钻锪组合机床电气控制系统设计
钻锪组合机床是实现对加工零件的钻孔、锪孔加工的一种组合机床。课题的主要研究的内容是利用PLC控制代替传统的控制系统，完成对钻锪组合机床运动的控制。本文在介绍钻锪组合机床工作原理及加工过程后，确定系统的总体方案，再对PLC进行选型，统计输入/输出点，从而确定CPU226的S7-200系列PLC，然后绘制输入/输出分配表、设计并绘制外部接线图，设计并绘制主电路图，最后通过使用V2.0 S7-200 Explorer编程软件去完成梯形图的设计。实践表明对比继电器控制系统，PLC使系统的可靠性大大提高，自动化程度也大大提高。最后对本次论文做出总结，指出不足之处。关键词 组合机床，PLC控制，设计程序，梯形图
目 录
1 引言 1
1.1 组合机床概述 1
1.2 课题的提出 1
1.3 研究的内容 1
2 机床控制系统要求以及系统总体方案的确定 2
2.1 机床的工作原理及加工过程 2
2.2 系统总体方案的选择 3
2.3 PLC控制系统与其他控制系统相比较 5
2.4 系统总体方案的确定 6
3 钻锪机床电气控制系统的硬件设计 6
3.1 PLC的选型 6
3.2 I/O分配 10
3.3 硬件接线图的设计 10
3.4 电气原理图的设计 11
4 钻锪机床电气控制系统的软件设计 12
4.1 PLC程序设计方法 12
4.2 程序设计方法的选择 13
4.3 梯形图设计 13
5 结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录A 20
1 引言
1. 1 组合机床概述
组合机床是人类生产制造的重要发明工具之一。当通用机床还在采用单一刀具进行加工的时候，组合机床已经能够实现多刀切削，极大程度上简化了加工过程。并且获得了更高的自动化水平，提高了生产的效率，能够获得更高的生产效益。
目前，在我国现行的组合机床里面大部分采用标准和易生产的通用部件去设计专用部件和夹 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
具，然后再以少量的专用部件配合，最后组成的半自动化和自动化的组合机床具备即节约时间也节省人力的特点。同时在我国现行使用的组合机床大部分都采用的加工方法为多轴、多刀、多工位、多工序或多面同时[3]，这种加工方法相比于普通的通用机床节省了大量加工所需要的时间，很大程度上提高了工厂的生产力。
介绍通用部件按功能、选择的尺寸和配置差异的结构和形状规格分类如表11。
表11 组合机床的分类
通用部件
分 类
功能
动力部件
支承部件
输送部件
控制部件
辅助部件
尺寸和结构形状规格
大型组合机床
小型组合机床
微型组合机床
自动换刀、换箱数控组合机床
大型组合机床
单工位大型组合机床
多工位大型组合机床
单工位大型组合机床
卧式
立式
倾斜式
复合式
多工位大型组合机床
夹具固定式
工作台移动式
工作台回转
鼓轮式
1.2 课题的提出
目前，我国的许多小中型工厂由于技术限制和资金的匮乏，他们采用控制钻锪组合机床的方式仍然是接触器的逻辑关系。在当下，这种控制系统控制的机床已经不能够达到现在生产工艺精度的要求。在这种科技生产力的不断发展和进步的大环境下，PLC的应用在制造领域和生产领域已经达到必不可少的地步，甚至达到了具有无可替代的地步。而我在大学专业课程中对PLC进行了学习，对于它并不陌生。于是我就通过查找论文大纲，然后确定下了这个有意义并且能够检验我所学知识的课题。
1.3 研究的内容
在本次课题中，我们最先要研究的就是，如何正确无误的使用PLC技术去精确控制和完美实现钻锪组合机床的运作。然后按照下列步骤去设计：
（1）、系统总体方案设计；
（2）、PLC选型、确定I/O点分配；
（3）、设计得到电气控制原理图并描绘；
（4）、梯形图设计，编写程序。
2 机床控制系统要求以及系统总体方案的确定
2.1 机床的工作原理及加工过程
通过对研究内容里的内容，设计出的钻锪组合机床，除了可以进行钻孔、锪孔这些基本的操作以外，它还对普通加工机床的性能进行了一次大幅度的提升，一方面提高了生产精度，满足人们的需求；另一方面节约了加工大量时间，造成更高的经济效益，这是我们乐于见到的。
钻锪组合机床的工作示意图如图21所示。
图21 工作示意图
根据上图21中的钻锪组合机床工作示意图所示，我们首先用钻头在已经被夹紧工件中需要钻削的区域钻出整个孔，然后再使用锪钻在已经被钻头加工形成的沉头部分，进行锪钻作业。因为加工孔的切削力比加工沉头孔的大，故加工孔的切削速度比加工沉头孔的大，所以需要两种不同的进给速度。所以两种不同的进给速度需要不同的液压系统，即二次进给液压系统。
图22 滑台工作流程
钻锪组合机床滑台的每一次工作动作实质如上图22。
当滑块从SQ1开始，按下按钮SB1的时候，滑台带动刀具快速进给；当SQ2由于滑台带动而被按下的时候，滑台带动麻花钻进行钻削加工也称作一次工进；当SQ3由于滑台带动而被按下的时候，滑台带动锪钻进行锪削加工也称作二次工进；当SQ4由于滑台带动而被按下的时候，滑台停止进给，将沉头孔底部加工完整，时间继电器带动延时，然后进行快退，一次加工过程完成。
在钻锪组合机床中最主要的5个工步的开关变化见表21所示。
目 录
1 引言 1
1.1 组合机床概述 1
1.2 课题的提出 1
1.3 研究的内容 1
2 机床控制系统要求以及系统总体方案的确定 2
2.1 机床的工作原理及加工过程 2
2.2 系统总体方案的选择 3
2.3 PLC控制系统与其他控制系统相比较 5
2.4 系统总体方案的确定 6
3 钻锪机床电气控制系统的硬件设计 6
3.1 PLC的选型 6
3.2 I/O分配 10
3.3 硬件接线图的设计 10
3.4 电气原理图的设计 11
4 钻锪机床电气控制系统的软件设计 12
4.1 PLC程序设计方法 12
4.2 程序设计方法的选择 13
4.3 梯形图设计 13
5 结论 17
致谢 18
参考文献 19
附录A 20
1 引言
1. 1 组合机床概述
组合机床是人类生产制造的重要发明工具之一。当通用机床还在采用单一刀具进行加工的时候，组合机床已经能够实现多刀切削，极大程度上简化了加工过程。并且获得了更高的自动化水平，提高了生产的效率，能够获得更高的生产效益。
目前，在我国现行的组合机床里面大部分采用标准和易生产的通用部件去设计专用部件和夹 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
具，然后再以少量的专用部件配合，最后组成的半自动化和自动化的组合机床具备即节约时间也节省人力的特点。同时在我国现行使用的组合机床大部分都采用的加工方法为多轴、多刀、多工位、多工序或多面同时[3]，这种加工方法相比于普通的通用机床节省了大量加工所需要的时间，很大程度上提高了工厂的生产力。
介绍通用部件按功能、选择的尺寸和配置差异的结构和形状规格分类如表11。
表11 组合机床的分类
通用部件
分 类
功能
动力部件
支承部件
输送部件
控制部件
辅助部件
尺寸和结构形状规格
大型组合机床
小型组合机床
微型组合机床
自动换刀、换箱数控组合机床
大型组合机床
单工位大型组合机床
多工位大型组合机床
单工位大型组合机床
卧式
立式
倾斜式
复合式
多工位大型组合机床
夹具固定式
工作台移动式
工作台回转
鼓轮式
1.2 课题的提出
目前，我国的许多小中型工厂由于技术限制和资金的匮乏，他们采用控制钻锪组合机床的方式仍然是接触器的逻辑关系。在当下，这种控制系统控制的机床已经不能够达到现在生产工艺精度的要求。在这种科技生产力的不断发展和进步的大环境下，PLC的应用在制造领域和生产领域已经达到必不可少的地步，甚至达到了具有无可替代的地步。而我在大学专业课程中对PLC进行了学习，对于它并不陌生。于是我就通过查找论文大纲，然后确定下了这个有意义并且能够检验我所学知识的课题。
1.3 研究的内容
在本次课题中，我们最先要研究的就是，如何正确无误的使用PLC技术去精确控制和完美实现钻锪组合机床的运作。然后按照下列步骤去设计：
（1）、系统总体方案设计；
（2）、PLC选型、确定I/O点分配；
（3）、设计得到电气控制原理图并描绘；
（4）、梯形图设计，编写程序。
2 机床控制系统要求以及系统总体方案的确定
2.1 机床的工作原理及加工过程
通过对研究内容里的内容，设计出的钻锪组合机床，除了可以进行钻孔、锪孔这些基本的操作以外，它还对普通加工机床的性能进行了一次大幅度的提升，一方面提高了生产精度，满足人们的需求；另一方面节约了加工大量时间，造成更高的经济效益，这是我们乐于见到的。
钻锪组合机床的工作示意图如图21所示。
图21 工作示意图
根据上图21中的钻锪组合机床工作示意图所示，我们首先用钻头在已经被夹紧工件中需要钻削的区域钻出整个孔，然后再使用锪钻在已经被钻头加工形成的沉头部分，进行锪钻作业。因为加工孔的切削力比加工沉头孔的大，故加工孔的切削速度比加工沉头孔的大，所以需要两种不同的进给速度。所以两种不同的进给速度需要不同的液压系统，即二次进给液压系统。
图22 滑台工作流程
钻锪组合机床滑台的每一次工作动作实质如上图22。
当滑块从SQ1开始，按下按钮SB1的时候，滑台带动刀具快速进给；当SQ2由于滑台带动而被按下的时候，滑台带动麻花钻进行钻削加工也称作一次工进；当SQ3由于滑台带动而被按下的时候，滑台带动锪钻进行锪削加工也称作二次工进；当SQ4由于滑台带动而被按下的时候，滑台停止进给，将沉头孔底部加工完整，时间继电器带动延时，然后进行快退，一次加工过程完成。
在钻锪组合机床中最主要的5个工步的开关变化见表21所示。
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