PLC控制的三轴智能钻孔机的设计与研究

PLC控制的三轴智能钻孔机的设计与研究

余华春 ,应仪

杭州万向职业技术学院 ，310023

摘 要：全国应用型高校中设有机械专业的学校有非常多，但是这些学校都是传统的钻床，虽然可以满足教学条件，能耗高、效率低、成本高违背了教育改革的初衷，针对这种现状，非常需要推出能贯彻落实教育规划纲要和教育部文件精神，满足各高校高素质应用型人才培养要求的PLC控制的三轴智能钻孔机。PLC控制的三轴智能钻孔机用以工作过程为向导的思想来引领工作对象、工作工具、工作方法、工作要求、职业标准等，体现行动导向的理念，打破学生无法参与到沉长、难懂的理论知识与实际操作，将理论与实践合二为一，体现“学中做”和“做中学”让同学们能在做中发现规律和获取知识，这必将成为高校使用PLC控制的三轴智能钻孔机的首选。

关键词：传统钻床；PLC控制的三轴智能钻孔机；理论与实践；首选

Design and research of multifunctional TPC temperature control silkworm house

Applied in mechanical professional in colleges and universities of the nation's schools have very much, but these schools are traditional drilling machine, can satisfy the teaching condition, high energy consumption, low efficiency, high cost against the original intention of education reform, aiming at the status quo, very need to roll out to implement the education plan for file spirit, and the Ministry of Education PLC controlled three axis intelligent drilling machine to meet the requirements of high quality applied talents training in colleges and universities. The three-axis intelligent drilling machine controlled by PLC is used to guide the thought of working process to lead the working object, working tools, working methods, working requirements, professional standards, etc., reflecting the concept of action-oriented, breaking the students can not participate in the heavy and difficult theoretical knowledge and practical operation, combining theory and practice. Embody "learn to do" and "learn by doing" so that students can find rules and access to knowledge in doing, which will become the first choice of colleges and universities using PLC controlled three-axis intelligent drilling machine.

Key words:Traditional drilling machine; Three axis intelligent drilling machine controlled by PLC; Theory and practice; The preferred

0引言

传统的钻孔机难以加工复杂的孔,其效率低、能耗高、精度低、成本高、危险系数较高。为了解决用传统钻孔机设备加工复杂的钻孔问题,有必要研究高精度的钻孔技术,这种新型钻孔机应具有效率高、精度高、危险系数低等特点，因此,钻孔技术的研究已成为现代制造领域研究的方向。

PLC控制的三轴智能钻孔机的加工性能正逐步提升,并展现出了经济环保安全等显著优势,甚至引发了人们对教学和生产方式的新构想。PLC控制的三轴智能钻孔机是机械制造行业中特殊的设备。面向教学

设计与制作过程，能够全面地提高学生机械产品设计、机器结构的开发、零件设计与装配的综合能力。同时，面向教学能够作为学生进行练习加工、拆装设备的教学资源，具有较高的重复利用率，提升学生动手能力的同时，又降低了资源浪费和学生操作的危险性。

本设备主要用于职业院校的实践教学，还适用于轻工机械、仪表、机动车配件等行业及汽车维修、家庭维修、科研单位、医疗卫生器械生产制造、轻工纺织机械、农业机械制造维修部门等、是小批量生产小型零件的理想设备。

1传统钻床存在的问题

全国应用型高校中设有机械专业的学校有非常多，但是这些学校都是传统的钻床，虽然可以满足教学条件，但能耗高、效率低、成本高，精度低，危险系数较高等特点违背了教育改革的初衷。 

2. PLC控制的三轴智能钻孔机

（1）总体设计思路

本实用新型公开了PLC控制的三轴智能钻孔机，包括主体架（1），主体架（1）的一侧设有PLC控制柜（2），所述的PLC控制柜连接有X轴电机（15）、Y轴电机（7）和Z轴电机（21），所述主体架（1）的底部设有第一支撑架（3）和第二支撑架（4），第一支撑架（3）和第二支撑架（4）经轴承设有第一螺杆（5），第一螺杆（5）上设有第一螺纹配合件（6），所述的Y轴电机（7）设置在第一支撑架（3）的一侧，Y轴电机（7）的伸出端与第一螺杆（5）相连接，所述的主体架（1）底部对称设有横梁（8）。本实用新型具有集成度高，适用于加工较小物件的特点，且成本低廉，操作简单

（2）细节部分展示

PLC控制的三轴智能钻孔机，如图1所示，包括主体架1，所述的主体架1为铸钢材质，该种材质能保证较好的强度和刚度，主体架1的一侧设有PLC控制柜2，所述的PLC控制柜连接有X轴电机15、Y轴电机7和Z轴电机21，本实用新型通过PLC程序进行控制操作，且该PLC程序为常规的技术，而本实用新型主要介绍其轴向移动调节的机械结构，并不涉及电路程序，因此在此不再赘述；所述主体架1的底部设有第一支撑架3和第二支撑架4，第一支撑架3和第二支撑架4经轴承设有第一螺杆5，第一螺杆5上设有第一螺纹配合件6，所述的Y轴电机7设置在第一支撑架3的一侧，Y轴电机7的伸出端与第一螺杆5相连接，所述的主体架1底部对称设有横梁8，横梁8上设有第一滑轨9，第一滑轨9上设有第一滑块10，如图3所示，第一滑块10与第一螺纹配合件6上固定有工作台11，如图2所示，所述的工作台11上设有多个横槽28，用于固定工件的专门夹具通过横槽能较为方便的固定在工作台上；所述主体架1的上部设有顶梁架12，所述顶梁架12的两端设有感应器29，当立座在X方向进行移动时，设置感应器能防止立座撞击到顶梁架的两端；顶梁架12上经轴承设有第二螺杆13，第二螺杆13上设有第二螺纹配合件14，所述的X轴电机15设置在顶梁架12的一端，X轴电机15的伸出端与第二螺杆13相连接，顶梁架12上且靠近第二螺杆13的上下侧设有第二滑轨16，第二滑轨16上设有第二滑块17，如图4所示，第二螺纹配合件14和第二滑块17上设有立座18，立座18的上下部设有杆固定座19，杆固定座19上设有第三螺杆20，所述的Z轴电机21设置在立座18的上端，Z轴电机21的伸出端与第三螺杆20相连接，第三螺杆20上设有第三螺纹配合件22，立座18的两侧设有第三滑轨23，第三滑轨23上设有第三滑块24，第三滑块24与第三螺纹配合件23上设有电机支板25，电机支板25上设有打孔电机26，打孔电机26的伸出端上连接有钻头27。

3 PLC控制的三轴智能钻孔机的构思设计

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型限制的依据。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为工作台的示意图；

图3为第一螺纹配合件的示意图；

图4为第二滑块的示意图；

图5是打孔电机的装配示意图。

附图中的标记说明：1-主体架，2-PLC控制柜，3-第一支撑架，4-第二支撑架，5-第一螺杆，6-第一螺纹配合件，7-Y轴电机，8-横梁，9-第一滑轨，10-第一滑块，11-工作台，12-顶梁架，13-第二螺杆，14-第二螺纹配合件，15-X轴电机，16-第二滑轨，17-第二滑块，18-立座，19-杆固定座，20-第三螺杆，21-Z轴电机，22-第三螺纹配合件，23-第三滑轨，24-第三滑块，25-电机支板，26-打孔电机，27-钻头，28-横槽，29-感应器。

图1

图2

图3

图4

图5

4 本PLC控制的三轴智能钻孔机存在的效益

(1)本实用新型中，将所要打孔的工件固定在工作台上，通过PLC程序控制电机工作，启动Y轴电机带动第一螺杆转动，使得第一滑块带动工作台进行Y方向的位移；X轴电机启动带动第二螺杆转动，使得第二滑块带动立座在X方向进行位移；Z轴电机启动，带动第三螺杆转动，使得第三滑块带动打孔电机和钻头在Z方向移动，打孔电机启动带动钻头进行钻孔作业；本实用新型通过在较小的主体架上集成三轴的移动机构，体现了本实用新型较高的集成度，且本实用新型适用于加工小型部件。

（2)所述顶梁架的两端设有感应器，防止立座在横向移动时碰触到顶梁架的两端。

（3）所述的主体架为铸钢材质，该种材质能保证较好的强度和刚度。

（4）相较于传统台钻，本实用新型通过螺杆传动位移，能准确定位多孔之间距离，保证打孔尺寸。

5结语

将所要打孔的工件固定在工作台上，通过PLC程序控制电机工作，启动Y轴电机带动第一螺杆转动，使得第一滑块带动工作台进行Y方向的位移；X轴电机启动带动第二螺杆转动，使得第二滑块带动立座在X方向进行位移；Z轴电机启动，带动第三螺杆转动，使得第三滑块带动打孔电机和钻头在Z方向移动，打孔电机启动带动钻头进行钻孔作业；本实用新型通过在较小的主体架上集成三轴的移动机构，体现了本实用新型较高的集成度，且本实用新型适用于加工小型部件。

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