2022年基于PLC的XA卧式铣床电气控制系统设计.docx
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1、精品学习资源【摘要】本论文主要阐述了可编程掌握器plc 在 XA6132万能铣床数控化改造中地技术应用问题,利用 plc 地自身特性解决传统继电器-接触器电器掌握系统存在地线路复杂、牢靠性稳固性差、故障诊断和排除困难等难题.由于 plc 电气掌握系统与继电器 - 接触器电器掌握系统相比 , 具有结构简洁、编程便利、调试周期短、牢靠性高、抗干扰才能强、故障率低、对工作要 求环境低等一系列优点 . 因此, 本论文对 XA6132万能铣床地数控改造 , 将把 plc掌握技术应用到改造方案中去 , 从而大大提高铣床地工作性能 . 论文分析了铣床地掌握原理 , 制定了可编程掌握器改造 XA6132万能铣
2、床电气掌握系统地设计方案, 完成了电气掌握系统硬件和软件地设计 . 其中包括 plc 机型地挑选、 I/O 端口地安排、 I/O 硬件接线图地绘制、 plc 梯形图程序地设计、对 plc 掌握铣床地工作过程作了具体地阐述 . 论述了采纳 plc 取代传统继电器 - 接触器电器掌握系统从而提高机床工作才能地方法 , 给出了相应地掌握原理图 .目 录1 绪论 .31.1 机床数控化改造是工艺设备更新地途径31.2 机床数控化改造地条件42 XA6132 型卧式万能铣床地基本结构和掌握要求43 数控化改造地一般途径53.1 主传动地数控化改造53.2 进给传动地数控化改造54 机床地 PLC 掌握系
3、统设计74.1 机床 PLC 掌握系统设计地基本原就74.2 机床 PLC 掌握系统设计地基本内容74.3 机床 PLC 掌握系统地一般步骤84.4 基于 PLC 地铣床电气掌握系统硬件设计84.5 基于 PLC 地铣床电气掌握系统程序设计85 基于 PLC 地 XA6132 万能铣床电气掌握系统硬件部分地设计9欢迎下载精品学习资源5.1 PLC 型号地挑选 .95.2 PLC 地 I/O 端口安排表115.3 PLC 地外部硬件接线图125.4 XA6132 铣床掌握梯形图地设计13终止语 .16谢词 .16参 考 文 献 .171 绪论1.1 机床数控化改造是工艺设备更新地基本途径一个企业
4、要想在猛烈地市场竞争中获得生存、得到进展,他必需是能在最短地时间里以优异地质量、低廉地成本,制造出符合市场需求地、性能合适地产品.判定市场上产品地变化, 打算近期或较长期地生产支配,主动调整产品地结构, 生产适销对路和技术附加值高地产品, 主要取决于决策者地敏捷观看和坚决决心,要是产品地性能完善,设计出参数合理、性能优良、操作便利地产品,主要取决于设计者地素养和才能;产品质量地优劣、制造周期地长短、生产成本地高低,又往往受工厂现有加工设备地直接影响.现代化地加工设备能高效率、 高质量、低成本地加工出所需地零件.当今科学技术飞速前进,特别是运算机技术和为电子技 术地迅猛进展 ,机和电相互融合、渗
5、透,促使机电一体化产品地相继涌现.在机床行业中 ,数控机床地产生、快速地进展、不断地完善、广泛地应用就是其例证.当前,机床地数控化率已成为衡量一个国家机床工业水平地重要标志.我国地机械制造水平与发达国家相比差距很大.目前,我国平均单机地生产效率只有美、 日等国地 1/10, 全员劳动生产率约为他们地1/25. 设备役龄长、技术水平落后使其缘由之一. 为转变落后现状,采纳先进地工艺设备,包括采纳数控机床 ,逐步增加数控机床所占地比重,已成为我国制造技术进展地总趋势,由于零件地类型、外形、尺寸和用途差异很大,零件地加工批量相差悬殊 ,零件地加工质量和精度要求有显著地不同,因此 ,机械制造业需要不同
6、类型地数控机床和高、中、低档地不同层次地数控机床.购买新地数控机床是提高数控化率地主要欢迎下载精品学习资源途径;改造旧机床、配置数控系统,把一般地旧机床改造成数控机床也是提高数控化率地途径.1.2 机床数控化改造地条件X 旧机床能够改造成数控机床 ,但并非全部地旧机床都可以改造成数控机床 ,衡量是否可以改装地主要标准是机床基础件地刚性地改装地经济性 .(内容用小四号宋体 ,论文字间距设置为:标准 .行间距设置为:固定值 20 磅)(1) 机床基础件必需是具有足够地刚性 数控机床属于高精度地机床 ,工件地移动或刀具移动位置置精度要求都很高,一般在 0.0010.01mm 高地定位精度和运动精度要
7、求机床基础件具有很高地静刚度和动刚度.基础件不稳固 ,受力后简洁变形地旧机床都不行以改装成数控机床 .机床数控化改造地费用合适,经济性好 ,机床数控改装分两部分进行:一是修理机械部分, 更换或修理磨损地零件,测试大型基础零件,增加新地功能装置,回复或提高机床地精度和性 能;用新地数控系统和相应地配置来代替老地.改造总费用也是由机械修理和增加数控系统两部分组成 ,机械改造地费用与旧机床原有零件利用地多少有着亲密地关系.数控系统地价格队新、旧机床都一样 .如机床数控化改造地总费仅为董雷规格设备价格地50%60% 时,该机床数控改造在经济上才是合算地.但由于数控系统本身价格较高,从经济成效考虑 ,大
8、、中、小型机床 ,特别是重型机床 ,最合适数控改造.2 XA6132 型卧式万能铣床地基本结构和掌握要求XA6132型万能卧式铣床由床身、悬梁、万杆支架、升降台等部分组成.铣床地主要运动形式有主轴 带动刀具 旋转运动和工作台 固定工件 地进给运动 ,两种运动分别用两台电动机 M2 、M3 拖动 .主轴所带铣刀地旋转运动有顺铣和逆铣两种工作方式,升降台分为巨型和圆形两层结构 ,巨型工作台可实现工作台纵向、横向、和垂直三种直线进给运动,对应左右、前后、上下、六个移动方向.装有圆工作台地万能铣床仍有回转运动,万能铣床地矩形 , 圆形工作台共有四种运动形式.工作台进给电动机M 经机械传动链传动 ,由电
9、磁离合器挑选欢迎下载精品学习资源工作台地工进和快退进给,并由机械离合器接通相应地方向地机械传动链,驱动工作台实现各方向地移动进给 .XA6132 卧式万能铣床地掌握要求如下:(1) 主轴电动机 M27.75kw 空载时直接启动 ,要实现两地掌握地正反转顺逆铣 运动及电磁离合器地停止制动采纳电磁离合器 ,为安全和操作便利 ,换刀时 ,使主轴处于制动状态.由于主轴地正、反转 ,不需要常常变换 ,通常在加工前设置传动方向 .(2) 工作台驱动电机M31.5kw 要求能够实现正转、反转,并要求两个工作台 矩形、圆形 各个方形地运动互锁,矩形工作台地六个运动方向和圆形工作台地旋转运动要求互锁,任何时刻,
10、只答应存在一种运动形式地一个方向运动.(3) 主轴旋转与工作台进给运动采纳机械齿轮变速箱调速,要求主轴电动机和工作台电动机在主轴和进给变速时能够瞬时冲动,保证变速时齿轮地正确啮合和设备地安全.(4) 为防止打刀 ,要求主轴电动机驱动M2 启动后 ,工作台驱动电动机M3 方能启动 .(内容用小四号宋体 ,论文字间距设置为:标准.行间距设置为:固定值20 磅)3 数控化改造地一般途径3.1 主传动地数控化改造机床主传动地作用是把电动机地转速和转矩通过变速箱传给主轴 ,使工件或刀具以各种不同地速度运动 .转传动性能地好坏 ,直接影响零件地加工质量和生产效率 .机床地主传动一般采纳一般沟通电动机或直流
11、电动机拖动两种形式 .1、主传动电气部分地数控改造XA6132 铣床主传动采纳一般沟通异步电动机拖动,如此类中、小型机床 ,其本身价格较低,改造费用过高 ,改造周期过长都将降低这类机床进行数控改造地经济价值.所以在一般情形下 ,对机床地主传动均实行保留原电器系统地方案.在本次设计中仍旧保留主轴电机,拆除原有地滑动齿轮变速箱装置以及正反转掌握电路.采纳变频器来掌握主轴沟通电机地正反转 以及实现无级调速功能.2 主轴机械部分地改造 内容用小四号宋体,论文字间距设置为:标准.由于主轴采纳变频器实现无级变速,因此主传动系统采纳同步地齿形带来传递运动.对于主轴本身其刚性和旋转精度以及支承地刚性都将直接影
12、响零件地加工精度.因此主轴部分地改造 ,第一要保证本身地刚性以及修复和提高本身地旋转精度.XA6132铣床主轴支撑采纳滑动轴承,本次改造中为了提高承载才能,增大主轴转速 ,保持旋转精度 ,改用静压轴承来代替原轴承.欢迎下载精品学习资源3.2 进给传动地数控化改造在数控机床中 ,进给传动地作用是接受数控系统地指令,经放大后使刀具做精确定位或按规 定地轨迹做严格地相对运动,如直线、斜线、圆弧等,加工出符合要求地零部件.对进给传动 地要求为:高精度 ,及高地定位精度和重复定位精度以及加工零件地综合精度;高品质,及频带宽 ,响应快 ,动、静态速降小 ,调速范畴宽;高速度 ,及能快速定位 ,以提高效率;
13、大功率 ,及能输出大地力矩和功率 ,以满意加工地需要.1.进给传动电气部分地数控化改造( 1)确定掌握方式:数控系统地掌握方式基本上分为开环、闭环、半闭环三种 .一般机床数控化改造挑选哪种掌握方式 ,需依据具体情形确定 .一般小型采纳开环掌握 , 中、重型采纳半闭环掌握 ,由于闭环掌握需直接测出移动部件地实际位置 ,直线测量元件 ,工作量大 ,费时多 ,而且闭环掌握地调试想打麻烦 ,它地稳固性与机械部分地各种非线性因素有很大地关系 ,在机床数控改造中一般不采纳闭环掌握地方式 .对 XA6132 地改造中为其配置日本 FANUC 公司地 POWER MATEO 数控系统 .( 2)挑选伺服系统:
14、目前 ,使用比较广泛地伺服系统有步进电机驱动系统、可控硅直流伺服系统以及大功率晶体管直流脉宽调制(PWM )伺服系统 .改造中采纳直流伺服系统.( 3)挑选位置测量元件:位置测量元件是伺服系统中地一部分,用来测量运动部件按指令移动位置置量 ,并将其位置量反馈给数控系统.为之测量元件可分为旋转型测量元件和直 线型测量元件两类 .旋转型测量元件又分为旋转变压器和光电脉冲编码器,这两种测量元件均可用于数控系统地半闭环掌握中,用来测量伺服电机地角位移量;直线型测量元件有感应同步器和光栅 ,这两种元件多用在闭环掌握方式地数控系统中,在机床地数控改造中一般不行用.设计中选取光电编码器作为位置测量元件. 2
15、.进给传动机械部分地数控改造( 1)导轨副:原铣床地导轨采纳滑动导轨,其结构简洁 ,制造便利 ,承载面积大 ,接触刚度好、抗震性强等一系列优点.但滑动导轨地静摩察系数随速度变化而变化,摩擦缺失大 ,在低速时易显现爬行现象 ,直接影响运动部件地定位精度.改造中 在原移动部件地导轨上粘接聚四氟乙烯软带,该软带摩察系数小 ,动、静摩擦系数差别小,部件运行平稳、无爬行 ,定位精度高 .没有震惊 ,提高欢迎下载精品学习资源了工件表面加工质量 ,延长了刀具寿命 .软带耐磨损 ,且嵌入性能好 ,与其协作地金属导轨面不会拉伤 ,软带有自润滑性 ,当机械润滑系统显现故障时 ,导轨不会拉伤 .( 2)进给箱:原铣
16、床为齿轮结构 ,改造中取消原进给箱 ,依靠数控系统和伺服系统掌握工作台地进给 ,提高其定位精度 ,达到伺服掌握目地 .( 3)移动部件:在机床地进给传动链中 ,需将旋转运动变换成直线运动 .原铣床采纳一般丝杠副有自锁才能 ,在垂直进给机构中不用附加制动装置 .其缺点是摩擦阻力大 ,传动效率低,动、静摩察系数相差大 ,在低速时易显现爬行 .数控机床要求进给部分地移动部件灵敏度好、精度好、反应快、无爬行.采纳滚珠丝杠副可满意数控机床进给运动地要求.在机床数控化改造时,由于滚珠丝杠副地径向尺寸较大, 很多相关部位都需要修改,往往用原丝杠副 ,但为排除过大地丝杠与螺母间隙,应将原单螺母改为可调间隙地双
17、螺母副.( 4)基于 plc 地 XA6132 万能铣床电气掌握系统硬件部分地设计在铣床地改造中我们将其运动掌握改造为CNC 运算机掌握系统 ,将其帮助机械动作掌握(继电器、接触器)部分改造为 plc 可编程掌握 .4. 机床地 PLC 掌握系统设计4.1 机床 PLC 掌握系统设计地基本原就设计任何一个机床PLC 掌握系统 ,就像设计任何一种机床电气掌握系统一样,其目地都是通过掌握被控对象机床来实现其机械加工地生产工艺要求,提高产品地生产效率和产品地质量,因此在设计 PLC 掌握系统时 ,应遵循以下基本原就 :(1) 机床地 PLC 掌握系统应能掌握机床设备最大限度地满意机床地生产工艺要求.
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- 2022 基于 PLC XA 卧式 铣床 电气控制 系统 设计
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