1、 目錄1、 深孔加工技術概述二、深孔鉆的結構及動作原理1、深孔鉆結構示意圖2、電磁閥狀態(tài)表3、深孔鉆工作循環(huán)圖4、動作原理（自動）5、設計要求三、控制系統(tǒng)硬件設計3.1 電動機控制線路設計3.2 液壓拖動PLC控制部分設計( I/O接線圖 )3.3 元器件選擇四、軟件設計4.1手動工作程序4.2自動程序設計5、 課程設計總結6、 參考文獻7、 布置圖與接線圖 一、深孔加工技術概述 在機械制造業(yè)中一般將孔深超過孔徑10倍的圓柱孔（內圓柱面）稱為深孔。人類對深孔加工技術的需求至少可以上溯到14世紀歐洲滑膛槍的問世，遠比第一次產(chǎn)業(yè)革命現(xiàn)代化機械技術革命來的要早。 深孔鉆是一種高精度、高效率、高自動化

2、的深孔加工專用機床依靠先進的孔加工技術（槍鉆、BTA鉆、噴吸鉆等）通過一次連續(xù)的鉆削即可達到一般需鉆、擴、鉸工序才能達到的加工精度和表面粗糙度。傳統(tǒng)的控制方案是采用繼電器和接觸器與液壓控制相結合的方法，由于這種方法進給次數(shù)多，且需要快進、快退。多種進給速度的變換和控制系統(tǒng)需要以及大量復雜的硬件系統(tǒng)接線，使系統(tǒng)的可靠性降低，同時也間接的降低了設備的工作效率，從而影響了設備的加工質量。現(xiàn)在的工業(yè)企業(yè)大多數(shù)采用可編程控制器與液壓相結合的方法，這種方法可以很好的解決這種問題。它能夠大大的減少系統(tǒng)的硬件磨損和硬件接線，同時提高工作效率。而且在加工工藝改變時，只需要修改程序，就可適應新的加工要求，大大的提

3、高了工作效率。然而加工時，鉆頭的冷卻和定時排屑成為了主要問題。采用分級進給的加工方法，可以使切屑順利排出，鉆頭也得到較好的冷卻。分級進給的加工方法即將被加工孔的深度分為數(shù)段進行加工。可編程控制器是應用最廣泛的以計算機技術為核心的自動控制裝置。我們這次課程設計采用課本中介紹使用的三菱公司生產(chǎn)的系列PLC,具有價格便宜，尺寸小，功能多，使用操作方便，和較強的抗干擾性能等特點。二、深孔鉆的結構及動作原理1、深孔鉆結構示意圖1-拉桿 2-原位擋鐵 3-向前擋鐵 4-慢進給擋鐵 5-工作進給擋鐵 6-終點擋鐵 7-終點螺釘 8-終點復位擋鐵 9-杠桿 10-死擋鐵 11-復位推桿 12-安全閥 13-程

4、序閥 14-反壓閥 15-節(jié)流閥2、電磁閥狀態(tài)表快進慢進一工進快退快進二工進快退快進慢進鉆出快退復位YV1+YV2+YV3+YV4+3、深孔鉆工作循環(huán)圖4、動作原理（自動）1）原位：原位時擋鐵2壓著原位行程開關SQ1，慢進給擋鐵4支撐在向前擋鐵3上，終點復位擋鐵8被拉桿9頂住。2）快速前進：當發(fā)生起動信號，電磁閥YV1通電，三位五通換向閥右移，主軸快速前進，帶著拉桿1上可滑動的工作進給擋鐵5一起前進。3）慢進給：當快進到慢進給擋鐵4壓下SQ2，導致電磁閥YV2通電，與此同時，工作進給擋鐵5也壓下SQ3，使YV3通電，這樣YV1、YV2、YV3均得電，于是主軸為慢進給，并帶著拉桿1及工作進給擋鐵

5、5同時慢進。4）工作進給：當慢進工作給擋鐵5頂在死擋鐵10上，擋鐵5不再向前進。但由于拉1被主軸帶著繼續(xù)前進，于是擋鐵5在拉桿上滑動，同時向前擋鐵3將離開慢進給擋鐵4，使SQ2松開，YV2斷電。主軸轉為正常工作進給速度加工。5）快進排屑：由時間繼電器KT控制工作進給時間，由它發(fā)出信號，使YV1、YV2、YV3斷電，同時接通YV4，使主軸快退帶動下，拉桿1及擋鐵5一起后退。6）再次快進前進：當快退到擋鐵3壓下原位開關SQ1時，YV4斷電，并使YV1再次得電，主軸快進，但由于第一次工進時，已使擋鐵5在拉桿1后移一段距離（正好等于鉆孔深度），所以慢進擋鐵4離開擋鐵3，SQ2不會受壓，因而快進不會轉為

6、慢進，而是一直快進到擋鐵5在死擋鐵10上。7）重復進給：擋鐵5再次壓下SQ3，YV3又得電，轉為工進，（從上次鉆孔深度處開始），由時間繼電器控制進給時間，后又轉為快退排屑，如此多次循環(huán)。8）慢進給鉆出：每工進一次，擋鐵5就在拉桿1上后移一段距離，經(jīng)多次重復，使擋鐵5逐漸向終點擋鐵6靠攏，然后由終點擋鐵6之凸塊撥轉擋鐵4，使SQ2受壓，主軸慢進給鉆出，到達終點，并推動杠桿9，放開高位擋鐵8，并壓下SQ4，使YV1斷電，YV4得電，主軸快退。9）復位：擋鐵5后退一段距離，即被擋鐵8鉤住，使其沿拉桿1向前滑動，直到擋鐵3通過SQ1（因SQ4受壓，故壓下SQ1不起作用），并頂開擋鐵8，從而放開擋鐵5和

7、SQ4，擋鐵8由杠桿9頂住，原位擋鐵2壓下SQ1，YV4斷電，主軸停止后退，恢復原位。在加工過程中，若出現(xiàn)故障，可按停止按鈕，使主軸停止進給，然后再按動力頭上的復位推桿11，撥動終點復位擋鐵8，使SQ4受壓發(fā)出快退復位指令，從而恢復到始狀態(tài)。5、設計要求1） 在工件夾緊及液壓泵啟動后，按下開工按鈕，開始鉆孔并能自動完成半自動循環(huán)。2） 主軸電動機在第一次快進時自動啟動，加工完成，退回原位時自動停止。3） 具有可靠的聯(lián)鎖、保護環(huán)節(jié)和必要的動作顯示。4） 具有點動調整環(huán)節(jié)，包括主軸電動機的起停、快退、慢進、工進等點動控制。三、 控制系統(tǒng)硬件設計3.1 電動機控制線路設計下圖為主電路圖。在機床硬件系

8、統(tǒng)中，機床的所有動力均有電動機提供。主軸電動機為動力頭提供動力，動力頭的移動由電動機拖動液壓泵，推動液壓缸完成。整個系統(tǒng)需M1、M2兩臺電動機。 主電路圖在實際運行中，短路、過負載、欠電壓、斷相等因素都可能造成電動機超過其負載，即廣義上的過載。于是就在主控電路中接入熔斷器FU，在短路時，F(xiàn)U的熔體熔斷，切斷電路，起保護作用，接入熱繼電器FR，當電動機在運行中負載過重，頻繁啟動，電源缺相時，都將使通過電動機繞組的電流增大而使其過熱，雖然電動機的短時過載是允許的，但如果長時間過載，將會導致絕緣老化甚至燒毀電動機，有了熱繼電器，繞組電流超過允許值時熱元件溫度升高，烘烤雙金屬片使其彎曲變形，將串聯(lián)在控

9、制電路中的常閉觸點分斷，接觸器線圈斷電，其主觸點釋放，切斷主電路，使電動機斷電停轉，從而起到過載保護作用。 各電動機使用交流接觸器控制。其中接觸器KM1、KM2分別控制M1、M2。FR1、FR2為M1、M2提供過負載保護。FU1、FU2為M1、M2提供短路保護。3.2 液壓拖動PLC控制部分設計( I/O接線圖 )PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。PLC有許多I/O接口模塊，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時應根據(jù)它們的特點進行選擇。 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點數(shù)時，應再增加 10%20%的備用量，以

10、便隨時增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點數(shù)也應有所不同。表1、2列出了設備及電氣元件所需的開關量的I/O點數(shù)。 表1 輸入地址分配表液壓泵電動機啟動按鈕SB1X0行程開關3SQ3X9液壓泵電動機停止按鈕SB2X1行程開關4SQ4X10自動擋SA1X2手動快進SB5X11手動擋SA2X3手動慢進SB6X12自動擋啟動SB3X4手動工進SB7X13自動檔停止SB4X5手動快退SB8X14行程開關1SQ1X7手動復位SB9X15行程開關2SQ2X8表2 輸出地址分配表液壓泵電動機接觸器KM1Y0快退直流電磁換向閥YV4Y5主軸電動機接觸器KM2Y1快進指示

11、燈KM3Y6快進直流電磁換向閥YV1Y2慢進指示燈KM4Y7慢進直流電磁換向閥YV2Y3工進指示燈KM5Y8工進直流電磁換向閥YV3Y4快退復位燈KM6Y9在控制電路的設計中，首先要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。在整個控制系統(tǒng)中，所有控制電機、閥門接觸器的動作，都是按照PLC的程序邏輯來完成的。為了保護PLC設備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過中間繼電器去控制電機或者閥門的動作。在PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實現(xiàn)系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性。如下為其控制電路圖。3.3 元器件選擇 1） 根據(jù)

12、設計要求，液壓泵電機的型號為Y100L2-4，其功率為3KW，則其額定電流為6.8A，可知熱繼電器的熱元件額定電流為=(1.15-1.5)=7.82-10.2，選擇型號為JR16-20/10。熔斷器的額定電流=(1.5-2.5)=10.2-17A，選擇型號為RC1A-30。主軸電動機型號為Y100L-6,功率為1.5KW，則其額定電流為4A,可知熱繼電器的額定電流為=(1.15-1.5)=4.6-6,型號為JR16-20/9。熔斷器的額定電流=(1.5-2.5)=6-10A,型號為RC1A-10。2) PLC型號的選擇：本次設計共用了16個輸入觸點，10個輸出觸點，考慮到10%到20%的備用量

13、，我們選用了-48M。四、 軟件設計 為在編程的過程中方便、快捷，以及程序結構的簡潔明了，把手動操作程序與自動操作程序通過主控指令編成兩個獨立的模塊，通過外部開關進行功能選擇。當工作方式選擇自動工作方式時，X2接通，執(zhí)行自動工作程序。當工作方式選擇開關選擇手動工作方式時，X4接通，執(zhí)行手動工作程序。4.1手動工作程序在手動操作中，不需要按工作順序動作，可以按普通繼電器控制程序來設計。手動按鈕X0、X1控制液泵電機的啟動停止。X11、X12 X13、X14控制動力頭的快進、慢進、工進及快退。為保護系統(tǒng)的安全運行，設置了一些必要的連鎖保護。其程序見后面的梯形圖。 4.2自動程序設計自動程序應為實際

14、加工時的主要工作方式，其梯形圖可按照設計中給出的工作原理進行轉換即可。但要注意的是在自動程序中限位開關與手動程序中作用是相反的，自動是是啟動條件而手動卻是停止的條件。還有自動是工進時間是用定時器來限定的，而手動時是人為控制的。五、課程設計總結 兩周的課程設計結束了，感覺過得挺充實。在這次的設計中，又學到了很多課本上沒有的知識，為即將到來的大四做了一個不錯的鋪墊。這次的設計加深了我對PLC的理解，更清楚的了解了它的工作過程，從掃描、執(zhí)行到輸出就像電影般在我腦中回放著。還有就是課題中機械與行程開關的巧妙結合給我許多啟發(fā)，所謂機電不分家，這讓我明白了在以后的學習中不能只是局限于本專業(yè)，還應學習些機械方面的東西，機電一體化才是更實用的、更巧妙的。然后就是團隊合作，如果沒有與同學的交流，許多問題或許我現(xiàn)在還弄不明白。在此，感謝那些幫助我的同學。同時，我也發(fā)現(xiàn)了自己的一些問題，對某些東西太過于叫真兒，還有就是語言表達能力欠缺，不能較有效的組織語言，這兩個問題是我以后應多加關注和認真改正的。最后，感謝三位老師的耐心指導。六、參考文獻1郁漢琪.電氣控制與可編程控制器應用技術.東南大學出版社2廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應用M.重慶