搖臂鉆床電氣控制課程設(shè)計_說明書

1、項目六、鉆床的電氣控制(一) 、內(nèi)容要求： 1主軸電動機控制主軸電動機 M1 為單向旋轉(zhuǎn)，由按鈕 SBl、 SB2 和接觸器 KMl 實現(xiàn)起動和停止控制。 主軸的正、反轉(zhuǎn)則由 M1 電動機拖動齒輪泵送出壓力油，通過液壓系統(tǒng)操縱 機構(gòu)，配合正、反轉(zhuǎn)摩擦離合器驅(qū)動主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。2搖臂升降控制搖臂鉆床在加工時，要求搖臂應(yīng)處于夾緊狀態(tài)，才能保證加工精度。但在搖臂需要升降時， 又要求搖臂處于松開狀態(tài)，否則電動機負(fù)載大，機械磨損嚴(yán)重，無法升 降工作。搖臂上升或下降時，其動作過程是， 隨著升降指令發(fā)出， 先使搖臂與外立柱處于松 開狀態(tài)，而后上升或下降，待升降到位時，要自行重新夾緊。 由于松開與夾緊工作是由

2、液壓 系統(tǒng)實現(xiàn)，因此，升降控制必須與松緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合。M2 為升降電動機，由按鈕 SB3、SB4 點動控制接觸器 KM2 、KM3 接通或斷開，使 M2 電 動機正、反向旋轉(zhuǎn)，拖動搖臂上升或下降移動。M3 為液壓泵電動機，通過接觸器KM4 ，KM5 接通或斷開，使 M3 電動機正向帶動雙向液壓泵送出壓力油，經(jīng)二位六通閥至搖臂夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與松開。 下面以搖臂上升為例簡述動作過程：按下 SB3 按鈕，時間繼電器 KT 線圈通電，瞬時常開 觸點 (13-14)閉合，接觸器 KM4 線圈得電，液壓泵電動機 M3 起動旋轉(zhuǎn)帶動液壓泵送出壓力 油，同時斷電延時斷開的 KT 常開觸點 (1-17

3、) 閉合，使電磁閥 YV 線圈得電，液壓泵輸出的 壓力油經(jīng)二位六通閥進入搖臂夾緊機構(gòu)的松開油腔， 推動活塞和菱形塊， 將搖臂松開。 同時， 活塞桿通過彈簧片壓上行程開關(guān) SQ2 發(fā)出搖臂已松開信號。此時， SQ2 觸點(6-13)斷開，使 接觸器 KM4 線圈斷電，液壓泵電動機 M3 停轉(zhuǎn)，油路單向閥保壓，搖臂處于松開狀態(tài)。與 此同時， SQ2 觸點 (6-7)閉合，接觸器 KM2 線圈得電，升降電動機 M2 得電起動旋轉(zhuǎn)，帶動 搖臂上升，待搖臂上升至所需位置時，松開按鈕SB2，KM2 線圈斷電， M2 電動機停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。同時 KT 線圈也斷電， KT 常閉觸點 (17-18) 瞬時閉

4、合，而其延時斷開的常開觸 點(1-17) 仍未打開，使電磁閥 YV 繼續(xù)得電，同時接觸器 KM5 線圈得電，液壓泵電動機 M3 反轉(zhuǎn)，反向送出壓力油，經(jīng)二位六通閥反方向推動活塞和菱形塊，將搖臂夾緊。 KT 延時打 開觸點，經(jīng)過13s延時后斷開，同時活塞桿通過彈簧壓下行程開關(guān)SQ3,使觸點SQ3(1-17)也斷開，電磁閥 YV 、KM5 線圈斷電。液壓泵電動機 M3 停轉(zhuǎn)，搖臂上升后重新夾緊過程結(jié) 束。行程開關(guān) SQ2 為搖臂放松信號開關(guān)。行程開關(guān) SQ3 為搖臂夾緊信號開關(guān)。時間繼電器KT延時斷開常開觸點是為保證當(dāng)瞬間操作SB3或SB4，使KM 4得電搖臂開始松開后放開SB3 或 SB4 時，

5、若 KM4 過早斷電，可能造成搖臂處于半松開狀態(tài)。有了 KT 延時斷開觸電 (1-17)后，則能在KT線圈斷電13s內(nèi)處于閉合狀態(tài)， 使KM5線圈得電，液壓泵電動機 M3 反向旋轉(zhuǎn)，使搖臂重新夾緊，直到延時時間到，KT觸點斷開，SQ3動作，KM5斷電為止，這樣就保證了搖臂在加工工件前總是處于夾緊狀態(tài)。3夾緊、松開控制Z3040 型搖臂鉆床除了上述搖臂上升下降過程需要夾緊、松開控制外，還有主軸箱和立柱的松開、 夾緊控制。 主軸箱和主柱的松開、 夾緊從液壓系統(tǒng)中看出二者是 同時進行的。當(dāng)按下松開按鈕 SB5,接觸器KM4線圈得電，液壓泵電動機 M3正轉(zhuǎn)，拖動液壓泵輸送出 壓力油， 經(jīng)二位六通閥，

6、進入主軸箱與立柱的松開油缸推動活塞和菱形塊， 使主軸箱與立柱 實現(xiàn)松開，此時由于 YV 不得電，壓力油不會進入搖臂松開活塞，搖臂仍處于夾緊狀態(tài)。當(dāng) 主軸箱與立柱松開時，行程開關(guān)SQ4不受壓，觸點(101-102)閉合，指示燈 HLI亮，表示主軸箱與立柱處于松開狀態(tài)， 可以手動操作主軸箱在搖臂的水平導(dǎo)軌上移動至適當(dāng)位置。 同時推動搖臂 (套在內(nèi)立柱上 )使外立柱繞內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)奈恢?，按下夾緊按鈕SB6 ，接觸KM5 線圈得電， M3 電動機反轉(zhuǎn)， 拖動液壓泵輸送出反向壓力油至夾緊油缸， 使主軸箱和立 柱夾緊。同時行程開關(guān) SQ4 壓下，觸點 (101-102) 斷開， HLl 燈暗，而 (1

7、01-103) 閉合， HL2 燈亮，指示主軸箱與立柱處于夾緊狀態(tài)，可以進行鉆削加工。4冷卻泵電動機控制冷卻泵電動機容量小 (0.125kW) ，由 SA1 開關(guān)控制單向旋轉(zhuǎn)。5聯(lián)鎖、保護環(huán)節(jié) 電路中利用 SQ2 實現(xiàn)搖臂松開到位， 開始升降的聯(lián)鎖控制， 利用 SQ3， 實現(xiàn)搖臂完全夾緊的聯(lián)鎖控制。 通過 KT 延時斷開的常開觸點實現(xiàn)搖臂松開后自動夾緊的聯(lián) 鎖控制。搖臂升降除了按鈕 SB4、SB3 機械互鎖外，還采用 KM 2 、KM3 電氣的雙重互鎖控 制。主軸箱與立柱進行松開、夾緊工作時，為保證壓力油不供給搖臂夾緊油路，通過 SB5、 SB6 常閉觸點切斷 YV 線圈電路，達到聯(lián)鎖目的。電

8、路利用熔斷器 FUl 作為總電路和電動機 M1、M4 的短路保護。利用熔斷器 FU2 作為電動 機 M2、 M3 及控制變壓器 T 一次側(cè)的短路保護，利用熱繼電器 KRl 為 M1 電動機的過載保 護， KR2 為 M3 電動機的過載保護。組合行程開關(guān) SQl 作為搖臂上升、下降的極限位置保 護， SQl 有兩對常閉觸點，當(dāng)搖臂上升下降至極限位置時，相應(yīng)觸點動作切斷與其對應(yīng)的上 升下降接觸器 KM2 、KM3 ，使 M2 電動機停止轉(zhuǎn)動，搖臂停止升降，實現(xiàn)升降極限位置保 護，電路中失壓或欠壓保護由各接觸器實現(xiàn)。6照明與信號指示電路通過控制變壓器 T 降壓提供照明燈 EL 安全電壓，由 SA2

9、開關(guān)操作。熔斷器 FU3 作為短路保護。當(dāng)主軸電動機工作時， KMl 觸點 (101-104)接通，指示燈 HL3 亮，表示主軸工作；當(dāng)主軸箱、立柱處于夾緊狀態(tài)時，SQ4觸點(101-103)接通，HL2燈亮。主軸箱、立柱處于松開狀態(tài)， SQ4 觸點 (101102)接通， HLl 燈亮。(二) 設(shè)計參考圖（三）要求最后連線試能按照本組最終要求合理設(shè)計電氣控制圖，并畫出電氣施工圖， 再做成控制板,驗。五、參考資料1、 張萬奎等編機床電氣控制技術(shù)北京大學(xué)出版社，20072、機電傳動控制（第三版），鄧星釧主編，武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001年9月3、 機電傳動與控制（第二版），程憲平主編，武漢

10、：華中科技大學(xué)出版社，2003年9 月。4、 電力拖動自動控制系統(tǒng)（第三版），陳伯時主編，北京：機械工業(yè)出版社，2003年8 月。5、 半導(dǎo)體變流技術(shù)（第二版），莫正康主編，北京：機械工業(yè)出版社，2001年8月。6、 鄧星鐘等編機電傳動控制（第三版）華中科技大學(xué)出版社，2001.3第3版課程設(shè)計說明書課程名稱： 機床電氣控制技術(shù)設(shè)計題目： 鉆床電氣控制課程設(shè)計專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化班 級：機設(shè)學(xué)生姓名：xxx_學(xué) 號:指導(dǎo)教師：湖南 xxxxxxxxxx 教務(wù)部制2012 年 12 月 30 日目錄一、引言 21、設(shè)計目的32、設(shè)計要求3二、系統(tǒng)總體實際 41、系統(tǒng)硬件配置及組成原理

11、 42、硬件接線圖 43、系統(tǒng)變量定義及分配表 64、系統(tǒng)接線圖設(shè)計7三、控制系統(tǒng)設(shè)計 81、控制程序流程圖設(shè)計82、控制程序設(shè)計思路 103、搖臂鉆床PL（程序設(shè)計 10四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 14141 、調(diào)試前安全檢查152 、調(diào)試五、總結(jié)六、參考文獻引言鉆床是一種孔加工設(shè)備，可以用來鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲及修 刮端面等多種形式的加工。 按用途和結(jié)構(gòu)分類， 鉆床可以分為立式鉆 床、臺式鉆床、多孔鉆床、搖臂鉆床及其他專用鉆床等。在各類鉆床 中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用 于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔大型零件的孔加工， 是一般機械加工車間 常見的機床。搖臂鉆床主要由

12、底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱 及工作臺等部分組成。 主軸箱可在搖臂上移動， 并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn) 的鉆床。搖臂還可沿立柱上下移動，以適應(yīng)加工不同高度的工件。較 小的工件可安裝在工作臺上， 較大的工件可直接放在機床底座或地面 上。搖臂鉆床廣泛應(yīng)用于單件和中小批生產(chǎn)中， 加工體積和重量較大 的工件的孔。 搖臂鉆床加工范圍廣， 可用來鉆削大型工件的各種螺釘 孔、螺紋底孔和油孔等。搖臂鉆床的主要變型有滑座式和萬向式兩種。 滑座式搖臂鉆床是將基型搖臂鉆床的底座改成滑座而成， 滑座可沿床 身導(dǎo)軌移動，以擴大加工范圍，適用于鍋爐、橋梁、機車車輛和造船 等行業(yè)。萬向搖臂鉆床的搖臂除可作垂直和回轉(zhuǎn)運動外，

13、并可作水平 移動，主軸箱可在搖臂上作傾斜調(diào)整，以適應(yīng)工件各部位的加工。此 外，還有車式、 壁式和數(shù)字控制搖臂鉆床等。此次試驗就是要將滑座 式Z3040搖臂鉆床的控制系統(tǒng)改為 PLC控制。搖臂鉆床加工時， 主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上， 而外立柱緊固在內(nèi) 立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進行鉆削加工。鉆削加工時，鉆 頭一邊進行旋轉(zhuǎn)切削一邊進行縱向進給，其運動形式為：（1）搖臂鉆床的主運動為主軸的旋轉(zhuǎn)運動；（ 2）進給運動為主軸的縱向進給； （3）輔助運動有：搖臂沿外立柱垂直移動，主軸箱沿?fù)u臂長度方向 的移動，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動。Z3040型搖臂鉆床的工作原理：Z3040 型搖臂鉆床采用

14、 4 臺電動機拖動，他們分別是主軸電動機， 搖臂升降電動機，液壓泵電動機和冷卻泵電動機 。主軸電動機控制 鉆床的進給運動；搖臂升降電動機要求能正反向旋轉(zhuǎn)， 可用手動操作； 搖臂和主軸之間的夾緊、發(fā)松可用電氣、液壓、機械來實現(xiàn)，液壓電 動機需可正反轉(zhuǎn)，搖臂的移動嚴(yán)格按照搖臂松開-移動-搖臂夾緊的 程序進行。 因此搖臂的夾緊與搖臂升降按自動控制進行。 冷卻泵電動 機帶動冷卻泵提供冷卻液， 只要求單向旋轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)具有連鎖與保護環(huán) 節(jié)以及安全照明、信號指示電路。1 、設(shè)計目的：1)、了解 Z3040 搖臂鉆床的操作順序，并作出功能圖(2) 、熟悉并會接較復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)電路。(3) 、領(lǐng)悟電氣控制

15、電路PLC改造的要領(lǐng)。2、設(shè)計要求：(1) 按下主軸起動按鈕SB2接觸器KM得電吸合且自保持，主軸 電動機M運轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SBI，主軸電動機停止。(2) 需要搖臂上升時，按下?lián)u臂上升按鈕 SB3時間繼電器KT得電，其瞬動觸頭和瞬時閉合延時打開的動合觸頭使接觸器KM昂口電磁閥YA動作，液壓電動機M3起動，液壓油進入搖臂裝置的油缸，使搖臂 松開。待完全松開后，行程開關(guān)sQ渤作，其動斷觸頭斷開使接觸器 KM斷電釋放，液壓電動機M停止運轉(zhuǎn)，其動合觸頭接通使接觸器KM2 得電吸合，搖臂升降電動機M2正向起動，帶動搖臂上升。上升到所需 的位置后，松開上升按鈕SB3時間繼電器KT、接觸器KM斷電釋放，

16、搖臂升降電動M2亭止運轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。延時I3s后，時間繼電 器KT勺動斷觸頭閉合，動合觸頭斷開，但由于夾緊到位行程開關(guān)SQ3動斷觸頭處于導(dǎo)通狀態(tài)，故YA繼續(xù)處于吸合狀態(tài)，接觸器KM吸合， 液壓電動機M；反向起動，向夾緊裝置油缸中反向注油，使夾緊裝置動 作。夾緊完畢后，行程開關(guān)SQ勧作，接觸器KM!斷電釋放，液壓電動 機M3亭止運轉(zhuǎn)，電磁閥YA斷電。時問繼電器KT勺作用是適應(yīng)SB3松開 到搖臂停止上升之間的慣性時間，避免搖臂慣性上升中突然夾緊。(3) 需要搖臂下降時，按下?lián)u臂下降按鈕SB4,動作過程與搖臂上 升時相似。(4) 立柱和主軸箱同時夾緊和同時松開。按下立柱和主軸箱松開按鈕SB5,接

17、觸器KM得電吸合，液壓電動機：M；正向起動。由于電磁 閥YA沒有得電，處于釋放狀態(tài)，所以液壓油經(jīng) 2位6通閥分配至立柱 和主軸箱松開油缸， 立柱和主軸箱夾緊裝置松開。 按下立柱和主軸箱 夾緊按鈕SB6接觸器KM得電吸合，M；反向起動，液壓油分配至立柱 和主軸箱夾緊油缸，立柱和主軸箱夾緊裝置夾緊。(5) 搖臂升降限位保護是靠上下限位開關(guān) SQ11和SQ1實現(xiàn)的。上 升到極限位置后，SQ11動斷觸頭斷開，搖臂自動夾緊，同松開上升按 鈕SB3動作相同；下降到極限位置后，SQID動觸頭斷開，搖臂自動夾 緊，同松開下降按鈕SB4動作相同。二、系統(tǒng)總體設(shè)計1 、搖臂鉆床電氣控制原理圖24常tr聲V-古庫W

18、*HH其雖* qw. -Trs二尋滬二oI卜rt GsiOS11-Z：i/1cgbJPCrOsrUHni!yi; H二CVSn訓(xùn)inG)囂嚴(yán)IElll匚耶們廠F*r- 1丿,f科r n.x2y vih口 F6IW1JdLr 呼jftP1IAf-LinnZ3040型搖臂鉆床采用4臺電動機拖動，他們分別是主軸電動機,搖臂升降電動機，液壓泵電動機和冷卻泵電動機 。主軸電動機控制 鉆床的進給運動；搖臂升降電動機要求能正反向旋轉(zhuǎn)， 可用手動操作； 搖臂和主軸之間的夾緊、發(fā)松可用電氣、液壓、機械來實現(xiàn)，液壓電 動機需可正反轉(zhuǎn)，搖臂的移動嚴(yán)格按照搖臂松開-移動-搖臂夾緊的 程序進行。因此搖臂的夾緊與搖臂升降

19、按自動控制進行。2、硬件接線圖HOCHxm電 IXiJX030FX：NY005Y015Y006Yff)7Y010ANiTHMC4.lXD31YOUxuioXtJLlY012XQ14X015XJL6X017WlXi.124X4XU55C(-1YOl.lY0I5Y050145YO35YOlfl017Y02QCOMPLC ) O電氣接線圖3、系統(tǒng)電器元件明細(xì)表主牡口UE越u托話mMMUHTliIH4WHAPETE計Jrm符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動機Y100L2-43.0KW,380V,6.82A,1430r/mi n1M2搖臂升降電動機Y90S-41.1KW,2.01A,1390r/mi

20、n1M3液壓泵電動機JO31-20.6KW,1.42A,2880r/mi n1M4冷卻泵電動機JCB-220.125KW,0.43A,2790r/mi n1QS組合開關(guān)HZ5-20三極，500V,20A1KM1交流接觸器CJ-1010A,線圈電壓127V1KM2,KM3KM4,KM5交流接觸器CJ10-55A,線圈電壓127V5KT時間繼電器JSSIAC127V,DC24V1FR1熱繼電器JR16-20/3熱元件額定電流11A,整定電流6.82A1FR2熱繼電器JR16-20/3熱元件額定電流2.4A,整定電流2.01A1FU1熔斷器RL1-60500V,熔體 20A1FU2熔斷器RL1-15

21、500V,熔體 10A1FU3熔斷器RL1-16500V,熔體 2A1TC控制變壓器BK-100100VA,380V/127,36,6.3V1SB1,SB4控制按鈕LA-185A,紅色2SB2,SB5控制按鈕LA-185A,綠色2SB3,SB6控制按鈕LA-185A,黑色2HL1,HL2,HL3指示燈ZSD-06.3V,綠色1紅色1黃色13EL,SA1,SA2照明燈，控制開關(guān)JC236V,40W3弓WiifJ1尸T屯軸和松開KM4I 合時聞機電器計時-S02SB4/SB5瞬動用蟲點閉佇T37H H寸二、控制系統(tǒng)設(shè)計1、系統(tǒng)流程圖SB2SB2SB6YAlSj JI卜軸碎轉(zhuǎn) 一KJVI】斷斤KM4

22、i JKM2rSH4 TSB5-A- T37KMSHJ Ti 4if( flJ v.H夾鱗2、控制設(shè)計思路利用順控指令，根據(jù)機床的運行原理，把機床分成四個字程序：主軸起停、搖臂上升、搖臂下降、主軸箱立柱的限位，并用一個主程序來分別調(diào)用子程序來實行機床的功能。、3、搖臂鉆床PLC程序設(shè)計1主電動機的起動控制程序X4為主電動機起動輸入繼電器，接通 X4,此時輸出繼電器丫1接通并自鎖,KDOO0-Y00：X003從而使電機起動。SETSO|WSO34)Y001;Y002)圖4.1主電動機的起動梯形圖程序2搖臂升降控制程序當(dāng)X5接通時，同時丫4得電，使得液壓泵電動機起動，搖臂放松，當(dāng)搖臂徹 底放松后，

23、X30的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，Y4斷電，丫2得電，搖臂開始上 升，當(dāng)上升到極限位置時，X10的常閉觸點斷開，丫2失電。搖臂完成松開，然后 上升的過程。如果想要完成搖臂下降的過程，需接通 X6，在搖臂放松后，使丫4得電，使 搖臂下降，當(dāng)下降到極限位置時，X10的常閉觸點斷開，丫3失電。搖臂完成松開，然后下降的過程。X006X007 KQLO XO3O YOOST卜卄Y(XI3HIXO3OX005T P+ YoiaVQO2圖4.2搖臂升降梯形圖程序3主軸箱放松或夾緊控制程序當(dāng)X012接通后，使丫4得電，主軸箱左移，當(dāng)X015接通時，丫2得電，主 軸箱松開到位。加緊過程與其相似。57X012卄

24、X015X015Y005/Y004Y004卜(Y011Y0C2卄K013井Y0031013YD13圖4.3主軸箱放松或夾緊梯形圖程序4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序當(dāng)X033接通后，使丫4得電，同時丫14得電，搖臂開始回轉(zhuǎn)，當(dāng)X020接 通后，搖臂開始逆回轉(zhuǎn)，當(dāng) X022接通后，使丫7得電，電機反轉(zhuǎn)，搖臂開始加X033XO23XO22YOO；-kr0C4YQ14XC22X020Y0C7/YOOSY006T卜XO33 X023X022 Y0O5電Tlf折YW4TlX0_2X020Y007Y0047：h ；(YOOS圖4.4搖臂回轉(zhuǎn)控制梯形圖程序5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序當(dāng)X024接通后，使丫015得電，冷卻泵開始工作，當(dāng) X025接通后，冷卻泵 停止工作。四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析：1、測試前安全檢查：(1) 、檢測電路時，確定三相電源只接進去一端，防止二相進入單相電源供電的電路否則直接燒毀 PLC或開關(guān)電源。(2) 、檢查開關(guān)連接是否正常，是否連錯或少。(3) 、確定熔斷器應(yīng)與電源相線L端相連；確定電路沒有短路。(4) 、經(jīng)老師同意后，才能通電測試，并按實驗步驟操作。2、開始測試：等待通電HL1亮按SB3KM1吸合，HL2亮(主軸轉(zhuǎn)動)按SBKM1斷開，HL2滅(主軸停轉(zhuǎn))按 SB4KM5斷開，KM4吸合，YA亮，再按 SQ2KM4斷開，