XW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20081441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5X62W万能铳床电力拖动的特点及控制要求62.2常用低压电器元件的用途及分类6X62W万能铳床元件选型11X62W万能铳床的主要结构及运动形式13第三章电气控制原理14电气原理图153.2主电路分析153.3控制电路分析163.4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各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实

2、现生产过程白动化的技术装置。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。白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。白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器控制，也有相当一部分辅机系统是采用继电控制

3、。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。1.1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白动控制技术和白动铳床床一直给予较大的关注。经过九五白动车床和加工中心包括白动铳床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型白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。但在中高档白动铳床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。这是由于欧美日等先进工业国家于80年代先后完成了白动机床产业进程，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

4、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，从手动控制发展到白动控制；在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；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白动控制系

5、统。X62W铳床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、白动控制技术、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、电气白动控制、现代控制理论、计算

6、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。1.2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、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。1.2.1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

7、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，电气控制线路经过系列化以后也基本一样。第二章X62W万能铳床硬件设计2.1 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

8、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。2.2低

9、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，白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、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

10、电器与使用系统之间的关系，可以把低压电器分成：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(白动开关)、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。(1) 电力拖动及白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

11、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、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

12、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：电动机的选择P=P1/门试中T机械传动功率，1=06s0.85主轴电动机M1型号为Y132ML4-B3三相异步电动机，性能指标为7.5KW380V,7A,1450r/min。1. 进给电动机M2型号为Y90L4三相异步电动机，性能指标为5KW,

13、380V,6A,1450r/min。(3冷却泵电动机M3型号为JC422三相异步电动机，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4W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。(1) 电源总开关的选择电源开关QS只要给MtM2M3电动机提供电源，而在控制变

14、压器二次侧的电器在变压器一次侧产生的电流相对较小，因此QS的选择只要考虑M不M2M3的电动机的额定电流和启动电流。有前面已知M不M2M3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)，HZ1(H25/3型，额定电流25A,所以选择的型号符合要求。(2) 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，其颜色为黑色

15、，点动按钮SB5SB6型号相同，其颜色为红色。(3) 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(4) 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1M2电动机J02-22-41.5kw驱动进给1M3电动机1450r/minJ02-22-00.125kw驱动冷却泵1Qs1开关2790kwHZ1-60/3J60A50

16、0V电源总开关1Qs2开关HZ1-10/3J10A500V冷却泉升关1SA1开关HZ1-10/3J10A500V换刀制动1SA2开关HZ1-10/3J10A500V圆工作台开1SA3开关HZ3-10/3J60A500V关照明开关1FU1熔断器RL1-6060A电源总保险1FU2熔断器RL1-155A整流电源保险1FU3熔断器RL1-155A直流电路保险1FU4熔断器RL1-155A控制回路保险1FU5熔断器RL1-151A照明保险1FR1热继电JR0-20/310AM1过载保护1FR2器热继电JR0-20/30.5AM3过载保护1FR3器热继电JR0-20/31.5AM2过载保护1TC1器变倘

17、BK-150380/110V控制回路电1TC2变倘BK-50380/24V源照明电源1整流电源保TC3变倘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1主轴冲动开SQ1行程开关LX1-11K关主轴冲动开1SQ2行程开关LX3-11K关1S

18、Q3SQ4行程开关LX2-13LM2正反转及连锁4SQ5SQ62.4X62W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经£口。此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左

19、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M3oX62W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：云SI=T=m毛r£.U1一=>I"wy5z=ri一_i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

20、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，S

21、Q1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主触头和白锁触头闭合，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) 主轴换铳刀时将转换开关SA1扳向换刀位置，这时常开

22、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。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。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

23、流经10-13-14-15-20-19-17-18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。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

24、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转向搭合丝杠运动方向左SQ5KM3正转左右进给丝杠中停止停止右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

25、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,使常闭触头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

26、，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工手柄位置开关接触器电动机M2传动链搭作台运位置动作动作转向合丝杠动方向向上下进给上丝杠向上SQ4KM4反转上下进给下下SQ3KM3正转丝杠停中停止止刖SQ3KM3正转前后进给向后SQ4KM4反转丝杠刖前后进给向丝杠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。(1) 6个进给方向的快速移

27、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。(2) 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1. 速度继电器损坏2. 速度继电器与电动机轴连接的螺钉松动或弹性连接件打滑3. 速度继电器触头调节过紧1. 更换速度继电器2. 调整紧固螺钉3. 调整至300转/分以上触头闭合变速无冲动过程1. 行程开关SQ6或SQ7损坏2. 变速机构的顶销未碰上行