基于PLC的台式钻床的自动化改造概述

摘 要：PLC是通过数字信息和模拟式输入指令来对各种机械进行智能化监控的过程.在当前社会不断发展的过程中,各种先进的信息技术与计算机技术在各个领域的不断应用和广泛使用成为当前社会发展过程中的主流,各种生产器械也逐步的出现智能化发展的过程.在台式钻床的研制和设计的过程中,实现其PLC控制已成为不可避免的趋势,是社会发展过程中的前提和保证因素.其在设计的过程中采用液压和电子相结合的方法将普通台式钻床改造为自动钻床.本文就其改造过程进行阐述与分析.

关 键 词：PLC控制系统；钻床；自动化

随着生产力的发展和科学技术的进步,人们对所用控制设备不断地提出新的要求,各种智能化技术与信息化技术的出现为设备设计过程中提供了各种手段与保证前提.人们在生产的过程中要求设备更加通用、灵活、易变、经济、可靠.在台式钻床的改造过程中拟定了液压系统原理图,选择了液压元件,结合当前的先进科学技术与智能化控制基础给出了主轴电动机、液压泵电动机的电气控制图通过自动控制系统和计算机控制操作流程进行自动化钻床的设计施工流程,并对其图标进行严格的审查过程和控制流程,对其顺序控制的过程、功能和特性进行了描述.PLC可编程控制器作为当前社会发展过程中出现的主要的技术,其在社会发展的过程中推动各种设备进行促进与变化,在钻床的改造过程中也有着不可替代的作用,是实现新一代的工业控制装置的前提基础,具有开发柔性好接线简单安装方便抗干扰性强等特点,是实现当前各种机床控制技术智能化设计的突破口.

一、PLC的特点

可编程序逻辑控制器PLC采用处理单元CPU,不但继承了PLC原有的功能,而且具有了顺序控制、算术运算、数据转换和通信等更为强大的功能,指令系统丰富,程序结构灵活,不但可以完成开关量及顺序控制,而且可以用来实现模拟量等复杂的控制.它集中了工业专用机和通用计算机的优点,运行可靠、通用性强和适应性强,发展非常迅速,既可以用来单独构成控制系统,其系统也可作为DCS系统的主要现场控制系统,是目前工业自动化应用最广的控制设备.PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点.PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的.

1.可靠性高.可编程序控制器专门为工业环境而设计,具有很高的可靠性.功能强大.可编程序控制器及相关产品几乎可以实现所有的控制任务,是目前工厂中应用最广的自动化设备.简单方便.

2.PLC产品应用的简单方便体现在以下几个方面：接线简单,一般直接接线,不需要用户再进行电路板的设计；2语言方面,所有厂家的PLC都支持梯形图,编程简单直观；模块化设计或扩展模块的使用,简化了控制系统的形成；系统设计容易,开发周期短,程序易调试和修改；利用可编程序控制器网络和通信技术易于实现复杂的或分散的控制任务.

二、设计方法

系统将台式钻床改造为自动钻床并可通过PLC实现自动控制.设计过程按照机床的一般设计步骤先进行总体方案的确定,然后再分别对进给系统、传动系统和控制系统进行具体设计.设计的目标在于通过导入液压进给系统和PLC控制系统,改造后的钻床能实现自动化连续生产、改善产品的加工质量、提高劳动生产效率；降低工作人员劳动强度和工作量；钻床系统能够工作平稳,满足工作要求；经济因素合理.

通台式钻床传动系统的改进、进给系统的设计、进给系统液压缸的设计和PLC控制系统的设计等四个方面.其中重点在于进给系统、进给系统液压缸和PLC控制系统的设计.进给系统设计主要是解决主轴高速旋转与轴向进给两个自由度的实现；进给系统液压缸设计包括液压缸的设计、液压缸与主轴的配合和液压缸油路控制；PLC控制系统的设计主要是通过应用PLC控制程序来实现对液压油路的动作控制及钻床加工过程的动作控制.

我们通过对传统台式钻床的改进及设计要达到的目标在于通过改进钻床能够实现工作自动化,最终能满足以下要求：

（1）能实现自动化连续生产,改善产品加工质量,提高生产效率；

（2）降低工作人员劳动强度和工作量；

（3）钻床系统工作平稳,满足工作要求；

（4）经济因素合理；

三、台式钻床自动化改造方案

1.自动钻床的总体方案设计

总体方案设计的构思和方案拟定关系到产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著,因此,我们要确定良好的总体方案设计思想,保证产品的功能、经济效益和实用性能.

总体方案设计的内容主要包括以下几个方面：

（1）执行系统的方案设计；

（2）原动机类型的选择和传动系统的方案设计；

（3）控制系统的方案设计；

（4）总体布局设计；

（5）辅助系统的设计；

为了完成普通台式钻床的改造及进给系统的设计,我们依循机床设计的一般步骤,确定自动钻床的总体方案设计.

2.自动专用钻床已知条件和设计要求的概述

本文对普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计是以某五金工具厂钢丝钳生产线的自动化改造为背景.

已知：加工对象为钢丝钳加工工序为在钢丝钳上钻削直径为φ12mm（钻床最大钻削直径）的通孔,钢丝钳材料为Q235.

改造后的全自动钻床应满足以下设计要求：

（1）满足自动连续生产,且生产率为3把/分钟；

（2）自动化改造应是机械、电气和液压的有机结合；

（3）传动系统设计应包含切削力计算、电动机选择、传动装置设计、床身结构设计等；

（4）设计重点为钻床液压进给系统之进给油缸设计；

（5）自动控制系统应以PLC与手动相结合的方式实现；

2.2自动钻床的工艺路线分析与确定

与传统台式钻床的加工工艺路线相比较,改造后的全自动钻床基本动作有很大的调整,这其中主要是导入了自动化加工动作.结合设计及生产要求,确定工艺路线如下：

启动（电源及控制模块）→自动送料→自动夹紧→主轴快进→主轴工进→主轴停留→主轴快退→夹具松开→出料→

自动钻床的设计是在原有传统钻床的基础上进行改造和设计的,改造后的自动钻床是典型的机电一休化产品.设计内容主要涉及到机构学、机械运动学、机械设计学、材料力学、液压传动设计和PLC自动控制理论等多方面的内容.

四、小结

PLC用于台式钻床自动化控制改造不但提升了钻床的自动化控制过程,更是提高了其工作效率和生产效率,节省了人力资源和降低对人工成本的要求,更是降低了操作人员的工作时间段,加大了在使用过程中的器械控制水平.在操作的过程中简化了各种电器系统的控制过程,使得生产出现了灵活简单的方式,为生产提供个了保证基础,实现了控制成本的操作,提高了生产效益.PLC系统具有控制实时性好、可靠性高、扩充性强、操作方便的优点受到用户的欢迎,为当前各种台式钻床和机床在改造的过程中打下了理论基础.