淺析搖臂鉆床PLC改造的教學(xué)

李　靜（煙臺工貿(mào)技師學(xué)院，山東　煙臺　264003　）

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淺析搖臂鉆床PLC改造的教學(xué)

李靜
（煙臺工貿(mào)技師學(xué)院，山東煙臺264003）

摘要：現(xiàn)代機器向著高速度高效率高精度方向的發(fā)展，對機器制造業(yè)也提出了新的要求：機器零件的精度越來越高。同時，結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，特別是箱體零件具有孔系多的特點，它的加工除了本身又尺寸精度的要求外，還有形狀精度和孔系之間相對位置精度的要求。搖臂鉆床是一種用途廣泛的孔加工機床，它主要是用鉆頭鉆削精度要求不高的孔，還可以擴孔、鉸孔、鏜孔以及刮平面、攻螺紋等。傳統(tǒng)的繼電方式控制的搖臂鉆床故障率較高，利用PLC對搖臂鉆床進行電氣改造，可使其可靠性提高，故障率降低。

關(guān)鍵詞：搖臂鉆床；電氣原理圖；PLC改造

1　獲取信息，制定最佳改造方案

學(xué)生只有掌握了關(guān)于搖臂鉆床的相關(guān)信息，才能對搖臂鉆床的改造制定出最完善的改造方案。在以往的教學(xué)過程中，該項內(nèi)容的學(xué)習(xí)需要學(xué)生在課本上找出相應(yīng)的知識點，教師加以解釋。但在這種情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并不理想。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，主要采取的方法是以小組為單位，讓組長帶領(lǐng)組員課前自己從網(wǎng)上查找與搖臂鉆床相關(guān)的知識（如：技術(shù)材料、圖紙、常見故障、設(shè)備使用說明書等），或者將提前做好的微視頻提前發(fā)給大家，讓各小組先自己預(yù)習(xí)。只有這樣，在課堂上才不會枯燥乏味，會收到意想不到的效果。

通過學(xué)生查找的資料，閱讀設(shè)備使用說明書，熟悉電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與線路分析。這時，借助多媒體展示出搖臂鉆床的相關(guān)圖片，以此來吸引學(xué)生的眼球，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、主軸、工作臺等部分組成。內(nèi)立柱固定在底座上，它外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著不動的內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360°。搖臂一端的套筒部分與外立柱滑動配合，搖臂可沿外立柱上下移動，但不能繞外立柱轉(zhuǎn)動，只能與外立柱一起相對內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱安裝于搖臂的水平導(dǎo)軌上，可由手輪操縱沿搖臂做水平方向移動。

搖臂鉆床操作時要注意兩點：一是鉆孔前，必須將搖臂及主軸箱調(diào)到需要位置并夾緊；二是鉆孔時，必須將工件放平、放穩(wěn)、固定牢靠。

通過多媒體展示出搖臂鉆床的電氣控制線路圖，以此來引入本項目任務(wù)。與學(xué)生一起對搖臂鉆床的主電路和控制電路進行分析，并為學(xué)生重點講解搖臂鉆床的工作原理。

搖臂鉆床電氣控制線路的主電路中共有四臺三相異步電動機，它們的控制電器分別是：冷卻泵電動機M1由組合開關(guān)QS2控制；主軸電動機M2由接觸器KM1控制；搖臂升降電動機M3由接觸器KM2、KM3控制；立柱松緊電動機M4由接觸器KM4、KM5控制。

搖臂鉆床控制電路的電源由控制變壓器TC提供110V電壓。Z37型搖臂鉆床控制電路采用十字開關(guān)SA操作，它由十字手柄和四個微動開關(guān)組成。

為了讓學(xué)生全面了解電氣系統(tǒng)的技術(shù)情況。讓學(xué)生以小組為單位，上臺展示課前查找的搖臂鉆床的常見故障，師生共同分析各種常見故障的原因。

帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場了解設(shè)備狀況及生產(chǎn)和工藝對電氣的要求，包括操作系統(tǒng)的可靠性；各儀器、儀表、安全聯(lián)鎖裝置、限位保護裝置等是否齊全可靠；各電氣元件的老化和破損程度以及線路的缺損情況。根據(jù)現(xiàn)場了解及預(yù)檢情況，各小組提出改造方案、主要電氣元器件的修理工藝以及主要更換件的名稱、型號、規(guī)格和數(shù)量。最后，師生共同討論確定出搖臂鉆床的最佳改造方案。

2　設(shè)計搖臂鉆床PLC控制電路及程序

在分析搖臂鉆床技術(shù)資料、電氣控制線路工作原理的基礎(chǔ)之上，提出搖臂鉆床PLC改造的控制方案。學(xué)生需要通過網(wǎng)絡(luò)查詢電氣控制方案的確定原則、電氣控制線路的設(shè)計原則及步驟。在此環(huán)節(jié)中，以問題的方式對學(xué)生預(yù)習(xí)的相關(guān)知識進行檢查，在學(xué)生全面掌握的情況下，利用PLC對搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)進行改造。

在熟悉加工工藝流程，弄清設(shè)備原來的繼電器控制原理的基礎(chǔ)之上，列出機床電氣元器件明細表，根據(jù)現(xiàn)場信號、控制指令、執(zhí)行器動作等條件，與學(xué)生共同探討出現(xiàn)場輸入輸出信號、分配到PLC內(nèi)與其相連的輸入輸出端子號，并以小組為單位繪出輸入輸出端子接線圖。

在編制梯形圖環(huán)節(jié)，為了讓學(xué)生更好的理解與應(yīng)用PLC的編程方法。在此環(huán)節(jié)中，將電氣控制系統(tǒng)分成主軸電動機控制、搖臂升降控制、立柱和主軸的夾緊與松開控制三部分。層層深入、由淺入深的進行程序設(shè)計。這樣既能照顧到學(xué)習(xí)差的學(xué)生，又能讓好學(xué)生的程序設(shè)計能力得到提升。

3　安裝與調(diào)試搖臂鉆床PLC控制系統(tǒng)

以小組為單位，根據(jù)設(shè)計的電路圖和原有電氣元器件的結(jié)構(gòu)特點、功能及作用，選擇電氣元器件，并列出領(lǐng)料單，到倉庫領(lǐng)取各元器件。根據(jù)設(shè)計的電路圖，按照電氣元器件的布置原則，各小組繪制出搖臂鉆床的電氣控制元器件布置圖。之后，師生共同探討出最佳的電氣控制元器件布置圖。

根據(jù)設(shè)計的電路圖和元器件布置圖繪制出搖臂鉆床電氣系統(tǒng)線路接線圖。并根據(jù)電氣元器件和電氣控制線路的安裝工藝要求，將各元器件按照布置圖進行安裝以及連接PLC電氣控制線路。各小組對連接好的電氣控制線路進行檢查，再由教師檢查無誤后接通電源，將PLC程序進行輸入，接上負載，對電氣控制系統(tǒng)進行調(diào)試。

在調(diào)試前，需要從電源端開始，按電氣原理圖或電氣接線圖逐段核對接線及接線端子處線號。重點檢查主回路有無漏接、錯接、短接及控制回路中容易接錯的地方。檢查各導(dǎo)線壓接是否牢固、可靠。用萬用表檢查線路的通斷情況。接線完成后，要先在不接電動機的前提下試運行，確認無誤后方可連接電動機。在調(diào)試的過程中，要有專人在現(xiàn)場進行監(jiān)護。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)獨立檢查并排除故障，直至系統(tǒng)能夠正常工作。在整個過程中，各小組的記錄員對調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法認真做好記錄。

在整個教學(xué)過程中，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生逐步養(yǎng)成獨立思考和動手操作的好習(xí)慣，培養(yǎng)了各小組之間的組織協(xié)調(diào)能力和互相學(xué)習(xí)的精神。

參考文獻：

［1］電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練［M］.中國勞動社會保障出版社，2014.

［2］王建主編.機床電氣控制系統(tǒng)改造［J］.中國勞動社會保障出版社，2011.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.026

作者簡介：李靜（1986-），女，本科，初級，助理講師，研究方向：電氣自動化。