精镗铣组合机床电气控制系统的设计(附件)【字数：7231】
摘 要双面精镗铣组合机床，专门用于转向器壳体两轴线内孔及平面的精铣镗加工。它是循环球动力转向器生产线的关键设备。该机床1988年由襄阳组合机床厂制造，机床电气控制原采用的是传统继电器控制方式，线路控制相当复杂，电气柜中中间继电器数量多达几十个，如此多的继电器控制，在工作过程中极易因为触头的频繁通断而造成疲劳损坏，所以一个电气故障的排查，需要排查的故障点很多，造成维修费事，费力。随着产品批量加大，生产节奏加快，机床故障率高，直接影响产品的加工质量。针对机床的这种状况，本人应用PLC对原电气控制系统进行技术升级改造，用PLC取代传统的继电器控制系统，大大简化了控制电路，提高工作可靠性。本文主要介绍精镗铣组合机床的工作过程，电气控制系统的主电路，PLC的I/O接口图，控制程序的编制，以及安装调试的过程
目 录
第一章 转向器壳体精镗铣组合机床概述 1
1.1转向器壳体精镗铣组合机床的基本结构 1
1.2转向器壳体精镗铣组合机床工作流程 2
1.3转向器壳体精镗铣组合机床主要执行机构 3
第二章 精镗铣组合机床PLC控制系统设计 5
2.1组合机床控制系统设计 5
2.2FXON40MRＰＬＣ的I/O分配表 7
2.3 FXON40MRＰＬＣ二次接线图 8
2.4控制程序设计 10
2.5程序中的安全保护功能 10
2.6自动和调整程序的切换 13
2.7 自动方式程序段的设计 14
第三章 制作、安装与调试维修 16
3.1控制柜制作及布线 16
3.2电柜检查和实验 16
3.3安装与调试及维修 17
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 转向器壳体精镗铣组合机床概述
1.1转向器壳体精镗铣组合机床的基本结构
双面精镗铣，专门用于转向器壳体上面轴线内孔及平面精镗铣加工，机床床身整体铸造，具有较好的刚性及精度保持性。其安装上平面通过导轨磨床粗精磨，再经过腓刮而成，本设备由一个液压站，两个液压滑台，及一个镗 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
头和一个镗车头组成，夹具固定在床身的右边，夹具上每次安装转向器壳体一件，其中操作者左侧为单轴刚性精镗头，精镗Φ80、Φ50、Φ49、Φ40、右侧为精车上盖平面及精镗Φ80孔。该机床的基本结构见图11所示
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图11 壳体精镗铣机床布局结构俯视图
而该机床较为关键的部分就是右侧的镗车头，因为通过图1.1可以看到该镗车头有一个可以做横向运动的刀架，该刀架的运动由一液压油缸驱动，在加工时，一方面随动力头高速旋转，另一方面由液压缸驱动可以作径向运动（刀架由里向外作径向运动），从而完成对工件的上盖平面的车削加工。该刀架在原位时处于靠近镗孔的主刀杆上，这种设计在镗孔时就不会发生干涉，右镗车头的基本结构见图12:
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图12 右镗车头基本结构
1.2转向器壳体精镗铣组合机床工作流程
该设备具有两种工作方式：自动及调试。“自动”方式运行时，按压一次工作启动按钮，机床则按照工艺流程自动完成对一个工件的加工，这种工作方式，主要用于工件的正常加工生产。“调试”工作方式运行时，将工作方式选择开关拨到调试位置，机床部件选择开关置左或右或同时，则可实现机床相应部件的点进，点退。满足操作者对机床、刀具调试要求。自动方式左精镗头，右镗车头完成对一个产品的加工流程如图所示：
图13 壳体精镗铣机床加工工作流程
1.3转向器壳体精镗铣组合机床主要执行机构
转向器壳体精镗铣组合机床油泵、左精镗头电机用的都是皖南电机，规格是Y100L24. 3KW,右镗车头电机用的是皖南电机，规格是Y112M4 .4KW，该设备原来的润滑要靠人工定期加润滑油。其一次主回路如图所示：
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图14 一次主控图
转向器壳体精镗铣组合机床液压执行部分的油泵和所有的电磁阀均是上海液压件厂生产的，并且左、右滑台的工进慢速进给均是靠滑台上的凸块压住单向行程节流阀的滚轮实现。工件装夹采用人力用大力扳手拆卸夹具上螺帽的方式装夹。
第二章 精镗铣组合机床PLC控制系统设计
2.1组合机床控制系统设计
根据改造项目及实际生产要求，本人在项目改造中提出了新的要求。
拓展设备的功能实现多产品加工
采用新技术做到安全、操作简单
节约成本和维护简单、性能稳定
拓展设备的功能实现多产品加工，根据当时的动力转向器的市场生产需求，要求该设备不仅能够加工原来的跃进246004KC产品，还能在更换夹具、刀具的情况下，加工北汽福田A63100、北汽福田A140100等不同系列的产品。而后面几种产品的加工就需要机床左精镗、右镗车头能够单独实现一个加工循环，而不是像原来的只能左精镗、右镗车头先后运功实现一个加工循环。这样该设备改造后就需要实现三种运动加工方式，经过仔细考虑，我觉得用三位旋钮开关，结合步进顺序功能编程方法可以实现上述功能。三种加工的流程图见图2.1：
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图21 改造后机床用于三种产品加工的运动控制方式流程图
采用新技术做到安全、操作简单体现在原有设备的工件夹紧是手工夹紧，现将其改进为液压夹紧系统，夹具以一面二销定位，由一个横向夹紧油缸，通过一个浮动压板，压紧工件，压板的工作由人工操作换向阀，这样大大减轻工人的劳动强度（原工件装夹采用人力用大力扳手拆卸夹具上螺帽的方式装夹）。另外两个滑台增加了集中供油润滑系统（南京贝奇尔智能润滑系统），定时定量润滑，比起原来人工定期加油润滑工作强度明显降低，电气控制系统中的24v电源由原先硅整流更换为开关电源，这样控制系统的供电稳定性、可靠性得到了提高，同时由于开关电源体积小，减少了使用空间。控制面板上还设有：电源、液压、自动、工作、原位指示灯。改造方案的确定是建立在充分熟悉机床加工工艺和机床电气控制系统的基础上的。因此，必须学习壳体内孔及端面加工的工艺文件及其对设备需求，本机床工作台运行的稳定性、两个动力头切换的可靠性对产品质量有相当大的影响，因此在满足工艺要求和保证生产产品质量的前提下， PLC改造时，为了节省输入点，我参阅了相关资料，决定采用旋钮开关完成机床的调整/自动、运动方式、右镗车头滑台/横刀架点动的选择，这样做的目的，一方面可相应的减少用于机床调整的按钮数量（按钮板布局简洁明了），另一方面节省输入点。设计出机床的按钮操作面板的布局见图22：
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第一章 转向器壳体精镗铣组合机床概述 1
1.1转向器壳体精镗铣组合机床的基本结构 1
1.2转向器壳体精镗铣组合机床工作流程 2
1.3转向器壳体精镗铣组合机床主要执行机构 3
第二章 精镗铣组合机床PLC控制系统设计 5
2.1组合机床控制系统设计 5
2.2FXON40MRＰＬＣ的I/O分配表 7
2.3 FXON40MRＰＬＣ二次接线图 8
2.4控制程序设计 10
2.5程序中的安全保护功能 10
2.6自动和调整程序的切换 13
2.7 自动方式程序段的设计 14
第三章 制作、安装与调试维修 16
3.1控制柜制作及布线 16
3.2电柜检查和实验 16
3.3安装与调试及维修 17
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 转向器壳体精镗铣组合机床概述
1.1转向器壳体精镗铣组合机床的基本结构
双面精镗铣，专门用于转向器壳体上面轴线内孔及平面精镗铣加工，机床床身整体铸造，具有较好的刚性及精度保持性。其安装上平面通过导轨磨床粗精磨，再经过腓刮而成，本设备由一个液压站，两个液压滑台，及一个镗 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
头和一个镗车头组成，夹具固定在床身的右边，夹具上每次安装转向器壳体一件，其中操作者左侧为单轴刚性精镗头，精镗Φ80、Φ50、Φ49、Φ40、右侧为精车上盖平面及精镗Φ80孔。该机床的基本结构见图11所示
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图11 壳体精镗铣机床布局结构俯视图
而该机床较为关键的部分就是右侧的镗车头，因为通过图1.1可以看到该镗车头有一个可以做横向运动的刀架，该刀架的运动由一液压油缸驱动，在加工时，一方面随动力头高速旋转，另一方面由液压缸驱动可以作径向运动（刀架由里向外作径向运动），从而完成对工件的上盖平面的车削加工。该刀架在原位时处于靠近镗孔的主刀杆上，这种设计在镗孔时就不会发生干涉，右镗车头的基本结构见图12:
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图12 右镗车头基本结构
1.2转向器壳体精镗铣组合机床工作流程
该设备具有两种工作方式：自动及调试。“自动”方式运行时，按压一次工作启动按钮，机床则按照工艺流程自动完成对一个工件的加工，这种工作方式，主要用于工件的正常加工生产。“调试”工作方式运行时，将工作方式选择开关拨到调试位置，机床部件选择开关置左或右或同时，则可实现机床相应部件的点进，点退。满足操作者对机床、刀具调试要求。自动方式左精镗头，右镗车头完成对一个产品的加工流程如图所示：
图13 壳体精镗铣机床加工工作流程
1.3转向器壳体精镗铣组合机床主要执行机构
转向器壳体精镗铣组合机床油泵、左精镗头电机用的都是皖南电机，规格是Y100L24. 3KW,右镗车头电机用的是皖南电机，规格是Y112M4 .4KW，该设备原来的润滑要靠人工定期加润滑油。其一次主回路如图所示：
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图14 一次主控图
转向器壳体精镗铣组合机床液压执行部分的油泵和所有的电磁阀均是上海液压件厂生产的，并且左、右滑台的工进慢速进给均是靠滑台上的凸块压住单向行程节流阀的滚轮实现。工件装夹采用人力用大力扳手拆卸夹具上螺帽的方式装夹。
第二章 精镗铣组合机床PLC控制系统设计
2.1组合机床控制系统设计
根据改造项目及实际生产要求，本人在项目改造中提出了新的要求。
拓展设备的功能实现多产品加工
采用新技术做到安全、操作简单
节约成本和维护简单、性能稳定
拓展设备的功能实现多产品加工，根据当时的动力转向器的市场生产需求，要求该设备不仅能够加工原来的跃进246004KC产品，还能在更换夹具、刀具的情况下，加工北汽福田A63100、北汽福田A140100等不同系列的产品。而后面几种产品的加工就需要机床左精镗、右镗车头能够单独实现一个加工循环，而不是像原来的只能左精镗、右镗车头先后运功实现一个加工循环。这样该设备改造后就需要实现三种运动加工方式，经过仔细考虑，我觉得用三位旋钮开关，结合步进顺序功能编程方法可以实现上述功能。三种加工的流程图见图2.1：
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图21 改造后机床用于三种产品加工的运动控制方式流程图
采用新技术做到安全、操作简单体现在原有设备的工件夹紧是手工夹紧，现将其改进为液压夹紧系统，夹具以一面二销定位，由一个横向夹紧油缸，通过一个浮动压板，压紧工件，压板的工作由人工操作换向阀，这样大大减轻工人的劳动强度（原工件装夹采用人力用大力扳手拆卸夹具上螺帽的方式装夹）。另外两个滑台增加了集中供油润滑系统（南京贝奇尔智能润滑系统），定时定量润滑，比起原来人工定期加油润滑工作强度明显降低，电气控制系统中的24v电源由原先硅整流更换为开关电源，这样控制系统的供电稳定性、可靠性得到了提高，同时由于开关电源体积小，减少了使用空间。控制面板上还设有：电源、液压、自动、工作、原位指示灯。改造方案的确定是建立在充分熟悉机床加工工艺和机床电气控制系统的基础上的。因此，必须学习壳体内孔及端面加工的工艺文件及其对设备需求，本机床工作台运行的稳定性、两个动力头切换的可靠性对产品质量有相当大的影响，因此在满足工艺要求和保证生产产品质量的前提下， PLC改造时，为了节省输入点，我参阅了相关资料，决定采用旋钮开关完成机床的调整/自动、运动方式、右镗车头滑台/横刀架点动的选择，这样做的目的，一方面可相应的减少用于机床调整的按钮数量（按钮板布局简洁明了），另一方面节省输入点。设计出机床的按钮操作面板的布局见图22：
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