电气控制工艺实习报告样本

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《销售经理学院》56套讲座+14350份资料《销售人员培训学院》72套讲座+4879份资料电气控制工艺实习报告班级:电气80701学号:姓名:姜春龙实习地点:扬州大学能动学院实习时间:.6.1~6.11指导教师:蒋步军袁如明目录TOC\o"1-1"\h\z\u附图1:铣床电气控制原理图附图2:铣床电气控制接线图附图3:铣床的PLCI/O接口图附图4:铣床输入/输出表附图5:铣床的PLC控制梯形图一、铣床简介在现代化工业生产线上,有许多运转着的加工机械,大部分都是以电机为主体,控制为副体的半自动化生产。其中的铣床是指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。它是一种用途广泛的机床。在铣床上能够加工平面(水平面、垂直面)、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面。另外,还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时,以铣刀旋转为主,以工作台或铣头的进给运动为辅。铣床按布局形式和适用范围分升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、工作台不升降铣床、仪表铣床和工具铣床等。其中升降台铣床还分有万能式、卧式和立式等。工作台不升降铣床分有矩形工作台和圆形工作台两种。铣床按结构分有台式铣床、悬臂式铣床、滑枕式铣床、龙门式铣床、平面铣床、仿形铣床、升降台铣床、摇臂铣床、车身式铣床和专用铣床铣床按控制方式又可分为仿形铣床、程序控制铣床和数控铣床等。X62W型卧式普通铣床具有主轴转速高、调速范围宽、操作方便和工作台能循环加工等特点。该机床主要由床身、悬梁、倒杆支架、工作台和升降台等结构组成。倒杆支架上安装有与主轴相连的刀杆、铣刀,以利于切削加工,顺铣时刀具为一转动方向,逆铣时为另一方向;床身前有垂直导轨,升降台带动工作台可沿垂直导轨上下移动,完成垂直方向的进给;升降台上的水平工作台海能够在垂直于轴线方向上的移动(纵向移动,即左右移动)和平行于主轴方向移动(横向移动,即前后移动);回转工作台也可单向转动。进给电动机经机械传动链传动,经过机械离合器在选定的进给方向驱动工作台移动进给。铣床的主运动为主轴带动刀具的旋转运动,它有顺铣和逆铣两种运动方式进给运动为工件相对铣刀的移动,即工作台的进给运动。进给运动有水平工作台左右(纵向),前后(横向)以及上下(垂直)方向的运动以及圆形工作台的旋转运动。根据铣刀的直径、工件材料和加工精度不同,要求主轴经过变换齿轮实现变速。主轴电动机的正反转用于改变主轴的转向满足铣床顺铣和逆铣的需要。工作台上下、左右、前后的进给运动,由进给变速箱获得不同的速度,再经不同的电气控制线路传递给进给丝杠来实现。为使变速时齿轮更好地啮合,减少齿轮端面的冲击,要求电动机在变速时有短时的变速冲动。它主要由床身、悬梁、刀杆支架、工作台和升降台等结构组成。刀杆支架上安装有与主轴相连的刀杆、铣刀,以利于切削加工,顺铣时刀具为一转动方向,逆铣时为另一方向;床身前有垂直导轨,升降台带动工作台可沿垂直导轨上下移动,完成垂直方向的进给;升降台上的水平工作台还能够在垂直于轴线方向上移动(纵向移动,即左右移动)和平行于主轴方向移动(横向移动,即前后移动);回转工作台也可单向转动。进给电动机经机械传动链传动,经过机械离合器在选定的进给方向驱动工作台移动进给。二、铣床的电气控制本次实习我们对原来的X62W型卧式普通铣床的电气控制原理图做了适当的改动,大概是去掉了几个并联的异地按钮,把原来制动用的速度继电器换成了时间继电器,调节适当的延时以切断制动,具体可参见后面附图。铣床中需要控制的电机有四台:M1为主轴电动机,由接触器KM2、KM3控制启动和制动。M2为进给点击,其正反转由KM4、KM5控制。M3为快速进给电机,由KM6控制。M4为冷却泵的电机,要求主轴电机M1启动后,M4才能启动。我们先了解一下铣床实习所用到的器件及其说明,这些器件大部分书上都有,但实物真的是第一次见到,因此有必要列出来。材料器件表器件名称电气符号器件型号器件数量三相异步电动机MY801-44时间继电器KTJS7-2A1交流接触器KMCJ20-166行程开关SQLX19-0016控制按钮SBLA4系列1变压器TC380:127:361断路器QSDZ47LE-321组合开关SAAZ10-10P/32组合开关SAHZ10-10/21组合开关SAHZ10-10/11熔断器FURL8B-637H3熔断器FURL98-32A3热过载继电器FRNR4-254灯EL36V1端子排若干导线若干器件的附属说明:1.三相异步电动机:三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。2.时间继电器:时间继电器是接通电源后延时一段时间后才动作的继电器,主要作用是用于电器设备的延时控制或顺序控制之用。3.交流接触器:接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路,具有控制容量大,可远距离操作,配合能够实现定时操作,联锁控制,各种定量控制和失压及欠压保护,广泛应用于自动控制电路,其主要控制对象是,也可用于控制其它电力负载,如电热器、照明、电焊机、器组等。4.行程开关:一种由物体的位移来决定电路通断的开关。能够安装在相对静止的物体(如固定架、门框等,简称静物)上或者运动的物体(如行车、门等,简称动物)上。当动物接近静物时,开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制和机构的动作。5.控制机按钮:是用来切断和接通控制电路的低压开关电器。按钮开关的触头的额定电流为5A。因此,操作按钮开关所控制的电路属于小电流电路。有断开按钮,按下断开按钮时,常闭触头打开串联接触器开路,断开负载,释放断开按钮后,负载经过接触器重新工作。6.变压器:利用的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常见作升降电压、匹配阻抗,安全隔离等。7.断路器:使用时必须接好电源端的零线和相线,保护器才能正常工作;保护器负载的零线只能作为工作零线,不能作为保护零线。8.交流接触器:安装前应检查线圈额定控制电流和控制容量与选用的要求是否相符合,接触器的灭弧罩未安装之前,不得投入运行。9.组合开关:适用于交流50HZ,电压至380V及以下,直流电压220V及以下,作手动不频繁接通或分断电路,换接电源或负载,可承载电流一般较大。10.熔断器:一种安装在电路中,保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器,广泛用于配电系统和控制系统,主要进行短路保护或严重过载保护。11.热过载继电器:当它接人主电路内,流过与电动机相同电流,当电动机过载时,热元件被加热到动作温度,使热继电器动作。热继电器的动作时间与过载电流的大小按反时限关系变化〔而作为电动机过载保护的热继电器,必须保证电动机的正常起动和运行不受影响,并能最大限度的发挥电动机的承载能力,因此热继电器的动作特性曲线应位于电动机的允许发热特性曲线的下方,且又接近于它。X62W型卧式铣床的主电路部分由主轴拖动电动机M1由KM3实现启、停运行控制,M1正转接线与反转接线是经过组合开关SA5进行手动切换。KM2的主触点串联两相电阻R与速度继电器KS配合实现M1的停车反接制动。工作台拖动电动机M2由接触器KM4、KM5的主触点实现加工中的正、反向进给控制,并由接触器KM6的主触点控制快速电磁铁,决定工作台移动速度,KM6接通为快速移动,断开为慢速自动进给。冷却泵拖动电动机M3由接触器KM1控制,单向云装。M1、M2、M3均为直接启动。X62W型卧式铣床的控制电路部分主要是控制电路电源,控制电路电压为127V,由控制变压器TC供给。主轴电动机的控制,主轴电动机启动控制。主轴电动机空载时直接启动。启动前,由组合开关SA5选定电动机的转向,控制电路中选择开关SQ7并选定主轴电动机为正常工作方式,即SQ71断开,SQ72出点闭合,然后经过按下启动按钮SB1或SB2,接通主轴电动机启动控制接触器KM3的线圈电路并自锁,其触电闭合,主轴电动机按给定方向启动旋转,按下停止按钮SB3或SB1,主轴电动机停转。SB1～SB4分别位于两个操作板上,从而实现主轴电动机的两地操作控制。主轴电动机制动控制。为使主轴能迅速停住,采用速度继电器KS实现反接制动。制动时,按停止按钮SB3或SB4,使接触器KM3断电,这时速度继电器KS仍告诉转动,其常开锄头KS1或KS2闭合,接触器KM2通电并自锁,使电动机M1串电阻R实现反接制动。当电动机速度趋近于零时,使速度继电器KS常开锄头KS1复位,接触器KM2断电最终使M1停转,反接制动结束。主轴变速时的冲动控制。主轴变速可在主轴不动时进行,也可在主轴旋转时进行。变速时,拉出变速手柄使冲动开关SQ7短时动作,即SQ72分断,SQ71闭合,使接触器KM3断电,KM2得电,M1反接制动,转速迅速降低,以保证变速过程的顺利进行。变速完成后,推回手柄,再次启动电动机M1,主轴将在新的转速下旋转。进给电动机M2的控制,进给电动机M2的控制电路分为二部分:第一部分为顺序控制部分,当主轴电动机启动后,其控制启动接触器KM3的辅助动合触电闭合,进给电动机控制接触器KM4与KM5的线圈电路方能通电工作;第二部分为工作台各进给运动之间的联锁控制部分,可实现水平工作台各运动之间的联锁,也能够实现水平工作台与圆工作台之间的联锁。水平工作台纵向进给运动控制,工作台纵向进给运动时十字手柄应放在”中间”位置,圆形工作台转换开关放在”断开”位置,水平工作台纵向进给由操作手柄与行程开关SQ1和SQ2组合控制。纵向操作手柄有左右两个工作位和一个中间停止位。手柄扳倒工作位时,带动机械离合器,接通纵向进给运动的机械传动链,同时压动行程开关。行程开关的动合触点闭合使接触器KM4或KM5线圈得电,其主触点闭合,进给电动机正转或反转,驱动工作台向右或向左移动进给,各个行程开关的动断触点在运动联锁控制电路部分构成联锁控制功能。电路由KM3辅助动合触点开始,工作电流经SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ11→KM4线圈→KM5常闭触点(右移),或者由SA11→SQ21→KM5线圈→KM4常闭触点(左移)。手柄扳到中间位置时,纵向机械离合器脱开,行程开关SQ1与SQ2不受压,因此进给电动机不转动,工作台停止移动。工作台两端安装有限位撞块,当工作台运行到达终点位时,撞块撞击手柄,使其回到中间位置,实现工作台终点停车。水平工作台横向和升降进给运动控制,水平工作台横向和升降进给运动时,手柄应放在中间位置,圆形工作台转换开关放在”断开”位置。工作台进给运动的选择和联锁是经过十字复式手柄开关SQ3、SQ4组合来实现的。操作手柄有上、下、前、后四个工作位置和一个不工作位置。扳动手柄到选定运动方向的工作位,即可接通该运动方向的接卸传动链,同时压动行程开关SQ3或SQ4,行程开关的动合触点闭合,使控制进给电动机转动的接触器KM4或KM5的线圈得电,电动机M2转动,工作台在相应方向上移动。行程开关的动断触点如纵向行程开关一样,在联锁电路中,构成运动的联锁控制。控制电路由接触器KM3的辅助动合触点开始,工作电流经SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ21→KM4线圈→KM5正确常闭触点(向下或向前),或者由SA11经SQ41→KM5线圈到KM4的常闭触点(向上或向后)。铣床离不开机械,除了电气控制,我们还能够用十字手柄,它能够看成一个机械开关。十字复式手柄扳到中间位置时,横向与垂直方向的机械离合器脱开,行程开关SQ3与SQ4均不受压,因此进给电动机停转,工作台停止移动。固定在床身上的挡块在工作台移动到极限位置时,撞击十字手柄,使其回到中间位置,切断电路,使工作台在进给终点停车。每个方向的移动都有两种速度,上面介绍的六个方向的进给都是慢速自动进给移动。需要快速移动时,可在慢速移动中按下SB5或SB6,则KM6得电吸合,快速电磁铁YA通电,工作台便按原移动方向快速移动,松开SB5或SB6,快速移动停止,工作台将按原方向继续慢速进给。进给电机要工作,我们首先要选择工作台。水平工作台进给台进给运动的联锁控制。由于操作手柄在”工作”位置时,只存在一种运动选择。因此铣床直线进给运动之间的联锁只要满足两个操作手柄之间的联锁即可实现。联锁控制电路如前章联锁电路所述,由两条电路并联组成,纵向手柄控制的行程开关SQ1、SQ2动断触点串联在一条支路上,十字复式手柄控制的行程开关SQ3、SQ4动断触点串联在另一条支路上,扳动任何一个操作手柄,只能切断其中一条支路,另一条支路仍能正常通电,使接触器KM4或KM5的线圈不失电,若同时扳动两个操作手柄,则两条支路均被切断,接触器KM4或KM5断电,工作台立即停止移动,从而防止机床运动干涉造成设备事故。圆形工作台控制。为了扩大机床的加工能力,可在工作台上安装圆形工作台。在使用圆形工作台时,工作台纵向及十字操作手柄都应置于中间位置。在机床开动前,先将圆形工作台转换开关SA1扳到”接通”位置,此时SA12闭合、SA11和SA13断开。电流的路径为SQ62→SQ42→SQ32→SQ12→SQ22→SA12→KM4线圈→KM5常闭触点。电动机M2正转并带动圆形工作台单向运转,其旋转速度也可经过变速手轮进行调节。由于圆形工作台的控制电路中串联了SQ1～SQ4的常闭触点,因此在扳动工作台任一方向的进给操作手柄时,都将使圆形工作台停止转动,这就起到圆形工作台转动与工作台三个方向运动的联锁保护。剩下的就是辅助电路及保护环节,辅助降温的冷却泵电动机M3的控制由转换开关SA3和控制接触器KM1来控制冷却泵电动机M3的启动和停止。机床的局部照明由变压器T供给36V安全电压,转移开关SA4控制照明灯。M1、M2、M3为连续工作制,由FR1、FR2、FR3热继电器的常闭触点串在控制电路中实现过载保护。当主轴电动机M1过载时,FR1动作后便切除整个控制电路的电源;冷却泵电动机M3过载时,FR3动作后便切除M2、M3的控制电源;进给电动机M2过载时,FR2动作后便切除自身控制电源。短路保护我们这次用到了3个FU,它们是接在主回路中的,以对电机起到保护。

三、PLC简介PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置,但这两者的运行方式是不相同的:(1)继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式,即如果这个继电器的线圈通电或断电,该继电器所有的触点(包括其常开或常闭触点)在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。

(2)PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式,即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开,该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作,必须等扫描到该触点时才会动作。

为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异,考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上,而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms,因此,PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合,PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

这种扫描技术是当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(1)输入采样阶段:在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。(2)用户程序执行阶段:在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其它输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(3)输出刷新阶段:当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。

这两段程序执行的结果完全一样,但在PLC中执行的过程却不一样。程序1只用一次扫描周期,就可完成对%M4的刷新;程序2要用四次扫描周期,才能完成对%M4的刷新。

这两个例子说明:同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不同。另外,也能够看到:采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说能够忽略,那么二者之间就没有什么区别了。一般来说,PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等,即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。当前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。主要抗干扰措施有:(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰。对于电源引入的电网干扰能够安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还能够在电源输入端串接LC滤波电路。(2)安装与布线。动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线最好,这不但能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到最低限度。PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如功率较大的继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。(3)I/O端的接线。

输入接线,输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。输出连接,输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,而且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。(4)正确选择接地点,完善接地系统。良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,能够避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的一般有两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。

另外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,经过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。四、铣床的PLC控制我们的实习是用的欧姆龙的plc,因此用欧姆龙的专用编程器CX-Programmer进行梯形图编程,对电气控制按功能进行编程。即用各输入输出的常开或常闭的一个或多个搭建梯形图,实现逻辑。首先正反转我们用转换开关SA4和SA5实现,其实制动我们也能够利用反转和时间继电器实现的,SA6为主轴冲动,动作时既能够切断正转的电机同时还接通了制动回路和定时器,制动一段时间后,电机差不对转速为0的时候,经过时间继电器的常闭触头断开来切断制动回路。同时我们有直接进行制动的按钮SB1,都是带自锁的。快速进给电机直接用SB0实现电动即可,可是逻辑上是主轴电机转动后才能够启动快速进给的,因此我们在按钮前面串联一个主轴输出的辅助常开按钮,这样就实现了快速进给的启动和逻辑。灯直接用一个输入驱动一个输出。冷却泵也是,不一样的地方是它带有一个热继电器的常闭。在铣床工作之前,我们首先要进行长、圆工作台的选择,它的逻辑是在主轴启动后才能够选择工作台,而且两种工作台不能同时工作,当然还要把过载保护和进给冲动放进去,结果如附图。铣床