搖臂鉆床電氣控制課程設(shè)計(jì)_說明書

1、項(xiàng)目六、鉆床的電氣控制（一）、內(nèi)容要求：1主軸電動機(jī)控制 主軸電動機(jī)M1為單向旋轉(zhuǎn)，由按鈕SBl、SB2和接觸器KMl實(shí)現(xiàn)起動和停止控制。主軸的正、反轉(zhuǎn)則由M1電動機(jī)拖動齒輪泵送出壓力油，通過液壓系統(tǒng)操縱機(jī)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(jī)負(fù)載大，機(jī)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液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因此，升降控制必須與

2、松緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合。M2為升降電動機(jī)，由按鈕SB3、SB4點(diǎn)動控制接觸器KM2、KM3接通或斷開，使M2電動機(jī)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(jī)，通過接觸器KM4，KM5接通或斷開，使M3電動機(jī)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(jī)構(gòu)實(shí)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(diǎn)(13-14)閉合，接觸器KM4線圈得電，液壓泵電動機(jī)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(diǎn)(1-17)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(jìn)入搖臂夾緊機(jī)構(gòu)的松開油腔，推動活

3、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(diǎn)(6-13)斷開，使接觸器KM4線圈斷電，液壓泵電動機(jī)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(diǎn)(6-7)閉合，接觸器KM2線圈得電，升降電動機(jī)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(jī)停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。同時KT線圈也斷電，KT常閉觸點(diǎn)(17-18)瞬時閉合，而其延時斷開的常開觸點(diǎn)(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(jī)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

4、形塊，將搖臂夾緊。KT延時打開觸點(diǎn)，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(diǎn)SQ3(1-17)也斷開，電磁閥YV、KM5線圈斷電。液壓泵電動機(jī)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(diǎn)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，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(jī)M3反向旋轉(zhuǎn)，使搖臂重新夾緊，直到延時時間到，KT觸點(diǎn)斷開，

5、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(jìn)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(jī)M3正轉(zhuǎn)，拖動液壓泵輸送出壓力油，經(jīng)二位六通閥，進(jìn)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(shí)現(xiàn)松開，此時由于YV不得電，壓力油不會進(jìn)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(diǎn)(10l-102)閉合，指示燈HLl亮，表示主軸箱與立柱處于松

6、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(jī)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(diǎn)(101-102)斷開，HLl燈暗，而(101-103)閉合，HL2燈亮，指示主軸箱與立柱處于夾緊狀態(tài)，可以進(jìn)行鉆削加工。4冷卻泵電動機(jī)控制 冷卻泵電動機(jī)容量小(0.125kW)，由SA1開關(guān)控制單向旋轉(zhuǎn)。5聯(lián)鎖、保護(hù)環(huán)節(jié) 電路中利用SQ2實(shí)現(xiàn)搖臂松開到位，開始升降的聯(lián)鎖控制，利用SQ3，實(shí)現(xiàn)搖臂完全夾緊的聯(lián)鎖控制。通過KT延時斷開的

7、常開觸點(diǎn)實(shí)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(jī)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(jìn)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(diǎn)切斷YV線圈電路，達(dá)到聯(lián)鎖目的。電路利用熔斷器FUl作為總電路和電動機(jī)M1、M4的短路保護(hù)。利用熔斷器FU2作為電動機(jī)M2、M3及控制變壓器T一次側(cè)的短路保護(hù)，利用熱繼電器KRl為M1電動機(jī)的過載保護(hù)，KR2為M3電動機(jī)的過載保護(hù)。組合行程開關(guān)SQl作為搖臂上升、下降的極限位置保護(hù)，SQl有兩對常閉觸點(diǎn)，當(dāng)搖臂上升下降至極限位置時，相應(yīng)觸點(diǎn)動作切斷與其對應(yīng)的上升下降接觸器KM2、

8、KM3，使M2電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，搖臂停止升降，實(shí)現(xiàn)升降極限位置保護(hù)，電路中失壓或欠壓保護(hù)由各接觸器實(shí)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開關(guān)操作。熔斷器FU3作為短路保護(hù)。當(dāng)主軸電動機(jī)工作時，KMl觸點(diǎn)(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(diǎn)(101-l03)接通，HL2燈亮。主軸箱、立柱處于松開狀態(tài)，SQ4觸點(diǎn)(101102)接通，HLl燈亮。（二）設(shè)計(jì)參考圖(三) 要求能按照本組最終要求合理設(shè)計(jì)電氣控制圖，并畫出電氣施工圖，再做成控制板，最后連線試驗(yàn)。五、參考資料1、張萬奎等編.機(jī)床電氣控制技術(shù)北

9、京大學(xué)出版社，20072、機(jī)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(jī)電傳動與控制（第二版），程憲平主編，武漢：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(jī)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(jī)械工業(yè)出版社，2001年8月。6、鄧星鐘等編. 機(jī)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(jì)說明書 課程名稱： 機(jī)床電氣控制技術(shù) 設(shè)計(jì)題目： 鉆床電氣控制課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 機(jī) 設(shè) 學(xué)生姓名: xxx 學(xué) 號: 指導(dǎo)教

10、師: 湖南xxxxxxxxxx教務(wù)部 制 2012年12 月 30 日 目 錄一、 引言 21、 設(shè)計(jì)目的 32、 設(shè)計(jì)要求 3二、系統(tǒng)總體實(shí)際 4 1、系統(tǒng)硬件配置及組成原理 4 2、硬件接線圖 4 3、系統(tǒng)變量定義及分配表 6 4、系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) 7三、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 1、控制程序流程圖設(shè)計(jì) 8 2、 控制程序設(shè)計(jì)思路 10 3、搖臂鉆床PLC程序設(shè)計(jì) 10 四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 14 1、調(diào)試前安全檢查 14 2、調(diào)試 15 五、總結(jié) 六、參考文獻(xiàn) 引言鉆床是一種孔加工設(shè)備，可以用來鉆孔、擴(kuò)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

11、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(jī)械加工車間常見的機(jī)床。搖臂鉆床主要由底座、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(jī)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?；綋u臂鉆床

12、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(kuò)大加工范圍，適用于鍋爐、橋梁、機(jī)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(yùn)動外，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(yàn)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(jìn)行鉆削加工。鉆削加工時，鉆頭一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削一邊進(jìn)行縱向進(jìn)給，其運(yùn)動形式為：（1）搖臂鉆床的主運(yùn)動為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；（2）進(jìn)給運(yùn)動為主軸的縱向進(jìn)給；（3）輔助運(yùn)動有：搖臂沿外立柱

13、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(yùn)動。Z3040型搖臂鉆床的工作原理：Z3040型搖臂鉆床采用4臺電動機(jī)拖動，他們分別是主軸電動機(jī)，搖臂升降電動機(jī)，液壓泵電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī) 。主軸電動機(jī)控制鉆床的進(jìn)給運(yùn)動；搖臂升降電動機(jī)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(jī)械來實(shí)現(xiàn)，液壓電動機(jī)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(jìn)行。因此搖臂的夾緊與搖臂升降按自動控制進(jìn)行。冷卻泵電動機(jī)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(hù)環(huán)節(jié)以及安全照明、信號指示電路。 1、設(shè)計(jì)目的：（1）、了解Z3040搖臂鉆

14、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)悟電氣控制電路PLC改造的要領(lǐng)。2、設(shè)計(jì)要求：(1) 按下主軸起動按鈕SB2，接觸器KMl得電吸合且自保持，主軸電動機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SBl，主軸電動機(jī)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KM4和電磁閥YA動作，液壓電動機(jī)M3起動，液壓油進(jìn)入搖臂裝置的油缸，使搖臂松開。待完全松開后，行程開關(guān)sQ2動作，其動斷觸頭斷開使接觸器KM4斷電釋放，液壓電動機(jī)M3停止運(yùn)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(jī)M2正

15、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KM2斷電釋放，搖臂升降電動M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，搖臂停止上升。延時l3s后， 時間繼電器KT的動斷觸頭閉合，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KM5吸合，液壓電動機(jī)M3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)SQ3動作，接觸器KM5斷電釋放，液壓電動機(jī)M3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥YA斷電。時問繼電器KT的作用是適應(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

16、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，接觸器KM4得電吸合，液壓電動機(jī)：M3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KM5得電吸合，M3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(hù)是靠上下限位開關(guān)SQ1U和SQ1D實(shí)現(xiàn)的。上升到極限位置后，SQ1U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，SQlD動觸頭斷開，搖臂自動夾緊，同松開下

17、降按鈕SB4動作相同。二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1、搖臂鉆床電氣控制原理圖 Z3040型搖臂鉆床采用4臺電動機(jī)拖動，他們分別是主軸電動機(jī)，搖臂升降電動機(jī)，液壓泵電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī) 。主軸電動機(jī)控制鉆床的進(jìn)給運(yùn)動；搖臂升降電動機(jī)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(jī)械來實(shí)現(xiàn)，液壓電動機(jī)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(jìn)行。因此搖臂的夾緊與搖臂升降按自動控制進(jìn)行。2、硬件接線圖3、 系統(tǒng)電器元件明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動機(jī)Y100L2-43.0KW,380V,6.82A,1430r/min1M2搖臂升降電動機(jī)Y90S-41.1

18、KW,2.01A,1390r/min1M3液壓泵電動機(jī)JO31-20.6KW,1.42A,2880r/min1M4冷卻泵電動機(jī)JCB-220.125KW,0.43A,2790r/min1QS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20

19、A1FU2熔斷器RL1-15500V,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,40W3二、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)流程圖2、控制設(shè)計(jì)思路利用順控指令，根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行原理，把機(jī)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

20、子程序來實(shí)行機(jī)床的功能。、3、 搖臂鉆床PLC程序設(shè)計(jì) 1 主電動機(jī)的起動控制程序X4為主電動機(jī)起動輸入繼電器，接通X4，此時輸出繼電器Y1接通并自鎖，從而使電機(jī)起動。圖4.1 主電動機(jī)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Y4得電，使得液壓泵電動機(jī)起動，搖臂放松，當(dāng)搖臂徹底放松后，X30的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，Y4斷電，Y2得電，搖臂開始上升，當(dāng)上升到極限位置時，X10的常閉觸點(diǎn)斷開，Y2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Y4得電，使搖臂下降，當(dāng)下降到極限位置時，X10的常閉觸點(diǎn)斷開，Y3失電。搖臂完成松開，然后下

21、降的過程。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Y4得電，主軸箱左移，當(dāng)X015接通時，Y2得電，主軸箱松開到位。加緊過程與其相似。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Y4得電，同時Y14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Y7得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)，搖臂開始加緊。 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Y015得電，冷卻泵開始工作，當(dāng)X025接通后，冷卻泵停止工作。圖4.5冷卻泵開關(guān)控制梯形圖程序四、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(jìn)去一端，防止二相進(jìn)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(shí)驗(yàn)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SB2KM1斷開，HL2滅（主軸停轉(zhuǎn)）按SB4KM5斷開，KM4吸合，YA亮，再按SQ2KM4斷開，KM2吸合指示燈點(diǎn)亮（搖臂上升）按SB5KM5吸合，KM4吸合，YA亮，再按SQ2KM4斷開，KM3吸合指示燈點(diǎn)亮（搖臂下降）斷開SB