四工位组合机床电气控制梯形图的设计
第 l9巷弟 {期
l9 年 l2月
蓿 阳 工 学 院 学 报
Journal of Luoyang [nstltule 0f T~．bnology
《资料法 》分类号 ：TG$5
四工 位组 合机床 电气 控制梯形图的设 计
一 2
l
宗永平
(机设工程 系)
I
J
摘要 介绍了三菱 i=I一6OMR可编程控制器在四工位组台机床 中的应用以厦电气控制 菜统中程
序梯形 圈的设 计过 程 。
关键词 程序 程序 控制器 组合机床
0 前言
电气控制
可工位 楫衫图
可编程控制器性能优于继电接触式控制系统 。具有控制速度快 ，可靠性高、程序调试 、修改
比较容 易、环境适应能力强等特点 ，广泛用于机械加工设 备和生产过程的 自动控制 。本文采用
三菱 FI一60MR可编 程控制器作为电气系统的控制枢纽 ．根据四工位组合机床的特点和工艺流
程的要求设计 了 自动循环程序以及手动调整程序 。使机床能按给定的程序对零 件加工，并为检
验机床或调整刀具提供方便。它具有很强的逻辑控制功能和逻辑存储功能 ，可进行逻辑运算编
程、定时和计数 ，以及对模 拟量的控制 ，容易实现机 、电、液一体化 。
1 机床概 况
本机床的功能是加工汽车轮毂上十个 27螺钉孔 。由于被加工零件较庞大 ，而且形位公
差要求较高 ．所以本机床是专为实现 自动化和大批量生产而设计的 机床的主要运动件有液压
滑台．动 力头 ，主轴箱以及回转工作台等。在 回转工作台上设定有四个工位，I工位用于装卸工
件 ，l、Ⅱ、Ⅳ工位分别是钻孔、扩孔、铰孔工序；主轴箱上相应装有三组 30把钻、扩、铰刀具。被
加工零件在 回转工作 台上 回转 一周，就可完成全部加工工序 。该机床可同时放置四个零件并 同
时对其中三个依次顺 时针按工序循环加工 ，形成一条圆形生产流水线 ，有效地提高了机床的工
作效 率 。
2 电气控制系统的基本原理及程序设计步骤
可编程控制器是专为取 代传统的继 电接触式控制系统和 其它顺序控制器而 设计的。它的
输入输 出接 口采用光 电耦台器件可以直接驱动较小的负载 ，对较大的负载 可通过继 电器等进
行 隔离 。机床电气控制的基本方式是由操纵板上的按钮 、选择开关、以及预设 机床工作状态
亲水平 ：男 -】953年 生 ，工程师
收 请 日期 ：】998—04 06
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第 |期 宗 永 平 ：四工 位 组 台机 床 电气 控 制 梯 形 图 的设 计 · 2l ·
的行程开关、压力继 电器等指令输入信号器件 ，将
这 些 信 号输 入可 编 程 控 制 器 ，可 编程 控 制 器 通 过
人为制 定的程序 由输 出继电器去驱动外部 的负
载，如电磁阀、接触器 、电动机等。本机床电气系统
控制的交流负载主要有主轴电机 t液压电机 ，冷却
电机 。直流负载主要是液压站的各个电磁阀等，共
计 有 十路 。机 床 电气 控制 系统原 理 图如 图 l。
电气系统程序设计步骤如下：
确 定工 艺 流 程 一 一 分 配 输入 ／输 出地 址 一 一
画 出梯 形 图一 一 编 制 程 序 一 一 输 入 程 序 一 一 编
辑 、修 改 、调试 程序 一 一 结束
5 机 床 加 工工 艺 流程 图 及 输 人 ／输
出地 址分配
根据机床的加工工艺流程(见图 2)来确定电
气 系统 必须完 成 的动 作 、顺 序 和控 制 任务 ．从而 有
效地 分 配输入 ／输 出地 址 ，见表 l。
输入端 输 出端
图 l 机 床电器控制 原理 图
图 2 机床工艺流程图
表 l 可编程控制器的 I／O地 址单元 的分配衰
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4 梯形 图设计
洛 阳 工 学 院 学 报
梯形 图是根据机床加工工艺的要求 ，机床电气硬件的配置以及 l／o地址 的分配而编制 的
程序 一它 具有直 观 、形 象 的特 点 ，同 时具有逻 辑控 制 的规律 ，便于 修 改和调 试 根 据 梯 形图 再编
制控制程序就 比较容易了
抽 E。 泵
图 3～ 图 9为 加工 过程 程 序梯形 图 ，图 中符号所 表示 的器 件名称 及地 址见 表 l
图 3中 ，系统 得 电时触 点 X0、X1、X2均 处 于 闭 台状 态 ，任 何一 个 负载因超 载使 热继 电器触
点 断 开而 断 电时 ，则 主控 线 圈 M102指令就 会 中断 ．全部 程 序 中止 ，从而保 证 机 床 只 能在 液压
电机 、主 轴 电机 、冷 却 电机 都在正 常状 态下运 行 。
(2) 液 压 电机 的 启动 (见 图 d)
图 1中 ，油 泵开 关 X13和 停止 按钮 X3得 电时成 闭 台状 态 ，按 下启 动按 钮 X4，Y．t3d得 电 ，
液 压 电机 启动 并 自保 。
(3)主轴 电机 的工 作 (见 图 5)
图 5中 ，状 态 开 关 X4I2处 于 自动 状
态 ”时 不 得 电 ，此 时 为 常 闭 ，工 作 台 回转 到
位时 X403接通 ，工作台落下时 X41l接通 ，
X400、X3得电时为闭 台状态。所列条件一
旦 满 足 ．Y435得 电 ，主 轴 电 机 立 即 启 动 且
d 蜘
自保 ，在 “自动 状 态 ”下 ，按 下 向 前按 钮 X10 图5 启动主轴电机梯形图
则主轴立即启动 ，这样即可以用来调整机床或试运行 +又可 以防止损坏刀具或工件 。“手动状
态 ”时 ，X412得 电为 断开状 态 ，此 时按 下 X4钮 ，主 轴 运转 ，放 松 X4钮 则主轴 停 止 ，即用 点 动 的
方法 来 检验 或调 整机 床
(4)工件的夹紧与放松 (见图 6)
图 6中 ，回转 台 在落 下位 置 时 ，X4ll得 电
而 闭 台 ，此 时 按 夹 紧 按 钮 X5，Y30得 电 ，因其
控制的是两位 电磁阀且有旋转工作台分 配阀
油路的保证 ，工件被夹紧后可 自保 。在 手动状
态 ”下，X412得 电，且 只有在 X41l闭台时 ，按
下放松按钮 X6，Y31才能得 电，工件被放松 ；
M100设定为 回转台落下时 的触发脉 冲信号 ，
工件夹 紧后 X407处于得 电状态，通常在“自动 图6 工件夹紧、放松梯形图
夹紧
放松
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第 J期 宗永平：四工位组 台机 床电气控制梯形目的 设计 ·23·
状态”下工件被加工 完后 ，回转 台转到 I工位落下 ，X411接通 ，触发 M10O，电流经 M1 DO、xd 07
及 X411使 Y31得 电 ，工件 被 自动放 松并 自保 ， 便装 卸工 件 。而此时 其 余三 个 工位 的 加工 过
程 不受影 响 ，大 大节 省 了时 间 。
(5)回转工作台的抬起 、回转和落下(见图 7)
图 7中 ，滑 台 在原 位 时 ，X405闭 合 ，主
控 线 圈 M1 03得 电，可起 到安 全 控 制 回转工
作 台 的 工作 状 态 的 作 用 ，防 止 滑 台 不 在 原
位 情 况 下而 工 作台 抬 起 与滑 台相 撞 事故 发
生 。回转工作台在原位时(X4o4接通 )，且
工件 在被 夹紧 (X407接 通 )的 情 况 下 ，按 下
抬 起 按 钮 X7．回 转 台 才 能 够 抬 起 ，可 防 止
工 件 未被 夹紧 而 转 到 加工 位置 。在 回转 台
抬 起 时 ，X410得 电 ，然 后 定 时 器 T50得 电 ，
延时 两秒 后 Y33得 电 ，工 作 台开 始 回转 。回
转 台 回转 到 位 时 ，X4 03接 通 ，然 后 T51得
X405 厂、 M l03
l苎 [X407
[X407
I 。I X403
T5l
M CR l M 1∞
图 7 回转台工作梯形 图
Y32
1"50K2
Y33
1 K2
Y36
抬起
回转
落 下
复位
电 ．延时 两秒 后 Y36得 电 ，回转工 作 台落 下 ，此 时 X41l得 电后 闭 合 ，使 Y34得 电 ，回转油 缸 复
位 。至此 ，回转工作 台的一个循环过程结束，并为下一循环做好了准备 。
(6)动 力头 滑 台的 快进 、完成 及快 退 (见图 8)
图 8中 ，当状 态 开 关 处 于
“手 动 位置 ”时 ，第 一行 的 X412
闭 合，第 二行 的 X 412断 开 ．
X41l、M101、X儿 此 时 都 处 于
闭合状态 ，按下滑 台前 进按钮
X1 0，滑 台开始前进 ，松开按钮
xl0则滑 台停 止 。 当状 态开 关
处 于“自动位置”时 ．第 一行 的
X412断开 ，第 二 行 的 X4I2闭
合 ．旋 转 工 作 台 在 落 下 位 置
时．X41l是 闭合的 ，此 时按下
X10(参见图 5)，Y435闭合，主
轴 电机 运转 ，同时 M100接通 ．
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圈 8 滑台工 作梯形圈
快进
完成
抉退
Y37得 电．滑台开始前进并 自保，其工进过程 由液压系统的调速阀控制。当滑台行 至终点时．
X402接通．此时 XlO、X412、X41l均为闭合位置 ，所 定时器 T52得电并延时 3秒钟后 ．M1 01
接 通并 自保 。此 时 只要滑 台 不在原 点 ，X405是 闭合 的 ，则 Y430得 电并 在 自动 状 态 下 自保 ，滑
台迅速快退至原点 ，直到 X405得电为止。当滑台不在原点时，只要按下后退按钮 xl l，Y37会
立 即断 电 ，而 Y430得 电后快 速后退 ．防止 事故发 生 。
(7)件的 自动冷却控制程序及结束(见图 9) ．
图 9中，X401和 X 3得电时都处于闭合状态．当滑台前进至工进位置时 ，X406闭合，Y4 36
接 通 并 自保 ，冷却 泵 电 机 启 动 ，被 加 工工 件 开 始得 到 冷 却 ；当滑 台前 进 至 终 点 时 ，M101得 电
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(参 见 图 8)．此 触 点 断 开 ，冷 却 泵 电
机 停 止 运 转 ，等 待 下 一 次 工 进 再 开
始 。x dl2和 xd表 示 在“手动 状态 ”时
对 冷却 泵 电 机的检 查 。MCR l02表 示
主 控 过 程完 成 。
此 外 还 有 机 床 滑 台 轨 道 自动润
滑程序梯形 图，以及根据梯形图编制
程序井 向 可编 程控 制器输入程序的 图9 玲却系统工作梯形图
工作就不一一介绍了，编程器 自身有检验程序是否有语法或逻辑错误的功能 ，可根据编程器的
提示进行修改 。机床试运行时一般先进行点动检验操作，然后再进行 自动程序的操作运行 。加
工零 件时 一 般 是 在“自动 状态 ”下进 行
5 结束 语
本组台机床 电器系统具有 以下特点 t
(1)本机床重达 20余吨，虽体积庞大，但采用可编程控制系统使得机床加工便捷、可靠、安
全 ，有效地提高了机床的技术性能。
(2)本机床 电气系统配制合理，程序简单 ，便于维修、调试和改进．能满足生产工艺加工过
程 的需 要 。
(3)程控 使 得机 床 aNT 省时 省 力．有效 地 提 高 了机 床 的生产 效 率 ．每小 时可 加工 零 件二 十
五 件 以上 。
(4)本 机 床 程 序控 制的 液压 系统还 实现 了对 滑 台轨 道 等部 位定 时定量 地润 滑 。
参 考 文 献
I 齐占庆 ．机床 电气 自动控制 ．北京 机械工 业出颓社 l987
2 焦振 学 ．机床 电气控翩 技术 北京 ：北京理 工大学出版社 1989
3 北京联 想计算机集 团 ．三菱 FI系列可嫡程控翩器 使用手册 ．『99
Design of Electric Controlled Ladder—Diagram of
Four-W orking—Position Combined Machine Tool
Zong Yongpjng
(Department of Machine Design Engineering)
Abstract：The USe of m itsubishi Fl一60M R programm able controller in the four working posi~on
combined machine tool and the de*sign process of program of ladder diagrar9 in electricity con~M
system are introduced
Key word：Program Progr am controllers M od ular m achine tools
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四工位组合机床电气控制梯形图的设计.pdf
