《基于深孔钻床的电气控制设计》最终版

《基于深孔钻床的电气控制设计》系别：专业：姓名：学号：指导老师：目录毕业设计论文（任务书） (2)摘要 (5)第一章绪论 (6)1.1 本次设计的目的 (6)1.2 深孔钻床的简介及发展趋势 (6)1.3 本次设计的主要内容 (11)第2章深孔钻床的电气控制设计方案.................................. ..122.1 钻床的结构和运动过程分析 (12)2.2 钻床的电气控制方案 (13)2.3 钻床的液压控制系统 (16)第3章深孔钻床上的电气控制设计 (17)3.1 plc控制硬件电路设计 (17)3.2 plc控制软件设计 (25)3.2.1 程序流程图 (27)3.2.2 程序梯形图 (28)3.3 液压控制系统的设计 (29)第4章安装及调试说明 (33)结束语 (34)致谢 (35)任务书一、设计题目深孔钻床的电气控制设计二、设计的目的掌握机床的深孔钻床液压控制的功能。

1）掌握深孔钻的加工动作流程。

2）掌握电气控制元件的选择与计算方法。

三、设计要求一台深孔钻床用于零件的深孔加工，实现定时自动排屑。

进给速度分为快进和二次工进，进给采用液压控制。

主轴采用2000kw电机，液压系统是1000kw电机，设计要求：1）钻头作往复运动，采用直流24v电磁阀，行程开关位置检测。

2）液压泵电动机才能启动主轴电动机。

3）有工作状态指示及照明。

4）有必要的电气保护和连锁。

四、完成的任务要求说明详细，字迹工整，原理正确，元件选择有理。

图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。

设计与绘制电气控制原理图，元件安装布置图、接线图。

毕业设计说明书（8000字以上）1）设计题目2）控制原理说明设计方案论证3）主要器件选择依据与计算4）元件明细表5）设计总结及改进意见6主要参考资料五、参考文献工厂电气控制技术机械工业出版社主编方承远工厂电气控制技术机械工业出版社主编许廖机床电气控制技术机械工业出版社主编王炳实可编程控制器的应用技术机械工业出版社主编王兆义可编程控制器的原理继及程序设计电子工业出版社主编崔亚军摘要本次毕业设计是基于深孔钻床的电气控制设计，其中最主要的部分当然是设计plc的电路设计和plc的硬件选择以及编制程序。

论文当中说明了深孔钻床的结构、运动特点、工作原理和发展趋势，最主要的是根据深孔加工的特点进行设计了深孔钻床的电气控制。

论文是按照深孔钻床的实际工作来编写的，从什么钻床的工作原理及工作特点来进行设计plc电路以及进行plc程序的编制。

第一章是绪论，介绍了：本次设计的目的、深孔钻床的简介及发展趋势、本次设计的主要内容。

第2章深孔钻床的电气控制设计方案介绍了：钻床的结构和运动过程分析、钻床的电气控制方案、钻床的液压控制系统。

第3章介绍了：深孔钻床上的电气控制设计、plc控制硬件电路设计、plc控制软件设计、程序流程图、程序梯形图、液压控制系统的设计。

第4章安装及调试说明。

通过它我了解到了深孔钻床在机械工业中有着非常重要的作用，从中让我来从一个新的角度了解生产的需要和未来的发展方向，让我们跟上生产的步履，也提醒我们要做到老学到老。

第1章绪论1.1 本次设计的目的1掌握机床的深孔钻床液压控制的功能。

2.掌握深孔钻床的加工动作流程。

3.掌握电气控制元件的选择与计算方法。

4. 巩固、扩大、深化以前所学的基础和专业知识；5. 培养综合分析、理论联系实际的能力；6.培养调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力；锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。

1.2深孔钻床的简介及发展趋势深孔钻床简介:深孔钻床是一种新型组合钻床，属于机械加工用钻床。

它由工作台、安装在工作台两端及一侧的导轨，导轨与工作台的边缘平行，钻架通过吊铁和锁紧螺钉安装在导轨上；导轨上设有燕尾，钻架可在导轨上水平移动；钻架包括溜板、溜板上装有传动机构，溜板底面上设有与导轨上的燕尾相配合的燕尾槽，机械滑台上装有主支撑架，主支撑架上装有纵向机械滑台及控制系统，控制系统连接一控制活动按钮站，纵向机械滑台上装有附属支撑架，附属支撑架上通过机械滑台装有水平方向的钻削动力头。

它解决了现有的钻床加工大型零部件特别是回转体直径较大时操作不方便、加工困难等技术问题。

深孔钻床加工特点：加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。

钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，并沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。

深孔钻床发展趋势:广泛地在我国纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业有关零件的深孔加工得到应用。

基本上可以分三大类:（一）普通型单座标深孔钻床。

我国于1989年我公司的前身德州机床厂为了满足国内加工的需要，自行设计制造了最大钻孔直径20毫米、最大加工深度500、1000毫米的Z2102型深孔钻床，这是我国第一台利用枪钻法钻削的深孔钻床，1990年通过原机械工业部部级鉴定，并评为国家级新产品，填补国内空白，真正投入市场用于生产是在半年以后，中间经过用户批量试验认同，才逐渐推上市场，到目前我公司仅深孔钻床产品年产值已达千万元。

该产品已由普通继电器控制的Z2102、可编程控制器控制的ZP2102、发展到现在由电气数字控制系统控制和应用其他先进技术的ZK2102、ZK2102A，其中为了提高加工效率,满足大批量生产的要求,又开发了双主轴的ZP2102X2、ZK2102X2数控深孔钻床系列及其他专机等。

上世纪70年代初，深孔钻床在世界上还是采用普通继电器控制的。

如70年代~80年代进入我国的美国的ELDORADO公司的MEGA50，德国TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高级精工制作所的DEG型等深孔钻床都是采用继电器控制的。

80年代后期由于数控技术的出现才逐渐开始在深孔钻床上得到应用，特别是90年以后这种先进技术才得到推广。

如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔钻床除进给系统由机械无级变速器改为采用交流伺服电机驱动滚珠丝杠副，进给用滑台导轨采用滚动直线导轨以外，钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮带，和双速电机驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电主轴驱动，为钻削小孔深孔钻床和提高深孔钻床的水平质量创造了有利条件。

这可以从下述对比的几项主要技术参数看出，深孔钻床发展情况:（ML系列是近期的、T30系列是过去的）型号项目ML200 ML250 T30-3-250 单位钻孔范围1轴0.9~15 2~25 4~18 mm2轴0.9~10 2~18 mm3轴1~11 1~11 mm4轴1~10 1~10 mm进给速度范围0~15000(无级) 0~15000(无级) 35~320(无级) mm/min主轴功率 2.4 7.5/2X4 KW快速移动速度15000 15000 3500 mm/min主轴转速1000~24000(无级) 1000~9000(无级) 1375~6100(无级) r/min①钻削孔径向小方向延伸，说明技术含量高，质量要求严格。

②主轴向多轴发展,可以同时加工多件工件，提高加工效率。

③主轴转速高，应用先进的电主轴，运转平稳、精度提高。

④进给速度范围广且大，因此深孔钻床这些年来由于先进技术的应用，水平提高很快。

（二）专用型深孔钻床。

近些年来为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种专用深孔钻床。

例如专门为了加工曲轴上的油孔，连杆上的斜油孔，平行孔和饲料机械上料模的多个径向出料孔等。

如：TBT公司生产的特别适用于加工摩托车到轻型卡车的各种中小型曲轴油孔的BW200-KW深孔钻床；特别适用于大中型卡车曲轴油孔的BW250-KW深孔钻床，它们均具有X、Y、Z、W四轴数控。

该公司为了客户需要,在一条生产线上可以加工多种不同品种的曲轴油孔，于2000年设计制造了第一台柔性曲轴加工中心，可以加工2～12缸不同曲轴上所有的油孔。

英国MOLLART公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一工件上六个孔的专用深孔钻床。

该工件孔数量多达36000个。

全都是数控系统控制的。

（三）三座标数控深孔钻床。

随着家电市场销售量增大，塑料制品增长速度加快，塑料模具制造业蓬勃发展，深孔钻床为了满足模具上的水孔、射销孔等孔系的深孔加工。

由过去的单一座标轴的深孔钻床加工发展到需要加工座标孔系的多孔加工而开发的三座标数控深孔钻床近些年来发展很快。

1995年我公司为了满足广东美的空调设备有限公司开发了我国第一台为塑料模具上多孔系加工的ZK2103型三座标数控深孔钻床，为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除了钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等多功能的ZXK2103深孔钻铣中心和三座标数控ZK2103A、ZKA2102型深孔钻床。

此类机床世界上有关国家发展很快，不仅有三座标(三轴数控轴)深孔钻床，而且数控轴已发展到四轴、五轴，有的已到六轴的全自动六轴数控枪钻加工中心或数控铣钻中心，它们都有自动换刀装置。

前几年存储刀具的刀库只有12把或24把，而且自动换刀装置不包括细长的枪钻，现在不但刀具库存储数量增加，而且枪钻也自动更换之列，这是一个很大的发展。

如：德国IXI0N公司的TLF1004型四轴数控（X、Y、Z、B）深孔钻床刀具刀库存储24把，TBT公司的T30/320－1050KT，FTS深孔钻削中心，滚筒式刀具库24把（其中8种不同直径、每种三件），它们的枪钻都不包括在自动换刀之列。

现在的英国MOLLART公司的FMC系列全自动六轴数控枪钻加工中心、钻孔直径范围：φ5～φ50mm最大钻孔深度1350mm，除了钻削以外还有铣削、攻丝功能。

当刚性攻丝M30满足不了时，还可以用标准铣刀及螺旋铣削方式通过数控插补功能来加工大螺纹，它的自动换刀装置具有90把刀，其中包括长度达到1500 mm枪钻的自动更换，其独到之处是对这长钻头的特殊辅助支承，在加工过程能自动就位和撤回，该机床还有用户化编程软件GE .FANUC数控系统。

可编程参数：主轴进给速度、钻孔深度、及对加工工程中进行监控。

为了扩大机床加工规格范围，有的深孔钻床既具有枪钻法钻削深孔、铣削平面、刚性攻丝的功能，又具有内排屑钻削（BTA法）钻孔的功能，以便钻削大孔及加大机床柔性。

如：德国IX10N公司的1A5TL－1600－5重型深孔钻铣复合加工中心，五轴数控其主要技术参数：钻孔直径范围：φ3～φ36（65）mm，其中大于φ35mm的孔径可用BTA法进行钻削。