钻床的自动化改造及进给系统设计

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机械机床毕业设计223钻床的自动化改造及进给系统设计

机械机床毕业设计223钻床的自动化改造及进给系统设计

目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (5)1.1问题分析及其对策 (5)1.1.1 现代制造业的发展状况 (5)1.1.2 问题的提出 (5)1.1.3 问题的分析以及解决方案 (6)1.2本文研究的内容及目标 (7)1.3本章小结 (7)2 自动钻床的总体方案设计 (8)2.1自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 (8)2.2自动钻床的工艺路线分析与确定 (8)2.3执行系统的方案设计 (9)2.3.1 执行系统的功能原理设计 (9)2.3.2 执行系统的运动规律 (10)2.3.3 执行机构的形式设计 (10)2.3.4 执行系统的协调设计 (10)2.3.5 执行系统方案评价与决策 (11)2.4传动系统方案设计和原动机选择 (11)2.4.1 原动机选择 (11)2.4.2 传动系统方案设计 (11)2.5控制方案设计 (12)2.6总体布局设计 (13)2.7辅助系统的设计 (13)2.8本章小结 (13)3 专用钻床进给系统的设计 (14)3.1进给系统概述与分析 (14)3.2进给系统方案图的确定 (14)3.3工况分析 (15)3.4切削力的计算 (16)3.4.1 切削刀具及相关参数的选择 (16)3.4.2 主轴转速及钻孔时间的计算 (16)3.4.3 切削力的计算 .................................................................................................................... 17 3.5 钻床主轴设计 ............................................................................................................................ 17 3.5.1 主轴材料的选择 ................................................................................................................ 17 3.5.2 轴径的计算 ........................................................................................................................ 18 3.5.3 轴的结构设计 .................................................................................................................... 18 3.5.4 轴强度的校核 .................................................................................................................... 18 3.6 进给液压系统设计 ................................................................................................................... 20 3.6.1 负载分析 ............................................................................................................................ 20 3.6.2 液压缸执行元件主要参数的确定 ................................................................................... 22 3.6.3 活塞杆及活塞材料的选择 ............................................................................................... 29 3.6.4 活塞杆与活塞的连接方式及活塞密封装置的选择...................................................... 29 3.6.5 液压缸盖与液压缸连接方式及密封方式的选择 .......................................................... 30 3.7本章小结 . (30)4 专用钻床主轴传动系统的设计 (31)4.1 主轴传动系统的分析 ............................................................................................................... 31 4.2 主轴花键的设计 ....................................................................................................................... 31 4.3 主轴电机选择 ............................................................................................................................ 31 4.4 V 带传动设计 ............................................................................................................................. 32 4.4.1设计功率c P 的计算 ............................................................................................................ 32 4.4.2选择带型 ............................................................................................................................. 32 4.4.3选取带轮基准直径1d d 和2d d .......................................................................................... 32 4.4.4验算带速V ......................................................................................................................... 32 4.4.5确定中心距a 和带的基准长度d L .................................................................................. 33 4.4.6验算小带轮包角1 ........................................................................................................... 33 4.5本章小结 . (33)5 自动钻床控制系统设计 ······························································ 错误!未定义书签。

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计介绍:PLC钻床主轴进给控制系统是一种由程序控制的自动化设备,用于控制钻床的主轴运动和进给动作。

通过PLC编程实现了对钻床主轴的启停控制、前进和后退控制、速度调节等功能。

本文将介绍PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计。

程序设计步骤:1.确定功能需求:根据钻床主轴的控制要求,确定需要实现的功能模块,如启停控制、方向控制、速度调节等。

2.确定I/O配置:根据钻床主轴的硬件接口,确定所需的输入输出信号,如启动信号、停止信号、方向信号、速度信号等。

然后将这些信号连接到PLC的输入输出模块。

3.确定运动控制算法:根据钻床主轴的运动特性,确定相应的运动控制算法,如PID控制算法、速度闭环控制算法等。

4.编写PLC程序:根据功能需求和运动控制算法,使用PLC编程软件编写相应的控制程序。

程序包括输入输出模块的配置、运动控制算法的实现以及信号的判断和处理逻辑。

示例程序:以下是一个简单的PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计示例。

主程序:1.初始化程序,包括I/O模块的初始化和变量的初始化。

2.读取输入信号,包括启动信号、停止信号、方向信号和速度信号。

3.判断启动信号和停止信号的状态,根据状态进行相应的处理。

如果启动信号为ON且停止信号为OFF,则进行下一步。

4.根据方向信号设置主轴的运动方向,如果方向信号为正,则设置主轴向前运动;如果方向信号为负,则设置主轴向后运动。

5.根据速度信号设置主轴的运动速度。

6.控制主轴的启停,如果启动信号为ON,则启动主轴;如果停止信号为ON,则停止主轴。

7.主程序循环运行,不断读取输入信号并进行处理。

总结:PLC钻床主轴进给控制系统的程序设计是一个复杂而关键的任务,需要充分了解钻床主轴的运动特性和控制要求。

通过合理的功能需求分析和运动控制算法设计,再结合PLC编程软件的使用,可以编写出稳定可靠的PLC钻床主轴进给控制系统程序。

ZXK-7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计

ZXK-7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统的设计

摘要数控机床即数字程序控制机床,是一种自动化机床,数控技术是数控机床研究的核心,是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。

随着制造技术的发展,现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。

本次设计通过对现有数控钻铣床的分析研究,提出一种新的设计方案,其自动化程度更高,结构也相对比较简单。

这一点在论文会得以体现。

本方案中,主轴箱采用电磁离合器实现有级变速,在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆,而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递,并且采用单片机进行数字控制。

控制系统采用MCS-51系列单片机,通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计。

论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。

关键词:数控技术滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement .This design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction ,The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.Keywords:Numerical control technology、Ball bearing thread haulm、The step by step electromotor、The enlarge for SCM system目录第1章机床总体布局设计................................................11.1机床总体尺寸参数的选定...........................................11.2机床主要部件及其运动方式的选定.................................11.2.1 主运动的实现..............................................11.2.2 进给运动的实现..............................................11.2.3 数字控制的实现..............................................11.2.4机床其它零部件的选择..........................................11.3机床总体布局的确定...........................................2 第2章主运动的设计................................................32.1议定转速图.....................................................32.1.1确定结构式和结构网式........................................32.1.2拟定转速图...............................................42.1.3确定各齿轮的齿数........................................52.1.4传动系统图的拟定..............................................72.2主传动主要零件的强度计算.........................................82.2.1电动机的选择...............................................82.2.2齿轮传动的设计计算........................................92.3轴的设计计算................................................122.3.1各传动轴轴径的估算........................................122.3.2各轴段长度值的确定........................................142.3.3轴的刚度与强度校核........................................142.4离合器的选用...............................................27第3章进给系统的设计计算.................................273.1垂直进给系统的设计计算.........................................273.1.1脉冲当量和传动比的确定.....................................283.1.2滚珠丝杠设计计算............................................293.1.3步进电机的选择............................................333.1.4滚珠丝杆副的预紧方式.....................................343.1.5齿轮传动消隙............................................353.2横向进给系统的设计计算.........................................353.2.1脉冲当量和传动比的确定.....................................353.2.2滚珠丝杠设计计算............................................373.2.3步进电机的选择............................................38第4章控制系统的设计............................................394.1控制系统总体方案的拟定...........................................394.2总控制系统硬件电路设计...................................404.2.1单片机的设计...............................................404.2.2系统的扩展...............................................434.2.3键盘、显示器接口设计........................................484.2.4步进电机控制电路设计........................................504.2.5光电隔离电路设计........................................534.2.6其它接口电路的设计........................................544.3部分控制程序............................................544.3.1直线圆弧插补程序设计....................................544.3.2直线插补程序.................................................544.3.3圆弧插补程序设计.............................................554.4控制系统的软件设计.............................................594.4.1步进电机控制程序设计........................................594.4.2 LED动态显示接口程序设计......................................61结论.............................................................64 致谢.............................................................65 参考文献........................................................66科技译文.............................................................实习报告.............................................................第1章机床总体布局设计1.1 机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况,初步选定机床主要参数如下:工作台宽度³长度 400³1600mm主轴锥孔 7∶24工作台最大纵向行程 300mm工作台最大横向行程 375mm主轴箱最大垂直行程 400mm主轴转速级数 12级主轴转速范围 30~1500r/minX、Y轴步进电机 130BF001(反应式步进电动机)Z轴步进电动机 130BF001(反应式步进电动机)主电动机的功率 4.0KW主轴电动机转速 1440r/min机床外形尺寸(长³宽³高) 150³1200³2300mm机床净重 500Kg1.2 机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1 主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣,垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局;为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳,工作更可靠,主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。

钻床主轴进给机构改造-变速机构设计

钻床主轴进给机构改造-变速机构设计
关键词:多工位钻床;生产效率;主轴箱
A
With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in application of the technology. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical control machine tools synthetically. cutting force s been calculated, the structural and the control system has been designed. Finally, the software routine has been explored.This paner has finished completed a investigation of internal and external of current situation for numerical control multistage-drilling machine, and compared it, put forward a feasible scheme; completed the mechanical structural design an calculated and designed the electric control system, and finished the software and hardware of the control system tentatively.The design is about reconstructing the ordinary drill to carry out multiple position drill. The ordinary drill is a single drill. The machining accuracy of the work-piece will be affected by the mount. Because the exact position of work-piece will be affected by the adjustment. It will promote its productive efficiency, shorten its processing time through the design of the rapid spindle, moving and evolution worktable. Hereby, the keystone of this design paper is how to design the rapid spindle, moving and evolution worktable.

基于PLC的Z3040钻床工作台X向进给系统毕业设计

基于PLC的Z3040钻床工作台X向进给系统毕业设计

优秀设计Z3040型钻床控制系统的PLC改造摘要:Z3040型摇臂钻床属于大型立式钻床,其传统的控制方式是利用继电器接触器原理控制。

由于利用继电器接触器控制系统比较复杂,难于操作;因此本次设计是将其改造成为利用PLC控制,这样既可以提高生产效率,也可以增加其使用寿命。

首先通过对钻床工作原理的了解,然后对PLC的硬件和软件进行设计。

根据钻床的工作要求选择合理的工作器件如:继电器,接触器等等,然后编写相应的程序语句表并绘制梯形图,再根据输入输出点数选择PLC型号,输入点数:22输出点数:17,所以本次设计选择FX2N-48MR型PLC并绘制硬件接线图;最后对程序进行模拟调试。

关键词:PLC;电动机;行程开关;断路器;控制按钮;控制开关;工作指示灯。

Z3040 drilling machine control system's PLCtransformationAbstract: Z3040-arm drilling is a large vertical drilling, the traditional control method is the use of relay contacts Principle control. The use of the relay contactor control system more complicated and difficult operation, therefore this design is its use of a PLC control, this can enhance the efficiency of production and can also increase their service life.By drilling the first principle of understanding, and then the PLC hardware and software design. According to drilling requirements for the work of the work of a reasonable choice of devices such as: relays, contacts, etc., and then the preparation of the corresponding procedures and the mapping of ladder diagram sentences table, the light input and output points choose PLC models, the importation of points: 22 output points: 17, Therefore, this design options FX2N-48MR PLC and the mapping of hardware wiring diagram; Finally, the simulation debugging procedures.Key words: PLC; motor; trip switch circuit breaker; control button control switch; work light.目录第一章引言 (1)第二章机床的主要参数及钻床的机械及运动形式 (2)第三章继电器接触器控制原理 (4)3.1制线路特点与电气线路概述 (4)3.2控制原理分析及分立控制线路 (5)第四章PLC控制系统的硬件设计 (10)4.1电动机的选型 (10)4.2接触器的选择 (12)4.3自动空气断路的选型 (15)4.4热继电器的选用 (16)4.5中间继电器的选型 (18)4.6万能转换开关的选型 (18)4.7电磁铁的选型 (19)4.8按钮的选型 (19)4.9位置开关的选型 (19)4.10导线的选型 (20)4.11变压器的选型 (20)4.12机床电气控制系统的工艺设计 (23)4.13电气元件布置图的绘制 (24)4.14电气接线图的绘制 (25)4.15 可编程控制器 (26)4.16三菱PLC指令系统 (35)第五章PLC控制系统软件设计 (37)5.1输入地址分配 (37)5.2输出地址分配 (37)5.3接线图 (38)5.4程序语句表 (39)第六章程序模拟调试.......................................................42第七章总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)第一章引言可编程控制器(Programmable Controller)是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置,是20世纪60年代发展起来的控制设备。

Z4116型台式钻床的自动化改造及进给系统设计

Z4116型台式钻床的自动化改造及进给系统设计

3 0 ) 0 1 0 6
要 : 机 械 制 造 中 采 用 自动 化 技 术 , 在 可以 有 效 的 改 善 劳 动 效 率 , 高 劳 动 生 产 率 以 及 产 品 质 量 。 提 缩短 生产 的
周期 , 且 能 有 效 降低 制造 成 本 。在 钻床 的 改 造和 设 计 中, 过 导 入 液 压进 给 系统 和 P C控 制 系统将 钻床 改造 为 自动 并 通 L 钻床 , 且 可以 通 过 P C实 现 自动 控 制 。现 在 通 过 对 由 大连 某 机 械 制造 有 限 公 司 生产 的 Z 1 6型 台式 自动 钻 床 进 行 并 L 41 整 体 改 造 来说 明钻 床 的 自动 化 改 造 和进 给 系统 设 计 的 重要 性 。
问题 的提 出从 以上现状分析我们可以看出 ,在机床加工
中 钻 床 的 h - T作 量在 总制 造 工 作 量 中 占有 很 大 的 比重 。长  ̄F _
期以来我 国的机械 机械 制造业 中孔类加工多数 由传 统钻床来 完成 , 但是传统的钻床在大批量 生产 时存在许多的不足之处 :
自动 化 程 度 低 , 难 进行 大 批 量 的 生 产 ; 人 劳 动 效 率 低 , 很 工 并 且 工 人 的 工作 环境 非 常恶 劣 ; 占用 的 人力 较 多 。 作 固 定 不 变 操
Y ANG i b n Zh — i
(col f ca i l n l t ncE g er gTajnP leh i U i rt,i j , 0 10 C i ) S ho o Mehnc dEe r i n i ei , i i oy cnc nv sy Ta i 3 0 6 ,hn aa co n n n t ei nn a

基于PLC的全自动气动钻床系统控制的设计方法毕业设计

基于PLC的全自动气动钻床系统控制的设计方法毕业设计

内容提要气动传动作为一种易于推广普及的实现工业自动化的应用技术,其气源容易获得,环境污染小,工作速度快,动作频率高,工程容易实现,而PLC是一种功能强,编程简单、可靠性高的自动化控制产品,二者在工业生产上都得到了广泛的应用。

正是基于以上考虑,为提高生产效率,提高自动化程度,现设计一台基于PLC的全自动气动钻床,该机床能对工件进行快速定位,夹紧及钻削加工。

本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统机床的机构和控制系统进行设计及改进。

设计的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、送料夹紧系统设计、进给系统的设计、PLC控制系统的设计和钻床的结构设计等方面,其中重点在于进给系统、进给系统气压缸的设计和PLC控制系统的设计。

气压系统的设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现;PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对气压回路的动作控制及钻床加工过程的动作设计。

SummaryAs a popular industrial automation technology, the pneumatic drive is easy to spread with advantage easy access to the gas sourse,low environmental pollution,high working speed, high movement frequency and high engineering feasibility. Because PLC is a automation and control products with high function, simple programming and high reliability .Both of them have been widely used in industrial production. It is based on the above considerations,here I am to disign a fully automatic pneumatic drilling machine that based on PLC which can quickly locate,clamp and drill on the the workpiece in order to improve the production efficiency and the degreeof automation.This paper is mainly to design and improve the institution of traditional machine tools and control systems through general application of machine tool designing. The main content of the design is ordinary desktop drill transmission system improvement, feeding clamping system design, the feed system design, PLC control system design and structural design of drilling machine, etc. Of which mainly lies in the feeding system, feed system of pneumatic cylinder design and PLC control system design. Pneumatic system is designed to solve the freedom realization of spindle high-speed and axial. The PLC controlling system is mainly designed to realize the action control of the pneumatic circuit and the action design of drilling process though the application of the PLC control program.目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1钻床的概述 (1)1.2现代制造业的发展状况 (1)1.3传统钻床的改进方法 (2)1.4本课题设计的内容及目标 (3)2全自动钻床的总体方案设计 (4)2.1自动钻床加工的工件及设计要求 (4)2.2自动钻床的工艺路线分析与确定 (5)2.3 执行系统的方案设计 (5)2.4 传动系统的方案设计 (6)2.5 送料夹紧系统的方案设计 (7)2.6控制系统的方案设计 (7)2.7钻床总体布局设计 (8)3自动钻床气动系统的设计 (9)3.1采用气动自动化的经济效果 (9)3.2钻床气动系统的动作分析及结构设计 (10)3.3自动钻床进给系统的设计 (12)3.4自动钻床传动系统的设计 (19)3.5自动钻床送料夹紧系统的设计 (21)3.6自动钻床控制元件的选择 (25)3.7气源装置及气动辅助元件的选择 (26)3.8钻床的气动回路设计 (29)4钻床的PLC控制系统设计 (31)4.1PLC概述 (31)4.2PLC在顺序控制中的应用 (31)4.3用PLC控制气动钻床的优点 (31)4.4PLC的控制系统设计内容 (32)4.5PLC的硬件系统设计 (32)4.6PLC的软件系统设计 (35)4.7PLC控制程序的调试 (42)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)1绪论1.1钻床的概述钻床是指主要用钻头在工件上加工孔的机床。

简易立式钻铣床数控系统改造设计

简易立式钻铣床数控系统改造设计

(机电系20XX级)毕业设计说明书学生姓名:学生班级:机械制造及其自动化学生学号:设计题目:简易立式钻铣床数控系统改造设计指导教师:教研室主任:系主任:机电工程系20XX年X月X日前言据资料介绍,我国拥有400多万台机床,绝大部份都是连年积存生产的一般机床。

这些机床自动化程度不高,加工精度低,要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新,替代现有的机床,不管从资金仍是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。

但尽快将我国现有的部份一般机床实现自动化和周密化改造又势在必行。

为此,如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。

在过去的几十年里,金属切削机床的大体动作原理转变不大,但社会生产力专门是微电子技术、运算机技术的应用进展专门快。

反映到机床操纵系统上,它既能提高机床的自动化程度,又能提高加工的精度,现已有一些企业在这方面做了有利的尝试。

实践证明,改造后的机床既知足了技术进步和较高生产率的要求,又由于产品精度提高,型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。

这加倍突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。

由于新型机床价钱昂贵,一次性投资庞大,若是把旧机床设备全数以新型机床替换,国家要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成浪费,假设采纳改造技术加以现代化,那么能够节省50%以上的资金。

从我国的具体情形来讲,一套经济型数控装置的价钱仅为全功能数控装置的1/3到1/5,一样用户都承担得起。

这为资金紧张的中小型企业的技术进展开辟了新路,也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力,起到了事半功倍的踊跃作用。

据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一样较长,往往不能知足生产需要。

因此机床的数控改造就成为知足市场需求的要紧补充手腕。

在机械工业生产中,多品种、中小批量乃至单件生产是现代机械制造的大体特点,占有相当大的比重。

要完成这些生产任务,不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床,其中数控机床是最能适应这种生产需要的。

台式钻床的自动化改造

台式钻床的自动化改造
材 料 为 切 削
塞杆的直径 系列 , 取活塞杆 直径 d 10 m, = 0m 由此计算出
)=2m 13 m
性能较好的 Q 3 钢 , 金属切削手册》 选择进给量产 液 压缸 的 内径为 : D ( — 2 5 查《 , =d + 0 m / 其对 应 的 切 削速 度 V 3m mn 根 据 计算 , 切 . mr 2 , = 2 /i; 得
到 轴上 零件 和 活塞杆 的重力 ,现 取整 个 主轴组 件 的重 力 G 20 由此计算 出惯 性力 : = 0 N,
: :
停 留一主轴快退一 主轴快 为 3 / i, 进 速 度 为 01mr n 加 速 、 速 时 间 A = m mn 工 . / i, 7 a 减 t
5 N
14 机 2 械工程师 20 年第1 期 08 1
鼹决方寨
工艺 / 工装 / 馥具 , 论断 / 睑蔫 , 维硌 , 改造 E墨登 落盈
根据 液压 缸 内径 尺 寸系 列取 D 15 m =2m 。
查 电 动 机 产 品样 本 ,选 用 Y 0 — 8 1 4型 异 步 电 动 机 ,
P= .5 W , =1 9 rmi 05 k n 3 0/ n。
选择缸筒固定式双杆活塞缸 ,验算有效工作面积 4 是否大于或等 于保证最 小稳 定速度 (. mm n 时的有 01 / i) 7
削转矩为 : 3 N・ 轴 向切削力为 = 5 5 , 1. m、 5 2 9 N 主轴传 求得主轴最小直径 d 1 m = 3 m。根据主轴的结构要求 , 选
定 前 轴颈直 径 为 4 r 后 轴颈 直径 为 3 r 。 0 m, a 5 m a
3 液压 系统 设计
3J 负载 分析 .

基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计

基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计

基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计钻孔加工是一种常见的加工方式,广泛应用于机械制造、汽车制造等行业。

为了提高钻孔加工的效率和准确性,可以设计一个基于PLC的自动化控制系统来实现钻孔加工的自动化。

首先,我们需要明确钻孔加工的自动化需求。

一般来说,钻孔加工需要控制钻头的进给速度、切削深度和钻孔位置等参数。

为了实现自动化控制,我们可以使用PLC来控制钻孔加工的整个过程。

在硬件方面,首先需要选择适合的PLC设备。

PLC控制器可以提供稳定的控制性能和高度的可编程性。

其次,我们需要选择合适的传感器来实时监测钻孔加工过程中的参数,如进给速度、切削深度、钻孔位置等。

最后,我们需要选择合适的执行机构,如电机、液压缸等,用于控制钻头的进给速度和钻孔位置。

在软件方面,首先需要编写PLC程序。

PLC程序可以使用基于图形化编程语言的编程软件进行编写,如Ladder Logic。

根据钻孔加工的需求,我们可以编写程序来控制进给速度、切削深度和钻孔位置。

例如,可以通过编写程序来控制电机的转速和方向,以实现钻头的进给速度和位置控制。

同时,还可以编写程序来监测传感器的信号,以实现对钻孔加工过程的实时监控。

此外,还需要考虑系统的安全性问题。

钻孔加工是一项高危作业,所以在系统设计中要考虑安全保护措施,如安装安全光幕、急停按钮等,以保证操作人员的安全。

综上所述,基于PLC的钻孔加工过程自动化控制系统的设计需要考虑到硬件和软件两方面。

通过选择适合的PLC设备、传感器和执行机构,并编写合适的PLC程序,可以实现对钻孔加工过程的自动化控制。

这样可以提高钻孔加工的效率和准确性,降低人工操作的工作强度,提高生产效益。

同时,还需要考虑系统的安全性问题,采取相应的安全保护措施,确保操作人员的安全。

Z4120钻床工作台X向进给系统设计

Z4120钻床工作台X向进给系统设计

目录一、设计任务 (1)二、总体方案确定 (2)1.机械传动部件的选择 (2)2.控制系统的设计 (3)三、机械传动部件的计算与选型 (4)1.导轨上移动部件的重量估算 (4)2.切削力的计算 (4)3.直线滚动导轨副的计算与类型 (5)4.滚珠丝杆螺母副的计算与选型 (6)5.步进电动机减速箱的选用 (12)6.步进电动机的计算与选型 (12)四、绘制进给传动机构的装配图 (20)五、控制系统的设计 (21)(1)控制系统的原理框图 (21)(2)简介 (21)(3)应用 (25)六、步进电动机驱动电源的选用 (29)七、附图 (30)八、参考文献 (31)一、设计任务题目:Z4120钻床工作台X向进给系统设计任务:设计一种供Z4120钻床使用的数控钻台主要参数如下:1)钻头最大直径d=20mm;2)X方向的脉冲当量δ=0.005mm/step;3)X方向的定位精度为±0.01mm;υ=3000mm/min;4)工作台空载最快移动速度maxx二、总体方案确定1.机械传动部件的选择1)导轨副的选用:要设计的工作台是与Z4120钻床配套使用的,因此,选用直线滚动导轨副,它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

2)丝杠螺母副的选用:伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动,要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度,滑动丝杠副无能为力,只有选用滚珠丝杠副才能达到。

滑动丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。

3)减速装置的选用:选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后,为了圆整脉冲当量,放大电动机的输出转矩,降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量,可能需要减速装置,且应有消间隙机构。

为此,决定采用无间隙齿轮传动减速箱。

4)伺服电动机的选用:任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm,定位精度也未达到微米级,空载最快移动速度也只有3000mm/min。

立式钻床主轴系统数控改造的毕业设计论文

立式钻床主轴系统数控改造的毕业设计论文

摘要目前中国企业中机床设备老化,不能满足新技术、新工艺的生产要求。

本文重点介绍Z5140A型台式钻床的数控改装方案和单片机系统设计,将传统的机械与现有的数控技术相结合,使其具有自动进给功能,为企业进行设备的数控化改造提供了一种有效可行的途径。

现有的Z5140A型台式钻床经改造后提高了加工精度,扩大了机床的使用范围,并提高了生产率。

本论文说明了普通钻床的数控化改造的设计过程,较详尽地介绍了Z5140A机械传动部分的设计及数控系统部分的设计。

通过该改造计划,改造后的Z5140A型钻床具备数控机床的精度要求,自动化柔性生产的能力。

机床整体能力达到预期的要求。

Z5140A数控钻床主要用于加工各种孔及平面和曲面的铣削。

它集中了立式钻床和铣床的功能。

数控钻床需要很少人工操作,也没有机械操作元件如手柄、摇把等。

该钻床如同其他CNC钻床,全部工作循环是在微机数控系统控制下实现的。

车削对象改变后,只需改变相应的软件就可适应新的需要。

由于利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件,而不是那种焊接构件,改造后的机床性能高、质量好,可以作为新设备继续使用多年。

但是受到原来机械结构的限制,不宜做突破性的改造。

关键词:数控机床;滚珠丝杠;数控系统AbstractAt present,Machine tools made in China is aging and can not meet the requirements of new technologies and new processes of production. This paper focuses on the NC Z5140A-type drill press conversion programs and MCU system design. Combining the traditional machines with the CNC technology, it can realize automatically feed function and provides a feasible and effective way for the enterprise of equipment's transformation with NC.Existing Z5140-type drill press improves the machining accuracy, expands the scope of machine use and increases the productivity after transformation. This paper describes the design process of the transformation of the general drilling with NC, introduces the design of the Z5140A mechanical transmission part and numerical control system part in detail.After the transformation plan, Z5140A-type drill transformed has the accuracy requirement of CNC machine tools and the automatic flexible production capacity. Machine tools achieve the desired overall capacity requirements. Z5140A CNC drilling machine is mainly used for processing a variety of holes and planar and surface milling. It contains the vertical drilling and milling function. CNC drilling and milling machinerequires very little manual operation and no operation of machinery components such as handles, crank and so on. As with other CNC drilling of the drilling machine, all of the cyclic work is completed under the control of the computer numerical control system. As turning object changes, just change the corresponding software to adapt to new needs. Because lathebed, column and other basic items are heavy and casting equipments but not the welded components, machine tools transformed has higher performance and better quality, which can be used as a new equipment for years. However, limited by the mechanical structure of the original, it can not be transformed revolutionarily.Key Word:Numerical Control Machine Tools ; Ball Screw; CNC System目录摘要 ........................................ - 1 -Abstract ...................................... - 2 -1绪论......................................... - 6 -1.1 立式钻床的概述............................................................................................ - 6 -1.2 数控立式钻床的发展.................................................................................... - 6 -1.3 立式钻床数控化改造的市场 ....................................................................... - 8 -1.3.1 机床数控化改造的市场...................................................................... - 8 -1.3.2 立式钻床简介...................................................................................... - 9 -1.4床数控化改造的内容及优缺点 .................................................................. - 10 -1.4.1数控化改造的内容............................................................................. - 10 -1.4.2 立式钻床数控化改造的优缺点........................................................ - 11 -2主传动系统的设计............................ - 12 -2.1 立式钻床数控化改造设计任务 ................................................................. - 12 -2.2 总体方案的确定.......................................................................................... - 13 -2.2.1 Z向步进电机与进给滚珠丝杠的联结 ............................................. - 13 -2.2.2 传动形式的选择................................................................................ - 15 -2.2.3 滚珠丝杠副的参数............................................................................ - 16 -2.2.4 滚珠丝杠副的组成及特点................................................................ - 17 -2.2.5 滚珠丝杠副的典型结构类型............................................................ - 17 -2.2.6 滚珠丝杠的支撑形式选择................................................................ - 19 -2.3 Z向进给滚珠丝杠副的计算与校核 ................................................... - 22 -2.3.1主轴钻削力计算................................................................................. - 22 -2.3.2滚珠丝杠副的选择计算..................................................................... - 23 -2.3.3选择步进电动机................................................................................. - 26 -2.4 电主轴选用、冷却与润滑 ......................................................................... - 30 -2.4.1 电主轴的概述.................................................................................... - 30 -2.4.2 电主轴的冷却与润滑........................................................................ - 33 -2.4.3 电主轴的选用.................................................................................... - 35 -3数控系统电路设计............................ - 37 -3.1绘制系统电气控制的结构框图 .................................................................. - 37 -3.1.1 机床硬件电路有以下几部分组成.................................................... - 38 -3.2 MCS-51单片机简介 ................................................................................... - 38 -3.2.1 8031单片机的基本特性.................................................................... - 38 -3.2.2 8031芯片引脚及其功能介绍......................................................... - 40 -3.3存储器扩展电路设计................................................................................... - 42 -3.3.1 程序存储器的扩展............................................................................ - 42 -3.3.2 数据存储器的扩展............................................................................ - 44 -3.3.3 译码电路设计.................................................................................... - 45 -3.4 I/O接口扩展电路设计 ............................................................................ - 45 -3.4.1 8155通用可编程接口芯片................................................................ - 45 -3.4.2 8255可编程接器芯片........................................................................ - 47 -3.4.3 8255的结构........................................................................................ - 48 -3.5 其它辅助电路设计...................................................................................... - 49 -3.5.1 8031的时钟电路................................................................................ - 49 -3.5.2 越界报警和急停处理电路................................................................ - 49 -3.5.3 复位电路............................................................................................ - 49 -3.5.4 掉电保护电路.................................................................................... - 50 -3.5.5 键盘显示接口电路............................................................................ - 50 -4结论........................................ - 51 -致谢 ............................. 错误!未定义书签。

基于PLC的台式钻床的自动化改造

基于PLC的台式钻床的自动化改造
上安 装背 压 阀 , 背压力 为 P =08M a 快速 运 动 时背 . P ; 压取 05MP 。根据 活塞 杆 内安装 的轴 承尺 寸及 活塞 . a 杆 的直径 系列 , 取活塞 杆直 径 d=10m 由此计 算 出 0 m,
液压 缸 的内径为
=12 p . a .5P =24MP 。液压 缸 4快进 ( 或快 退 ) 泵 的 时 流量 吼 =幻 =12 .q=1. / i, 压缸 4工 进 时泵 59L mn 液
内作旋 转运 动 ( 表示 ) 活塞 和 活塞 杆 则 由液 压驱 动 未 , 完成进 给运 动 , 图 1 示 。 如 所
3 液压 系统设计
3 1 负载分 析 .
根据计算 , 求得钻床的切削转矩为 M = 35N 、 1. m
轴 向切削 力为 =255N, 轴组 件 的重 力 G=20 9 主 0
图 1 改造 方案
工件检测开关s _ Bl . 卜 行程开关s l Q0
+制一动 泵 控 液执 系 压l 统电
主轴 电动机
主轴快进 主轴工进 主轴快退
囊 开 卜 ( ) 顶行 羹 2 L 部 s C 鬈程关 l P Q呻
急 按 开关 卜 停 钮 .
_ 电 阀 一 磁
改装与维修 R gdaen nn inc nae aMf
基 于 P C的台式 钻 床 的 自动化 改造 L
熊顺源 万宇杰 童幸生
( 江汉大 学机 电与建 工学 院 , 湖北 武 汉 40 5 ) 30 6 摘 要: 采用液 压和 电子相 结合 的方法将 普通 台式钻床 改造为 自动钻床 , 定 了液 压 系统 原理 图 。 拟 选择 了液
阶段 的计算 公 式及 负 载大小 如 表 1所示 ( 由于惯 性力

钻床的自动化改造及进给系统设计

钻床的自动化改造及进给系统设计

毕业设计(论文)设计(论文)题目:钻床的自动化改造及进给系统设计摘要本文主要介绍了台式钻床的改造和设计,通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床,并可通过PLC实现自动控制。

设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定,然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。

设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统,改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率;降低工作人员劳动强度和工作量;钻床系统能够工作平稳,满足工作要求;经济因素合理。

本文设计的重点在于进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计。

进给液压缸系统的设计主要包括液压缸结构设计和控制油路的设计;PLC控制系统设计主要是根据工作要求和控制需要,选择电气元件和编写控制程序来实现对自动钻床的控制。

改造后的钻床,能实现自动化控制,是典型的机电一体化产品。

关键词:自动钻床;液压进给系统;PLCABSTRACTc feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving and design of Bench-type drilling machine. We change the Bench-type drilling machine to automatic drilling machine by transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine can be controlled by PLC.We ascertain the entire scheme by the general machine design steps in the design process, and then separately design the feed system、drives system and control system.The purpose of this design as below: By transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine c the system of the automatic drilling machine can work reposefully and satisfy the require; the spent of design is economic.The important parts of the thesis are the design of hydraulic feeds system and PLC control system. The design of feed hydraulic system includes the designs of hydraulic tanks structure and control; the design of PLC control system is choosing the electrical components and programming control program to controlling the automatic drilling machine according to the requirements of work and control.The Bench-type drilling machine improved can be controlled automatically. It is a typical machine of Mechatronics.Key words: automatic drilling machine;hydrauli;PLC目录第一章绪论 (7)1.1 问题分析及其对策 (7)1.2 本文研究的内容及目标 (9)1.3 本章小结 (9)第二章自动钻床的总体方案设计 (10)2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 (10)2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定 (10)2.3 执行系统的方案设计 (11)2.4 传动系统方案设计和原动机选择 (12)2.5 控制方案设计 (12)2.6 总体布局设计 (13)2.7 本章小结 (13)第三章专用钻床进给系统的设计 (14)3.1 进给系统概述与分析 (14)3.2 进给系统方案图的确定 (15)3.3 工况分析 (15)3.4 切削力的计算 (16)3.5 钻床主轴设计 (18)3.6 进给液压系统设计 (21)3.7 本章小结 (31)第四章专用钻床主轴传动系统的设计 (32)4.1 主轴传动系统的分析 (32)4.2 主轴花键的设计 (32)4.3 主轴电机选择 (32)4.4 V带传动设计 (33)4.5 本章小结 (34)第五章自动钻出控制系统的设计.................... .. (35)5.1 自动钻床的自动化控制要求 (35)5.2 可编程控制器PLC的简述 (35)5.3 自动钻床进给系统控制流程 (36)5.4 自动钻床进给系统电气原理图 (37)5.5 自动钻床进给系统控制元件的选择 (39)5.6 控制系统程序的编写 (41)5.7 本章小结 (41)第六章设计总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1 问题分析及其对策1.1.1 现代制造业的发展状况金属切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法,是机械制造行业中最基本的加工方法,金属切削加工过程是由金属切削机床来实现的。

z515小型台式钻床设计

z515小型台式钻床设计

z515小型台式钻床设计摘要本设计对小型台式钻床进行自动化改造,目的是提高钻床加工精度,用电驱动来代替传统手摇进给,电机接入控制系统实现了多刀量进给提高了加工精度。

同时也将驱动主轴的电机接入控制,使转速选择更多样,钻床工作更精细,钻床进行自动化改造后无加工精度和生产效率都有提高。

具有较高的生产价值和良好的发展前景。

关键词:钻床;台式;电气控制;改造;结构设计ABSTRACTThe purpose of the design is to improve the machining accuracy of the small bench drilling machine. The electric drive is used to replace the traditional hand feed. The motor is connected to the control system to realize multi tool feed and improve the machining accuracy. At the same time, the motor of the driving spindle is connected to the control, so that the rotation speed can be selected more, the work of the drilling machine is more precise, and the machining accuracy and production efficiency are improved after the automatic transformation of the drilling machine. It has high production value and good development prospect.Key words: Drill;Bench Drill;Electric control;Reform;Structural design前言用电动机替代传统手摇进给方式,并将电机接入控制系统实现多刀量进给提高加工精度。

毕业设计(论文)-基于PLC的Z3040摇臂钻床的改造

毕业设计(论文)-基于PLC的Z3040摇臂钻床的改造

第1章绪论1.1 本课题的选题背景和意义Z3040 摇臂钻床是工厂中常用的金属切削机床,它可以进行多种形式的加工,如:钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。

从控制上讲,它需要机、电、液压等系统相互配合使用,而且,要进行时间控制。

它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。

也有的是采用多速异步电动机拖动,这样可以简化变速机构。

摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动,主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。

故主电动机只有一个旋转方向。

此外,摇臂的上升、下降和立柱的夹紧、放松各由一台交流异步电动机拖动。

目前,我国的Z3040 摇臂钻床的电气控制系统普遍采用的是传统的继电器—接触器控制方式。

因其所要控制的电机较多所以电路较复杂,在日常的生产作业当中,经常发生电气故障,从而影响生产。

另外,一些复杂的控制如:时间、计数控制用继电器—接触器控制方式较难实现,所以,有必要对传统电气控制系统进行改进设计。

PLC 电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,是从早期的继电器逻辑电气控制系统发展而来,它不断吸收微型计算机控制技术,使之功能不断增强,逐渐适合复杂的电气控制系统。

PLC 之所以有较强的生命力,在于它更加适应工业现场和市场要求。

可靠性高,抗干扰能力强、编程方便、价格低、寿命长。

与单片机相比,它的输入/输出端更接近现场设备,不需添加太多的中间部件,这样可以大大节省用户的开发时间与生产成本。

现在应用于各种工业控制领域的PLC 种类繁多,规模大小和功能强弱千差万别,但他们具有以下一些共同的特点。

可靠性高。

可靠性是用户的首选要求,目前各厂家生产的PLC,平均无故障时间都大大超过IEC 规定的10 万小时,例如:西门子、ABB、松下、三菱等微小型PLC,而且都有完善的自诊断功能,判断故障迅速。

灵活组态。

可编程控制器是系列化产品,通常采用模块化结构来完成不同的任务组合。

Z3040钻床工作台Y向进给系统毕业设计(PLC控制)

Z3040钻床工作台Y向进给系统毕业设计(PLC控制)

优秀设计XX学院本科课程设计题目:Z3040钻床工作台Y向进给系统设计(PLC控制)二○XX年十二月目录1.设计任务书 (3)2.总方案确定 (3)3.机械部分设计与计算 (4)3.1确定尺寸及估计重量 (4)3.2横向(Y向)设计计算 (4)3.2.1切削力的计算 (5)3.2.2直线滚动导轨副的计算与选型 (5)3.2.3滚珠丝杠设计计算 (6)3.2.4步进电机选用 (10)3.2.5步进电机减速箱的选用 (13)4、工作台机械装配图的绘制 (25)5、电器部分设计 (26)5.1PLC简介 (26)5.2 Z3040摇臂钻床的工作原理 (26)5.3 PLC设计 (29)6、设计小结 (33)7、参考文献 (35)任务书(机电方向)题目:Z3040钻床工作台Y向进给系统设计(PLC控制)要求:1、在该钻床的结构上,设计数控工作台,尺寸400*360mm;2、保留主传动系统;3、脉冲当量为0.005,定位精度为0.01mm,空载移动速度为3100mm/min时间:20XX 年11 月19 日至20XX 年12 月29 日具体任务:1、总体方案确定;2、机械部风设计及计算,要求数据具有科学性;3、绘制装配图及其零件图若干张;4、控制部分包括硬件和软件的设计(流程);5、编写设计说明书(不少于一万字)。

机电工程系20XX年11月2.总方案确定1.机械传动方案的选择(1)导轨副的选择:要设计的工作台与z3040钻床配套使用的,因此,选用直线滚动导轨副,它具有麽擦系数小,不宜爬行,传动效率高,结构紧凑,安装预紧方便等优点。

(2)丝杠螺母副的选用:伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动,要满足0.005的脉冲当量和0.001的定位精度,滑动丝杠副无能为力,只有选用滚珠丝杠副才能达到。

滚珠丝杠副的传动精度高,动态响应块,运转平稳,寿命长,效率高,预紧后可消除反向间隙。

(3)减速装置的选用:选择了步进电机和滚珠丝杠副以后,为了脉冲当量,放大电动机的输出转矩,降低运动部件折算到电动机上的转动惯量,可能需要减速装置且应有消息机构。

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计

PLC钻床主轴进给控制系统程序设计一、概述PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于控制机械或工业设备运行的计算机,它通过编程控制输出信号来实现设备的自动化操作。

在钻床主轴进给控制系统中,PLC的作用是控制主轴的转速和进给速度,从而实现钻孔深度和孔径的精准控制。

本文将基于PLC编程语言,设计钻床主轴进给控制系统的程序,以实现自动化的钻孔操作。

二、系统架构```+-----------------------------------+PLC+--------------------------,--------++--------------------------,--------+SpindleDrive Unit , Feed DriveUni+---------------,-------------------++---------------,-------------------+Sensor+-----------------------------------+```三、系统功能1.自动调节主轴转速和进给速度,实现钻孔深度和孔径的精准控制;2.根据设定参数,自动切换钻头和工件;3.实时监测主轴状态,并根据传感器反馈信息调整控制参数;4.支持人机界面操作,提供用户友好的操作界面;5.实现程序运行和停止的自动化控制。

四、PLC程序设计在设计PLC程序时,我们需要考虑以下几个方面的功能模块:1.系统初始化:包括系统参数的设定和传感器校准;2.主轴控制:包括主轴转速和进给速度的控制;3.进给控制:包括进给速度调节和位置控制;4.自动换刀:根据程序设定自动切换钻头和工件;5.异常处理:包括传感器故障、超限操作等异常情况的处理。

一般而言,PLC程序设计包括以下几个步骤:1.设定系统参数:包括主轴转速、进给速度、工件材料等参数;2.编写程序逻辑:根据需求设计程序逻辑,实现主轴和进给的自动控制;3.调试程序:通过仿真和实际设备测试,验证程序功能和稳定性;4.系统优化:根据实际使用情况进行调整和优化,以提高系统性能。

机床数控改造机械系统设计

机床数控改造机械系统设计

机床数控改造机械系统设计机床数控改造是将传统机床进行现代化改造,使其具备自动化、数字化、智能化的特点,从而提高生产效率和加工精度。

机械系统设计是数控改造中的核心环节,它涉及到数控系统、机床结构、传动系统、控制系统等多个方面,下面将详细介绍机床数控改造机械系统设计的相关内容。

首先,机床数控改造的第一步是确定数控系统的类型和配置。

数控系统是影响机床改造效果的关键因素之一、根据加工要求和预算限制,可以选择经济型、普通型或高性能型的数控系统。

在确定数控系统的配置时,需要考虑控制精度、加工速度、操作界面等多个因素,并与机床结构相匹配。

其次,机床结构设计是机床数控改造的另一个重要方面。

传统机床的结构通常需要进行改造,以适应数控系统的要求。

结构设计包括基座、滑台、主轴、进给系统等多个方面。

基座的刚性要足够高,以保证机床的稳定性;滑台和主轴的导轨、轴承等部件要选用高精度的产品,以确保加工精度;进给系统的传动方式要选择精度高、反应快的电机及传感器。

传动系统设计是机床数控改造中的关键环节之一、传动系统将数控系统的指令转化为机床的相应运动,直接影响机床的加工精度和速度。

通常情况下,传动系统采用伺服电机与滚珠丝杠、同步带等传动装置组合。

滚珠丝杠具有传动精度高、刚性好等特点,适用于要求较高的加工。

而同步带则适用于速度较快的加工。

对于重载加工,还可以采用液压操纵或齿轮传动等方式。

最后,控制系统设计是机床数控改造的关键环节之一、控制系统对于机床的精度、速度、功能等方面的要求越来越高。

控制系统通常包括数控主机、操作面板、程序控制器等。

数控主机是数控系统的核心部件,负责接收和解析机床控制程序,同时控制机床的各个部位的动作。

操作面板是供操作人员使用的界面,可以通过操作面板调整加工参数、选择工艺、输入指令等。

程序控制器负责计算机床的运动轨迹,并控制伺服系统和进给系统的工作。

在机床数控改造的过程中,机械系统设计起到了至关重要的作用。

它涉及到数控系统、机床结构、传动系统、控制系统等多个方面。

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毕业设计(论文)设计(论文)题目:钻床的自动化改造及进给系统设计摘要本文主要介绍了台式钻床的改造和设计,通过导入液压进给系统和PLC控制系统将台式钻床改造为自动钻床,并可通过PLC实现自动控制。

设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定,然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计。

设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统,改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率;降低工作人员劳动强度和工作量;钻床系统能够工作平稳,满足工作要求;经济因素合理。

本文设计的重点在于进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计。

进给液压缸系统的设计主要包括液压缸结构设计和控制油路的设计;PLC控制系统设计主要是根据工作要求和控制需要,选择电气元件和编写控制程序来实现对自动钻床的控制。

改造后的钻床,能实现自动化控制,是典型的机电一体化产品。

关键词:自动钻床;液压进给系统;PLCABSTRACTc feeds systemThis thesis mainly illustrates the improving and design of Bench-type drilling machine. We change the Bench-type drilling machine to automatic drilling machine by transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine can be controlled by PLC.We ascertain the entire scheme by the general machine design steps in the design process, and then separately design the feed system、drives system and control system.The purpose of this design as below: By transmitting into hydraulic system and PLC control system, the automatic drilling machine c the system of the automatic drilling machine can work reposefully and satisfy the require; the spent of design is economic.The important parts of the thesis are the design of hydraulic feeds system and PLC control system. The design of feed hydraulic system includes the designs of hydraulic tanks structure and control; the design of PLC control system is choosing the electrical components and programming control program to controlling the automatic drilling machine according to the requirements of work and control.The Bench-type drilling machine improved can be controlled automatically. It is a typical machine of Mechatronics.Key words: automatic drilling machine;hydrauli;PLC目录第一章绪论 (7)1.1 问题分析及其对策 (7)1.2 本文研究的内容及目标 (9)1.3 本章小结 (9)第二章自动钻床的总体方案设计 (10)2.1 自动专用钻床已知条件和设计要求的概述 (10)2.2 自动钻床的工艺路线分析与确定 (10)2.3 执行系统的方案设计 (11)2.4 传动系统方案设计和原动机选择 (12)2.5 控制方案设计 (12)2.6 总体布局设计 (13)2.7 本章小结 (13)第三章专用钻床进给系统的设计 (14)3.1 进给系统概述与分析 (14)3.2 进给系统方案图的确定 (15)3.3 工况分析 (15)3.4 切削力的计算 (16)3.5 钻床主轴设计 (18)3.6 进给液压系统设计 (21)3.7 本章小结 (31)第四章专用钻床主轴传动系统的设计 (32)4.1 主轴传动系统的分析 (32)4.2 主轴花键的设计 (32)4.3 主轴电机选择 (32)4.4 V带传动设计 (33)4.5 本章小结 (34)第五章自动钻出控制系统的设计.................... .. (35)5.1 自动钻床的自动化控制要求 (35)5.2 可编程控制器PLC的简述 (35)5.3 自动钻床进给系统控制流程 (36)5.4 自动钻床进给系统电气原理图 (37)5.5 自动钻床进给系统控制元件的选择 (39)5.6 控制系统程序的编写 (41)5.7 本章小结 (41)第六章设计总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1 问题分析及其对策1.1.1 现代制造业的发展状况金属切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法,是机械制造行业中最基本的加工方法,金属切削加工过程是由金属切削机床来实现的。

金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。

在现代机械制造行业中,随着加工零件方式多样化及工艺合理化的发展的要求,加工零件的方法也呈现出多样化,如:除切削加工外,还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压和辊轧等,在这其中机床切削加工的工作量约占总制造工作量的40%~60%(其中钻床占11.2%),所以在目前的机械制造行业中金属切削机床是主要的加工设备。

而机床的技术性能又直接影响机械制造行业的产品质量和劳动生产率,所以为了提高国家的工业生产能力和科学技术水平,必须对机床的发展作出新的要求。

我国机床工业自1949年建立以来,虽然在短短的时间内取得了很大的成就,但与世界先进水平相比还有较大的差矩。

就现状看,主要表现在:我国机床工业起步晚、技术不成熟;大部分高精度和超精度机床的性能还不能满足要求,精度保持度也差,特别是高效自动化和数控机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。

据有关部门统计我国数控机床的产量仅是全部机床产量的1.5%,产值数控化仅为8.7%(至1990年底);我国数控机床基本上是中等规格的车床、铣床和加工中心等,而精密、大型、重型或小型数控机床还远远不能满足要求;另外我国机床在技术水平和性能方面的差距也很明显,机床理论和应用技术的研究也明显落后。

所以我们要不断学习和引进国外先进科学技术,大力发展研究,推动我国机床工业的发展。

1.1.2 问题的提出由以上现状分析我们可以看出,在机床加工中钻床的加工工作量在总制造工作量中占有很大的比重。

钻床为孔加工机床,主要用来进行钻孔、扩孔、绞孔、攻丝等。

长期以来我国的机械机械制造工业中孔类加工多数由传统钻床来完成,但是传统的钻床在大批量生产时存在许多的不足之处:(1)自动化程度不高.,难以进行大批量的生产;(2)工作效率低,且工人的工作环境恶劣;(3)占用人力较多,操作固定不变易出错;(4)精度不高,工件装夹费时;(5)加工产品质量不高;针对以上传统钻床的不足之处及生产中存在的问题,我们有必要对传统钻床进行结构改进。

通过对传统钻床手动的进给系统、夹紧系统及人工送料系统的改进和设计,从而提高产品质量和生产效率,实现自动化,降低劳动强度及工作量。

1.1.3 问题的分析以及解决方案当前传统钻床问题的存在主要在于自动化程度、生产效率、工作环境及产品质量。

在生产过程中,手动的操作、繁锁的装夹、大量生产力的投入和单一的生产流程导致了钻床加工的自动化程度低、生产效率低、工作环境恶劣和产品质量不高,因此,我们要解决的问题在于如何实现钻床加工的自动化、减少生产力的投入生产和与其它工艺流程相结合,同时也要考虑经济问题。

为了解决问题和便于设计改造,我们将钻床分为传动系统、进给系统、夹紧系统、送料系统和控制系统五个部分,下面分别对各部分的问题提出解决方案:(1)传动系统为满足改进后的加工及工作要求,在作出相应的计算后对传动系统进行改进和调整。

(2)进给系统传统的钻床主轴进给系统主要由主轴、主轴套筒、主轴套筒镶套、齿轮齿条和轴承等组成。

主轴在加工时即要作旋转运动,也要作轴向的进给运动。

机床主轴被装置在主轴套筒内,套筒放置在主轴箱体孔的镶套内,主轴上侧由花键连接。

机床加工时,旋转运动由花键传入,而进给运动则由齿轮通过齿条带动套筒在镶套内运动。

为了实现自动化控制的要求,主轴进给机构改进主要有:主轴旋转运动依然由电动机传入,而进给则由液压传动替代手动的齿条传动,通过液压控制系统来实现进给动作。

(3)夹紧系统传统钻床的夹紧主要是手工操作,由夹具夹紧工件。

为了便于实现自动化控制,工件夹紧由夹具完成,动力源由夹紧液压缸导入,通过液压控制系统来实现夹紧动作的自动化。

(4)送料系统在生产过程中,钻床的送料主要由人工输入,这使得投入了大量的生产力,消耗了大量的工时,使的生产率不高,为此我们通过导入自动送料系统来减少生产力的投入和工时的消耗。

自动送料系统机构传动要根据生产的需求作出相应的设计需求,动力源可由电机或液压系统传入,二者均可实现自动化控制。

(5)控制系统当前机床控制系统主要由计算机数控、继电器电气控制和PLC控制等,由于继电器电气控制系统,其联动关系复杂,维修困难,故障率高,经常影响正常生产,计算机数控造价高、系统复杂,而PLC控制系统可靠性好、造价低、抗干扰能力强、柔性好、编程简单、使用方便、扩充灵活、功能完善,所以我们利用PLC 控制技术来实现对进给系统、夹紧系统和送料系统的液压控制系统的控制。

1.2 本文研究的内容及目标本文主要是通过应用机床设计的一般方法对传统钻床的机构和控制系统进行设计及改进。

研究的主要内容是普通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面。

其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计。

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