最新T2120深孔镗床.docx

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateT2120深孔镗床T2120深孔镗床前言人类对深孔加工技术的需求至少可以上溯到14世纪欧洲滑膛枪的问世，远比第一次产业革命现代化机械技术革命来的要早。至上世纪60年代深孔加工技术被用来应用于石油、煤炭采掘、水火力发电机组制造、船舶、航空航天、冶金化工、木材加工机械、饲料机械、等不同行业的装备制造。以深孔零件外特征的民品装备不断涌现出新的品种，成为20世纪下半页装备制造

2、业中的一只新秀。深孔钻是加工深孔的专用设备。钻深孔时为保证加工质量、提高工效，加工中钻头的冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。传统的控制方案是采用继电器接触器控制与液压控制相结合的方法，由于进给次数多，且有快进、快退、工进等多种进给速度的变换，控制系统较复杂，大量的硬件系统接线使系统的可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率，影响了设备的加工质量。本次课程设计维持两周，在老师的辛勤布置和指导下，我们采用可编程控制器与液压相结合可以较好的解决这一问题，可大大的减少系统的硬件接线，提高了工作可靠性。而且在加工工艺改变时，只需要修改程序，就可适应新的加工要求，大大的提高了工作效率。可编程控制器是应用

3、最广泛的以计算机技术为核心的自动控制装置。我们这次课程设计采用西门子公司的S7-200系列小型PLC,S7-200的编程软件为PID控制、网络通信、高速输入输出、位置控制、文本显示器等提供了大量的向导，只需要在向导的对话框中输入一些参数，就可以自动生成用户程序。机床数控化改造的目的和实现方法 传统机床为什么要数控化改造 一、机床数控化改造的意义 一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性。 1. 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 2. 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。 3. 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要工

4、人“修配”。 4. 可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。 5. 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 6. 降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。 数控技术现已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 二、机床数控化改造的主要形式有以下几点： 其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； 其二是NC化，在普通机床上加数控系统，改造成NC机床、CNC机床； 其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机

5、械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新； 其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。 三、机床改造的优缺点 减少投资额、交货期短，同购置新机床相比，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。 机械性能稳定可靠，结构受限。所利用的床身、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

6、造。 用户熟悉了解设备、便于操作维修，购买新设备时，不了解新设备是否能满足其工艺要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。 可以采用最新的控制技术 可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。 四、改造方案的确定 改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括： 1. 机械修理与电气改造相结合 一

7、般来说，需进行数控改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因数控改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定数控改造与机械修理。机械性能的完好是数控改造成功的基础。 为配合数控改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。同时对停机后需拆、改、加工的部分等应事先规划完毕，提出明确要求，与整个改造工作衔接得当。 2. 新旧系统接口的转换设计 根据每台设备改造范围不同，需事先设计接口部分转换，若全部改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、参数测量点、维修位置等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、中小连接点少，强弱

8、电干扰最小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等，必要时需自行制作转换接口。 合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。改造工作涉及机械、液压、电气、控制、传感等，因为验收标准是对新系统的考核，制定时必须实事求是，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能轻易修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。 五、改造方案的实施 准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为： 1. 原机床的全面保养 机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。

9、其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。 2. 原系统拆除 原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆（局部改造情况下）。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。 3. 改造的实施与调试 机床改造应按预先制定好的方案按先后顺序进行。 调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生。调试

10、现场必须清理干净，无多余物品；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加载；能模拟试验的，先模拟后实动；能手动的，先手动后自动。 可以参照国内外有关数控机床切削试件标准，在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，一般不宜采用产品零件作试件使用。 目 录第一章 T2120深孔镗床的简介 1第一节T2120镗床的主要结构及功能 1第二节 控制要求 10第三节 T2120的电气控制线路10第四节 工作原理11第五节T2120镗床的优缺点11第二章 T2120镗床电气控制线路改造13第一节 改造T2120镗床目的及意义 19

11、第二节 PLC对T2120深孔镗床的改造 191.PLC对T2120改造的目的212.PLC优点及选择 223. PLC实物图224、S7-200CPU224主要技术指标235、改造部分25 5、程序运行、监视与调试 28 6、结束语 28 7、致 谢 29 8、参考文献 30第一章T2120深孔镗床的简介 一、T2120镗床的主要结构及功能T2120深孔钻镗床是深孔钻镗床的一种，其中T代表镗床，21代表这种机床可以钻和镗，20代表这种深孔钻镗床的最大镗孔直径为200mm. 机床主要有床体部分、床头箱、卡盘体、托板进给系统、进给箱、受油器、冷却部分、排屑装置、工件中心架、液压系统、镗杆支架、马

12、达装置、电气系统等组成。机床的床身是由多节床体组合而成，床体是三面封闭且有斜置筋板的结构，刚性较好。床身导轨式矩形的，承受能力大，导向精度好，导轨经过了淬火处理，耐磨性较高。床身导轨的凹槽中，安装着进给丝杠，丝杠是由多节组合而成，两端由支架支撑，中间由两个拖架铺助支撑，拖架可以沿凹槽底部的导轨移动，其行程与停留时靠拖板部分上的拉板和滚柱来控制。床身的前壁有一T型槽，其上装有镗杆支架定程座和拖板定程座，以便控制拖板和镗杆支架的位置。床身前壁装有齿条，与手动装置的齿轮啮合，供移动中心架、托架、镗杆支架用T2120型深孔镗床是加工圆柱形深孔零售的专用机床，它主要用于钻、镗削通孔、也可以进行光整滚压加

13、工。在镗削方式上采用推镗；在排屑方式上，钻削是采用内排屑方式，镗削是采用前排屑方式，在生产中适于大批生产，也适于单间小批生产。该机床是专门加工圆柱形深孔工件的设备，机床可完成内孔的钻、镗、扩、滚压加工。该机床钻孔时采用BTA内排屑的加工工艺，镗孔时采用向前（床头端）排切削液、排切屑的工艺方式。机床可用于加工机床的主轴孔，各种液压油缸、汽缸等圆柱形通孔、盲孔及阶梯孔。机床广泛用于煤炭、液压机械、石油、军工、电力、航空等行业。机床床身采用优质铸铁制造，刚性强；导轨经淬火处理耐磨性高，精度保持性好。主轴转速范围广，进给系统由交流伺服电机驱动，能满足各种深孔加工工艺的需要。授油器紧固和工件顶紧装置采用

14、液压系统，配备仪表显示，利于操作、安全可靠。主要技术规格及性能参数：技术规格参数工作范围镗孔直径范围40-200mm钻孔直径范围40-80mm镗孔最大深度1-12m(每间隔1m一种规格)工作夹持直径范围60-300mm主轴主轴中心高350mm床头箱主轴孔径75mm主轴前端锥孔85mm,1:20主轴变速范围、级数40-670r/,min 12级进给进给速度范围（无级）5-300mm/min托板快速移动速度2m/min电机主电机N=30kw,n=980r/min液压泵电机N=1.5,=1440r/min托板快速电机N=3kw,n=2880r/min进给电机N=4.4kw(交流伺服)冷却泵电机N=5

15、.5KW,N=1460r/min(4组)钻杆箱钻杆箱主轴孔径75mm钻杆箱主轴前端锥孔85mm,1:20钻杆箱主轴传速范围、级数80-350r/min 6级其它冷却系统额定工作压力2.5MP冷却系统流量100、200、300、400l/min液压系统额定工作压力6.3MPa授油器承受最大轴向力68KN授油器对工作的最大额紧力20KN外形尺寸及重量参数(mm)地面空间(长宽高)净重(t)毛重(t)1000 79482873155011.412.22000 99482873155013.914.93000119482873155015.716.74000139482873155018.219.55

16、00015948287315502021.36000179482873155021.823.47000199482873155023.625.28000219482873155026.228.1二、控制要求：1、为适应各种工件的加工工艺，主轴应有较大的调速范围。采用交流双速电动机驱动的滑移齿轮有级变速系统。由于镗削加工是恒功率负载，接法为三角形-双星形。2、由于采用滑移齿轮变速，为防止顶齿现象，要求主轴系统变速时作低速断续冲动。3、加工过程中可以调速，要求主轴正反转点动调速，通过主轴电动机低速正反转实现。4、主轴电机低速时可以直接启动，在高速时控制电路要保证先接通低速经延时再接通高速以减少启动

17、电流。5、进给部件多，快速进给用另一台电机拖动。三、电气控制方式的T2120镗床的控制线路图：四、电气控制的T2120镗床的工作原理：五、T2120深孔镗床的优缺点：通过上述T2120深孔镗床的简介，我们对T2120有了一定的了解。深孔钻镗床虽是专门加工圆柱形深孔工件的设备，具有机床牢固、刚性强，但也有很多不足之处：在加工效率方面，人为制动较为滞后，效率不高；在加工精度方面，不具有精确的深度显示和深度控制功能，不能很好地显示和控制精度要求，特别是在加工盲孔、阶梯孔等有深度要求的工件时，该性能就显得不突出了。那么怎样提高机床加工精度及工艺？答案很简单，那就是在保持原有机床优点的基础上，对机床进行

18、改造，改掉其不足之处，从而整体上提高机床的性能。第二章T2120镗床电气控制线路的改造一、改造T2120镗床的目的及意义：在原有机床机床床身采用优质铸铁制造，刚性强；导轨经淬火处理耐磨性高，精度保持性好的基础上，为了提高机床的加工效率和精度要求及控制，实现快速、高效、准确、安全的功能，就要对机床进行部分改造了。改造后的机床，可以更好地提高工作效率，更好进行精度控制，从而提高加工精度。二、PLC对T2120深孔镗床的改造：我们对T2120镗床的改造方向，就是由原来的电气控制方式转变为PLC控制，因而就要用到PLC进行控制。1、PLC对T2120镗床改造的目的：我们使用的传统T68镗床由于继电器、

19、接触器控制的电路复杂，动作速度慢、可靠性差、故障诊断与排除困难等缺点，给企业生产带来很大的不便，生产效率低下。而在集成电路、计算机技术基础上发展起来一种新型工业控制设备，可编程控制器。它具有可靠性高，抗干扰能力强；编程简单，易于掌握；组合灵活，使用方便；功能强，通用性好；开发周期短，成功率高；体积小，重量轻，功耗低等优点。随着PLC的发展，其应用范围越来越广。针对这一现象，我们可以利用可编程控制器来取代传统镗床中的继电器、接触器控制的电路部分。 2、PLC的优点及选择：可编程序控制器，简称PLC。它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。它具有可靠性

20、高，抗干扰能力强；编程简单，易于掌握；组合灵活，使用方便；功能强，通用性好；开发周期短，成功率高；体积小，重量轻，功耗低等优点。随着PLC的发展，其应用范围越来越广。我们所运用的传统T2120镗床输入端一共有12个，输出端有6个。所以我们选用型号为西门子S7-200CPU224的可编程序控制器。3、西门子PLC S7-200实物图：4、西门子S7-200系列CPU224主要技术指标：技术规范 CPU 224 CPU 224XP 集成的数字量输入/ 输出 14 入/10 出 14 入/10 出可连接的扩展模块数量 (最大) 7 个 7 个最大可扩展的数字量输入/ 输出范围 168 点 168点最

21、大可扩展的模拟量输入/ 输出范围 35 点 38 点用户程序区 8 KB 12KB 数据存储区 8 KB 10KB数据后备时间 (电容) 100 小时 100小时后备电池 (选件) 200 天 200天编程软件 Step 7-Micro/WIN Step7-Micro/WIN布尔量运算执行时间 0.22 s 0.22 s标志寄存器/ 计数器/ 定时器 256/256/256 256/256/256高速计数器 6 个30 KHz 6 个100 KHz 高速脉冲输出 2 个20 KHz 2 个100 KHz通讯接口 1 个RS-485 2 RS-485 外部硬件中断 4 4支持的通讯协议 PPI, MPI, 自由口 PPI,MPI ,自由口 Profibus DP Profibus DP模拟电位器 2 个8 位分辨率 2 个8 位分辨率实时时钟 内置时钟 内置时钟外形尺寸 (长 X 宽 X 高, mm) 120.5 x 80 x 62 90 x 80 x 625、改造方案：我们保留控制部分所有的按扭和位置开关,作为可编程控制器的信号输入部分.利用可编程控制器即西门子S7-200取代所有接触器继电器.按照正常使用镗床操作流程,通过可编程控制器编程,输出相应的输出信号,控制直流伺服电机及调速器实现高低速,正反转.-