X62W万能铣床电气控制.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateX62W万能铣床电气控制X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及机床电气控制 X62W万能铣床电气控制 课程设计说明书姓名 毛华 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 目 录第一章 绪论31.1 铣床国内外研究状况和发展趋势31.2 铣床简单介绍51.2.1 铣床的选型5第二章

2、 X62W万能铣床硬件设计52.1 X62W万能铣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62.3 X62W万能铣床元件选型112.4 X62W万能铣床的主要结构及运动形式13第三章 电气控制原理 143.1 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 绪论铣床是以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。铣床作

3、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。自动铣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。自动铣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，铣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年代大多数铣床中,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。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。1.1铣床国内外研究状况和发展趋势从上世纪80 年代起铣床制造

4、业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣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铣床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动铣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铣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铣床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铣中心对

5、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铣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

6、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铣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。万能铣床的广泛应用，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，

7、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铣床的简单介绍X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以用圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀及端面铣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，还可以加装万能铣头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。1.2.1铣床的选型常用的万能铣床有两种，一种是X62W型卧式万能铣床，铣头水平方向放置；另一种是X52K型立式万能铣床，铣头垂直方向放置。这两种铣床在结构上大体相似，差别在于铣头的放置方向不同，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 X62

8、W万能铣床硬件设计2.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求1、铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，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、铣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，该铣床应具有以下的电气联锁措施：为了防止刀具和铣床的

9、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。该铣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，以免损坏刀具和铣床。5、要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。2.2 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、保护、检测和调节用的电器设备。按我

10、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）、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

11、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电电器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换向开关用于两种以上电源或负载的转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

12、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

13、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2.3 X62W万能铣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/试中机械传动功率，=060.85(1)主轴电动机M1 型号为 Y132M4B3三相异步电动机，性能指标为75KW，380V，7A ，1450r/min。(2)进给电动机M2 型号为Y90L4三相异步电动机，性能指标为 15KW,380V,6A,1450r/min。(3冷却泵电动机M3 型号为JCB22三相异步电动机，性能指0125KW,380V,0.43A,2790r/min主

14、轴电动机M1 P=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6.7KW，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M1、M2、M3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流相对较小，因此QS的选择只要考虑M1、M2、M3的电动机的额定电流和启动电流。有前面已知M1、M2、M

15、3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），HZ1025/3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SB3、SB4选择LA2型按钮，其颜色为黑色，点动按钮SB5、SB6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

16、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FU2、FU3、FU4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M1电动机J02-51-4 7.5kw 1450r/min驱动主轴1M2电动机J02-22-4 1.5kw 1450r/min驱动进给1M3电动机J02-22-0 0.125kw 2790kw驱动冷却泵1Qs1开关HZ1-60/3J 60A 500V电源总开关1Qs2开关HZ1-10/3J 10A 500V冷却泵开关1SA1开关HZ1-10/3J 10A

17、 500V换刀制动1SA2开关HZ1-10/3J 10A 500V圆工作台开关1SA3开关HZ3-10/3J 60A 500V照明开关1FU1熔断器RL1-60 60A电源总保险1FU2熔断器RL1-15 5A整流电源保险1FU3熔断器RL1-15 5A直流电路保险1FU4熔断器RL1-15 5A控制回路保险1FU5熔断器RL1-15 1A照明保险1FR1热继电器JR0-20/3 10AM1过载保护1FR2热继电器JR0-20/3 0.5AM3过载保护1FR3热继电器JR0-20/3 1.5AM2过载保护1TC1变压器BK-150 380/110V控制回路电源1TC2变压器BK-50 380/

18、24V照明电源1TC3变压器BK-100 380/36V整流电源保险1KM1接触器CJ0-20 20A 110V主轴启动1KM2接触器CJ0-10 10A 110V快速进给1KM3接触器CJ0-10 10A 110VM2正转1KM4接触器CJ0-10 10A 110VM2反转1SB1 SB2按钮LA2M1启动2SB3 SB4按钮LA2快速进给2SB5 SB6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LX1-11K主轴冲动开关1SQ2行程开关LX3-11K主轴冲动开关1SQ3 SQ4 SQ5 SQ6行程开关LX2-

19、13LM2正反转及连锁42.4 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 X62W型万能铣床的外形结构如图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给。此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度（通常铣削是一种高效率的加工方式。

20、铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；铣床工作台的前后（横向）、左右（纵向）和上下（垂直）6个方向的运动是进给运动；铣床其他的运动，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 该铣床共用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M3。X62W万能铣床的电路如图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： 图1 X62W型万能铣床电路图 3.2 主电路分析主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，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

21、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，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QS

22、1，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）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）主轴换铣刀时将转换开关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

23、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

24、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。 （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

25、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柄位置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方向左SQ5K正转左右进给丝杠向左中停止停止右SQ6K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S

26、Q3-2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，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

27、其控制关系手柄位置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方向上下中前后SQ4SQ3SQ3SQ4KM4KM3KM3KM4反转正转停止正转反转上下进给丝杠上下进给丝杠前后进给丝杠前后进给丝杠向上向下停止向前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）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，扳动进给操作手柄选定进给方向，按下快

28、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1. 速度继电器损坏2. 速度继电器与电动机轴连

29、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程开关1. 更换行程开关2. 重新装配使变速手柄拉至极限位置时刚好压住行程开关工作台各个方向均不能进给1. 未启动主轴电动机M12. 接触器KM1常开触头闭合不良3. 电动机M2接线松脱 1. 先启动M12. 调整或更换触头3. 紧固好电动机接线工作台一个方向不能进给1. 相应的行程开关损坏或接触不良2. 操纵手柄传动机构磨损，不能压合相应的行程开关3.行程开关SQ6损坏 1. 更换行程开关2

30、. 修检及调整传动机构行程3. SQ6损坏将使工作台不能向左或向右进给，更换行程开关工作台不能快速进给1. 牵引电磁铁动铁心卡死2. 离合器摩擦片间隙调整不当3. 电磁铁线圈烧毁1. 调整电磁吸力不能过大 2. 重新调整电磁铁机构3. 重绕线圈或更换主轴停车后短时反转1.速度继电器调整不当1.适当调紧动触头弹簧，使触头适时分伏断第四章 总结课设心得近一周的课程设计即将结束，通过一周的时间，我们将课本上的东西得到了很好的复习，同时也将课本的只是在课设过程中得到了较好的运用，这一周我做的课题是X62W万能铣床的电气控制，因为原来上课老师讲过普通车床的电气控制，所以这个课题做起来也相对要简单一些。根

31、据任务书的要求，首先要做的工作就是查找相关的资料，一些通用原理及计算公式书上都能找到，整理起来相对轻松，关键的电气元件参数的选取根据书上的来计算就很有限，需要从网上寻找，根据网上的资料在参照进行相关的整理，这样说明书的基本思路和形式就确定了。在课设的过程中，大部分工作需要自己来完成，只有自己做过了才能明白其中的原理及思路，当然和同学之间的交流也很重要，因为一个人做起来还是有一定的难度，有的问题靠自己很难得到较好解决，经过与同组的其他同学的讨论，采取一个相对可行的办法来解决遇到的问题，使我们做事的效率也得到了提高。我觉得课程设计的目的在于锻炼自己，只要自己努力去做了，结果就不会很差。参考文献：1 可编程控制器应用技术 王也仿主编 机械工业出版社2 电气可编程控制器技术 史国生主编 化学工业出版社3 工厂电气控制技术（第二版） 方承远主编 机械工业出版社4 可编程控制器教程 王兆义主编 机械工业出版社5 现代电气及可编程控制技术 王永华主编 北京航空航天大学 出版社 -