铣床电气控制课程设计(共27页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院(系、部) 2013 2014 学年第 二 学期 课程名称 机电控制技术 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 铣床电气控制课程设计 成 绩 起止日期 2014 年 6 月 18 日 2014 年 6 月 23 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计图纸张456湖南工业大学课程设计任务书20132014学年第二学期 机械工程 学院(系、部) 专业 班级课程名称: 机电控制技术 设计题目: 铣床电气控制课程设计 完成期限:自 2014 年 6 月 18
2、日至 2014 年 6 月 23 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数 具体要求见课程设计指导书二、设计任务 完成系统的继电器控制原理图、PLC控制原理图及设计说明书一份三、设计工作量电气图23张,说明书不少于5000字进度安排起止日期工作内容6.186.19讲解设计目的、要求、方法,任务分工制定设计方案、绘制草图6.206.21设计方案审核、修改绘制电气原理图、电路计算、元器件选择列表6.22绘制安装布置图,元器件的准备6.23电气CAD制图软件使用电控柜安装电气CAD制图6.24检查电气控制线路电气CAD制图通电调试、故障排除、任务验收,编写设计说明书主要参考资料1、齐占庆,电气控
3、制技术课程设计指导书,机械工业出版社,2003。2、张万奎等编,机床电气控制技术,北京大学出版社,20073、程宪平主编,机电传动与控制(第二版),武汉:华中科技大学出版社,2003年9月4、石玉珍,电气制图及图形符号国家标准汇编,中国标准出版社,1989指导教师(签字): 2014年 6月 25 日系(教研室)主任(签字): 2014年 6月 28 日专心-专注-专业机电控制技术课程设计设计说明书(题目)铣床电气控制课程设计起止日期: 2014 年 6 月 18 日 至 2014 年 6 月 23 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院(部)2014年6月18日目录1、引言 .1
4、2、设计任务 .13、电机功率和转速 14、铣床的电气控制线路设计 2 4.1 确定机床的工作过程2 4.2 机床电气传动的特点及控制要求 3 4.3 控制电路图设计 .5 4.4 选择电器元件.11 4.5 制定电动机和电气元件明细表.155、铣床的可编程控制器控制系统的设计.165.1 主电路接线图165.2 I/O分配表.165.3 PLC接线图.175.4 PLC梯形图和指令表语句.186、设计总结.217、参考文献.221、引言 我国传统的铣床控制系统都是采用继电器、接触器等硬件逻辑控制电路,不但接线复杂,而且经常出现故障,可靠性比较差。与传统的继电器控制相比,PLC控制具有可靠性高
5、、柔性好、开发周期短以及故障自诊断等特点,特别适合应用于铣床的控制和故障诊断系统,可以减少强电元件数目,提高电气控制系统的稳定性和可靠性,从而提高产品的品质和生产效率。 故在PLC广泛应用的控制时代,本设计系统的思想就是采用PLC控制铣床。以达到预定控制系统的简洁性、经济性,减少了成本,也使得维修变的简单。由于PLC的模块化、易扩展性,可根据控制要求及规模的变化进行方便的系统重组及功能的扩展。以及PLC的通信功能甚至可进行远程控制。2、设计任务 主要控制电器为三台电机:主电动机M1,冷却泵电机M3,快速移动电机M2.三台电机都要有短路保护措施。 主电动机M1能完成主轴主运动和流板箱进给运动的驱
6、动,采用降压启动的方法启动,可以正反两个方向旋转,并且可以正反两个旋转方向的反接制动,为加工方便,还应具有点动控制空能。 电动机M3拖动冷却泵,在加工时提供切削液,采用直接启动及停止方式,并且为连续工作方式。 主电路负载的电流大小能够监控,但要防止启动电流对电流产生冲击。主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护。 机床要有照明设施。3、电机功率和转速机床工作台为320*1325,主轴电机,7.5KW;进给电机,1.5KW;冷却泵电机,0.125KW,查相关资料得主轴电机转速为301500r/min由机床电器控制第四版 王炳实,王兰军 机械工业出版社的附录表B常用Y系列电机技术数据选则电机
7、电机型号额定功率/KW额定转速r/min额定电流A效率%功率因素cos堵转额定电流堵转额定转矩最大额定转矩主轴Y132S2-27.5290015.086.20.887.02.02.2进给Y90S-21.528403.4790.857.02.22.2 JCB-22主要技术参数:型号输出功率(瓦)扬程(米)流量(升分)电流(安)电压(伏)接线方式JCB-221253.3220.6/0.38220/380/Y 油泵电动机(机床冷却泵),是一种浸渍式的三相电泵。它由封闭式交流三相异步电机与单继单极离心泵组合而成。该泵具有安装简单方便、运行可靠、过负荷能力强、效率高、噪声低等优点。该泵适合做各种机床输送
8、冷却液、润滑液的动力,也可应用于其他类似的场合。4、铣床的电气控制线路设计4.1确定机床的工作过程4.1.1机床结构万能铣床具有主轴转速高,调速范围宽,操作方便,工作台能自动循环加工等特点,其结构如图A所示。主要由底座,床身,主轴,刀杆,纵向工作台,横向工作台,升降台等部分组成。如下图所示:4.1.2工作过程:铣刀装在与主轴连在一起的刀杆支架上,在床身的前面有垂直导轨,升降台沿其上下移动;在升降台上面的水平导轨上,装有可在平行与主轴轴线方向移动(横向移动)的溜板,在溜板上部转动部分的导轨上可作垂直与主轴轴线方向的移动(纵向移动),这样,工作台上的工件就可以在六个方向(上,下,左,右,前,后)进
9、给。为了加快调整工件与刀具之间的相对位置,可以改变传动比,使工作台在六个方向上作快速移动。此外,由于转动部分相对于溜板可绕垂直轴线左,右转一个角度(通常为45度),因此可以加工螺旋槽。工作台上还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述可知,万能铣床的运动方式有:主运动:铣刀的旋转。进给运动:工作台在六个方向上的运动。辅助运动:工作台在六个方向上的快速运动。4.2机床电气传动的特点及控制要求(1) 铣床的主运动和进给运动之间没有速度比例协调的要求,各自采用单独的笼型异步电动机拖动。(2) 为了能进行顺铣和逆铣加工,要求主轴能够实现正,反转。(3) 为提高主轴旋转的均匀性并消除铣削加工时的震动,主轴
10、上装有飞轮,其转惯量较大,因此要求主轴电动机有停车制动控制。(4) 为适应加工的需要,主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。X62W铣床采用机械变速的方法,为保证变速时齿轮易于齿合,减小齿轮端面的冲击,要求变速时有电动机瞬时冲动。(5) 进给运动和主轴运动应有电气联锁。为了防止主轴未转动时,工作台将工件送进可能损坏刀具或工件,进给运动要在铣刀旋转后才能进行。为降低加工工件的表面粗糙度,加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动。(6) 在六个方向上运动要有联锁,在任何时刻,工作台在上,下,左,右,前,后六个方向上,只能有一个方向的进给运动。(7) 为了适应工作台在六个方向上运动的要求,进给电动机应能
11、正,反转。快速运动由进给电动机与快速电磁铁配合完成。(8) 圆工作台运动只需一个转向,且要与工作台进给运动有联锁,不能同时进行。(9) 冷却泵电动机M3只要求单方向转动。(10) 为操作方便,应能在两处控制各部件的启动和停止。 根据设计要求我们设计了如图所示的主电路和控制电路图。4.3 控制电路图设计4.3.1 主轴电动机的控制 为主轴拖动电动机。从主电路看出,主轴电动机的转向由转换开关预选确定。转换开关触点动作见表1。主轴电动机的起动、停止由接触器控制,接触器及电阻和速度继电器组成停机反接制动控制。表1 转换开关动作表触点线端标号操作手柄位置顺铣停止逆铣+(1) 主轴电动机起动 接通电源开关
12、,选择主轴电动机转向,操作转换开关于所需位置。主轴电动机起动、停止分别由装于工作台上与床身上的控制按钮、和、实现两地控制。按下按钮或,接触器得电,主触点闭合并自锁,主轴电动机按预选方向起动,带动主釉、铣刀旋转,同时速度继电器常开触点闭合,为停机反接制动作准备。(2)主轴电动机停机 按下停机按钮或。接触器失电,切断正序电源,同时接触器得电,电动机串电阻实现反接制动,当主轴电动机转速低于120,触点断开,断电,电动机反接制动结束;停机操作时应注意在按下或要按到底,否则反接制动电路未接入,电动机只能实现自然停机。如果在按下按钮时间太短,反接制动的时间也太短,制动效果差,因此,操作时要在主轴快停机时再
13、松开按钮。(3)主轴的变速冲动 主轴的变速采用圆孔盘式结构,变速时操作变速手柄在拉出或推回过程中短时触动冲动开关,主轴电动机瞬动一下而实现。 主轴处于停车状态时,操作变速手柄,触动冲动开关使接触器瞬时得电,电动机定子串电阻冲动一下,带动齿轮转动一下,便于齿轮啮合,完成变速。 主轴已起动工作时,要变速同样操作变速手柄,操作时也触动冲动开关,使接触器失电,得电一下进行反接制动,使主轴转速迅速下降,以便于在低速下齿轮啮合,完成变速后,应重新按起动按钮,主轴电动机转动继续工作。主轴在变速操作时,以较快速度将手柄推入啮合位置,因为的瞬动是靠手柄上凸轮的一次接触达到,如果推入动作缓慢,凸轮与接触时间延长,
14、会使主油电动机转速过高,从而使齿轮啮合不上,甚至损坏断轮。4.3.2工作台进给运动控制工作台的进给运动需在主轴起动之后进行。接触器常开触点(1112)闭合,接通进给控制电源。工作台的左、右、前、后、上、下方向的进给运动均由进给拖动电动机驱动,通过电动机的正、反转及机械结构的联合动作,来实现六个方向的进给运动。控制工作台运动的电路是与左、右机械操作手柄联动的行程开关、及与前、后、上、下操作手柄联动的行程开关、组成复合控制。这时圆工作台开关在断开位置,即触点(1718)和(1222)接通,(1219)断开,进给电动机通过工作台方向操作手柄进行控制。圆工作台开关动作表见表2。表2圆工作台开关动作表触
15、点线端标号操作手柄位置圆工作台工作圆工作台不工作1718+2219+1222+(1)工作台的左、右(纵向)进给运动 工作台的左、右进给运动由工作台前面的纵向操作手柄进行控制。当将操作于柄扳到向右位置时,行程开关压合,其常开触点(1819)接通,常闭触点(2517)断开,此时,控制电源经(121516171819)接通接触器,吸合,主触点接通电动机正序电源,正向旋转,工作合作向右进给运动。同理,当将操作手柄扳到向左位置时,行程开关压合,工作台向左进给运动。若将手柄置于中间位置,、复原,、均不吸合,工作台停止左右方向运动。(2)工作台前后(横向)进给运动和上、下(垂直)进给运动 工作台的前后及上下
16、进给运动,共用一套操作于柄控制,手柄有5个控制位置,处于中间位置为原始状态,进给离合器处于脱开状态,行程开关、均复位,工作台不运动。当操作向前、向后手柄时通过机械装置连结前、后进给离合器。当操作向上、向下手柄时,连结上、下进给离合器。同时,使或压合接通,电动机正向或反向旋转,带动工作台作前后、上下进给运动。 工作台向前和向下进给运动的电气控制电路相同。当将操作手柄扳到向前或向下位置时,压合行程开关,使其常闭触点断开,常开触点闭合,控制电源经(12222517l 9)接通线圈,吸合,进给电动机正向旋转并通过机械联动将前、后进给离合器或上、下进给离合器接入,使工作合作向前或向下方向的进给运动。工作
17、台向后和向上进给运动也共用一套电气控制装置。当将操作手柄扳到向后或向上位置时。压合行程开关,进给电动机反向旋转使工作台作向后或向上方向进给运动。(3) 圆工作台的工作 圆工作台的回转运动由进给电动机经传动机构驱动。在使用时,首先必须将圆工作台转换开关扳至“接通”位置,即圆工作台的工作位置。此时,的触点(1222)、(1718)断开,(2219)接通,这样就切断了铣床工作台的进给运动控制回路,工作台就不可能作左、右、前、后和上、下方向的进给运动。圆工作台的控制电路中,控制电源经(12151617252219)接通接触器线圈回路,使电动机带动圆工作台作回转运动。由于线圈回路被切断,所以进给电动机仅
18、能以正向旋转。因此,圆工作台也只能按一个方向作回转运动。(4)进给变速冲动 进给变速冲动与主轴变速冲动一样,为了便于变速时齿轮的啮合,电气控制上没有进给变速冲动电路。但进给变速时不允许工作台作任何方向的运动。变速时,先将变速手柄拉出,使齿轮脱离啮合,然后转动变速盘至所选择的进给速度挡,最后推入变速手柄。在推入变速手柄时,应先将手柄向极端位置拉一下,使行程开关被压合一次其常闭触点(1215)断开,常开触点(1519)接通,控制电源经(12222517161519)接通接触器,进给电动机作瞬时转动,便于齿轮啮合。(5)工作台快速移动 铣床工作台除能实现进给运动外,还可进行快速移动,它可通过前述的方
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