平面磨床M7130PLC控制--毕业设计

1毕业设计1目录第1章绪论.......................................................11.1本课题的研究意义及必要性....................................11.2相关领域国内外应用的现状及发展趋势..........................2第2章M7130平面磨床的原理结构.....................................32.1M7130平面磨床的主要结构.....................................32.2M7130平面磨床的原理.........................................4第3章平面磨床的主要运动形式与控制要求.............................63.1主运动.......................................................63.2进给运动....................................................63.3辅助运动....................................................7第4章M7130平面磨床电气分析.......................................84.1电气控制设计.................................................84.2主电路分析..................................................84.3控制电路分析.................................................84.3.1电动机的控制...........................................94.3.2电磁吸盘的控制.........................................94.3.3照明及指示灯的控制....................................10第5章PLC介绍....................................................115.1PLC简介....................................................115.2PLC基本结构................................................11第6章M7130平面磨床电气控制线路的PLC改造........................126.1输入输出的设计.............................................126.2PLC的外部接线..............................................126.3PLC改造M7130平面磨床软件设计..............................13参考文献...........................................................141第1章绪论1.1本课题的研究意义及必要性磨床是用砂轮周边或端面进行机械加工的精密机床。它不但能加工一般金属材料，而且能加工一般金属刀具难以加工的硬材（如淬火钢，硬质合金等）。利用磨削可获得较高加工精度和光洁度，而且加工余量较其他加工方法小的多。所以磨床广泛用于零件加工。由于精密铸造和精密锻造工艺的进步，使得零件不经其他切削加工而直接磨削成成品。随着高速磨削和强力磨削工艺的发展，进一步提高了磨削的效率。因此磨床的使用范围日益扩大，在金属切削机床中所占比重不断上升，在工业发达国家占金属切削机床的13%-27%。磨床种类很多，按其工艺分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床以及一些专用磨床，如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。其中以平面磨床最为普通。图1.1M7130磨床21.2相关领域国内外应用的现状及发展趋势磨床是金属切削机床中的一个大类，以精度高、品种多着称，是能源、交通、冶金、航天、军工等行业精密加工必备的设备之一。随市场经济体制的建立和不断完善，以及企业制度改革的深化，磨床制造企业和其它企业一样，不断加强适应市场的能力。在“以中国的装备装备中国”政策的激励下，磨床生产与市场的需求情况发生很大的变化。近几年来，市场对磨床的需求量不断增长，磨床的产量与销售量也在逐年增长。中国加入WTO后，中国磨床市场将进一步对国外开放，国外产品进入中国市场的步伐在加快，国外企业家会纷纷来中国投资、办企业，在中国生产磨床以降低成本，国内磨床市场的竞争将会更激烈。机遇与挑战是并存的，由於中国进入WTO，国外磨床市场也对中国开放，中国磨床也有出口竞争的机遇中国产品有更多机会进入国际市场，国外产品也会以更大的增长幅度进入中国磨床市场，中国磨床的高新技术含量和数控化率会在市场竞争得到提高和发展。相信中国磨床市场的发展空间会更大，磨床市场的竞争也会更激烈。磨削技术经过近几年的快速发展，已进入了一个成熟化、精细化、实用化的平稳发展阶段。在展会上，虽未发现全新的概念性的机型，但几年前一些国际顶级磨床制造商引领的磨削新理念已得到了世界磨床制造领域的广泛认同。首先能够实现多种磨削工艺的数控复合磨床（包括卧式和立式）受到了大多数国际知名磨床制造商的认同和追捧。例如：STUDER公司的S31、S33、S120,勇克（JUNKER）公司的QUICKPOINT3000，达诺巴特（DANOBAT）公司的HG-71和克林贝格（KELLENBERGER）公司的RS125/430。此类机床普遍采用数控转塔式砂轮架。我国在磨床技术水平与世界前沿水平还存在很大差距，总之，许多在几年前的前沿性的、概念性的磨削技术当今已得到了广泛的应用。我国的磨床企业既不能不加选择的盲目照搬和跟随，也决的观望和抵触。只有立足于充分的市场调研和认真分析用户零件工艺的基础上，虚心学习并吸收先进的技术，扎扎实实的发展自己的产品，才能跟上世界机床技术的发展潮流。同时，应大力鼓励前沿性、原创性的研究。3第2章M7130平面磨床的原理结构2.1M7130平面磨床的主要结构M7230是卧轴圆台平面磨床:适用于磨削圆形薄片工件,并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。卧轴矩台平面磨床，国家标为M71系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。主要功能是用砂轮的周边磨削工件的平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。适宜于磨削各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原苏联引进并消化改进的M71系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支承，适合粗加工重切削。近年来欧美国家更流行是十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支承，更适合于精密磨削。M7130具有以下特点：（1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。（2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。（3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。（4）工作台纵向运动由叶片泵驱动，运动平稳，噪声小。油池配有冷却装置，温升低，热变形小。（5）磨头垂直运动有快速升降装置，操作方便，横向运动由变频电机驱动，可无级调速。（6）机床的垂直、横向进给部分留有伺服电机安装位置，根据需要可配置数控系统成为数控机床。4图2.1卧轴平面磨床外形结构图1—立柱；2—滑座；3—砂轮箱；4—电磁吸盘；5—工作台；6—床身2.2M7130平面磨床的原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。工作台在床身导轨上作往复运动（纵向运动）。固定在床身上的立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动（横向运动），砂轮箱内装有电动机，电动机带动砂轮作旋转运动。平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。工作时，砂轮旋转，同时工作台带动工件右移（如图2.2所示），工件被磨削。然后工作台带动工件快速左移，砂轮向前作进给运动，工作台再次右移，工件上新的部位被磨削。这样不断重复，直至整个待加工平面都被磨削。5图2.2矩形工作台平面磨床工作图1—砂轮；2—主运动；3—纵向进给运动；4—工作台；5—横向进给运动；6—垂直进给运动6第3章平面磨床的主要运动形式与控制要求3.1主运动主运动指的是砂轮的高速旋转，其控制的要求有三点：（1）为保证磨削加工质量，要求砂轮有较高的转速，通常采用两级笼型异步电动机。（2）为提高主轴的刚度，简化机械结构，采用装入式电动机，将砂轮直接装到电动机轴上。（3）砂轮电动机只要求单向旋转，可直接启动，无调速和制动要求。3.2进给运动进给运动有三种形式：工作台的往复运动（纵向进给）、砂轮架的横向（前后）进给、砂轮架的升降运动（垂直进给）。工作台的往复运动（纵向进给）：（1）液压传动，因液压传动换向平稳，易于实现无极调速。液压泵电动机M3拖动液压泵，工作台在液压作用下纵向运动。（2）由装在工作台前侧的换相当铁碰撞床身上的液压换向开关控制工作台进给方向。砂轮架的横向（前后）进给：（1）在磨削的过程中，工作台换向时，砂轮架就横向进给一次。（2）在修正砂轮或调整砂轮的前后位置时，可连续横向移动。（3）砂轮架的横向进给运动可由液压传动，也可用手轮来操作。砂轮架的升降运动（垂直进给）：（1）滑座沿立柱的导轨垂直上下移动，以调整砂轮架的上下位置，或使砂轮磨入工件，以控制磨削平面时工件的尺寸。（2）垂直进给运动是通过操作手轮由机械传动装置实现的。73.3辅助运动辅助运动主要有工件的夹紧、工件的冷却。各自的控制与要求：工件的夹紧：（1）工件可以用螺钉和压板直接固定在工作台上。（2）在工作台上也可以安装电磁吸盘，将工件吸附在电磁吸盘上。因此，要有充磁和退磁控制环节。为保证安全，电磁吸盘与三台电动机M1、M2、M3之间有电气联锁装置，即电磁吸盘吸合后，电动机才能启动。电磁吸盘不工作或发生故障时，三台电动机均不能启动。工件的冷却：（1）冷却泵电动机M2拖动冷却泵旋转供给冷却液。（2）要求砂轮电动机M1和冷却泵电动机要实现顺序控制。8第4章M7130平面磨床电气分析4.1电气控制设计M7130型平面磨床电气控制线路图图4.1M7130型平面磨床电气控制电路图4.2主电路分析主电路有三台电动机，M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，M3为液压泵电动机。M1由接触器KM1控制。插上插销X1后，M2将与M1同时启动和停止；不用冷却液时，可将插销X1拔掉。M3由接触器KM2控制。三台电动机共用熔断器FU1作短路保护，M1和M2用热继电器FR1作长期过载保护，M3用热继电器FR2作长期过载保护。4.3控制电路分析控制电路可分为电动机控制电路和电磁吸盘控制电路以及照明和指示灯控制。94.3.1电动机的控制由控制按钮SB1、SB2与接触器KM1构成砂轮电动机M1的单向旋转直接启动控制电路；由控制按钮SB3、SB4与KM2构成液压泵电动机单向旋转直接启动控制电路。这两台电动机的启动和停止都可独立进行。但想要启动电动机，只要在转换开关SA2的触点SA2闭合，或欠电流继电器KA的常闭触点KA闭合的条件下方可实现。4.3.2电磁吸盘的控制电磁吸盘控制电路可分为整流装置、控制装置和保护装置三部分。电磁吸盘整流装置由整流变压器T1与桥式全波整流器VC组成，输出110V直流电压对电磁吸盘供电。电磁吸盘由转换开关SA1控制。SA1有三个位置：充磁、断电和去磁。当SA1置于“充磁”位置时，触点SA1（3