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一PLC相关资料介绍
1可编程控制器概况………………………………11
2PLC结构及其基本配置………………………..13
3.PLC改造M1432A电气控制系统的现实意义……....13
二M1432A万能外圆磨床的PLC改造
1FX系列产品的编程命令简介………………….…17
2FX1系列输出模块………………………………..19
3改造后PLC接线图………………………….…..22
4安装注意事项………………………………….…22
5电气原理图(PLC)…………………….………22
6梯形图以及控制过程说明……………….……..23
7逻辑转换指令………………………………….….24
参考文献………………………………………………………..25
1.1M1432A万能外圆磨床的概述
1.1.1M1432A万能外圆磨床的概述
用途:
除磨外园柱面、外园锥面外,还可磨台肩端面和内孔等。
床身1:
支承
头架2:
有顶尖。
卡盘装零件,还有传动装置电机,驱动工件↓主轴可与工件一起↓,也可主轴不转,工件拐销带动↓死顶尖,回转精度误差消除,都装在工作台3上。
尾架6:
有顶尖,可调整位置
工作台3:
由液压传动使工件可也可手轮操纵,有两层,上工作台可相对下工z作台转(<
±
10)用以加工锥面。
砂轮架:
可横向↓(连续或周期)还可横向快进、退,由电机、传动装置操纵。
内磨装置4:
装在砂轮架上(磨内孔有独立的砂轮主轴)砂轮架及头架都可绕垂直轴线转一定角度,以便磨大锥度园锥面。
可翻上翻下,并没有电气联锁装置,工作时压下开关发出电信号,使砂架不能前后快速移动,并在此时起动内磨电机)
几种典型加工方法:
a)纵磨法磨外园;
b)偏转工作台磨小锥度长园锥面;
c)转动砂轮架,切入磨法磨大锥度园锥面;
d)转动头架,用内磨装置纵磨法磨内锥孔。
1.1.2机床的机械传动系统
除工作台的砂轮架的快速进退,尾架顶尖套筒的缩回为液压传动其余运动为机械传动。
砂轮架丝杠螺母间隙消除机构以及工作台的液动与手动互锁机构。
(1)主运动:
①砂轮主轴
电机——
——砂轮主轴1670r/min
1440r/min(4KW)四根三角带
②内园磨头
——磨头主轴
2840r/min平皮带得两种10,000r/min
1.1KW可更换转速15,000r/min
(2)工件园周运动
电机——I(700/1360r/min0.55/1.1kw双速电机)
——
得25,50,80,112,160,224r/min
(3)砂轮架横向进给
手轮B
进给油缸柱塞G—Ⅷ—
—横进给丝杠(t=4)
粗进:
手轮B↓1r经
砂轮架f横=2mm,刻度盘D上分200格,0.001mm/格
细进:
砂轮架f横=0.5mm,0.0025mm/格
(4)工作台手动驱动
当自动进给(液压)时,手轮A脱开以免高速↓碰伤工人,由轴Ⅳ的小油缸推动轴Ⅵ上的双联齿轮,使Z18与Z72脱开,∴液压传动工作台时手轮A不动,手轮A
—纵向
1.1.3主要部件结构
(1)砂轮架:
用于支承砂轮主轴并传动砂轮高速↓,主要由体壳、滑鞍、主轴及其轴承、传动装置等组成,壳体装于滑鞍上,并可绕销转动,转角大小可从刻度盘读出。
主轴——短而粗,抗弯,扭刚度↑
用短三瓦动压滑动轴承(提高旋转精度,刚度)使主轴平稳准确地运转
主轴↓,轴瓦自动到平衡位置,形成楔形缝隙,产生三个独立的压力油膜,主轴浮在中间,∴主轴旋转精度↑,必须主轴旋转才能形成压力油膜,并且旋转方向如图示。
可调球头螺钉支承(使轴瓦可自动摆动,接触刚度↑,可调间隙)
轴向力向左由推力轴承承受,向右由主轴右端轴肩承受力的传递,自己分析,
滑浸式润滑,并橡胶圈密封
(2)内磨头:
内园磨具是磨内孔用的砂轮主轴部件(独立的)装在支架孔中,以便更换(备有几套尺寸与极限工作转速不同的内园磨具)与砂轮架以铰链安装,可翻上(不加工)也有固定在砂轮架后,使用时将砂轮架↓180也有装卸式的。
机床上设电气联锁装置,内磨装置工作时,压下开关发出电信号,使砂轮架不能前后快速移动,并在此时才能起动内磨具电机。
4个D级向心推力球轴承(高速小载荷)
用脂润滑、锂基脂——高速,一般用蜡基脂
(3)头架:
用于安装工件并使其↓,由壳体、主轴及其轴承,传动装置,底座等组成,安装在工作台上,壳体可绕轴销相对底座↓(0~90)
主轴:
可转:
此时用卡盘装夹工件(由穿过主轴中心孔的拉杆锁紧,并通过拔盘,拔销传动卡盘和主轴一起转,必须将螺钉拧松)磨顶尖或其它莫氏锥体工件时,直接插入锥孔,由拔盘经拔块传动主轴和工件↓(拧松螺钉)
可不转:
此时用顶尖装夹工件,死顶尖,避免了主轴旋转误差的影响,加工精度↑(由螺套压紧主轴不转,工件通过拔盘拔杆和固定在工件上的夹头传动↓必须拧紧螺钉)
4个向心推力球轴承,用卸荷式皮带轮。
(4)横向进给机构:
用于实现砂轮架周期或连续横向工作进给,调整位移,快速进退以控制被磨工件的直径尺寸,因此,对它的基本要求是保证砂轮架的高定位精度和进给精度。
可分为:
自动:
定距离快进快退由液压油缸1自动控制,周期自动切入进给由油缸柱塞G控制。
手动:
用于调整位移
1.1.4工作原理说明
下图为M1432型外圆磨床液压系统原理图。
其工作原理如下:
M1432A型万能外圆磨床
1.1—
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
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;
回油路:
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a2′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)。
这时的控制油路是:
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。
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:
泵19→换向阀2左位(P→B)→液压缸22左腔。
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.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。
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。
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。
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。
4.砂轮架的周期进给运
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。
图8-2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。
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。
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。
1.1.5传动控制的特点以及要求
a.传动特点
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.在装卸工件和测量工件时,为缩短辅助时间,砂轮架具有快速进退动作,为避免惯性冲击,控制砂轮架快速进退的液压缸设置有缓冲装置。
3.为方便装卸工件,尾架顶尖的伸缩采用液压传动。
4.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)。
b传动系统具有必要的联锁动作:
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
1.2M1432A万能外圆磨床的电气控制系统分析
M1432A型万能外圆磨床电气控制线路如图1所示。
图1
1.2.1主电路分析
主电路共有5台电动机。
其中M1是液压泵电动机,给液压传动系统供给压力油;
M2是双速电动机,是能带动工件旋转的头架电动机;
M3是内圆砂轮电动机;
M4是外圆砂轮电动机;
M5是给砂轮和工件供冷却液的冷却泵电动机。
5台电动机都具有短路保护和过载保护。
1.2.2控制电路
(1)液压泵电动机M1的控制:
M1432A型万能外圆磨床砂轮架的横向进
给、工作台纵向往复进给及砂轮架快速进退等运动,都是采用液压传动,液压传动时需要的压力油由电动机M1带动液压泵供给。
启动时按下启动按钮SB2,接触器KM1线圈得电吸合,KM1主触点闭合,液压泵电动机M1启动。
除了接触器KM1之外,其余的接触器所需的电源都从接触器KM1的自锁触点后面接出,所以只有当液压泵电动机M1启动后,其余的电动机才能启动。
(2)头架电动机M2的控制:
头架是安装工件和使工件转动的部分。
根据工件直径的大小和粗磨或精磨的不同,头架的转速是需要调整的,一般是采用塔式带轮调换转速。
M1432A型万能外圆磨床采用了双速电动机和塔式带轮,这样可得到更宽的调速范围和加倍的调速级数。
图1中SA1是转速选择开关,分"
低"
、"
停"
高"
3挡位置。
如将SA1扳到"
挡的位置,按下液压泵电动机M1的启动按钮SB2,接触器KM1线圈得电吸合,液压泵电动机M1启动,通过液压传动使砂轮架快速前进,当接近工件时压合行程开关SB1、接触器KM2线圈得电吸合,它的主触点将头架电动机M2的绕组接成△联结,电动机M2低速运转。
同理若将转速选择开关SA1扳到"
挡位置,砂轮架快速前进压合行程开关SB1、接触器KM3线圈得电吸合,它的主触点闭合将头架电动机M2接成双联结,电动机M2高速运转。
SB3是点动按钮,便于对工件进行校正和调试。
磨削完毕,砂轮架退回原处,行程开关SQ1复位断开,电动机M2自动停转。
(3)内、外圆砂轮电动机M3和M4的控制:
内圆砂轮电动机M3由接触器KM4控制,外圆砂轮电动机M4由接触器KM5控制。
内、外圆砂轮电动机不能同时启动,由行程开关SQ2对它们进行连锁。
当进行外圆磨削时,把砂轮架上的内圆磨具往上翻,它的后侧压住行程开关SQ2,SQ2的动合触点闭合,按下启动按钮SB4,接触器KM5线圈得电吸合,外圆砂轮电动机M4启动。
若进行内圆磨削时,将内圆磨具翻下,行程开关SQ2复原,按下SB4,接触器KM4线圈得电吸合,内圆砂轮电动机M3启动。
内圆砂轮磨削时,砂轮架是不允许快速退回的,因为此时内圆磨头在工件的内孔,砂轮架若快速移动易造成损坏磨头及工件报废的严重事故。
为此内圆磨削与砂轮架的快速退回进行连锁。
当内圆磨具翻下时,由于行程开关SQ2复位,使电磁铁YA线圈得电吸合,砂轮架快速进退的操纵手柄锁住液压回路,使砂轮架不能快速退回。
(4)冷却泵电动机M5的控制:
当接触器KM2或KM3线圈得电吸合时,头架电动机M2启动,同时由于KM2或KM3的动合辅助触点闭合,接触器KM6线圈得电吸合,KM6主触点闭合,冷却泵电动机M5启动。
修整砂轮时,不需要启动头架电动机M2,但要启动冷却泵电动机M5。
因此备有转换开关SA2在修整砂轮时用来控制冷却泵电动机。
(5)电路的保护及照明指示:
5台电动机分别配有热继电器FR1、FR2、FR3、FR4和FR5作为过载保护,熔断器FU1、FU2和FU3作为短路保护。
控制电路中还装有刻度指示灯HL1、液压泵启动指示灯HL2和机床照明灯EL。
QS2为24V机床照明灯
1.2.3电气控制系统电路图
2.1.1可编程控制器概况
什么是PLC,可编程序控制器的定义:
可编程序控制器,英文称ProgrammableController,简称PC。
但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;
调试与查错也都很方便。
用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
国际电工学会(IEC)曾先后于1982.11;
1985.1和1987.2发布了可编程序控制器标准草案的第一,二,三稿。
在第三稿中,对PLC作了如下定义:
可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的,模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
定义强调了PLC是:
1数字运算操作的电子系统——也是一种计算机
2专为在工业环境下应用而设计
3面向用户指令——编程方便
4逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作
5数字量或模拟量输入输出控制
6易与控制系统联成一体
7易于扩充
2.1.2PLC结构及其基本配置
PLC的基本组成
PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O,包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成,见图1。
PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接,外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。
1.中央处理器
中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。
CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机,如8031、M68000等,这类芯片价格很低;
中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机,如8086、96系列单片机等,这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高;
而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。
CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。
2.存储器
PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。
1)系统程序存储器
PLC系统程序决定了PL
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