摇臂钻床电气控制课程设计_说明书

1、项目六、钻床的电气控制(一) 、内容要求： 1主轴电动机控制主轴电动机 M1 为单向旋转，由按钮 SBl、 SB2 和接触器 KMl 实现起动和停止控制。 主轴的正、反转则由 M1 电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵 机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。2摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。但在摇臂需要升降时， 又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升 降工作。摇臂上升或下降时，其动作过程是， 随着升降指令发出， 先使摇臂与外立柱处于松 开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。 由于松开与夹紧工作是由

2、液压 系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。M2 为升降电动机，由按钮 SB3、SB4 点动控制接触器 KM2 、KM3 接通或断开，使 M2 电 动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。M3 为液压泵电动机，通过接触器KM4 ，KM5 接通或断开，使 M3 电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。 下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下 SB3 按钮，时间继电器 KT 线圈通电，瞬时常开 触点 (13-14)闭合，接触器 KM4 线圈得电，液压泵电动机 M3 起动旋转带动液压泵送出压力 油，同时断电延时断开的 KT 常开触点 (1-17

3、) 闭合，使电磁阀 YV 线圈得电，液压泵输出的 压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔， 推动活塞和菱形块， 将摇臂松开。 同时， 活塞杆通过弹簧片压上行程开关 SQ2 发出摇臂已松开信号。此时， SQ2 触点(6-13)断开，使 接触器 KM4 线圈断电，液压泵电动机 M3 停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与 此同时， SQ2 触点 (6-7)闭合，接触器 KM2 线圈得电，升降电动机 M2 得电起动旋转，带动 摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮SB2，KM2 线圈断电， M2 电动机停转，摇臂停止上升。同时 KT 线圈也断电， KT 常闭触点 (17-18) 瞬时闭

4、合，而其延时断开的常开触 点(1-17) 仍未打开，使电磁阀 YV 继续得电，同时接触器 KM5 线圈得电，液压泵电动机 M3 反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。 KT 延时打 开触点，经过13s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关SQ3,使触点SQ3(1-17)也断开，电磁阀 YV 、KM5 线圈断电。液压泵电动机 M3 停转，摇臂上升后重新夹紧过程结 束。行程开关 SQ2 为摇臂放松信号开关。行程开关 SQ3 为摇臂夹紧信号开关。时间继电器KT延时断开常开触点是为保证当瞬间操作SB3或SB4，使KM 4得电摇臂开始松开后放开SB3 或 SB4 时，

5、若 KM4 过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。有了 KT 延时断开触电 (1-17)后，则能在KT线圈断电13s内处于闭合状态， 使KM5线圈得电，液压泵电动机 M3 反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，SQ3动作，KM5断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。3夹紧、松开控制Z3040 型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、 夹紧控制。 主轴箱和主柱的松开、 夹紧从液压系统中看出二者是 同时进行的。当按下松开按钮 SB5,接触器KM4线圈得电，液压泵电动机 M3正转，拖动液压泵输送出 压力油， 经二位六通阀，

6、进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块， 使主轴箱与立柱 实现松开，此时由于 YV 不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。当 主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4不受压，触点(101-102)闭合，指示灯 HLI亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态， 可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。 同时推动摇臂 (套在内立柱上 )使外立柱绕内立柱旋转至适当的位置，按下夹紧按钮SB6 ，接触KM5 线圈得电， M3 电动机反转， 拖动液压泵输送出反向压力油至夹紧油缸， 使主轴箱和立 柱夹紧。同时行程开关 SQ4 压下，触点 (101-102) 断开， HLl 灯暗，而 (1

7、01-103) 闭合， HL2 灯亮，指示主轴箱与立柱处于夹紧状态，可以进行钻削加工。4冷却泵电动机控制冷却泵电动机容量小 (0.125kW) ，由 SA1 开关控制单向旋转。5联锁、保护环节 电路中利用 SQ2 实现摇臂松开到位， 开始升降的联锁控制， 利用 SQ3， 实现摇臂完全夹紧的联锁控制。 通过 KT 延时断开的常开触点实现摇臂松开后自动夹紧的联 锁控制。摇臂升降除了按钮 SB4、SB3 机械互锁外，还采用 KM 2 、KM3 电气的双重互锁控 制。主轴箱与立柱进行松开、夹紧工作时，为保证压力油不供给摇臂夹紧油路，通过 SB5、 SB6 常闭触点切断 YV 线圈电路，达到联锁目的。电

8、路利用熔断器 FUl 作为总电路和电动机 M1、M4 的短路保护。利用熔断器 FU2 作为电动 机 M2、 M3 及控制变压器 T 一次侧的短路保护，利用热继电器 KRl 为 M1 电动机的过载保 护， KR2 为 M3 电动机的过载保护。组合行程开关 SQl 作为摇臂上升、下降的极限位置保 护， SQl 有两对常闭触点，当摇臂上升下降至极限位置时，相应触点动作切断与其对应的上 升下降接触器 KM2 、KM3 ，使 M2 电动机停止转动，摇臂停止升降，实现升降极限位置保 护，电路中失压或欠压保护由各接触器实现。6照明与信号指示电路通过控制变压器 T 降压提供照明灯 EL 安全电压，由 SA2

9、开关操作。熔断器 FU3 作为短路保护。当主轴电动机工作时， KMl 触点 (101-104)接通，指示灯 HL3 亮，表示主轴工作；当主轴箱、立柱处于夹紧状态时，SQ4触点(101-103)接通，HL2灯亮。主轴箱、立柱处于松开状态， SQ4 触点 (101102)接通， HLl 灯亮。(二) 设计参考图（三）要求最后连线试能按照本组最终要求合理设计电气控制图，并画出电气施工图， 再做成控制板,验。五、参考资料1、 张万奎等编机床电气控制技术北京大学出版社，20072、机电传动控制（第三版），邓星钏主编，武汉：华中科技大学出版社,2001年9月3、 机电传动与控制（第二版），程宪平主编，武汉

10、：华中科技大学出版社，2003年9 月。4、 电力拖动自动控制系统（第三版），陈伯时主编，北京：机械工业出版社，2003年8 月。5、 半导体变流技术（第二版），莫正康主编，北京：机械工业出版社，2001年8月。6、 邓星钟等编机电传动控制（第三版）华中科技大学出版社，2001.3第3版课程设计说明书课程名称： 机床电气控制技术设计题目： 钻床电气控制课程设计专 业： 机械设计制造及其自动化班 级：机设学生姓名：xxx_学 号:指导教师：湖南 xxxxxxxxxx 教务部制2012 年 12 月 30 日目录一、引言 21、设计目的32、设计要求3二、系统总体实际 41、系统硬件配置及组成原理

11、 42、硬件接线图 43、系统变量定义及分配表 64、系统接线图设计7三、控制系统设计 81、控制程序流程图设计82、控制程序设计思路 103、摇臂钻床PL（程序设计 10四、系统调试及结果分析 14141 、调试前安全检查152 、调试五、总结六、参考文献引言钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修 刮端面等多种形式的加工。 按用途和结构分类， 钻床可以分为立式钻 床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床 中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用 于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工， 是一般机械加工车间 常见的机床。摇臂钻床主要由

12、底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱 及工作台等部分组成。 主轴箱可在摇臂上移动， 并随摇臂绕立柱回转 的钻床。摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。较 小的工件可安装在工作台上， 较大的工件可直接放在机床底座或地面 上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中， 加工体积和重量较大 的工件的孔。 摇臂钻床加工范围广， 可用来钻削大型工件的各种螺钉 孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。 滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成， 滑座可沿床 身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船 等行业。万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，

13、并可作水平 移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。此 外，还有车式、 壁式和数字控制摇臂钻床等。此次试验就是要将滑座 式Z3040摇臂钻床的控制系统改为 PLC控制。摇臂钻床加工时， 主轴箱紧固在摇臂导轨上， 而外立柱紧固在内 立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻 头一边进行旋转切削一边进行纵向进给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（ 2）进给运动为主轴的纵向进给； （3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向 的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。Z3040型摇臂钻床的工作原理：Z3040 型摇臂钻床采用

14、 4 台电动机拖动，他们分别是主轴电动机， 摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机 。主轴电动机控制 钻床的进给运动；摇臂升降电动机要求能正反向旋转， 可用手动操作； 摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现，液压电 动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开-移动-摇臂夹紧的 程序进行。 因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。 冷却泵电动 机带动冷却泵提供冷却液， 只要求单向旋转。 系统具有连锁与保护环 节以及安全照明、信号指示电路。1 、设计目的：1)、了解 Z3040 摇臂钻床的操作顺序，并作出功能图(2) 、熟悉并会接较复杂的PLC控制系统电路。(3) 、领悟电气控制

15、电路PLC改造的要领。2、设计要求：(1) 按下主轴起动按钮SB2接触器KM得电吸合且自保持，主轴 电动机M运转。按下停止按钮SBI，主轴电动机停止。(2) 需要摇臂上升时，按下摇臂上升按钮 SB3时间继电器KT得电，其瞬动触头和瞬时闭合延时打开的动合触头使接触器KM昂口电磁阀YA动作，液压电动机M3起动，液压油进入摇臂装置的油缸，使摇臂 松开。待完全松开后，行程开关sQ渤作，其动断触头断开使接触器 KM断电释放，液压电动机M停止运转，其动合触头接通使接触器KM2 得电吸合，摇臂升降电动机M2正向起动，带动摇臂上升。上升到所需 的位置后，松开上升按钮SB3时间继电器KT、接触器KM断电释放，

16、摇臂升降电动M2亭止运转，摇臂停止上升。延时I3s后，时间继电 器KT勺动断触头闭合，动合触头断开，但由于夹紧到位行程开关SQ3动断触头处于导通状态，故YA继续处于吸合状态，接触器KM吸合， 液压电动机M；反向起动，向夹紧装置油缸中反向注油，使夹紧装置动 作。夹紧完毕后，行程开关SQ勧作，接触器KM!断电释放，液压电动 机M3亭止运转，电磁阀YA断电。时问继电器KT勺作用是适应SB3松开 到摇臂停止上升之间的惯性时间，避免摇臂惯性上升中突然夹紧。(3) 需要摇臂下降时，按下摇臂下降按钮SB4,动作过程与摇臂上 升时相似。(4) 立柱和主轴箱同时夹紧和同时松开。按下立柱和主轴箱松开按钮SB5,接

17、触器KM得电吸合，液压电动机：M；正向起动。由于电磁 阀YA没有得电，处于释放状态，所以液压油经 2位6通阀分配至立柱 和主轴箱松开油缸， 立柱和主轴箱夹紧装置松开。 按下立柱和主轴箱 夹紧按钮SB6接触器KM得电吸合，M；反向起动，液压油分配至立柱 和主轴箱夹紧油缸，立柱和主轴箱夹紧装置夹紧。(5) 摇臂升降限位保护是靠上下限位开关 SQ11和SQ1实现的。上 升到极限位置后，SQ11动断触头断开，摇臂自动夹紧，同松开上升按 钮SB3动作相同；下降到极限位置后，SQID动触头断开，摇臂自动夹 紧，同松开下降按钮SB4动作相同。二、系统总体设计1 、摇臂钻床电气控制原理图24常tr聲V-古库W

18、*HH其虽* qw. -Trs二寻沪二oI卜rt GsiOS11-Z：i/1cgbJPCrOsrUHni!yi; H二CVSn訓inG)囂严IElll匚耶們厂F*r- 1丿,f科r n.x2y vih口 F6IW1JdLr 呼jftP1IAf-LinnZ3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机,摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机 。主轴电动机控制 钻床的进给运动；摇臂升降电动机要求能正反向旋转， 可用手动操作； 摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现，液压电 动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开-移动-摇臂夹紧的 程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降

19、按自动控制进行。2、硬件接线图HOCHxm电 IXiJX030FX：NY005Y015Y006Yff)7Y010ANiTHMC4.lXD31YOUxuioXtJLlY012XQ14X015XJL6X017WlXi.124X4XU55C(-1YOl.lY0I5Y050145YO35YOlfl017Y02QCOMPLC ) O电气接线图3、系统电器元件明细表主牡口UE越u托話mMMUHTliIH4WHAPETE计Jrm符号名称型号规格数量M1三相异步电动机Y100L2-43.0KW,380V,6.82A,1430r/mi n1M2摇臂升降电动机Y90S-41.1KW,2.01A,1390r/mi

20、n1M3液压泵电动机JO31-20.6KW,1.42A,2880r/mi n1M4冷却泵电动机JCB-220.125KW,0.43A,2790r/mi n1QS组合开关HZ5-20三极，500V,20A1KM1交流接触器CJ-1010A,线圈电压127V1KM2,KM3KM4,KM5交流接触器CJ10-55A,线圈电压127V5KT时间继电器JSSIAC127V,DC24V1FR1热继电器JR16-20/3热元件额定电流11A,整定电流6.82A1FR2热继电器JR16-20/3热元件额定电流2.4A,整定电流2.01A1FU1熔断器RL1-60500V,熔体 20A1FU2熔断器RL1-15

21、500V,熔体 10A1FU3熔断器RL1-16500V,熔体 2A1TC控制变压器BK-100100VA,380V/127,36,6.3V1SB1,SB4控制按钮LA-185A,红色2SB2,SB5控制按钮LA-185A,绿色2SB3,SB6控制按钮LA-185A,黑色2HL1,HL2,HL3指示灯ZSD-06.3V,绿色1红色1黄色13EL,SA1,SA2照明灯，控制开关JC236V,40W3弓WiifJ1尸T屯轴和松开KM4I 合时闻机电器计时-S02SB4/SB5瞬动用虫点闭佇T37H H寸二、控制系统设计1、系统流程图SB2SB2SB6YAlSj JI卜轴碎转 一KJVI】断斤KM4

22、i JKM2rSH4 TSB5-A- T37KMSHJ Ti 4if( flJ v.H夹鱗2、控制设计思路利用顺控指令，根据机床的运行原理，把机床分成四个字程序：主轴起停、摇臂上升、摇臂下降、主轴箱立柱的限位，并用一个主程序来分别调用子程序来实行机床的功能。、3、摇臂钻床PLC程序设计1主电动机的起动控制程序X4为主电动机起动输入继电器，接通 X4,此时输出继电器丫1接通并自锁,KDOO0-Y00：X003从而使电机起动。SETSO|WSO34)Y001;Y002)图4.1主电动机的起动梯形图程序2摇臂升降控制程序当X5接通时，同时丫4得电，使得液压泵电动机起动，摇臂放松，当摇臂彻 底放松后，

23、X30的常开触点闭合，常闭触点断开，Y4断电，丫2得电，摇臂开始上 升，当上升到极限位置时，X10的常闭触点断开，丫2失电。摇臂完成松开，然后 上升的过程。如果想要完成摇臂下降的过程，需接通 X6，在摇臂放松后，使丫4得电，使 摇臂下降，当下降到极限位置时，X10的常闭触点断开，丫3失电。摇臂完成松开，然后下降的过程。X006X007 KQLO XO3O YOOST卜卄Y(XI3HIXO3OX005T P+ YoiaVQO2图4.2摇臂升降梯形图程序3主轴箱放松或夹紧控制程序当X012接通后，使丫4得电，主轴箱左移，当X015接通时，丫2得电，主 轴箱松开到位。加紧过程与其相似。57X012卄

24、X015X015Y005/Y004Y004卜(Y011Y0C2卄K013井Y0031013YD13图4.3主轴箱放松或夹紧梯形图程序4摇臂回转控制梯形图程序当X033接通后，使丫4得电，同时丫14得电，摇臂开始回转，当X020接 通后，摇臂开始逆回转，当 X022接通后，使丫7得电，电机反转，摇臂开始加X033XO23XO22YOO；-kr0C4YQ14XC22X020Y0C7/YOOSY006T卜XO33 X023X022 Y0O5电Tlf折YW4TlX0_2X020Y007Y0047：h ；(YOOS图4.4摇臂回转控制梯形图程序5冷却泵开关控制梯形图程序当X024接通后，使丫015得电，冷却泵开始工作，当 X025接通后，冷却泵 停止工作。四、系统调试及结果分析：1、测试前安全检查：(1) 、检测电路时，确定三相电源只接进去一端，防止二相进入单相电源供电的电路否则直接烧毁 PLC或开关电源。(2) 、检查开关连接是否正常，是否连错或少。(3) 、确定熔断器应与电源相线L端相连；确定电路没有短路。(4) 、经老师同意后，才能通电测试，并按实验步骤操作。2、开始测试：等待通电HL1亮按SB3KM1吸合，HL2亮(主轴转动)按SBKM1断开，HL2灭(主轴停转)按 SB4KM5断开，KM4吸合，YA亮，再按 SQ2KM4断开，