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1、双面二工位铣钻组合机床设计摘要双面二工位铣钻组合机床是由双面铣床和双面钻床组合而成，具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。组合机床为卧式，设置液压动力滑台为移动工作台，采用行程控制和液压传动，可作半自动循环加工和手动调整。工件的装夹采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧（放松）被加工零件，在一次半自动循环中，工件经过两个工位进行铣、钻加工（每个工位都经过快速进给和工作进给两步），两个工位各完成一道加工工序。第一工位为双面铣床：左右两个铣头安装在工作台的两边，铣刀作旋转运动，在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。第二工位为双面钻床，由左右两个钻头箱构成，钻孔过程分为两个工
2、步。双铣头铣削后，工作台携夹紧的工件继续前进至死挡铁停止。此时工作台不动，左右钻头箱（各两台电动机）先由快速进给电动机进行空操作的快进，继而快进电动机断电并由电磁制动器制动，钻头电动机得电，对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削，加工完毕后钻头电动机断电，快速电动机反相序得电，电磁制动器松开制动，电动机反转带动钻头箱快速退回。只有当左、右钻头箱全部退到原位后，才允许液压工作台快速退回原位。液压工作台快速退回原位后，工人松开并卸下工件后，进行第二个壳体零件的加工，整个控制系统采用行程和压力控制。被加工零件的夹紧（放松）由具有油路失电夹紧功能的液压控制系统完成。关键词:半自动循环;点动调整;快进;
3、制动The Design of Double-sided and Two-stage Drilling and Milling Combined MachineAbstractThe second-stage double-sided milling drilling machine is a combination of double-sided milling and double-sided drilling, the specific processing object is larger parts of the rough shell. Combined machine is ho
4、rizontal, set hydraulic power slipway for mobile workstations, using trip control and hydraulic transmission; it can be used for semi-automatic processing cycle and manual adjustment. Clamping of work piece uses hydraulic control system (relaxation) which has circuit lost electrical clamping functio
5、n to clamp processed parts, in a semi-automatic cycle, the work piece carried out two position milling, drilling process (For each position have been quick feed and feed two-step), each of the two position completes the digital processing. The first position is the double-sided milling: Milling head
6、 installs two sides of the worktable, milling cutter does rotary movement, in the table to work from the fast-forward into the time table for clamping the work piece in the milling process. The second position is a two-sided drill; it consists of two drill box. Drill process consists two positions.
7、Dual milling head milling, the table carrying the work piece clamping block to move forward to death to stop iron. Fixed table at this time, fast forward and then by the electromagnetic motor brake power, the clamping fixed in the work piece table to work into the drilling, processing power after th
8、e drill motor, fast motor sequence was reversed-phase electricity, electromagnetic brake release the brake, motor driven inverted bit me quick return. Only after both of the left and right back to situ, allow hydraulic table back to situ rapidly. After hydraulic table return to situ rapidly, the wor
9、kers let go and unload the work piece, the second shell parts for processing, the entire control system use trip and pressure control. Clamping parts processed (relaxed) is completed by a loss of electric circuit clamp function hydraulic control systems.Key words: Semi-automation circle; Move-adjust
10、ment; Fast forward; Brake目 录1 绪论11.1 课题的产生与背景11.1.1 机床的数字控制与发展方向11.1.2 机床的精度要求21.1.3 目前世界著名机床厂商在我国的投资情况21.2 PLC简介21.2.1 PLC的内部结构及基本配置31.2.2 PLC的特点41.2.3 PLC的应用领域52 双面二工位铣钻组合机床介绍72.1 双面二工位铣钻组合机床的结构72.2 双面二工位铣钻组合机床电动机及控制方式93 双面二工位铣钻组合机床PLC控制系统的设计113.1 PLC控制系统设计的原则和方法113.2 双面二工位铣钻组合机床PLC控制系统的控制要求113.3
11、确定PLC输入输出设备和I/O点数，选择PLC机型123.4 双面二工位铣钻组合机床的逻辑控制流程123.5 双面二工位铣钻组合机床PLC硬件系统设计173.5.1 控制电源的设计173.5.2 液压泵电动机控制电路173.5.3 照明及显示电路设计183.5.4 PLC输入/输出接线端子外接线图183.6 双面二工位铣钻组合机床PLC软件程序设计203.6.1 双面二工位铣钻组合机床功能表图203.6.2 双面二工位铣钻组合机床电器元件与PLC软继电器数据对照233.7 双面二工位铣钻组合机床PLC控制程序的软件程序调试29结论31致谢32参考文献331绪论1.1 课题的产生与背景 数控机床
12、具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。 随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。经过几十年的发展，目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削等金属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求，开发了各种门类的数控加工机
13、床。数控机床种类繁多，一般将数控机床分为16大类：数控车床(含有铣削功能的车削中心) 、数控铣床(含铣削中心) 、数控铿床（以铣削为主的加工中心）、数控磨床(含磨削中心) 、数控钻床(含钻削中心)、数控拉床、数控刨床、数控切断机床、数控齿轮加工机床、数控激光加工机床、数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床(含电加工中心)、数控板村成型加工机床、数控管料成型加工机床。2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是58，目前预计是1520之间。 1.1.1 机床的数字控制与发展方向1.
14、机床的车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。 我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。2.机床的数控设备发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、
15、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我国排在世界前4名。数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。1.1.2 机床的精度要求 1. 机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2. 机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。 3.看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm
16、(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。4.加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。 1.1.3 目前世界著名机床厂商在我国的投资情况 1.2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。 2.2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年
17、生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。3.2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。 4.台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。1.2 PLC简介PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来
18、在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，
19、世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。PLC采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，其特点是应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要装置之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用，在其他领域（例如民用和家庭自动化）的应用也得到了迅速的发展利用PLC的控制功能，完成双面二工位铣钻组合机床进行工件加工的流程与工艺控制，本设计在
20、完成主电路设计的基础上，完成PLC实施各电机行程控制的程序设计。1.2.1 PLC的内部结构及基本配置 一般地讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图1.1所示：图1.1 PLC的基本结构框图1.2.2 PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。P
21、LC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齐全，功能完善
22、，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3.易学易用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
23、为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5.体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.2.3 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力
24、、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1.开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控
25、制器用于模拟量控制。3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4.过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程
26、序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5.数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6.通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视P
27、LC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2 双面二工位铣钻组合机床介绍2.1 双面二工位铣钻组合机床的结构机床的主电路由7台Y系列三相交流异步电动机及控制元器件组成，由于各电动机均在7kw以下，允许采用直接起运控制1。液压工作台和电动机之间的配合与联锁必须符合双面二工位铣钻组合机床的工艺要求。因为空操作的原因，铣削前要求工件快进，到规定位置工进铣削加工；铣削完成后第二次快进，到规定位置后第二次工进至死挡铁停留。此时钻头箱以快进转工进的工艺流程对工件钻削，钻削完成后必须在两钻头箱全部退回原位，钻头确实已离开工件后才允许工作台快速退回。控制回路除了电气
28、基本保护外，还应设置“电隔离保护”，以提高安全性。机床电气控制系统应能满足半自动循环加工工艺和手动调整工艺的需要。各电动机和工作台的运动在工艺上都应具备必要的配合和联锁。本系统主电路供电电压为交流380V；控制电路电压110V；直流控制电路为桥式全波整流，电压24V；指示灯电路电压为交流6.3V。进行PLC硬件系统设计时应考虑必要的硬件联锁及不同电压种类和等级的分组。编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试，调试时可采用模拟调试开关板和灯泡进行，调试时应有必要的记录。双面二工位铣钻组合机床是由双面铣床和双面钻床组合而成2，具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。组合机床为卧式，设置液压动力滑台
29、为移动工作台，采用行程控制和液压传动，可作半自动循环加工和手动调整。工件的装夹采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧（放松）被加工零件，在一次半自动循环中，工件经过两个工位进行铣、钻加工（每个工位都经过快速进给和工作进给两步），两个工位各完成一道加工工序。第一工位为双面铣床：左右两个铣头安装在工作台的两边，铣刀作旋转运动，在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。第二工位为双面钻床，由左右两个钻头箱构成，钻孔过程分为两个工步。双铣头铣削后，工作台携夹紧的工件继续前进至死挡铁停止。此时工作台不动，左右钻头箱（各两台电动机）先由快速进给电动机进行空操作的快进，继而快进电动机断电并
30、由电磁制动器制动，钻头电动机得电，对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削，加工完毕后钻头电动机断电，快速电动机反相序得电，电磁制动器松开制动，电动机反转带动钻头箱快速退回。只有当左、右钻头箱全部退到原位后，才允许液压工作台快速退回原位。液压工作台快速退回原位后，工人松开并卸下工件后，进行第二个壳体零件的加工，整个控制系统采用行程和压力控制。被加工零件的夹紧（放松）由具有油路失电夹紧功能的液压控制系统完成。手动调整的特点是按住某个调整按钮后，系统相关环节动作，松开后关断。组合机床工艺流程如图2.1所示。图2.1 组合机床工艺流程图 双面二工位铣钻组合机床采用机械、液压、电气相结合的控制方式。其中
31、机械设计是机床的基础，液压控制保证了工作台的进给和被加工工件的夹紧放松，电气控制设计起着神经中枢的作用。使机一液一电的结合成为可能。液压控制回路电磁阀及压力继电器动作表如表2.1所示。表2.1 液压控制回路电磁阀及压力继电器动作表 元件工步1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV1SP2SP3SP原 位工件夹紧滑台快进I滑台工进I滑台快进II滑台工进II死 挡 铁滑台快退工件松开-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-2.2 双面二工位铣钻组合机床电动机及控制方式根据大型壳体零件加工要求，双面二工位铣钻组合机床需要配置床身、左右铣削头、移动工作台、夹具、左右钻头箱、中间底
32、座8个部分。根据生产工艺要求，组合机床采用行程控制和液压传动，可作半自动循环加工和手动调整3。设置液压动力滑台为移动工作台，采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧（放松）被加工零件，总计设置7台电动机。1.液压泵电动机M1液压泵采用连续运转工作方式，电动机M1的控制方式为单向连续工作制。液压泵电动机轻载起动，且只有4kW，可直接全压起动。用一只交流接触器来控制液压泵电动机M1，设为KM1。2.左右铣削头电动机M2、M3由于左、右铣削头电动机起动时，铣削头尚未铣削，属空载，故可直接全压起动，各用一只交流接触器对左右铣削头电动机M2、M3进行单向连续运行控制，设为KM2、KM3。3.左、右钻头
33、电动机M5、M7当M5、M7起动时，钻削头尚未钻削，属空载起动，设置起动方式为直接全压起动，各用一只交流接触器控制。设为KM6、KM9。4.左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6的功率只有1.1kW，但必须满足钻头箱的快进、快退要求，电动机须设置正反向控制，每台电动机设置两个交流接触器。左钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM4、KM5；右钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM7、KM8。由于M4、M6电动机都有制动要求，故分别设置两只电磁制动器1YB、2YB。电磁制动器为断电制动型，钻头箱快进时得电松开，快进转工进时断电制动，快退时得电松开，回到原位时制
34、动。双面二工位铣钻组合机床配置的电动机均在7kW以下，满足电动机直接起动的要求，可采用直接起动，除钻头箱快速进给电动机有正反向控制的要求外，其余电动机均为单方向起停控制。考虑到短路保护、过载保护、零电压和欠电压保护等电气控制电路的基本保护，设计主电路如图2.2所示。图2.2 设计主电路图在图中，设置自动空气断路器QF为双面二工位铣钻组合机床电源开关，电源开关本身具有短路和过载的保护功能4，使控制系统形成双重保护，FU1FU8为各电动机短路保护用熔断器。FR1FR7为各电动机过载保护用热继电器，零压和欠压保护通过电动机电源接触器KM1KM9的电磁机构来实现。3 双面二工位铣钻组合机床PLC控制系
35、统的设计PLC在工业生产中的应用和设计的具体做法就是选用合适的PLC机型，在了解设备的控制要求，确定了被控对象和元件之间的逻辑控制关系后，把PLC的各种指令进行组合嵌套，利用各种控制结果及逻辑关系，完成信号相互传递、联锁、转换等逻辑控制，设计也PLC控制系统梯形图5。然后将PLC与现场必要的外围设备连起来，构成一个硬件系统，写入编制好的用户程序，对生产设备的生产过程进行控制，实现被控对象的工艺要求。PLC不但可以直接把电器元件接在I/O端，而且还有很强的驱动能力。可直接驱动接触器和电磁阀等执行元件工作，在工业控制中具有广泛的通用性。利用PLC的强大的指令系统和灵活的编程方法，可使设计PLC控制
36、系统非常方便，PLC控制的软硬件系统设计可同时进行。3.1 PLC控制系统设计的原则和方法对于电气控制设备，任何PLC控制系统的设计都是在控制方式和电动机技术数据确定以后进行的，是设备控制要求和工艺流程的具体化。PLC控制系统设计应该遵循以下原则：1.应最大限度地满足生产机械的工艺要求，并能根据需要方便地进行修改。2.整个PLC控制系统及控制电路安全可靠，简单，具有较高的性能价格比。3.合理地选择PLC机型及电器元件。4.容易掌握，便于操作和维修。3.2 双面二工位铣钻组合机床PLC控制系统的控制要求1.机床开始工作时，首先起动液压泵电动机M1，且每次工作循环结束时M1并不停止。2.机床具有半
37、自动循环和手动调整两种工作方式。两种工作方式由方式选择开关SA2切换，SA2-1为半自动循环，SA2-2为手动调整。3.能实现半自动循环工艺流程。4.能用按钮实现工作台、电动机、电磁阀等所有功能的点动调整。5.进行“电气隔离”及必须的电路基本保护。6.设置照明灯及必要的工作批示灯。3.3 确定PLC输入输出设备和I/O点数，选择PLC机型1、统计双面二工位铣钻组合机床PLC输入元器件、执行元器件及I/O点数输 入 部 分点 数工作方式选择开关2按钮SB18行程开关SQ10压力继电器SP3总计33输出部分点数接触器KM8电磁阀YV8电磁制动器YB2指示灯HL2总 计20根据双面二工位铣钻组合机床
38、工艺要求，液压泵电动机M1的电源接触器LM1和起动按钮SB2，停止按钮SB1等都不进入PLC控制程序。2.PLC机型的选择 参照PLC的I/O点数，本设计选用F-60MR型PLC作为组合机床PLC控制系统的机型。F-60MR型PLC的基本单元是具有60个I/O点独立工作系统，包括36个输入点，24个输出点及工作状态指示灯等。3.4 双面二工位铣钻组合机床的逻辑控制流程初始步01步为等待（停止）步，这时组合机床的电源尚未送电，整台机床处于停止待命状态，各种指示灯均应在熄灭状态。设置自动空气断路器为组合机床电源总开关。当自动空气断路器QF接通时，系统从01步转换到02步，激活02步，关断01步。电
39、源指示灯和按钮指示灯均点亮并保持。当自动空气断路器断开时，02步退回01步，全部指示灯熄灭，机床又处于停止（等待）状态。自动空气断路器QF；电源变压器TC；电源指示灯HL。按下起动按钮SB2，液压泵电动机电源接触器KM1线圈得电并自锁，液压泵电动机M1起动，为系统输出压力油液，液压系统的电磁阀全部不得电。由于液压阀4YV断电时卸荷，液压泵空载运转，泵出的油液以极低的压力返回油箱，达到节约功率、减小系统发热、延长液压泵使用寿命的目的。02-03步属开启液压泵电动机的接触器控制电路，不进PLC控制程序。具体控制电路见图3.1。当KM1得电后04步被激活，系统进入选择序列。04工步为空阶段，在功能表
40、图中不执行任何运作，定义为选择工步。系统在04步时PLC得电，此时液压泵电动机M1已经开始工作，为半自动循环和手动调整做好液压上的准备。液压泵起动是组合机床加工的基础。为能方便地进行半自动循环和手动调整，根据组合机床结构组成和加工特点，系统设置了方式选择开关SA2作为半自循环工作方式和手动调整工作方式的转换。其中SA2-1为半自动循环工艺位。当SA2-1为真时，系统转到05步，进入半自动循环状态。SA2-2是手动调整位，作用是完成组合机床各控制五一节的点动调整。当SA2-2为真时，系统由04步转入30步进入手动调整序列。根据顺控理论：一个活动步后，紧接着有几个后续步供选择的结构形式称为选择序列
41、6。选择序列的各个分支部有各自的转换条件，当上一步为活动步时，各条支路的转换条件均有效，但没有同时转换的可能，只会作出排它性选择，沿其中一条支路发展和演化。所以从04步开始系统分为二支选择序列。根据某支序列中转换条件为真的转换主令，系统有选择地进入半自动循环序列或手动调整序列。方式选择开关SA2起着联锁半自动循环工艺和手动调整工艺的作用。将方式选择开关扳至SA2-1位，系统选择半自动循环序列，开通05步，关断04步，进入半自动循环工作方式。根据组合机床的工艺要求，05步向下应设定为两条选择性分支序列。转换条件分别是是手动调整转换开关SA2-2和工件夹紧按钮SB3。操作者在进入半自动循环后若想重
42、新手动调整，可扳动转换开关SA2至点动调整工艺位。由于转换条件SA2-2为真，系统通过50步和04步重新开通30手动调整序列，关断半自动循环工步05步。若SA2置1位，即SA2-1为真，系统进入半自动循环序列。操作者按下夹紧按钮SB3，卸荷电磁阀4YV通电换向，切断其直回油路，为系统送出压力油液。左、右夹紧电磁阀5YV、7YV同时得电，被加工工件由液压系统夹紧。工件夹紧后，液压系统压力升高，由于液压控制回路中设置了压力继电器2SP、3SP，当工件真正夹紧后，左、右夹紧液压回路中压力继电器2SP、3SP动作。为工作台快进和铣头电动机旋转做好准备。待工件真正夹紧后，设定好的压力继电器2SP、3SP
43、动作，为激活下一工步做好准备。按下半自动循环工作按钮SB4，如果工件已真正夹紧，左、右铣头电动机的电源接触器KM2、KM3会得电并自锁。铣头电动机M2、M3拖动铣刀旋转，同时液压阀1YV、3YV得电，快速向前进给油路接通，工作台向前快进。工作台快进到预定位置时压下快进I转工进I行程开关SQ1，使3YV断电，（1YV继续通电），快速油路被截断，液压工作台转为工作进给，快进I转为工进I，双面铣床开始铣削加工。液压工作台工进I到规定位置压下工进I转快进II行程开关SQ2，电磁阀1YV、3YV再次同时得电，快速油路再一次放开，液压工作台转为快进II快进。液压工作台快进II到规定位置时压下SQ3，3YV
44、再一次断电。系统呈现07-08步相同的控制过程，液压工作台快进II转为工进II。当工作台II次工进到位后，顶到止挡铁不能再继续向前。液压回路的油压改变，压力继电器1SP动作，左、右铣头电动机的电源接触器KM2、KM3线圈断电，左、右铣头电动机停止旋转。电磁制动器1YB、2YB得电松开制动，左、右钻头箱快进电动机同时得电旋转。根据组合机床的加工工艺，工作台止挡铁停留时，左、右钻头箱应尽快走完空行程。虽然工艺上并不要求左、右钻头箱快进电动机同时得电，但要求两钻头箱全部退回原位后工作台才可后退。故此处设计为并行序列。将左、右钻头箱作为并列的两个分支。1SP是使左、右钻头箱快进的主令转换信号，11、1
45、2工步同时被激活，左、右钻头箱钻削完成后退回，至两钻头箱全部退回原位后工作台快速后退。当左钻头箱快进到位时压下SQ4，左快进电动机停转并由断电制动型电磁制动器1YB制动，左钻头电动机的电源接触器KM6得电自锁；左钻头电动机M5得电，拖动钻头工进钻削。当左钻头工进钻削到位后压下SQ5，左钻头电动机的电源接触器KM6断电，左钻头电动机M5失电，工件左钻削工艺完成，钻头工进钻削停止。SQ5同时使左快进电动机反向接触器KM5得电并自锁，左快进电磁制动器1YB得电松开制动，M4反向旋转，左钻头箱快速退回。12工步和上面提到的11工步为并列序列，同时由死挡铁通过压力继电器1SP激活，即右钻头箱和左钻头箱同
46、时从工件两面完成“快进工进钻孔钻孔完成后退”的加工工序。和11-13步相似，12工步为右钻头箱快进，当右钻头箱快进到位时压下快进转工进行程开关SQ7，右钻头箱快进电动机正向电源接触KM7断电，电磁制动器2YB断电制动，电源接触器KM9得电自锁，右钻头电动机M7拖动钻头工进钻削加工。当右钻头工进钻削到位后压下SQ8，右钻头电动机的电源接触器KM9断电，右钻头电动机M7失电，钻头工进钻削停止，右钻削工艺完成。右钻头箱快进电动机反向电源接触器KM8得电并自锁，电磁制动器2YB得电松开制动，M6反向旋转，右钻头箱快速退回。组合机床加工工艺上要求只有在左、右钻削加工完成，两钻头箱确实退回原位后，才允许液
47、压工作台退回，以防止钻头留在工件中而工作台退回造成的工作和钻具的破坏事故。由于左钻头箱原位行程开关SQ6和右钻头箱行程开关SQ9可能会不同时压合，15、16两个工步有可能出现不同时关断的情况，所以在并行序列的结束处应设置17、18两个等待工步，它们不执行任何动作，只是实现两个分支序列的相互等待。当17、18工步均为活动步县转换条件为真时（17、18两个等待工步的转换条件为1，表示随时准备转换。见图3.6功能表图），系统将开启19工步，同时关断17-18两个等待工步。左钻头箱完成钻削加工退回原位，压下SQ6，右钻头箱完成钻削加工退回原位，压下SQ9，左、右钻头箱快进电动机反向电源接触器KM5、KM8和电磁制动器1YB、2YB断电，两快进电动机断电制动，钻头箱
