M1432A万能外圆磨床改造

南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）M1432A万能外圆磨床电气系统的PLC改造曹力凡班级09电气一专业电气自动化教学系机电系指导老师顾子明完成时间年月日至年月日摘要此改造过程主要涉及到设备的结构分析、过程分析以及PLC的硬件系统和软件系统的改造，最后进行机床改造的系统调试。此机床在改造前对零部件的磨削精度较低，粗糙值较大，尤其是在尺寸精度和圆度方面不够精致，相对改造前的机床，改造后能够很好的缩小精度差值，使得被磨削的零部件更加符合要求。关键词：M1432A磨床PLC改造1引言：可编程控制器是一种具有高可靠性、强抗干扰能力及编程简单、易于使用等有点的新一代工业控制装置。M1432A型玩万能外圆磨床是目前比较典型的一种普通精度级外圆磨床，可以用来加工外圆柱面及外圆锥面，利用磨床上配备的内圆磨具还可以磨削内圆柱面和内圆锥面，也能磨削阶梯轴的轴肩和端平面。这种磨床的万能性程度较高，但自动化程度较低。本文介绍采用PLC技术对其控制线路进行改造，将两者合理的结合，充分体现了PLC的诸多优点，使M1432A型万能外圆磨床的自动化程度上升、接线简单、易于使用、维修比较方便，最主要的是使它的可靠性有了显著的提高。2M1432A万能外圆磨床的介绍M1432A万能外圆磨床主要用于内(外)圆表面的磨削加工。它属于精加工机床类，其切削力变化不大，最大磨削长度为1500mm,最大磨削直径为320mm。整体结构如下图1.1所示。图1.1M1432A万能外圆磨床2.1磨床的特点由于机床加工工艺的要求，M1432A型万能外圆磨床液压系统是机床液压系统中要求较高、较复杂的一种。其主要特点是：(1)系统采用节流阀回油节流调速回路，功率损失较小。(2)工作台采用了活塞杆固定式双杆液压缸，保证左、右往复运动的速度一致，并使机床占地面积不大。(3)本系统在结构上采用了将开停阀、先导阀、换向阀、节流阀、抖动缸等组合一体的操纵箱。使结构紧凑、管路减短、操纵方便，又便于制造和装配修理。此操纵箱属行程制动换向回路，具有较高的换向位置精度和换向平稳性。2.2磨床的功能和主要部件结构M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削IT5～IT7精度的圆柱形或圆锥形外圆和内孔，该机床的液压系统具有以下功能：(1)能实现工作台的自动往复运动，并能在0.05～4m/min之间无级调速，工作台换向平稳，起动制动迅速，换向精度高。(2)为方便装卸工件，尾架顶尖的伸缩采用液压传动。(3)工作台可作微量抖动：切入磨削或加工工件略大于砂轮宽度时，为了提高生产率和改善表面粗糙度，工作台可作短距离(1～3mm)、频繁往复运动(100～150次/min)。(4)传动系统具有必要的联锁动作：a、工作台的液动与手动联锁，以免液动时带动手轮旋转引起工伤事故。b、砂轮架快速前进时，可保证尾架顶尖不后退，以免加工时工件脱落。c、磨内孔时，为使砂轮不后退，传动系统中设置有与砂轮架快速后退联锁的机构，以免撞坏工件或砂轮。(5)砂轮架快进时，头架带动工件转动，冷却泵启动；砂轮架快速后退时，头架与冷却泵电机停转。2.3磨床的工作原理2.3.1工作台的往复运动(1)工作台右行：如图所示状态，先导阀、换向阀阀芯均处于右端，开停阀处于右位。其主油路为：进油路：液压泵19→换向阀2右位(P→A)→液压缸2右腔；油路：液压缸9左腔→换向阀2右位(B→T2)→先导阀1右位→开停阀3右位→节流阀5→油箱。液压油推液压缸带动工作台向右运动，其运动速度由节流阀来调节。(2)工作台左行：当工作台右行到预定位置，工作台上左边的挡块拨与先导阀1的阀芯相连接的杠杆，使先导阀芯左移，开始工作台的换向过程。先导阀阀芯左移过程中，其阀芯中段制动锥A的右边逐渐将回油路上通向节流阀5的通道。(D2→T)关小，使工作台逐渐减速制动，实现预制动；当先导阀阀芯继续向左移动到先导阀芯右部环形槽，使a2点与高压油路相通，先导阀芯左部环槽使a1→a1′接通油箱时，控制油路被切换。这时借助于抖动缸推动先导阀向左快速移动(快跳)。其油路是：进油路：泵19→精滤油器21→先导阀1左位(a2′→a2)→抖动缸6左端。回油路：抖动缸6右端→先导阀1左位(a1→a1′)→油箱。因为抖动缸的直径很小，上述流量很小的压力油足以使之快速右移，并通过杠杆使先导阀芯快跳到左端，从而使通过先导阀到达换向阀右端的控制压力油路迅速打通，同时又使换向阀左端的回油路也迅速打通(畅通)。下图为M1432A型外圆磨床液压系统原理图。其工作原理如下：图1.2M1432A型外圆磨床液压系统原理图1—先导阀2—换向阀3—开停阀4—互锁缸5—节流阀6—抖动缸7—挡块8—选择阀9—进给阀10—进给缸11—尾架换向阀12—快动换向阀13—闸缸14—快动缸15—尾架缸16—润滑稳定器17—油箱18—粗过滤器19—油泵20—溢流阀21—精过滤器22—工作台进给缸双向进给丝杠螺母润滑P1无进给左端进给右端进给这时的控制油路是：进油路：泵19→精滤油器21→先导阀1左位(a2′→a2)→单向阀I2→换向阀2右端。回油路：换向阀2左端回油路在换向阀芯左移过程中有三种变换。首先：换向阀2左端b1′→先导阀1左位(a1→a1′)→油箱。换向阀芯因回油畅通而迅速左移，实现第一次快跳。当换向阀芯1快跳到制动锥C的右侧关小主回油路(B→T2)通道，工作台便迅速制动(终制动)。换向阀芯继续迅速左移到中部台阶处于阀体中间沉割槽的中心处时，液压缸两腔都通压力油，工作台便停止运动。换向阀芯在控制压力油作用下继续左移，换向阀芯左端回油路改为：换向阀2左端→节流阀J1→先导阀1左位→油箱。这时换向阀芯按节流阀(停留阀)J1调节的速度左移由于换向阀体中心沉割槽的宽度大于中部台阶的宽度，所以阀芯慢速左移的一定时间内，液压缸两腔继续保持互通，使工作台在端点保持短暂的停留。其停留时间在0～5s内由节流阀J1、J2调节。最后当换向阀芯慢速左移到左部环形槽与油路(b1→b1′)相通时，换向阀左端控制油的回油路又变为换向阀2左端→油路b1→换向阀2左部环形槽→油路b1′→先导阀1左位→油箱。这时由于换向阀左端回油路畅通，换向阀芯实现第二次快跳，使主油路迅速切换，工作台则迅速反向启动(左行)。这时的主油路是：进油路：泵19→换向阀2左位(P→B)→液压缸22左腔。回油路：液压缸22右腔→换向阀2左位(A→T1)→先导阀1左位(D1→T)→开停阀3右位→节流阀5→油箱。当工作台左行到位时，工作台上的挡铁又碰杠杆推动先导阀右移，重复上述换向过程。实现工作台的自动换向。2.3.2工作台液动与手动的互锁工作台液动与手动的互锁是由互锁缸4来完成的。当开停阀3处处于图位置时，互锁缸4的活塞在压力油的作用下压缩弹簧并推动齿轮Z1和Z2脱开，这样，当工作台液动(往复运动)时，手轮不会转动。当开停阀3处于左位时，互锁缸4通油箱，活塞在弹簧力的作用下带着齿轮Z2移动，Z2与Z1啮合，工作台就可用手摇机构摇动。2.3.3砂轮架的快速进、退运动砂轮架的快速进退运动是由手动二位四通换向阀12(快动阀)来操纵，由快动缸来实现的。在图8-2所示位置时，快动阀右位接入系统，压力油经快动阀12右位进入快动缸14右腔，砂轮架快进到前端位置，快进终点是靠活塞与缸体端盖相接触来保证其重复定位精度；当快动缸左位接入系统时，砂轮架快速后退到最后端位置。为防止砂轮架在快速运动到达前后终点处产生冲击，在快动缸两端设缓冲装置，并设有抵住砂轮架的闸缸13，用以消除丝杠和螺母间的间隙。手动换向阀12(快动阀)的下面装有一个自动启、闭头架电动机和冷却电动机的行程开关和一个与内圆磨具联锁的电磁铁(图上均未画出)。当手动换向阀12(快动阀)处于右位使砂轮架处于快进时，手动阀的手柄压下行程开关，使头架电动机和冷却电动机启动。当翻下内圆磨具进行内孔磨削时，内圆磨具压另一行程开关，使联锁电磁铁通电吸合，将快动阀锁住在左位(砂轮架在退的位置)，以防止误动作，保证安全。2.3.4砂轮架的周期进给运动砂轮架的周期进给运动是由选择阀8、进给阀9、进给缸10通过棘爪、棘轮、齿轮、丝杠来完成的。选择阀8根据加工需要可以使砂轮架在工件左端或右端时进给，也可在工件两端都进给(双向进给)，也可以不进给，共四个位置可供选择。上图所示为双向进给，周期进给油路：压力油从a1点→J4→进给阀9右端；进给阀9左端→I3→a2→先导阀1→油箱。进给缸10→d→进给阀9→c1→选择阀8→a2→先导阀1→油箱，进给缸柱塞在弹簧力的作用下复位。当工作台开始换向时，先导阀换位(左移)使a2点变高压、a1点变为低压(回油箱)；此时周期进给油路为：压力油从a2点→J3→进给阀9左端；进给阀9右端→I4→a1点→先导阀1→油箱，使进给阀右移；与此同时，压力油经a2点→选择阀8→c1→进给阀9→d→进给缸10，推进给缸柱塞左移，柱塞上的棘爪拨棘轮转动一个角度，通过齿轮等推砂轮架进给一次。在进给阀活塞继续右移时堵住c1而打通c2，这时进给缸右端→d→进给阀→c2→选择阀→a1→先导阀a1′→油箱，进给缸在弹簧力的作用下再次复位。当工作台再次换向，再周期进给一次。若将选择阀转到其他位置，如右端进给，则工作台只有在换向到右端才进给一次，其进给过程不再赘述。从上述周期进给过程可知，每进给一次是由一股压力油(压力脉冲)推进给缸柱塞上的棘爪拨棘轮转一角度。调节进给阀两端的节流阀J3、J4就可调节压力脉冲的时期长短，从而调节进给量的大小。2.3.5尾架顶尖的松开与夹紧尾架顶尖只有在砂轮架处于后退位置时才允许松开。为操作方便，采用脚踏式二位三通阀11(尾架阀)来操纵，由尾架缸15来实现。由图可知，只有当快动阀12处于左位、砂轮架处于后退位置，脚踏尾架阀处于右位时，才能有压力油通过尾架阀进入尾架缸推杠杆拨尾顶尖松开工件。当快动阀12处于右位(砂轮架处于前端位置)时，油路L为低压(回油箱)，这时误踏尾架阀11也无压力油进入尾架缸14，顶尖也就不会推出。尾顶尖的夹紧是靠弹簧力。2.3.6抖动缸的功用抖动缸6的功用有两个。第一是帮助先导阀1实现换向过程中的快跳；第二是当工作台需要作频繁短距离换向时实现工作台的抖动。当砂轮作切入磨削或磨削短圆槽时，为提高磨削表面质量和磨削效率，需工作台频繁短距离换向—抖动。这时将换向挡铁调得很近或夹住换向杠杆，当工作台向左或向右移动时，挡铁带杠杆使先导阀阀芯向右或向左移动一个很小的距离，使先导阀1的控制进油路和回油路仅有一个很小的开口。通过此很小开口的压力油不可能使换向阀阀芯快速移动，这时，因为抖动缸柱塞直径很小，所通过的压力油足以使抖动缸快速移动。抖动缸的快速移动推动杠带先导阀快速移动(换向)，迅速打开控制油路的进、回油口，使换向阀也迅速换向，从而使工作台作短距离频繁往复换向—抖动。2.4磨床的元器件选择1、HK-JC01电源控制面板（铝制面板）（1）交流电源（带有漏电保护措施）通过市电提供三相交流电源（AC3~380V）（2）人身安全保护体系电压型漏电保护器：对线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。2、M1432铁面板：面板上装有断路器、熔断器、接触器、热继电器、变压器等元器件，这些元器件直接安装在面板表面可以直观的看它们的动作情况。3、电动机：分别用5个380V三相鼠笼异步电动机，分别用油泵电动机、头架电动机、外圆砂轮电动机、内圆砂轮电动机和冷却泵电动机。4、故障开关器：设有32个开关，其中K1到K25用于故障设置；K26到K31六个开关保留；K32用作指示灯开关，可以用来设置机床动作指示与不指示。2.5磨床参数1.技术规范：1.1加工范围最大磨削范围（直径x长度）≥Ф320×1000mm中心高180mm外圆磨削直径Ф8~Ф320mm内圆磨削直径Ф30~Ф100mm磨削长度（外圆/内圆）≥1000/125mm最大工件重量≥100kg砂轮尺寸（外径×宽×内径）400×（32～50）×203mm砂轮最大线速度≥35m/sec1.2机床主轴砂轮主轴转速≥1600