X68分度盘上升按钮SB8X79分度盘下降按钮SB9X810分度盘向左运动按钮、SB10X911分度盘向右运动按钮SB11X1012分度盘纵向前进按钮SB12X1113分度盘纵向后退按钮SB13X1214磨铣头上升极限位置行程开关SQ1X1315磨铣头下降极限位置行程开关SQ2X1416分度盘上升极限位置行程开关SQ3X1517分度盘下降极限位置行程开关SQ4X1618分度盘向左极限位置行程开关SQ5X1719分度盘向右极限位置行程开关SQ6X1820分度盘纵

14、向前进极限位置行程开关SQ7X1921分度盘纵向后退极限位置行程开关SQ8X2022电磁吸盘断电按钮SB8X2123电磁吸盘充磁按钮SB9X2224电磁吸盘退磁点动按钮SB10 X2325照明开关SA1X2426欠电压保护开关SA2X25表1-2 磨铣机床电气控制系统PLC输出接口功能表序号名称文字符号输入口1油泵电动机启动接触器KM1Y02油泵电动机停止接触器KM2Y13磨铣头电动机启动接触器KM3Y24修整砂轮铣刀启动接触器KM4Y35磨铣头电动机停止接触器KM5Y46磨铣头上升点动接触器KM6Y57磨铣头下降点动接触器KM7Y68分度盘上升接触器KM8Y79分度盘下降接触器KM9Y810

15、分度盘向左运动接触器、KM10Y911分度盘向右运动接触器KM11Y1012分度盘纵向前进接触器KM12Y1113分度盘纵向后退接触器KM13Y1214磨铣头上升极限位置行程开关接触器KM14Y1315磨铣头下降极限位置行程开关接触器KM15Y1416分度盘上升极限位置行程开关接触器KM16Y1517分度盘下降极限位置行程开关接触器KM17Y1618分度盘向左极限位置行程开关接触器KM18Y1719分度盘向右极限位置行程开关接触器KM19Y1820分度盘纵向前进极限位置行程开关接触器KM20Y1921分度盘纵向后退极限位置行程开关接触器KM21Y2022电磁退盘断电接触器KM22Y2123电磁

16、吸盘充磁接触器KM23Y2224电磁铁YA1 Y2325磨铣头运转指示灯HL1Y2426照明灯EL2Y253.4 制定电气元件目录表表1-3 磨铣机床电气控制系统元器件目录表序号文字符号名 称数量规格型号备 注1M1电动机1JO2-14-4三相交流异步电动机2M2 、M3、 M4电动机3JW11-4三相交流异步电动机3FR1FR4热继电器4JR16B-20/3参照电动机整定电流4FU1熔断器3RL1-15熔体210A5FU2、FU3熔断器2RT16-32X熔体2A6QG断路器1C45AD脱扣电流10A7SB1油泵电动机启动按钮1LAY37绿色8SB2油泵电动机停止按钮1LAY37红色9SB3磨

17、铣头电动机启动按钮1LAY37绿色10SB4修整磨铣头启动按钮1LAY37绿色11SB5磨铣头电动机停止按钮1LAY37红色12SB6磨铣头上升点动按钮1LAY37绿色13SB7磨铣头下降点动按钮1LAY37绿色14SB8分度盘上升点动按钮1LAY37绿色15SB9分度盘下降点动按钮1LAY37绿色16SB10分度盘向左点动按钮1LAY37绿色17SB11分度盘向右点动按钮1LAY37绿色18SB12分度盘纵向前进点动按钮1LAY37绿色19SB13分度盘纵向后退点动按钮1LAY37绿色20SB14分度盘工进停按钮1LAY37红色21SQ1磨铣头上升极限位置行程开关1LAY37上极限位置保护2

18、2SQ2磨铣头下降极限位置行程开关1LAY37下极限位置保护23SQ3分度盘上升极限位置行程开关1LAY37上极限位置保护24SQ4分度盘下降极限位置行程开关1LAY37下极限位置保护25SQ5分度盘左极限位置行程开关1LAY37左极限位置保护26SQ6分度盘右极限位置行程开关1LAY37右极限位置保护27SQ7分度盘纵向进极限位置行程开关1LAY37纵向进极限位置保护28SQ8分度盘纵向退极限位置行程开关1LAY37纵向退极限位置保护29SB15电磁吸盘断电按钮1LAY37红色30SB16电磁吸盘充磁按钮1LAY37绿色31SB17电磁吸盘退磁点动按钮1LAY37黄色32SA1照明开关1LA

19、Y37-D2黑色33KM1油泵电动机启动接触器1DJX-9线圈电压：AC220V34KM2磨铣头电动机启动接触器1DJX-9线圈电压：AC220V35KM3磨铣头上升点动启动接触器1DJX-9线圈电压：AC220V36KM4磨铣头下降点动启动接触器1DJX-9线圈电压：AC220V37KM5能耗制动启动接触器1DJX-9线圈电压：DC36V38KM6电磁吸盘充磁接触器1DJX-9线圈电压：DC36V39KM7电磁吸盘退磁接触器1DJX-9线圈电压：DC36V40KV1欠电压继电器1JT3线圈电压：DC36V41HL1HL4指示灯4AD16-22指示灯电压，DC6.3VEL1照明灯1JL40A照

20、明灯电压，DC36VHL5电源指示灯1AD16-22指示灯电压，AC220VTC隔离变压器1BK-100380v/135vYA电磁铁1DJX-9线圈电压：DC36V3.5 PLC系统选型从上面分析可知道，系统共有开关量输入点26个，开关联输出点26个，所以选用FX2N-48继电器输出型。第四章 机床PLC设定4.1 绘制 PLC 控制接线图1) 根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路原理图，绘制PLC控制电路。图1-3为磨铣机床PLC控制电路原理图。2) KM3和KM4接触器线圈支路与KM6和KM7接触器线圈支路，设计了互锁电路，以防止误操作故障。3) PLC输入回路中，信号电源由PL

21、C本身的24V直流电源提供，所有输入COM端短接后接入PLC电源DC24V的（）端。输入口如果有有源信号装置，根据驱动的负载的电压来选择合适的交、直流电源。 4) PLC采用继电器输出，每个输出点额定控制容量为AC250V，2A。5) 根据上述设计，对照主回路检查交流控制回路、PLC控制回路、各种保护联锁电路、PLC控制程序等，全部符合设计要求后，绘制出最终的电气原理图。图1-3磨铣机床PLC控制电路原理图4.2 PLC控制程序设计1) 程序设计。根据控制要求，建立磨铣机床控制流程图，如图1-4所示，表达出各控制对象的动作顺序。2) 系统静态调试。空载静态调试时，针对运行的程序检查硬件接口电路

22、中各种逻辑关系是否正确。调试过程中尽量接近实际系统，并考虑到各种可能发生的情况，作反复调试，出现问题及时分析、调整程序或参数。3) 系统动态调试及运行。在动态带负载状态下调试，密切观察系统的运行状态，。遇到问题及时停机，分析产生问题的原因，提出解决问题的方法，同时做好详尽记录，以备分析和改进。PLC外部电源的设定：输出端应根据外部负载额定电压设定，还要设定必要的短路保护；输入端电源由PLC自身24V直流电源提供。4.3磨铣机床PLC控制流程图点动磨铣头下降到预定位置，为磨铣削工作准备启动油泵电动机，磨铣头电动机平面加工完成？位置1点动磨铣头上升到位置2结束 停止油泵电动机，磨铣头电动机退磁充磁

23、？欠电压继电器得电接通电源断开电源NY NNYYYN图1-4磨铣机床PLC控制流程图4.4 磨铣机床PLC梯形图图1-5 磨铣机床PLC控制梯形图程序4.5 磨铣机床PLC控制主程序程序清单： 图1-6磨铣机床PLC控制指令程序第五章 结论经过几个月的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了，想了很久，要写下这一段谢辞，自己想想求学期间的点点滴滴历历涌上心头，时光匆匆飞逝，三年多的努力与付出，随着论文的完成，终于让学生在大学的生活，得以划下了最后完美的句点。 论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢老师，因为论文是在老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识，

24、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。本论文从选题到完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。 老师指引我的论文的写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。老师要指导很多同学的论文，加上本来就有的教学任务，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精确到每一个字的的批改给了我深刻的印象，使我在论文之外明白了做学问所应有的态度。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢老师在我撰写论文的过程中给与我的极大地帮助。 同时，论文的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。 另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是老师你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。 感谢所有给我帮助的老师和同学，谢谢你们！第六章 参考资料