双面钻孔组合机床的改造

曹春宜

（江西省冶金技师学院，江西 新余 338015）

【摘 要】随着社会的飞速发展，人们对机械设备控制操作质量、稳定性、维护性等提出了越来越高的要求。文章结合双面钻孔组合机床的配置相对落后，机组的控制主要依靠操作人员的操作控制过程烦琐，而且控制柜内线路老化、触点经常出现接触不良，无法及时做出恰当的动作等现状，设计了一套基于PLC的继电器控制系统，既保证操作正常，又利用机床的产能运行效率。

【关键词】双面钻孔组合机床；PLC；安装注意事项 【中图分类号】TG65 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2010)01-0108-02

（一）组合机床机概述

组合机床是由一些通用部件组成的高效率自动化或半自动化专用加工设备。这类机床都具有工作循环，并同时用十几把至几十把刀具进行加工。 组合机床适用大批量产品的生产。

组合机床的控制系统大多采用机械、液压、电气或气动相结合的控制方式。其中，电气控制往往起着中枢联接作用。但传统的电气控制通常采用继电器逻辑控制方式，使用了大量的中间继电器、时间继电器、行程开关等。存在主要问题如下；

1.由于控制触点多、工作频繁、电路系统故障率高、检查周期长。

2.加上使用年月日久后，线路老化，电气常出现故障，影响机械、液压工作不正常，直接影响了机械加工的质量和加工时间，降低了工作可靠性。

3.如果工艺要求发生变化，就得重新设计线路连线，而做为继电器逻辑控制线路的触点数量有限，线路边线很多，不利于设备产品的更新加工工艺路线，影响了设备的利用率及自动化的程度。

图1

1-侧底座；2-刀具电动机；3-工件定位夹紧装置；

4-主轴箱及钻头；5-动力滑台

机床工作时，工件装入定位夹紧装置，按下启动按钮SB3， 工件开始定位和夹紧，然后左、右两面的动力滑台同时进行快速进给、工进和快退的加工循环，在这同时，刀具电动机也启动工作，切削液泵在工进过程中提供切削液。加工结束后，动力滑台，动力滑台退回到原位，夹紧装置松开并拔出定位销，一次加工的工作循环结束。机床的工作循环图如图2所示。

（二）双面钻孔组合机床系统的组成和基本工作原理

双面钻孔组合机床主要用于在工件上的两相表面上钻孔，该机床的结构简图如图1所示。

1.机床的主要运动

机床动力滑台由液压驱动系统提供进给动力，电动机拖动主轴箱刀具主轴，提供切削主动力，工件的定位及夹紧装置由液压系统驱动。

图2

2.机床的拖动及控制要求

【收稿日期】2009-10-30

【作者简介】曹春宜（1971－），男，江西新余人，江西省冶金技师学院教师，从事现代职业教育。

- 108 -

（1）机床动力滑台和工件定位、夹紧装置由液压系统驱动。电磁阀线圈YV9和YV10控制定位销液压缸活塞运动方向；YV1和YV2控制夹紧液压缸活塞运动方向; YV3、YV4和YV7为左机滑台油路中电磁阀换向线圈；YV5、YV6和YV8为右机滑台油路中电磁阀换向线圈。电磁阀线圈动作状态见表1。

表1

YV1 YV2 YV3 YV4

YV7 YV5YV6 YV8 YV9 YV10转换指令工件定位 ＋ SB 工件夹紧 ＋ SQ2 滑台快进 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ KP 滑台工进 ＋ ＋ ＋ SQ3、SQ6滑台快退 ＋ ＋ ＋ SQ4、SQ7松开工件 ＋ SQ5、SQ8拔定位销 ＋ SQ9 停止

SQ1

夹紧 左机滑台 右机滑台 定位

（2）机床共有四台电动机，其主电路如图3所示。

图3

M1为液压泵电动机。液压泵电动机M1应先启动，使系统正常供油后，其他电动机的控制电路及液压系统的控制电路才能通电工作。

M2为左机的刀具电动机，M3为右机的刀具电动机。刀具电动机应在滑台进给循环开始时启动运转，滑台退回原位后停止运转。

M4为切削液泵电动机。切削液泵电动机可以手动控制启动和停止，也可以在滑台工进时自动启动，在工进结束后自动停止。

（3）要求组合机床能分别在自动和手动两种工作方式下运行。

（三）PLC的选型

由PLC组成的双面钻孔组合机床控制系统共有输入信号22个，都是开关量，其中选择开关1个，按钮11个，检测元件10个；共有输出信号15个，其中电磁阀10个，控制四台电动机的接触4个，指示灯1个。

选择FX—48MR型主机，主机共有24个输入点和24个输出点，除能满足要求外，还有一定余量。

（四）PLC输入点和输出点分配

输入点和输出点分配表如表2所示。 表2

输入信号 输出信号 名称

代号

输入点 输出点 代号

名称

编号

编号 手动各自动选择开关 SA X0 Y0 HL 工件夹紧指示灯 总停按钮

SB1 X1 Y1 YV1 电磁阀 液压泵电动机启动按钮 SB2 X2 Y2 YV2 电磁阀 液压系统停止按钮 SB3 X3 Y3 YV3 电磁阀 液压系统启动按钮 SB4 X4 Y4 YV4 电磁阀 左刀具电动机点动按钮 SB5 X5 Y5 YV5 电磁阀 右刀具电动机点动按钮 SB6 X6 Y6 YV6 电磁阀 夹具松开手动按钮 SB7 X7 Y7 YV7 电磁阀 左机快进点动按钮 SB8 X10 Y10 YV8 电磁阀 左机快退点动按钮

SB9

X11

Y11

YV9

电磁阀

右机快进点动按钮 SB10 X12 Y12 YV10 电磁阀

右机快退点动按钮 SB11 X13 Y13 KM1 液压泵电动机启动接触器 松开工件定位行程开关 SQ1 X14 Y14 KM2 左机刀具电动机启动接触器 工件定位行程开关 SQ2 X15 Y15 KM3 右机刀具电动机启动接触器 左机滑台快进结束行程开关 SQ3 X16 Y16 KM4 切削液压泵电动机启动接触器 左机滑台工进结束行程开关 SQ4 X17 左机滑台快退结束行程开关 SQ5 X20 右机滑台快进结束行程开关 SQ6 X21

右机滑台工进结束行程开关 SQ7 X22 右机滑台快退结束行程开关 SQ8 X23

工件压紧原位行程开关 SQ9 X24 工件夹紧压力继电器

SP

X25

PLC接线图如图4所示。

（五）控制程序设计

双面钻孔组合机床控制要求中液压泵电动机M1应先启动，在系统正常供油后，其他电动机和液压系统控制电动机才能启动，控制程序应满足这一要求。

组合机床有手动工作方式各自动工作方式。可以通过开关SA选择不同的工作方式。假设SA断开时，机床工作在自动工作方式。SA闭合时，工作于手动工作方式。

图4

控制程序总框图如图5所示。

图5 图6

1.手动控制程序。利用主控指令编程，梯形图如图6所示。

2.自动控制程序。根据图2所示机床的工作循环图，可以画出机床自动工作状态流程图，如图7所示。

图7 （下转第98页）

- 109 -

条款加以规定，不能混为一谈。从概念看，产品的产地，在国际贸易中也被称为产品的原产地、原产国，是指产品的最终制作地、加工地或者组装地；产品生产厂的厂名、厂址，是指生产产品的企业名称和主要生产经营场所所在地的实际地址。从标注方式来看，生产厂厂名、厂址应当与企业营业执照上载明的厂名和厂址一致；产地所标注的地域，则是行政区域的概念而不是具体的地址。从标注的目的来看，产地的标注是为了表明产品的真实制作地、加工地或者组装地；而生产厂厂名厂址的标注，其主要目的是在于明确产品质量责任的承担者，让销售者或者消费者在发现产品存在质量问题时，可以及时通过产品标识上的厂名厂址找到生产者，请求赔偿或者进行追诉

8.生产者的联系方式

《食品安全法》第四十二条明确规定：标签应当标明生产者的联系方式。如邮编、地址、电话等。

9.生产许可证编号及QS标志

《食品安全法》第二十九条明确规定：国家对食品生产经营实行许可制度。从事食品生产、食品流通、餐饮服务，应当依法取得食品生产许可、食品流通许可、餐饮服务许可。

QS是英文Quality Safety(质量安全)的缩写，获得食品质量安全生产许可证的企业，其生产加工的食品经出厂检验合格的，在出厂销售之前，必须在最小销售单元的食品包装上标注由国家统一制定的食品质量安全生产许可证编号并加印或者加贴食品质量安全市场准入标志“QS”。

为限制过度包装，相关政策已有眉目，今年3月份，国家质检总局和国家标准委发布了GB 23350-2009《限制商品过度包装要求——食品和化妆品》标准，即将于2010年4月施行，在GB 23350-2009《限制商品过度包装要求食品和化妆品》对 “过度包装”的概念作了规定：“超出适度的包装功能的需求，其包装空隙率、包装层数、包装成本超过必要程度的包装”。就属于过度包装。具体而言，过度包装是指包装材质、包装结构和包装成本的过度。在包装的功能方面，超出保护商品、便于运输和纯粹，并能体现产品标识的信息等要求的包装，应该界定为过度包装。

这一强制性标准是限制食品和化妆品包装通用的标准，提出了一些基本要求，特别是在三个指标上作出了强行规定：一是包装的空隙率，二是包装成本，三是包装层数。

（七）规范食品标签的必要性

我国已经加入WTO，必将面临日益激烈的来自全球的竞争，而大量的预包装食品远销国外，世界各国特别是发达国家，对食品标签的要求越来越严格。为了适应国际贸易，同时也为了保护消费者和生产者的利益，规范食品标签势在必行。预包装食品的标签向国际标准靠拢是食品企业当前和今后的努力方向。食品量大面广，食品标签走上国际化和标准化轨道，对推动社会文明的发展，维护社会经济秩序有深远意义。

【参考文献】

[1] GB 7718-2004,预包装食品标签通则[S].中国标准出版社. [2] 国家质量监督检验检疫总局令第102号.食品标识管理规

定[S].

[3] 国家质检总局令第75号.定量包装商品计量监督管理办法

[S].

[4] 中华人民共和国食品安全法[S]..

[5] GB 19855-2005,月饼[S].中国标准出版社.

[6] GB 23350-2009,限制商品过度包装 食品和化妆品[S].中国

标准出版社. 检修；

（5）其接线还应遵循各自的接线特点。

（六）月饼禁止过度的包装

GB 19855-2005《月饼》规定：包装成本应不超过月饼出

厂价格的25%；每千克月饼的销售包装容积应不超过9.00×103立方厘米；单个包装与外盒包装内壁及单个包装间的平均距离应不超过2.5厘米。

过度包装给社会带来的危害是多重的：第一，浪费资源；第二，给环境带来威胁，很多包装物不能降解，造成了环境污染；第三，助长产业界不当竞争的潜在风险；第四，助长了消费者追求奢华的错误消费心理；第五，加重消费者的负担。

（上接第109页）

在PLC 开机后，进入半自动工作方式的初始状态S2，按下启动按钮SB4，系统进入半自动工作状态。当一个工作循环结束后，又进入S2初始状态，为下一次加工做准备。

组合机床自动控制梯形图如图8所示。

（六）注意事项

1.为了提供足够的通风空间，保证PLC正常的工作温度，基本单元与扩展单元之间要留30MM以上间隙，各PLC单元与其他电器元件之间要留100MM以上间隙，以避免电磁干扰。

2.安装时远离高压电源线和高压设备，它们之间留200MM以上间隙，高压线、动力线等应避免与输入输出线平行布置。

3.安装时远离加热器、变压器、大功率电阻等发热源，必要时安装风扇。

4.远离产生电弧的开关等设备。

5.控制柜内部的布线，主要是指PLC的电源、接地、输入、输出、通信等接线端子到各输出端子板或柜内其他电器元件之间的连接。布线时应该注意：（1）各种类型的电源线、控制线、信号线、输入线、输出线都应各自分开，最好采用线槽走线；（2）信号线与电源线应尽量不要平行敷设；（3）所有导线要分类编号，排列整齐；（4）可编程控制器的所有接线諯子最好采用标准接插件统一连接到端子板上，以便于

图8

【参考文献】

[1] 唐云岐.可编程控制器入门与应用[M].北京:中国劳动社会

保障出版社,2005.

[2] 程周.可编程控制器原理与应用[M].北京:高等教育出版

社,2003.

[3] 黄辉.PLC实训教程[M].江西:江西人民出版社,2009.

[4] 王卫兵.可编程控制器原理与应用[M].北京:机械出版社,

2002.

- 98 -