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48 2010年3月 中国制造业信息化 第39卷 第5期 基于 PLC控制的钻床设计 彭永忠 (永州职业技术学院机械工程系，湖南 永州 425000) 摘要 ：根据钻床加工的要求，采用可编程控制器(简称 PLC)实施对钻床加工的 自动控制。主要完 成对钻床主体控制电路、PLC控制平 台、梯形图和硬件系统的设计 。此设计方法比采用数控 系统 控制该单元的成本降低60％--80％，并且同样可保证孔系的加工精度，在 I／O接 口上还可使用拓 展模块进行工艺的改进及系统扩充，具有较强的实用性。 关键词：可编程控制器；控制电路；梯形图；控制器 中图分类号：TP273．5 文献标识码 ：A 文章编号：1672—1616(2010)05—0048一O4 在普通钻床中，其钻削加工工序的动作过程一 靠的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维 般如下L1J：起动后，夹紧装置动作，冷却液打开，同 修方便，满足控制要求；(6)考虑到生产的发展、工 时钻头快进，当接近工件时，限位开关闭合，钻头快 艺的改进及系统扩充，在选择可编程控制器的 速退回。回到原位时，钻头停止移动，钻削工序结 CPU模板及 I／O模板时，应适当留有余量。 束。钻孔的精度和效率受到工人的操作熟练程度 速度 和疲劳程度等人为因素的影响较大，很难保证高精 加1=速度 度、高效率的加工。用PLC控制钻床电机的动作， 其成本低，定位准确，结构简单，突破了传统工作台 结构特点，并且使全部定位、加工过程实现 自动化。 与通用数控钻床相比，其在保证孑L系同样的加工精 度条件下，大大降低了生产的成本，提高了效益，有 很好的应用前景。 图2 加工 中进刀 曲线 根据上述要求，其控制电路的输人信号：启动、 1 钻床的加工要求及控制电路设计 停止信号；限位开关 S1，s2，s3信号。输出信号： PLC控制的钻床要求为：(1)钻孔加工程序是 夹紧装置夹紧信号、控制冷却信号、快进信号、工件 可调整的；(2)不同的加工阶段可以选择不同的加 信号、快退信号、停止结束信号。可设计继电器逻 工速度和加工深度，空行程时候的进刀曲线如图1 辑控制电路，如图3所示。 速度 2 PLC控制平台的结构及功能设计 最快速度 2．1 PLC控制平 台的结构 启动速度 对钻床的控制可采用步进 电机驱动的开环伺 结束速度 服机构，其结构由可编程控制器、环行脉冲分配器、 步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分 时fn5 组成。伺服传动机构中的齿轮 z1，z2采取消隙措 图1 空行程进刀 曲线 图 施 ，避免产生反 向死区或使加工精度下降；而丝杠 所示，加工的进刀曲线如图2所示；(3)主轴转速应 传动副则应该根据该单元的加工精度要求，确定是 可调节，且范围应宽广；(4)加工精度高，加工深度 否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副，具有传动效 误差小于0．05ram；(5)在保证控制系统的安全、可 率高、系统刚度好、传动精度高、