淺析搖臂鉆床PLC改造的教學

李　靜（煙臺工貿技師學院，山東　煙臺　264003　）

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淺析搖臂鉆床PLC改造的教學

李靜
（煙臺工貿技師學院，山東煙臺264003）

摘要：現代機器向著高速度高效率高精度方向的發展，對機器制造業也提出了新的要求：機器零件的精度越來越高。同時，結構也日趨復雜，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

學生只有掌握了關于搖臂鉆床的相關信息，才能對搖臂鉆床的改造制定出最完善的改造方案。在以往的教學過程中，該項內容的學習需要學生在課本上找出相應的知識點，教師加以解釋。但在這種情況下，學生的學習效果并不理想。為了激發學生的學習積極性，主要采取的方法是以小組為單位，讓組長帶領組員課前自己從網上查找與搖臂鉆床相關的知識（如：技術材料、圖紙、常見故障、設備使用說明書等），或者將提前做好的微視頻提前發給大家，讓各小組先自己預習。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。

通過學生查找的資料，閱讀設備使用說明書，熟悉電氣系統的結構與線路分析。這時，借助多媒體展示出搖臂鉆床的相關圖片，以此來吸引學生的眼球，提高學生的學習興趣。

搖臂鉆床主要由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、主軸、工作臺等部分組成。內立柱固定在底座上，它外面套著空心的外立柱，外立柱可繞著不動的內立柱回轉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，但不能繞外立柱轉動，只能與外立柱一起相對內立柱回轉。主軸箱安裝于搖臂的水平導軌上，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到需要位置并夾緊；二是鉆孔時，必須將工件放平、放穩、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。與學生一起對搖臂鉆床的主電路和控制電路進行分析，并為學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SA操作，它由十字手柄和四個微動開關組成。

為了讓學生全面了解電氣系統的技術情況。讓學生以小組為單位，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。

帶領學生現場了解設備狀況及生產和工藝對電氣的要求，包括操作系統的可靠性；各儀器、儀表、安全聯鎖裝置、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。根據現場了解及預檢情況，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、規格和數量。最后，師生共同討論確定出搖臂鉆床的最佳改造方案。

2　設計搖臂鉆床PLC控制電路及程序

在分析搖臂鉆床技術資料、電氣控制線路工作原理的基礎之上，提出搖臂鉆床PLC改造的控制方案。學生需要通過網絡查詢電氣控制方案的確定原則、電氣控制線路的設計原則及步驟。在此環節中，以問題的方式對學生預習的相關知識進行檢查，在學生全面掌握的情況下，利用PLC對搖臂鉆床電氣控制系統進行改造。

在熟悉加工工藝流程，弄清設備原來的繼電器控制原理的基礎之上，列出機床電氣元器件明細表，根據現場信號、控制指令、執行器動作等條件，與學生共同探討出現場輸入輸出信號、分配到PLC內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。

在編制梯形圖環節，為了讓學生更好的理解與應用PLC的編程方法。在此環節中，將電氣控制系統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計。這樣既能照顧到學習差的學生，又能讓好學生的程序設計能力得到提升。

3　安裝與調試搖臂鉆床PLC控制系統

以小組為單位，根據設計的電路圖和原有電氣元器件的結構特點、功能及作用，選擇電氣元器件，并列出領料單，到倉庫領取各元器件。根據設計的電路圖，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。

根據設計的電路圖和元器件布置圖繪制出搖臂鉆床電氣系統線路接線圖。并根據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，對電氣控制系統進行調試。

在調試前，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。在調試的過程中，要有專人在現場進行監護。如果出現故障，應獨立檢查并排除故障，直至系統能夠正常工作。在整個過程中，各小組的記錄員對調試過程中出現的問題及解決方法認真做好記錄。

在整個教學過程中，充分調動了學生的學習積極性，讓學生逐步養成獨立思考和動手操作的好習慣，培養了各小組之間的組織協調能力和互相學習的精神。

參考文獻：

［1］電力拖動控制線路與技能訓練［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。