T2120深孔鏜床

1、前言人類對深孔加工技術(shù)的需求至少可以上溯到14世紀歐洲滑膛槍的問世，遠比第一次產(chǎn)業(yè)革命現(xiàn)代化機械技術(shù)革命來的要早。至上世紀60年代深孔加工技術(shù)被用來應用于石油、煤炭采掘、水火力發(fā)電機組制造、船舶、航空航天、冶金化工、木材加工機械、飼料機械、等不同行業(yè)的裝備制造。以深孔零件外特征的民品裝備不斷涌現(xiàn)出新的品種，成為20世紀下半頁裝備制造業(yè)中的一只新秀。深孔鉆是加工深孔的專用設(shè)備。鉆深孔時為保證加工質(zhì)量、提高工效，加工中鉆頭的冷卻和定時排屑是需要解決的主要問題。傳統(tǒng)的控制方案是采用繼電器接觸器控制與液壓控制相結(jié)合的方法，由于進給次數(shù)多，且有快進、快退、工進等多種進給速度的變換，控制系統(tǒng)較復雜，大量的

2、硬件系統(tǒng)接線使系統(tǒng)的可靠性降低，也間接的降低了設(shè)備的工作效率，影響了設(shè)備的加工質(zhì)量。本次課程設(shè)計維持兩周，在老師的辛勤布置和指導下，我們采用可編程控制器與液壓相結(jié)合可以較好的解決這一問題，可大大的減少系統(tǒng)的硬件接線，提高了工作可靠性。而且在加工工藝改變時，只需要修改程序，就可適應新的加工要求，大大的提高了工作效率?？删幊炭刂破魇菓米顝V泛的以計算機技術(shù)為核心的自動控制裝置。我們這次課程設(shè)計采用西門子公司的S7-200系列小型PLC,S7-200的編程軟件為PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速輸入輸出、位置控制、文本顯示器等提供了大量的向?qū)?，只需要在向?qū)У膶υ捒蛑休斎胍恍﹨?shù)，就可以自動生成用戶程序。機床

3、數(shù)控化改造的目的和實現(xiàn)方法  傳統(tǒng)機床為什么要數(shù)控化改造    一、機床數(shù)控化改造的意義     一般說來，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性。 1. 可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。     2. 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高37倍。     3. 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要工人“修配”。 4. 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。    

4、; 5. 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。     6. 降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。     數(shù)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。    二、機床數(shù)控化改造的主要形式有以下幾點：     其一是恢復原功能，對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復；     其二是NC化，在普通機床上加

5、數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；     其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；     其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。  三、機床改造的優(yōu)缺點     減少投資額、交貨期短，同購置新機床相比，改造費用低。特別是大型、特殊機床尤其明顯。一般大型機床改造，

6、只花新機床購置費用的1/3，交貨期短。     機械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限。所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，而不是那種焊接構(gòu)件，改造后的機床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來機械結(jié)構(gòu)的限制，不宜做突破性的改造。     用戶熟悉了解設(shè)備、便于操作維修，購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其工藝要求。改造則不然，可以精確地計算出機床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短，見效快。改造的機床一安裝好，就可以實現(xiàn)全負荷運轉(zhuǎn)。   

7、  可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備時那樣需重新構(gòu)筑地基。     可以采用最新的控制技術(shù)     可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。 四、改造方案的確定     改造的可行性分析通過以后，就可以針對某臺或某幾臺機床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括：     1. 機械修理與電氣改造相結(jié)合     一般來說，需進行數(shù)控改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理

8、的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因數(shù)控改造而需進行機械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定數(shù)控改造與機械修理。機械性能的完好是數(shù)控改造成功的基礎(chǔ)。     為配合數(shù)控改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設(shè)計、繪圖、零件制作等應先期完成。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個改造工作銜接得當。     2. 新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計     根據(jù)每臺設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應設(shè)計機電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配置、互聯(lián)部分接點、參數(shù)測量點、維修位置等，要

9、求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中小連接點少，強弱電干擾最小，備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時需自行制作轉(zhuǎn)換接口。     合理的驗收標準，也是技術(shù)準備工作的重要一環(huán)。改造工作涉及機械、液壓、電氣、控制、傳感等，因為驗收標準是對新系統(tǒng)的考核，制定時必須實事求是，過高或過低的標準都會對改造工作產(chǎn)生負面影響。標準一旦確定下來，不能輕易修改，因為它牽涉到整個改造工作的各個環(huán)節(jié)。   五、改造方案的實施     準備工作就緒后，即可進入改造的實

10、施階段。實施階段內(nèi)容按時間順序分為：     1. 原機床的全面保養(yǎng)     機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。     2. 原系統(tǒng)拆除     原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆（局部改造情況下）。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計中的欠缺之處，應及時

11、補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應分門別類，妥善保管。還有一定使用價值的，可作其他機床備件用。     3. 改造的實施與調(diào)試     機床改造應按預先制定好的方案按先后順序進行。     調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行。調(diào)試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。   

12、0; 可以參照國內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機床切削試件標準，在有資格的操作工、編程人員配合下進行試切削。試件切削可驗收機床剛度、切削力、噪聲、運動軌跡、關(guān)聯(lián)動作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。  目 錄第一章 T2120深孔鏜床的簡介 1第一節(jié)T2120鏜床的主要結(jié)構(gòu)及功能 1第二節(jié) 控制要求 10第三節(jié) T2120的電氣控制線路10第四節(jié) 工作原理11第五節(jié)T2120鏜床的優(yōu)缺點11第二章 T2120鏜床電氣控制線路改造13第一節(jié) 改造T2120鏜床目的及意義 19第二節(jié) PLC對T2120深孔鏜床的改造 191.PLC對T2120改造的目的212.PLC優(yōu)點及選擇 223. PLC實物圖2

13、24、S7-200CPU224主要技術(shù)指標235、改造部分25 5、程序運行、監(jiān)視與調(diào)試 28 6、結(jié)束語 28 7、致 謝 29 8、參考文獻 30第一章T2120深孔鏜床的簡介 一、T2120鏜床的主要結(jié)構(gòu)及功能T2120深孔鉆鏜床是深孔鉆鏜床的一種，其中T代表鏜床，21代表這種機床可以鉆和鏜，20代表這種深孔鉆鏜床的最大鏜孔直徑為200mm. 機床主要有床體部分、床頭箱、卡盤體、托板進給系統(tǒng)、進給箱、受油器、冷卻部分、排屑裝置、工件中心架、液壓系統(tǒng)、鏜桿支架、馬達裝置、電氣系統(tǒng)等組成。機床的床身是由多節(jié)床體組合而成，床體是三面封閉且有斜置筋板的結(jié)構(gòu)，剛性較好。床身導軌式矩形的，承受能力大

14、，導向精度好，導軌經(jīng)過了淬火處理，耐磨性較高。床身導軌的凹槽中，安裝著進給絲杠，絲杠是由多節(jié)組合而成，兩端由支架支撐，中間由兩個拖架鋪助支撐，拖架可以沿凹槽底部的導軌移動，其行程與停留時靠拖板部分上的拉板和滾柱來控制。床身的前壁有一T型槽，其上裝有鏜桿支架定程座和拖板定程座，以便控制拖板和鏜桿支架的位置。床身前壁裝有齒條，與手動裝置的齒輪嚙合，供移動中心架、托架、鏜桿支架用T2120型深孔鏜床是加工圓柱形深孔零售的專用機床，它主要用于鉆、鏜削通孔、也可以進行光整滾壓加工。在鏜削方式上采用推鏜；在排屑方式上，鉆削是采用內(nèi)排屑方式，鏜削是采用前排屑方式，在生產(chǎn)中適于大批生產(chǎn)，也適于單間小批生產(chǎn)。該

15、機床是專門加工圓柱形深孔工件的設(shè)備，機床可完成內(nèi)孔的鉆、鏜、擴、滾壓加工。該機床鉆孔時采用BTA內(nèi)排屑的加工工藝，鏜孔時采用向前（床頭端）排切削液、排切屑的工藝方式。機床可用于加工機床的主軸孔，各種液壓油缸、汽缸等圓柱形通孔、盲孔及階梯孔。機床廣泛用于煤炭、液壓機械、石油、軍工、電力、航空等行業(yè)。機床床身采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵制造，剛性強；導軌經(jīng)淬火處理耐磨性高，精度保持性好。主軸轉(zhuǎn)速范圍廣，進給系統(tǒng)由交流伺服電機驅(qū)動，能滿足各種深孔加工工藝的需要。授油器緊固和工件頂緊裝置采用液壓系統(tǒng)，配備儀表顯示，利于操作、安全可靠。主要技術(shù)規(guī)格及性能參數(shù)：技術(shù)規(guī)格參數(shù)工作范圍鏜孔直徑范圍40-200mm鉆孔直徑范圍

16、40-80mm鏜孔最大深度1-12m(每間隔1m一種規(guī)格)工作夾持直徑范圍60-300mm主軸主軸中心高350mm床頭箱主軸孔徑75mm主軸前端錐孔85mm,1:20主軸變速范圍、級數(shù)40-670r/,min 12級進給進給速度范圍（無級）5-300mm/min托板快速移動速度2m/min電機主電機N=30kw,n=980r/min液壓泵電機N=1.5,=1440r/min托板快速電機N=3kw,n=2880r/min進給電機N=4.4kw(交流伺服)冷卻泵電機N=5.5KW,N=1460r/min(4組)鉆桿箱鉆桿箱主軸孔徑75mm鉆桿箱主軸前端錐孔85mm,1:20鉆桿箱主軸傳速范圍、級數(shù)

17、80-350r/min 6級其它冷卻系統(tǒng)額定工作壓力2.5MP冷卻系統(tǒng)流量100、200、300、400l/min液壓系統(tǒng)額定工作壓力6.3MPa授油器承受最大軸向力68KN授油器對工作的最大額緊力20KN 外形尺寸及重量參數(shù)(mm)地面空間(長×寬×高)凈重(t)毛重(t)1000 7948×2873×155011.412.22000 9948×2873×155013.914.9300011948×2873×155015.716.7400013948×2873×155018.219.

18、5500015948×2873×15502021.3600017948×2873×155021.823.4700019948×2873×155023.625.2800021948×2873×155026.228.1 二、控制要求：1、為適應各種工件的加工工藝，主軸應有較大的調(diào)速范圍。采用交流雙速電動機驅(qū)動的滑移齒輪有級變速系統(tǒng)。由于鏜削加工是恒功率負載，接法為三角形-雙星形。2、由于采用滑移齒輪變速，為防止頂齒現(xiàn)象，要求主軸系統(tǒng)變速時作低速斷續(xù)沖動。3、加工過程中可以調(diào)速，要求主軸正反轉(zhuǎn)點動調(diào)速，通過主軸

19、電動機低速正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。4、主軸電機低速時可以直接啟動，在高速時控制電路要保證先接通低速經(jīng)延時再接通高速以減少啟動電流。5、進給部件多，快速進給用另一臺電機拖動。三、電氣控制方式的T2120鏜床的控制線路圖：四、電氣控制的T2120鏜床的工作原理：五、T2120深孔鏜床的優(yōu)缺點：通過上述T2120深孔鏜床的簡介，我們對T2120有了一定的了解。深孔鉆鏜床雖是專門加工圓柱形深孔工件的設(shè)備，具有機床牢固、剛性強，但也有很多不足之處：在加工效率方面，人為制動較為滯后，效率不高；在加工精度方面，不具有精確的深度顯示和深度控制功能，不能很好地顯示和控制精度要求，特別是在加工盲孔、階梯孔等有深度要求的工件時

20、，該性能就顯得不突出了。那么怎樣提高機床加工精度及工藝？答案很簡單，那就是在保持原有機床優(yōu)點的基礎(chǔ)上，對機床進行改造，改掉其不足之處，從而整體上提高機床的性能。第二章T2120鏜床電氣控制線路的改造一、改造T2120鏜床的目的及意義：在原有機床機床床身采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵制造，剛性強；導軌經(jīng)淬火處理耐磨性高，精度保持性好的基礎(chǔ)上，為了提高機床的加工效率和精度要求及控制，實現(xiàn)快速、高效、準確、安全的功能，就要對機床進行部分改造了。改造后的機床，可以更好地提高工作效率，更好進行精度控制，從而提高加工精度。二、PLC對T2120深孔鏜床的改造：我們對T2120鏜床的改造方向，就是由原來的電氣控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)镻

21、LC控制，因而就要用到PLC進行控制。1、PLC對T2120鏜床改造的目的：我們使用的傳統(tǒng)T68鏜床由于繼電器、接觸器控制的電路復雜，動作速度慢、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點，給企業(yè)生產(chǎn)帶來很大的不便，生產(chǎn)效率低下。而在集成電路、計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種新型工業(yè)控制設(shè)備，可編程控制器。它具有可靠性高，抗干擾能力強；編程簡單，易于掌握；組合靈活，使用方便；功能強，通用性好；開發(fā)周期短，成功率高；體積小，重量輕，功耗低等優(yōu)點。隨著PLC的發(fā)展，其應用范圍越來越廣。針對這一現(xiàn)象，我們可以利用可編程控制器來取代傳統(tǒng)鏜床中的繼電器、接觸器控制的電路部分。 2、PLC的優(yōu)點及選擇：可編程序控制器，簡稱PLC。它是20世紀70年代以來，在集成電路、計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。它具有可靠性高，抗干擾能力強；編程簡單，易于掌握；組合靈活，使用方便；功能強，通用性好；開發(fā)周期短，成功率高；體積小，重量輕，功耗低等優(yōu)點。隨著PLC的發(fā)展，其應用范圍越來越廣。我們所運用的傳統(tǒng)T2120鏜床輸入端一共有12個，輸出端有6個。所以我們選用型號為西門子S7-200CPU224的