T68镗床的PLC改造答案市公开课金奖市赛课一等奖课件

3.3T68卧式镗床电气控制线路分析

镗床是一个精密加工机床，主要用于加工工件上精密圆柱孔。这些孔轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间距离也要求很准确。这些要求都是钻床难以到达。而镗床本身刚性好，其可动部分在导轨上活动间隙很小，且有附加支撑，所以，能满足上述加工要求。镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还能够进行镗、钻、扩、铰、车及铣等工序。所以，镗床加工范围很广。

按用途不一样，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床及专门化镗床等。本节仅对惯用卧式镗床电气控制进行分析。

第1页卧式镗床用于加工各种复杂大型工件，如箱体零件、机体等。是一个功效很广机床。除了镗孔外，还能够进行钻、扩、铰孔以及车削内外螺纹、用丝锥攻丝、车外圆柱面和端面。安装了端面铣刀与圆柱铣刀后，还能够完成铣削平面等各种工作。所以，在卧式镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面加工，有时甚至能够完成全部加工，这在加工大型及粗笨工件时，含有尤其主要意义。

第2页一、卧式镗床主要结构及运动情况

卧式镗床外形结构如图3-4所表示。

卧式镗床床身是由整体铸件制成，床身一端装有固定不动前立柱，在前立柱垂直导轨上装有镗头架，它能够上下移动。镗头架上集中了主轴部件、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具安装在镗轴前端锥孔里，或装在平旋盘刀具溜板上。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。平旋盘只能旋转，装在它上面刀具溜板可在垂直于主轴轴线方向径向作进给运动。平旋盘主轴是空心轴，镗轴穿过其中空部分，经过各自传动链传动，所以可独立转动。在大部分工作情况下，使用镗轴加工，只有在用车刀切削端面时才使用平旋盘。

第3页1-床身2-尾架3-导轨4-后立柱5-工作台6-镗轴7-前立柱8-镗头架9-下溜板10-上溜板图3-4T68型卧式镗床结构示意图

第4页卧式镗床后立柱上安装有尾架，用来夹持装在镗轴上镗杆末端。它可随镗头架同时升降，而且其轴心线与镗头架轴心线保持在同一直线上。后立柱可在床身导轨上沿镗轴轴线方向上作调整移动。

加工时，工件安放在床身中部工作台上，工作台在溜板上面，上溜板下面是下溜板，下溜板安装在床身导轨上，并可沿床身导轨运动。上溜板又可沿下溜板上导轨运动，工作台相对于上溜板可作回转运动。这么，工作台就可在床身上作前、后、左、右任一个方向直线运动，并可作盘旋运动。再配合镗头架垂直移动，就能够加工工件上一系列与轴线相平行或垂直孔。

第5页由以上分析，可将卧式镗床运动归纳为：主运动：镗轴旋转运动与平旋盘旋转运动。进给运动：镗轴轴向进给，平旋盘刀具溜板径向进给，镗头架垂直进给，工作台横向进给与纵向进给。辅助运动：工作台盘旋，后立柱轴向移动及垂直移动。

第6页二、卧式镗床拖动特点及控制要求镗床加工范围广，运动部件多，调速范围广，对电力拖动及控制提出了以下要求：（1）主轴应有较大调速范围，且要求恒功率调速，往往采取机电联合调速。（2）变速时，为使滑移齿轮能顺利进入正常啮合位置，应有低速或断续变速冲动。（3）主轴能作正反转低速点动调整，要求对主轴电动机实现正反转及点动控制。（4）为使主轴快速、准确停车，主轴电动机应含有电气制动。第7页（5）因为进给运动直接影响切削量，而切削量又与主轴转速、刀具、工件材料、加工精度等原因相关，所以普通卧式镗床主运动与进给运动由一台主轴电动机拖动，由各自传动链传动。主轴和工作台除工作进给外，为缩短辅助时间，还应有快速移动，由另一台快速移动电动机拖动。（6）因为镗床运动部件较多，应设置必要连锁和保护，并使操作尽可能集中。第8页三、T68型卧式镗床电气控制T68型卧式镗床是使用最为广泛一个镗床，现以该型号镗床为例，分析卧式镗床电气控制线路。图3-5为T68型卧式镗床电气控制电路图，它包含主电路、控制电路、照明和指示电路，以及各种保护步骤。表3-3为T68卧式镗床电气元件符号及功效说明。

第9页图3-5T68型卧式镗床电气控制电路图第10页

符号

名称及用途

符号名称及用途M1主电动机，带动主轴和进给运动

YB机械制动电磁铁线圈M2快速移动用电动机

SQ1限位开关，控制电机高低速转动QS隔离开关

SQ2限位开关，控制主轴和进给变速KM1、KM2主电动机正反转用接触器

SQ3、SQ4行程开关，用于联锁保护KM3～KM5主电动机低速和高速转换接触器

SQ5、SQ6快速限位开关，控制M2快速移动KM6、KM7快速移动电动机正、反转用接触器

FU1～FU3短路保护用熔断器KT通电延时时间继电器

HL指示灯SB1主电动机停顿按钮

FR热继电器，对M1进行过载保护用SB3、SB2主电动机正、反转开启按钮

EL照明灯SB4、SB5正、反转点动控制按钮

SA照明灯开关表3-3T68卧式镗床电气元件符号及功效说明

第11页（一）主电路分析

图3—5所表示主电路有2台电动机，M1为主拖动双速电动机，由KM1和KM2主触点控制其正、反转，以带动主轴旋转和进给。要求M1能正、反向运转，正、反向点动，制动、高、低速调速，并由双速电动机两极开启控制，确保主轴旋转和进给量都有足够调整范围。当电动机定子绕组连接成三角形时为低速运行；当定子绕组连接成双星时为高速运行。M2为快速移动电动机，由KM6，KM7主触点来控制其正，反转，它经过不一样齿轮，齿条，丝杆不一样连接来完成各运动方向快速移动，因M2为短时间运行，故不需过载保护。QS为总电源开关，熔断器FU1、FU2起主电路短路保护作用，热继电器FR起主拖动电动机M1过载保护作用。第12页T68卧式镗床采取电磁铁控制机械制动装置，电路中YB是机械制动电磁铁线圈，由KM3和KM5触点控制。M1不论是正向还是反向运转，YB均通电吸合，使电动机轴上制动轮松开，电动机即可自由转动。M1和YB同时断电时，在弹簧作用下，杠杆将制动带紧箍在制动轮上制动，电动机很快就停转。（二）控制电路分析1．主拖动电动机M1控制主拖动电动机M1控制由接触器KM1~KM5、按钮SB1~SB5、时间继电器KT、限位开关SQ1、SQ2等组成。

第13页（1）低速开启控制将变速手柄扳到低速档，此时SQ11闭合、SQ12断开。压下按钮SB3，KM1吸合并自锁，自锁回路由SB5、SB4常闭触点及KM1辅助触点组成。接触器KM1主触点闭合，为M1通电作好准备。KM1辅助动合触点闭合，使接触器KM3得电，其主触点闭合，YB获电，松开制动轮，主电动机M1以三角形（△）连接（KM3通，KM4、KM5断）低速开启运转，接触器KM3联锁断开。

第14页（2）高速开启控制将变速手柄扳到高速档，行程开关SQ11断开，SQ12闭合，压下按钮SB3，接触器KM1闭合，时间断电器KT通电吸合，KT瞬动触点马上闭合，接触器KM3吸合，主电动机M1为三角形（△）联结低速开启。时间继电器KT延时触点延时断开后，接触器KM3释放，M1切除三角形（△）联结，接触器KM3动断触点又闭合，接触器KM4、KM5吸合，制动轮保持放松状态，主电动机M1以双星（YY）联结高速开启，完成两极开启。反向运转时压下按钮SB2，工作过程和正向运转控制相同，不再重复第15页

（3）主轴点动控制主轴点动控制是在低速方式下进行。点动控制时，压下点动按钮SB4或SB5。点动按钮是复合按钮，其常闭触点断开，断开了KM1或KM2自锁回路。压住按钮SB4或SB5时，接触器KM1或KM2吸合，KM3也吸合，YB通电，制动轮松开，主电动机M1旋转。当松开按钮时，接触器KM1或KM2及KM3即断电释放，主电动机M1停转，实现点动控制。（4）主轴停顿和制动压下停顿按钮SB1，接触器KM1或KM2则断电释放，主轴电动机M1停顿运转，并进行机械制动。M1断电时制动电磁铁YB线圈也断电，因为弹簧作用抱闸制动，电动机很快停顿转动。

第16页2．主轴变速及进给变速控制主轴变速和进给变速控制是在电动机M1运转时进行。当主轴手柄拉出时，行程限位开关SQ2被压断开，使接触器KM3、KM4、KM5断电释放，主轴电动机M1停顿运转。主轴转速选好后推回调速手柄，行程开关`SQ2复位，M1自行开启工作。同理，进给变速时，拉出进给变速操纵手柄，SQ2一样被压分断，M1停顿转动；当进给量选好后，将变速手柄推回，SQ2复位，主轴电动机M1自动工作。当变速手柄推不上时可来回推动，使手柄轴经过弹簧装置作用于行程开关SQ2，使主轴电动机M1通断时进行冲动，这样便于齿轮啮合，变速完成后正常进行工作。第17页3．快速移动电动机M2控制机床各部分快速移动由单独电动机M2来拖动。由快速移动手柄压下限位开关SQ5或SQ6使其闭合，接触器KM6或KM7吸合，电动机M2旋转实现快速移动。4．机械和电气联锁保护联锁行程开关SQ4有一个机械结构和工作台及主轴箱进给操作手柄相连。操作手柄处于“进给”位置时，联锁行程开关SQ4常闭触头处于断开状态。行程开关SQ3也有一个机械结构和主轴及花盘进给与操作手柄相连，当操作手柄处于“进给”位置时，SQ3常闭触头也处于断开状态。这两个手柄在任一手柄处于“进给”位置时，主轴电动机M1和快速移动电动机M2均可开启。第18页

若两个手柄同时扳到“进给”位置时，则联锁行程开关SQ3和SQ4触头都处于断开状态，切断控制电路，电动机M1和M2则无法开启，确保了在误操作时防止造成事故，起到联锁保护作用。

（三）辅助电路分析因为控制电路使用电器种类较多，所以采取一台控制变压器TC供电，控制电路为127V，并有36V安全电压给局部照明灯EL供电，SA为照明灯开关，HL为电源指示灯。

第19页四、卧式镗床电气控制线路特点

（1）主轴与进给电动机M1为双速电动机，由接触器KM3和KM4、KM5控制订子绕组由三角形接法换接成双星形接法，进行低高速转换。低速时直接开启；高速时，先低速开启，而后自动转换成高速运行，以减小开启电流。（2）双速电动机M1能正、反转运行，并可正、反向点动。制动采取电磁操作机械制动装置。（3）主轴和进给变速均可在运行中进行，只要进行变速，主电动机便断电停车，变速完成后又恢复运行。（4）主轴箱、工作台与主轴进给等部分快速移动由单独快速移动电动机M2拖动，它们与电动机进给之间有机械和电气联锁保护。

第20页卧式镗床继电器PLC改造---移植设计法1．卧式镗床继电器控制系统此电路图与书上不一样如图所表示为某卧式镗床继电器控制系统电路图，包含主电路、控制电路、照明电路和指示电路。镗床主轴电机M1是双速异步电动机，中间继电器KA1和KA2控制主轴电机起动和停顿，接触器KM1和KM2控制主轴电机正反转，接触器KM4、KM5和时间继电器KT控制主轴电机变速，接触器KM3用来短接串在定子回路制动电阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是变速操纵盘上限位开关，SQ5和SQ6是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关，SQ7和SQ8是镗头架和工作台正、反向快速移动开关。第21页第22页2．画PLC外部接线图改造后PLC控制系统外部接线图中，主电路、照明电路和指示电路同原电路不变，控制电路功效由PLC实现，PLCI/O接线图如图所表示。第23页第24页3．设计梯形图依据PLCI/O对应关系，再加上原控制电路中KA1、KA2和KT分别与PLC内部M300、M301和T0相对应，可设计出PLC梯形图如图所表示。第25页第26页第27页设计过程中应注意梯形图与继电器电路图区分。梯形图是一个软件，是PLC图形化程序，PLC梯形图是串行工作，而在继电器电路图中，各电器能够同时动作（并行工作）。移植设计法主要是用来对原有机电控制系统进行改造，这种设计方法没有改变系统外部特征，对于操作工人来说，除了控制系统可靠性提升之外，改造前后系统没有什么区分，他们不用改变长久形成操作习惯。这种设计方法普通不需要改动控制面板及器件，所以能够降低硬件改造第28页T68型卧式镗床控制原理说明书1.1T68型卧式镗床用途T68型卧式镗床主要用于钻孔、镗孔、铰孔及加工端平面等。1.2电气控制线路特点（1）主电机为双速电机，它提供机床主运动和进给运动动力。高低速转换，由主轴孔盘变速机构内限位开关S控制，S常态时接通低速，被压下时接通高速。由接触器KM6及KM7实现定子绕组从三角形接法转接成双星型接法。（2）主电机可正反转、点动及反接制动。（3）主电机用低速时，可直接开启；但用高速时，则由控制线路先起动到低速，延时后再自动转换到高速，以降低起动电流。（4）在主轴变速或进给变速时主电动机能迟缓转动，使齿轮易于啮合。第29页1.3控制线路工作原理（1）主轴点动控制主轴正反向点动由按钮SB3和SB4操纵。按下正向点动按钮SB3后，PLC输出使KM1、KM6线圈得电动作。所以，三相电源经KM1主触点、限流电阻R和接触器KM6主触点接通电动机M1，使电动机在低速下旋转。放开按钮时，KM1和KM6都相继断电释放，电动机断电停顿。反向点动与正向点动相同，由SB4操纵，经接触器KM2及KM6相互配合动作来完成。第30页（2）主电机正反向长动主电机正反控制由SB1和SB2操纵。当要求电动机低速运转时，限位开关XK为断开状态，按下起动按钮SB1、KM1、KM3、KM6得电动作。主电机就在全电压和三角形接线下，直接起动低速运行。使用高速时，限位开关XK闭合，按下SB1后，电动机先低速起动，延时5秒后KM6断开，再经0.6秒KM7得电动作。KM7主触点使电机绕组连成双星形并重新接入电流，从而使主电动机从低速再起动到高速。反向起动原理与正向起动相同，但参加控制按钮为SB2，接触器为KM2、KM3、KM6及KM7。第31页（3）主电机反接制动控制当电动机正转时，速度继电器正转动合触点Kn闭合，而正转动断触点Kn断开，当按下SB5时，K