深孔钻的PLC控制系统设计

    1．设备概况介绍    深孔钻是加工深孔的专用设备。在钻孔时，为保证零件加工质量，提高工效，加工中钻头冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。设备通过液压、电气控制的密切配合，实现定时自动排屑。为提高加工效率，液压系统通过电磁阀控制，使主轴有快进、慢进和工进等几种运动速度。它的工作循环图如图10-7所示。
    图10-7    深孔钻工作循环图    液压泵电动机选用Y100L2 -4，容量为3 kW。主轴电动机为Y100L -6，容量为1.5 kW。电磁阀采用直流24 V电源。电磁阀动作状态表见表10 -4。    表10-4    电磁阀状态表
    注：表中符号“+”表示电磁阀线圈接通。    深孔钻的结构示意图如图10 -8所示。    深孔钻的动作原理是：    (1)原位。原位时，挡铁2压着原位行程开关SQ1，慢进给挡铁4支承在向前挡铁3上，终点复位挡铁8被拉杆9顶住。   (2)快速前进。当发出起动信号，电磁阀YV1通电，三位五通换向阀右移，主轴快速前进，带着拉杆1及拉杆1上可滑动的工作进给挡铁5-起前进。    (3)慢进给。当快进到慢进给挡铁4压下SQ2，导致电磁阀YV2通电，与此同时，工作进给挡铁5也压下SQ3，使YV3通电，这样YV1、YV2、YV3均得电，于是主轴转为慢进给，并带着拉杆1及工作进给挡铁5同时慢进。此时，主轴电动机自动起动。    (4)工作进给。当慢进到工作进给挡铁5顶在死挡铁10上，挡铁5不再前进。但由于拉杆1被主轴带着继续前进，于是挡铁5在拉杆上滑动，同时向前挡铁3将离开慢进给挡铁4，使SQ2松开，YV2断电。主轴转为正常工作进给速度加工（第一工进）。    (5)快退排屑。由时间继电器控制工作进给时间，由它发出信号，使YV1、YV3断电，同时接通YV4，使主轴快退排屑，在主轴带动下，拉杆1及挡铁5-起后退。
    图10-8    深孔钻结构示意图    1-拉杆2-原位挡铁3-向前挡铁4-慢进给挡铁5-工作进给挡铁    6-终点挡铁7-终点螺钉8-终点复位挡铁9-杠杆10-死挡铁    11-复位推杆12-安全阀13-程序阀14-反压阀15-节流阀    (6)再次快速前进。当快退到挡铁3压下原位开关SQ1时，YV4断电，并使YV1再次得电，主轴快进，但由于第一次工进时，已使挡铁5在拉杆1上后移一段距离（正好等于钻孔深度），所以慢进挡铁4离开挡铁3，SQ2不会受压，因而快进不会转为慢进，而是一直快进到挡铁5顶在死挡铁10上。    (7)重复进给。挡铁5再次压下SQ3，YV3又得电，转为工进，（从上次钻孔深度处开始），由时间继电器控制进给时间，后又转为快退排屑，如此多次循环。    (8)慢进给钻出。每工进一次，挡铁5就在拉杆1上后移一段距离，经多次重复，使挡铁5逐渐向终点挡铁6靠拢，然后由终点挡铁6之凸块拨转挡铁4，使SQ2受压，主轴慢进给钻出，到达终点，并推动杠杆9，放开高位挡铁8，并压下SQ4，使YV1断电，YV4得电，主轴快退。    (9)复位。挡铁5后退一段距离，即被挡铁8钩住，使其沿拉杆1向前滑动，直到挡铁3通过SQ1（因SQ4受压，故压下SQ1不起作用），并顶开挡铁8，从而放开挡铁5和SQ4，挡铁8由杠杆9顶住，原位挡铁2压下SQ1，YV4断电，主轴停止后退，恢复原位。    在加工过程中，若出现故障，可按停止按钮，使主轴停止进给，然后再按动力头上的复位推杆11，拨动终点复位挡铁8，使SQ4受压发出快退复位指令，从而恢复到起始状态。    2．设计要求    (1)在工件夹紧及液压泵起动后，按下起动按钮，开始钻孔并能自动完成半自动循环。    (2)主轴电动机在第一次快进时自动起动，加工完成，退回原位时自动停止。    (3)具有可靠的联锁、保护环节和必要的动作显示。    (4)具有点动调整环节，包括主轴电机的起停、快退、慢进、工进等点动控制。    3．设计任务    (1)作出PLC的I/O分配表、I/O接线图，设计流程图、梯形图、指令语句表、操作板面布置图。    (2)编制设计说明书、使用说明与设计小结。（包括调试中情况）。    (3)列出设计参考资料目录。