PLC雕刻机机床控制系统设计+接线图+流程图 摘要：雕刻是一种钻铣组合加工方式，数控雕刻机能根据雕刻路径的要求，得到所需要的雕 刻效果，它的自动化和较人性化的操作方式，改变了手工雕刻的低效性和局限性，能够极大 提高雕刻质量及雕刻效率。随着雕刻工具和技术的不断改良，从生产到人们的生活，雕刻所 波及的领域越来越广。本文论述了雕刻机的控制及驱动方式，设计了基于PLC控制的三文雕 刻机的电气控制线路，并编制了实现轨迹运行的控制程序。三文雕刻机为滚珠丝杠设计，X、 Y、Z三轴采用步进系统，分别通过CPU的高速脉冲输出PTO及定位模块EM253实现三根轴 的位置控制，主轴采用交流变频驱动，系统中设置了限位开关和位置感应器以避免运动超程。 调试结果说明，系统可以实现一定精度的雕刻轨迹控制，到达了设计指标的要求海德体育官网。6405 关键词：雕刻机；步进系统；滚珠丝杠；PLC ADesignofPLCbasedEngravingMachine ControlSystem Abstract:Engravingisakindofcombinedmachiningmethod.Basedupontherequirement, digitalcontrolledengravingmachinecanimplementtheperformanceofengraving,itsautomatic anduserfriendlyoperatingmodeenhancestheproductivityandimprovesflexibilityandquality aswell.Withthedevelopmentoftoolsandtechnologyengravingapplicationhasbeenmoreand moreusedfromindustrialproductiontopeople’sdailylife.Thepaperdescribesthecontroland drivemethodofanengravingmachine,designsaPLCbasedelectricalcontroldiagramof3D engravingmachine,andwritesthecontrolprogramfortrajectorymove.Roll-Ballleadscrew design,3DengravingmachinehassteppingcontrolsysteminX,Y,Zaxis,thepositioncontrolon thosethreeaxisisrealizedthroughhighspeedCPUpulseoutputPTOandpositioningmodule EM253.MainaxisisdrivenbyACinverterandthesystemhaslimitswitchandpositionsensorfor overrunprotection.Thetestresultshowsthatthesystemcanperformtheengravingtrajectory controlwithexpectedaccuracyandmeetthedesigncriteria. KeyWords:EngravingMachine,SteppingControlSystem,Roll-BallLeadScrew Design,PLC 目录 1绪论1 1.1课题背景1 1.2雕刻机及其应用1 1.2.1分类及应用2 1.2.2数控雕刻系统2 1.3课题研究的主要内容3 1.3.1KNT-PHT3运动系统介绍3 1.3.2课题研究的主要内容4 2计划论证5 2.1驱动计划选择5 2.1.1主轴的驱动方式5 2.1.2X、Y、Z轴的驱动方式5 2.1.3伺服电机与步进电机比拟6 2.2控制计划选择7 2.2.1DSP控制7 2.2.2电路板控制7 2.2.3数控系统嵌入计算机控制8 2.2.4PLC控制8 2.3步进电机8 2.3.1步进电机的分类及其控制方式8 2.3.2PLC在步进电机控制中的应用9 2.4传感器选择10 3硬件电路设计11 3.1主电路设计11 3.1.1电源局部设计11 3.1.2步进电机及驱动器电气线.2.2PLC高速脉冲发生器〔PTO〕16 3.2.3EM253位控模块17 3.2.4PLC的I/O分配18 3.2.5PLC外部电气接线PLC雕刻机机床控制系统设计+接线的硬件接口22 4.1.2STEP7的编程功能22 4.1.3STEP7的硬件组态与诊断功能23 4.2控制程序设计23 4.2.1系统控制要求23 4.2.2程序控制流程图24 4.3PLC内置PTO和EM253位控模块组态25 4.3.1PLC内置PTO的配置26 4.3.2 主程序介绍 29 4.3.3 子程序介绍 30 5 结论与展望 35 致 谢 36 参考文献 37 附 录 38 1 绪论 1.1 课题背景 普通机床是能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式机床，常用于加工工件 的内外回转外表、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻 丝和滚花等。普通机床是车床中应用最广泛的一种，约占机床类总数的65%。十八世纪的工 业推动了机床的开展，到十九世纪，由于纺织、动力、交通运输机械和生产的推动， 各种类型的机床相继出现。随着电动机的创造，机床开始先采用电动机集中驱动，后又广泛 使用独自电动机驱动。二十世纪初，为了加工精度更高的工件、夹具和螺纹加工工具，相继 研制出坐标镗床和螺纹磨床。同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要，又研制出各 种自动机床、仿形机床、组合机床和自动生产线。随着电子技术的开展，美国于1952 年研 制成第一台数字控制机床，1958 年研制成能自动更换刀具、进行多工序加工的加工中心。 从此，随着电子技术和计算机技术的开展和应用，使机床在驱动方式、控制系统和结构功能 等方面都发生了显着的变革。经过几十年的开展，目前的数控机床已实现了计算机控制并在 工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为遍及。 在现代工业中，生产过程的机械化和自动化，已成为突出的主题。随着电子信息技术的快速 开展，世界机床行列已经迈入了以数字化制造技术为一体的机电一体化时代，数控机床就是 其代表作品之一。 数控机床是用数字化信息来实现工件与刀具相对运动轨迹，切削加工工艺参数及各类辅助操 作等步骤自动控制的高效率加工机床，在生产经济中有着十分重要的地位和作用。为了更好 的发挥数控机床的性质和功能，取得更好的经济效益，应用人员不仅要能进行常用编程与操 作，更要会把控制系统功能灵活应用到加项目序的编制中去，使编写好的程序更加简练，更 加标准。数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、多品种和中小批零件的加工问题，能够 稳定加工质量和提高生产率。随着制造技术向自动化、柔性化方向的开展，当前机床的数控 化率已成为衡量一个国家制造工业水平的重要标志，但目前我国数控机床的广泛应用受到一 些条件的限制。有关统计资料说明，目前中国机床总拥有量远远低于美国、日本、德国、韩 国等制造业更兴旺的国家。 1.2 雕刻机及其应用 雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工，实现雕刻加工的设备是一种组合式机床。在组合 机床自动线中，一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台〔1〕液压滑台，用于切削量大， 加工精度要求较低的粗加工工序中；〔2〕机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要 求的半精加工工序中；〔3〕数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中， 数控滑台一般采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC 控制的数控滑台由可编程、 环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等局部组成，丝杠传动副应根 据加工精度要求，确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、系统刚度 好、传动精度高、使用寿命长等优点，但本钱较高且不能自锁。 PLC 雕刻机机床控制系统 设计+接线): 雕刻机根据雕刻路径的要求，生成不同深度、不同运动轨迹的指令，控制X、Y、Z 三个轴间 的线性联动，带动高速旋转的刀具或激光头在材料上移动，得到所需要的雕刻或切割效果。 雕刻机是取代传统手工雕刻的机器，它的自动化和较人性化的操作方式，彻底改变了过去手 工雕刻的低效性、局限性，能够极大提高雕刻效率，并且能够为不同材料雕刻，是人力所无 法比较的。 1.2.1 分类及应用 〔1〕主要分类 激光雕刻机、双主轴雕刻机、模具雕刻机、PCB 板雕刻机及立体雕刻机等海德体育。 〔2〕主要用途 广告工艺业〔装饰制品、首饰精细雕刻〕、模具业〔雕刻钮扣浮雕模，印刷烫金模、注塑模 雕刻钮扣浮雕模，印刷烫金模、注塑模等〕、印刷包装业〔凹凸板制作、箱包烫金，纸箱包 装胶字模制作〕、木工业〔用于浮雕图案设计及制作〕、装饰业、造币业〔印钞水印防伪模具 及硬币模具制作〕、汽车业〔轮胎模具车灯模具及装饰品模具加工〕、印章业〔各类字体各类 材质的印章雕刻〕等。 1.2.2 数控雕刻系统 随着雕刻工具和技术不断改良，雕刻行业所波及的领域越来越广，如在模具、广告、精密加 工等方面，数控雕刻机得到了广泛的应用。数控雕刻机不仅可以完成大多数传统的雕刻领域 工作，如玉石、首饰、木雕、纪念币、小模具等，而且扩展了新的雕刻领域，如艺术浮雕、 复杂零件、高精度模具等。数控雕刻机的整个运作都以计算机自动控制为核心，摆脱了雕刻 过程对人的依赖，提高了雕刻效率，改善了雕刻质量。 数控雕刻机的主要特点有： 〔1〕自动化程度高。具体的雕刻过程都是数控雕刻机自动完成的。 〔2〕产品的尺寸精度高，一致性好。数控雕刻过程是由计算机控制完成，可以到达很高的 精度和外表质量；批量加工时，产品的一致性好，这对于小模具行业十分重要。 〔3〕拓展了雕刻领域。只需改变控制程序，数控雕刻机便可以雕刻浮雕、各种复杂的曲面， 支持各种刀具，改善了雕刻外表质量，提高了雕刻效率。 〔4〕数控雕刻机都有钻铣功能，可用于钻孔、切边、加工小模具，性价比高。 1.3 课题研究的主要内容 1.3.1 KNT-PHT3 运动系统介绍 KNT-PHT3 运动控制系统由三文十字滑台、电气电路和工作台三局部组成，其外形如图 1.1

　　9.1 随机抽样课件-2023-2024学年高一下学期数学人教A版（2019）必修第二册公开课示范课