X62型万能铣床的电气控制系统设计(共24页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业X62W 型万能铣床的电气控制系统设计摘要本设计讲述了 X62W 万能铣床电气控制线路的工作原理,说明了用 PLC 改造的具体方法,从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用。关键词:X62W 万能铣床/电气控制系统/PLC/梯形图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业X62W TYPE UNIVERSAL MILLING MACHINE OF ELECTRICALCONTROL SYSTEM DE
2、SIGNABSTRACTABSTRACTThis design about X62W universal milling machine working principleof electric control circuit, and explains the concrete method with PLCtransformation, which can improve the electrical control systems work.Milling machine is used for milling cutter workpiece milling machine tools
3、.Milling machines in addition to plane, groove, can milling gear, threadand spline outside, still can be processed complex type surface, cuttingefficiency is high, in machinery manufacture and repair departmentswidely used.KEYWORDSKEYWORDS:X62W universal milling machine,The electrical control system
4、,PLC,ladder-diagram精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目目录录引言.1一、附录一:英文原文附录二:英文译文精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业引 言最早的铣床是美国人惠特尼于 1818 年创制的卧式铣床;为了铣削麻花钻头的螺旋槽,美国人布朗于 1862 年创制了第一台万能铣床,这是升降台铣床的雏形;1884 年前后又出现了龙门铣床;二十世纪 20 年代出现了半自动铣床,工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。1950 年以后,铣床在控制系统方面发展很快,数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是 70 年代以后,微处理机的数字控制系统
5、和自动换刀系统在铣床上得到应用,扩大了铣床的加工范围,提高了加工精度与效率。自从 1969 年第一台可编程控制器在美国问世以来,在工业控制中得到广泛的应用。近年来,我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中,越来越多地采用 PLC 机控制,并取得了显著的效果,深受各行业的欢迎。铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。随着电子技术的发展,可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动铣床具有工作平稳可靠,操作维护方便,运转费用低的
6、特点,已成为现代生产中的主要设备。自动铣床控制系统的设计是一个很传统的课题,现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现,铣床控制的设计方案也越来越先进,越来越趋于完美。在我国 7080 年代大多数铣床中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用 PLC 对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业一、X62W 万能铣床硬件设计(一)X62W 万能铣床电力拖动的特点(1)铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式,要求主轴电动机能正反转,因正反操作并不频繁,
7、所以由床身下侧电器箱上的组合开光来改变电源相序实现。(2)由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮,故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。(3)铣床的工作台要求有前后、左右、上下 6 个方向的 进给运动和快速移动,所以也要求进给电动机能正反转,并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。(4)根据加工工艺的要求,该铣床应具有以下的电气联锁措施:为了防止刀具和铣床的损坏, 只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工表面的粗糙度,只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。该铣床采用机械
8、操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动 6 个方向的连锁。主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择, 为保证变速齿轮进入良好的啮合状态,两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时,进给运动必须立即停止,以免损坏刀具和铣床。(5)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。(二)X62W 万能铣床元件选型表 2-1 铣床的电机参数参照表精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业符号名称型号规格件数作用M1主轴电动机Y132M4B37 5KW, 380V, 1450r/min1主轴传动M2进给电动机Y90L415KW,380V,1400r/min1进给传动M3冷却泵电动机JCB22
9、0 125KW,380V,2790r/min1冷却泵传动表 2-2 铣床的基本元件一览表符号名称型号规格件数作用KM1接触器CJO2020A,110V1主轴启动KM2接触器CJO1010A,110V1快速进给KM3接触器CJO1010A,110V1M2 正转KM4接触器CJO1010A,110V1M2 反转KS速度继电器JY12A1反接制动SB1、2按钮LA2绿色2M1 启动按钮SB3、4按钮LA2黑色2快速进给按钮SB5、6按钮LA2红色2M1 停止按钮SA1转换开关HZ110/E16三极1换刀开关SA2转换开关HZ110/E16三极圆工作台转换SA3转换开关HZ110/E16三极M1 换向
10、开关SQ1限位开关LX111K开启式1向右进给SQ2限位开关LX111K开启式1向左进给SQ3限位开关LX2131单轮,自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2131单轮,自动复位1向后、向上进给SQ5限位开关LX311K开启式1快速与进给转换SQ6限位开关LX311K开启式1主轴变速冲动精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业SQ7限位开关LX311K开启式1进给变速冲动QS1转换开关HZ160/E26三极1电源总开关QS2转换开关HZ160/E26三极1冷却泵开关FR1热继电器JRQ4011A、3A1M1 过载保护FR2热继电器JR10103A、5A1M3 过载保护FR3热继电器JR
11、10100.415A1M2 过载保护FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护FU3、FU6熔断器RL16A2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL14A2照明电源短路保护VC整流器ZCZX45A,50V1整流作用TC变压器BK50380/36V1照明变压器TC1变压器BK150380/127V1控制电路变压器YC1电磁离合器B1DLIII1主轴制动YC2电磁离合器B1DLII1正常进给YC3电磁离合器B1DLII1快速进给R电阻ZB21 .45W、15.4A2限制制动电阻(三)X62W 万能铣床的主要结构及运动形式X62W 型万能铣床的外形结构如图 2-
12、1 所示,它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。在床身的前面有垂直导轨,升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上,装有可在平行主轴轴线方向移动(前后移动)的溜板。溜板上部有可转动的回转盘,工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动(左右移动) 。工作精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业台上有 T 形槽用来固定工件。这样,安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动;铣床工作台的前后(横向) 、左右(纵向)和上下(垂直)6 个方向的运动是进给运动;铣床其他的运动,如工作
13、台的旋转运动、在各个方向的快速移动则属于辅助运动。1床身(立柱) 2主轴3刀杆4悬梁5支架6工作台7回转盘 8横溜板9升降台10底座图 2-1 铣床外部结构图(四)控制要求(1)主轴电动机 M1 有三种控制:正反转起动,反接制动和变速冲动。(2)工作台进给电动机 M2 有三种控制:进给、快速移动和变速冲动。(3)M3 拖动冷却泵提供冷却液,只需单向运行。(4)为了能及时实现控制,机床设置了两套操纵系统,再机床正面及侧都安装了相同的按钮、手轮和手柄,操作方面,以实现两地控制。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业(5)为了保证安全,防止事故,机床有顺序的动作,采用了联锁。(6)三台电动机都设
14、有过载保护,控制线路设有短路保护,工作台的六个方向,都设有终端保护。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业二、电气控制原理(一)电气原理图图 3-1X62W 卧式铣床电气原理图该铣床共用 3 台异步电动机拖动,它们分别是主轴电动机 M1、进给电动机精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业M2 和冷却泵电动机 M3。 X62W 万能铣床的电路如图 3-1 所示, 该线路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。(二)主电路分析主轴电动机 M1 拖动主轴带动铣刀进行铣削加工,通过组合开关 SA3 来实现正反转;进给电动机 M2 通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下 6 个方向
15、的进给运动和快速移动,其正反转由接触器 KM3、KM4 来实现;冷却泵电动机 M3 供应切削液,且当 M1 启动后,用手动开关 QS2 控制;3 台电动机共用熔断器 FU1 作短路保护,3 台电动机分别用热继电器 FR1、FR2、FR3 作过载保护。(三)控制电路分析控制电路的电源由控制变压器 TC 输出 110V 电压供电。主轴电动机 M1 的控制主轴电动机 M1 采用两地控制方式,SB1 和 SB2 是两组启动按钮,SB5 和 SB6是两组停止按钮。KM1 是主轴电动机 M1 的启动接触器,YC1 是主轴制动用的电磁离合器,SQ1 是主轴变速时瞬时点动的位置开关。1)主轴电动机 M1 启动
16、前,应首先选择好主轴的转速,然后合上电源开关QS1,再把主轴换向开关 SA3 扳到所需要的转向。按下启动按钮 SB1(或 SB2) ,接触器 KM1 线圈得电,KM1 主触头和自锁触头闭合,主轴电动机 M1 启动运转,KM1 常开辅助触头(9-10)闭合,为工作台进给电路提供了电源。按下停止按钮SB5(或 SB6) ,SB5-1(或 SB6-1)常闭触头分断,接触器 KM1 线圈失电,KM1 触头复位,电动机 M1 断电惯性运转,SB5-2(或 SB6-2)常开触头闭合,接通电磁离合器 YC1,主轴电动机 M1 制动停转。2)主轴换铣刀时将转换开关 SA1 扳向换刀位置,这时常开触头 SA1-
17、1 闭合,电磁离合器 YC1 线圈得电,主轴处于制动状态以便换刀;同时常闭触头 SA1-2 断开,切断了控制电路,保证了人身安全。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3)主轴变速时,利用变速手柄与冲动位置开关 SQ1,通过 M1 点动,使齿轮系统产生一次抖动,以便于齿轮顺利啮合,且变速前应先停车。进给电动机 M2 的控制工作台的进给运动在主轴启动后方可进行。工作台的进给可在 3 个坐标的 6个方向运动, 进给运动是通过两个操作手柄和机械联动机构控制相应的位置开关使进给电动机 M2 正转或反转来实现的,并且 6 个方向的运动是联锁的,不能同时接通。1)当需要圆形工作台旋转时,将开关 SA2
18、 扳到接通位置,这时触头 SA2-1和 SA2-3 断开,触头 SA2-2 闭合,电流经 1013141520191718 路径,使接触器 KM3 得电,电动机 M2 启动,通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动。 转换开关 SA2 扳到断开位置, 这时触头 SA2-1 和 SA2-3 闭合, 触头 SA2-2断开,以保证工作台在 6 个方向的进给运动,因为圆形工作台的旋转运动和 6 个方向的进给运动也是联锁的。2)工作台的左右进给运动由左右进给操作手柄控制。操作手柄与位置开关SQ5 和 SQ6 联动,有左、中、右三个位置,其控制关系见表 1。当手柄扳向中间位置时,位置开关 SQ5 和 SQ6
19、 均未被压合,进给控制电路处于断开状态;当手柄扳向左或右位置时,手柄压下位置开关 SQ5 或 SQ6,使常闭触头 SQ5-2 或 SQ6-2分断,常开触头 SQ5-1 或 SQ6-1 闭合,接触器 KM3 或 KM4 得电动作,电动机 M2正转或反转。由于在 SQ5 或 SQ6 被压合的同时,通过机械机构已将电动机 M2 的传动链与工作台下面的左右进给丝杠相搭合,所以电动机 M2 的正转或反转就拖动工作台向左或向右运动。表 31 工作台左右进给手柄位置及其控制关系手柄位置位置开关动作接触器动作电动机 M2 转向传动链搭合丝杠工作台运动方向左SQ5K正转左右进给丝杠向左中停止停止右SQ6K反转左
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