X62W万能铣床电气控制

1、机床电气控制X62W 万能铳床电气控制课程设计说明书姓名壬华班级数控0803学号20学1441专业数控技术时间2010年6月指导老师陈修禹第一章绪论 31.1 铳床国内外研究状况和发展趋势 31.2 铳床简单介绍 51.2.1 铳床的选型 5第二章 X62W 万能铳床硬件设计 51X62W 万能铳床电力拖动的特点及控制要求 61常用低压电器元件的用途及分类 61X62W 万能铳床元件选型 111X62W 万能铳床的主要结构及运动形式 13第三章电气控制原理 141电气原理图 151主电路分析 151控制电路分析 161常见故障分析 19第四章总结 21心得 21参考文献 22第一章绪论铳床是以

2、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。电气系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。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。铳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。自动铳床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铳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，铳床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美，各种参考文献也数不胜数。在我国 7080年代大多数铳床中，大多数的开关量控制系统都是采用继电

3、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，给铳床的安全和经济运行带来了不利影响用 PLC 对铳床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。52b-97cf-a91b86686cba-Numbered_fccbc962-5d6d-4521-bd铳床国内外研究状况和发展趋势从上世纪 80 年代起铳床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铳床床一直给予较大的关注。经过九五自动车床和加工中心包括自动铳床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铳床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动铳床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。这是由于欧美

4、日等先进工业国家于 80 年代先后完成了自动机床产业进程，其中一些著名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术发展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控铳床的发展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的贡献，德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铳床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铳中心对高效复合加工的推进等等。 相比之下，我国大部分数近代机床产品在技术处于跟踪阶段。随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从简单控制发

5、展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。X62W 铳床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。利用刀具对金属毛坯进行切削，从而加工出机械零件的工作机械称为金属切削机床，简称机床。机床是现代机械制造业中最重要的加工设备，在一般机械制造厂中， 机床所担负的加工工作量约占机械制造总工作量的 40%60%。机床的性能直接影响机械产品的性能、质量和经济性。因此，它是国民经济中具有战略意义的基础工业，机床的拥有量及其先进程度将

6、直接影响到国民经济各部门生产发展和技术进步的能力。X62W 铳床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能铳床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。52b-97cf-a91b86686cba-Numbered_fccbc962-5d6d-4521-bd铳床的简单介绍X62W 万能铳床是一种通用的多用途机床，它可以用圆柱铳刀、圆片铳刀、

7、角度铳刀、成型铳刀及端面铳刀等刀具对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，还可以加装万能铳头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。-8d62-f4de030ba040-Numbered_aea67c17-9c7e-4177-a663-1f0ea9e0ed63-Numbered_9e333d37-c9ac-4861-b789-7 铳床的选型常用的万能铳床有两种，一种是 X62W 型卧式万能铳床，铳头水平方向放置；另一种是 X52K 型立式万能铳床，铳头垂直方向放置。这两种铳床在结构上大体相似，差别在于铳头的放置方向不同，而工作台的进给方式、主轴变速的工作原理等都一样，电气控制线路

8、经过系列化以后也基本一样。第二章 X62W 万能铳床硬件设计X62W 万能铳床电力拖动的特点及控制要求1、铳削加工有顺铳和逆铳两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，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、铳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，该铳床应具有以

9、下的电气联锁措施：为了防止刀具和铳床的损坏，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。该铳床采用机械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，以免损坏刀具和铳床。5、要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。低压电气元件的分类及用途电器是根据外界特定的信号和要求，自动或手动接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、

10、保护、检测和调节用的电器设备。按我国现行标准规定，低压电器通常是指工作在交流1200V 或直流 1500V 以下的电器。低压电器是品种繁多，用途也极其广泛，无论是工矿企业、农林牧副渔和交通运输业， 还是国防军事设施方面都需要应用各种低压电器。 举例来说，一个年产 30 万吨合成氨的工厂，所使用的低压电器就有数百个品种规格，数千件产品，而一套 1700mm 连轧机的电气设备中则需要上千个品种规格、几万件到十几万件低压电器元件。 由此可见， 低压电器确是量大面广的产品。习惯上，按照电器与使用系统之间的关系，可以把低压电器分成：(1)电力网系统用的配电电器。属于这一类的主要有低压断路器(自动开关)、

11、熔断器和负荷开关等。对边类电器的主要技术要求是通断电流能力强，保护性能好，抗电动力和热的耐受性(即动稳定和热稳定)好以及操作时过电压低。(2)电力拖动及自动控制系统用的控制电器。属于这一类的主要有接触器、起动器和各种控制继电器。对这类电器的主要技术要求是有相应的转换能力，操作频率高，电寿命和相械寿命长。低压电器的分类及用途见下表。电器名称主要品种用途配刀开关大电流刀开关熔断器式刀开关开关板用刀开关负荷开关主要用于电路隔离，也能接通和分断额定电流转换开关组合开关用于两种以上电源或负载的转电电器换向开关换和通断电路断路器框架式（万能式）断路器塑料外壳式断路器限流式断流器漏电保护断路器用于线路过载、

12、短路或欠压保护，也可用作不频繁接通和分断电路熔断器有填料熔断器无填料熔断器快速熔断器自复熔断器用于线路或电气设备的短路和过载保护控制电器接触器交流接触器直流接触器主要用于远距离频繁起动或控制电动机，以及接通和分断正常工作的电路控制继电器电流继电器电压继电器时间继电器中间继电器热继电器主要用于远距离频繁起动或控制其它电器或作主电路的保护起动器磁力起动器减压起动器主要用于电动机的起动和正反方向控制控制器凸轮控制器平面控制器主要用于电器控制设备中转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机起动、换向和调速的目的主令电器按钮限位开关微动开关万能转换开关主要用于接通和分断控制电路电阻器铁基合金电阻用于改变电

13、路和电压、电流等参数或变电能为热能变阻器励磁变阻器起动变阻器频繁变阻器主要用于发电机调压以及电动机的减压起动和调速电磁铁起重电磁铁牵引电磁铁制动电磁铁用于起重、操作或牵引机械装置2.3X62W万能铳床元件选型本设计中需要选择的电器元件只要有：(1)电动机的选择 P=P1/刀试中 T1机械传动功率，1=06S0.85(1)主轴电动机 M1 型号为 Y132M-4B3 三相异步电动机，性能指标为7.5KW380V,7A,1450r/min。进给电动机 M2 型号为 Y90L4 三相异步电动机，性能指标为1.5KW,380V,6A,1450r/min。(3 冷却泵电动机 M3 型号为 JCB-22

14、三相异步电动机，性能指0.125KW,380V,0.43A,2790r/min主轴电动机 M1P=4/0.6=6.7对于一般无特殊调速要求的机床，应优先采用笼型异步电动机。设计中的机床因为吴特殊调速要求，所以采用笼型异步电动机，它的功率为 4VV 考虑到传输中有损耗，因此机械传动功率选择为 0.6,因此经计算得出的功率为 6.7KW4 但在电动机的型号中只有 5.5KW 和7.5KW 最为接近要求，所以选择 7.5KW 的电动机，所以主轴电动机 M1 所选的型号符合要求。(2)电源总开关的选择电源开关 QS 只要给 MlM2M3 电动机提供电源，而在控制变压器二次侧的电器在变压器一次侧产生的电

15、流相对较小，因此 QS 的选择只要考虑 MtM2M3 的电动机的额定电流和启动电流。有前面已知 MtM2M3 的额定电流分别为 7A、 6A 和 0.43A,易计算额定电流之和为13.43A,由于功率最大的主轴电动机M1为轻载启动， 并且M3为短时工作，因而电源开关的额定电流就选 13A 左右， 具体为： 三级转换开关(组合开关)，HZ10-25/3 型，额定电流 25A 所以选择的型号符合要求。(3)按钮的选择根据需要触点的数目、动作要求、使用场合等进行按钮的选择。本设计中，2 个启动按钮 SB1、SB2 选择 LA2 型按钮，其颜色为绿色。2 个停止按钮 SB3SB4 选择 LA2 型按钮

16、，其颜色为黑色，点动按钮 SB5SB6 型号相同，其颜色为红色。(4)熔断器的选择熔断器 FU1 对总电源进行短路保护， 总电源的电流为16A 故选用 RL1 型熔断器，配用 30A 熔体，所以选择的型号符合要求。，至于熔断器 FU2FU3FU4 的选择将同控制变压器的选择结合进行(5)照明灯及灯开关的选择照明灯 EL 和灯开关 SA4 成套购置，EL 可选用 JC2 型，交流 36V,40W符号名称型号规格用途数量J02-51-47.5kwM1电动机1450r/min驱动主轴1J02-22-41.5kwM2电动机1450r/minJ02-22-00.125kw驱动进给1M3电动机2790kw

17、驱动冷却泵1Qs1开关HZ1-60/3J60A500V电源总开关1Qs2开关HZ1-10/3J10A500V冷却泉开关1SA1开关HZ1-10/3J10A500V换刀制动圆工作台开1SA2开关HZ1-10/3J10A500V关1SA3开关HZ3-10/3J60A500V照明开关1FU1熔断器RL1-6060A电源总保险整流电源保1FU2熔断器RL1-155A险直流电路保1FU3熔断器RL1-155A险控制回路保1FU4熔断器RL1-155A险1FU5熔断器热继电RL1-151A照明保险1FR1器热继电JR0-20/310AM1 过载保护1FR2器热继电JR0-20/30.5AM3 过载保护1F

18、R3器JR0-20/31.5AM2 过载保护控制回路电1TC1变压器BK-150380/110V源1TC2变压器BK-50380/24V照明电源1整流电源保TC3变压器BK-100380/36V1险KM1接触器CJ0-2020A110V主轴启动1KM2接触器CJ0-1010A110V快速进给1KM3接触器CJ0-1010A110VM2 正转1KM4接触器CJ0-1010A110VM2 反转1SB1SB2按钮LA2M1 启动2SB3SB4按钮LA2快速进给2SB5SB6按钮LA2停止制动2YC1电磁离合器定做主轴制动1YC2电磁离合器定做正常进给1YC3电磁离合器定做快速进给1SQ1行程开关LX

19、1-11K关主轴冲动开1SQ2行程开关LX3-11K关主轴冲动开1SQ3SQ4SQ5SQ6行程开关LX2-13LM2 正反转及连锁42.4X62W 万能铳床的主要结构及运动形式X62W 型万能铳床的外形结构如图 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）。工作台上有 T 形梢用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上

20、的六个方向调整位置或进给。止匕外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度（通常铳削是一种高效率的加工方式。铳床主轴带动铳刀的旋转运动是主运动；铳床工作台的前后（横向）、左右（纵向）和上下（垂直）6 个方向的运动是进给运动；铳床其他的运动，如工作台的旋转运动则属于辅助运动。第三章电气控制原理3.1 电气原理图该铳床共用 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 M2 和冷却泵电动机 M30X62W 万能铳床的电路如图 2 所示，该线路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。电气控制线路的工作原理如下：F膏&-=7=5由LOry 车mrTjT*ES曰金.M-二1

21、j：5=/-1|-J图 1X62W 型万能铳床电路图3.2 主电路分析主轴电动机 M1 拖动主轴带动铳刀进行铳削加工， 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。3.3 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。1、主轴电动机 M1 的控制主轴

22、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）

23、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)主轴换铳刀日t将转换开关SA1扳向换刀位置， 这时常开触头SA1-1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。(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。2、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

24、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 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

25、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 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

26、M2 的正转或反转就拖动工作台向左或向右运动。表 1 工作台左右进给手柄位置及其控制关系手位置开接触电动机传动链工作台柄位置关动作器动作M2 转向搭合丝杠运动力向左SQ5KM3正转左右进给丝杠向左中一一停止一停止右SQ6KM4反转左右进给丝杠向右工作台的上下和前后进给运动是由一个手柄控制的。 该手柄与位置开关SQ3 和 SQ4 联动，有上、下、前、后、中 5 个位置，其控制关系见表 2。当手柄扳至中间位置时，位置开关 SQ3 和 SQ4 均未被压合,工作台无任何进给运动；当手柄扳至下或前位置时，手柄压下位置开关 SQ3 使常闭触头SQ3-2 分断，常开触头 SQ3-1 闭合，接触器 KM3 得

27、电动作，电动机 M2 正转，带动着工作台向下或向前运动；当手柄扳向上或后时，手柄压下位置开关 SQ4,使常 I触头 SQ4-2 分断，常开触头 SQ4-1 闭合，接触器 KM4 得电动作，电动机 M2 反转，带动着工作台向上或向后运动。当两个操作手柄被置定于某一进给方向后，只能压下四个位置开关 SQ3、SQ4、SQ5、SQ6 中的一个开关，接通电动机 M2 正转或反转电路， 同时通过机械机构将电动机的传动链与三根丝杠 （左右丝杠、 上下丝杠、前后丝杠）中的一根（只能是一根）丝杠相搭合，拖动工作台沿选定的进给方向运动，而不会沿其他方向运动。表 2 工作台上、下、中、前、后进给手柄位置及其控制关系

28、手柄ag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力向上SQ4KM4反转上下进给丝杠上下进给向上向下SQ3KM3正转丝杠下中一一停止一停刖SQ3KM3正转前后进给止后SQ4KM4反转丝杠向前后进给丝杠刖向后左右进给手柄与上下前后手柄实行了联锁控制， 如当把左右进给手柄扳向左时， 若又将另一个进给手柄扳到向下进给方向， 则位置开关 SQ5 和 SQ3均被压下，触头 SQ5-2 和 SQ3-2 均分断，断开了接触器 KM3 和 KM4 的通路，电动机 M2 只能停转，保证了操作安全。(3)6 个进给方向的快速移动是通过两个进给操作手柄和快速移动按钮配合实现的。安装好工件后，扳动

29、进给操作手柄选定进给方向，按下快速移动按钮 SB3 或 SB4(两地控制)，接触器 KM2 得电，KM2 常闭触头分断，电磁离合器 YC2 失电，将齿轮传动链与进给丝杠分离；KM2 两对常开触头闭合，一对使电磁离合器 YC3 得电，将电动机 M2 与进给丝杠直接搭合；另一对使接触器 KM3 或 KM4 得电动作，电动机 M2 得电正转或反转，带动工作台沿选定的方向快速移动。由于工作台的快速移动采用的是点动控制，故松开 SB3 或 SB4,快速移动停止。(4)进给变速时与主轴变速时相同，利用变速盘与冲动位置开关 SQ2 使M1 产生瞬时点动，齿轮系统顺利啮合。3.4 常见故障分析故障现象可能原因处理方法主轴停车时无制动作用.速度继电器损坏.速度继电器与电动机轴连接的螺钉松动或弹性连接件打