毕业设计（论文）-X62W万能铣床控制线路设计.doc

1韶关学院毕业设计题目：X62W万能铣床控制线路设计学生姓名：学号：系（院）：专业：班级：指导教师姓名及职称：起止时间：年月年月2目录概述（3）第一章铣床简介（4）1.1铣床的概念（4）1.2铣床的种类（4）1.3铣床型号的表示（4）1.4X62W万能铣床的主要结构（4）第二章X62W万能铣床的电气控制原理（6）2.1X62W万能铣床的电力拖动特点及控制要求（6）2.2主电路的分析（7）2.3控制电路的分析（7）2.4常见故障分析（11）第三章X62W万能铣床电气元件的选型（12）3.1电源总开关的选择（12）3.2电动机的选择（12）3.3熔断器的选择（13）3.4热继电器的选择（13）3.5接触器的选择（13）3.6控制电器的选择（14）结束语（15）参考文献（16）附录（17）3概述机床是以各类电动机为动力来拖动生产的先进设备，它依靠电气系统来控制其机械机构的运转以实现生产过程自动化，是机械与电气完美结合的典型自动化控制系统。机床作为机械加工的通用设备在航空业、汽车业和模具制造业等众多工业领域的生产中一直起着不可替代的作用，自动机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。自动机床的电气控制系统设计是一个很传统的课题，在70-80年代我国大多数机床中的开关量控制都是采用继电器控制，而继电器本身固有的缺陷，对机床的安全和稳定性能大打折扣，从能耗角度来看也不够经济和环保，对此人们开始对机床的继电器式控制系统进行更先进、更科学的改造，随着各种精确仪器和计算机控制系统的出现，机床控制的设计方案日趋开放，电子化、高速化、精密化、数字化成了机床业发展的主流，因此现代化的机械加工设备也越来越先进，目前车床和车削中心的主轴转速都在8000r/min以上，加工中心的主轴转速一般都1500020000r/min，还有40000r/min和60000r/min的。同样，进给速度也有大幅度提高，可达20m/min，甚至60m/min。另一方面降低消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降上的非加工时间也是决定机床工作效率的主要因素，于是复合机床应运而生，目前的多功能复合机床实际上就是一台具有车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序的加工中心。至此机床的加工精度与效率已经有了一个质的飞跃，极大地扩展了机床加工范围和强度。未来，机床业的发展将继续围绕高效、安全、环保的主题展开。高端的网络信息技术与机床设备的完美结合将使其控制系统更智能化，操作环境更人性化。铣床作为机床设备的典型代表，在生产中占据了很重要的地位。下面将以X62W万能铣床为例，对其结构、运动形式进行研究，分析其电力拖动情况并设计控制系统。4第一章铣床简介1.1铣床的概念铣床是用铣刀对工件进行铣削的机床。铣刀的旋转运动为主运动，配合进给运动从多个角度对工件进行加工，采用多刃快速切削方式工作，所以生产效率较高。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，广泛应用于机械制造等工业生产中。1.2铣床的种类及型号表示铣床主要有立式铣床、卧式铣床和龙门铣床等，以适应不同的加工需要。立式铣床是指铣头主轴与工作台面垂直；卧式铣床是指铣头主轴与工作台台面相平行。1.3铣床的型号表示在机床行业，立式机床都是以5或50开头，卧式机床都是以6或60开头，如X62W中，X表示铣床，6表示卧式铣床，2表示万能铣床工作台的尺寸。1.4X62W万能铣床的主要结构X62W万能铣床是卧式铣床，主要有床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和升降台等几部分组成。床身固定在底座上，内装主轴传动机构和变速机构，床身顶部有水平导轨，悬梁可沿导轨水平移动。刀杆支架装在悬梁上，可在悬梁上水平移动。升降台可沿床身前面的垂直导轨上下移动。溜板在升降台的水平导轨上可作平行于主轴轴线方向的横向移动。工作台安装在溜板的水平导轨上，可沿导轨作垂直于主轴轴线的纵向移动。5X-62W万能铣床的外观简图6第二章X62W万能铣床的电气控制原理2.1X62W万能铣床的电力拖动特点及控制要求X62W卧式万能铣床有三种运动方式，即主运动、进给运动和辅助运动。它的主电路由三台电动机组成，其中M1为主轴拖动电动机，M2为工作台进给拖动电动机，M3为冷却泵拖动电动机。（1）铣床的主运动是铣刀的旋转运动，主轴由一台5.5kw鼠笼式异步电动机来拖动。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，所以有床身下侧电气箱上的组合开关来改变电源相序实现。铣床工作时，主轴需运行在多种不同的速度（通常有18种），其转速的改变是通过机械变速机构来实现的，因此大大简化了电气控制系统中的调速控制线路，但机械机构就相对复杂了很多。另外，为了提高工作效率，设备停车时采用了反接制动的电气控制方法。（2）工作台带动工件从纵向、横向和垂直方向的移动或旋转运动称作进给运动，由一台1.5kw交流电动机拖动，三个方向的选择由机械手柄控制操作，每个方向的正反向运动有电动机的正反转实现，为缩短调整运动时间，提高生产效率，工作台应有辅助快速移动控制，X62W铣床采用快速电磁铁吸合改变传动链的传动比来实现的，为保证设备运行的安全可靠，还需要有限位开关限定其运动的范围。（3）由于设备的调速都是由机械机构来处理，所以其调速过程往往存在齿轮啮合的问题，因此为保证主轴和进给变速时变速箱内齿轮易于啮合，减小齿轮端面冲击，调速时需要电气上的配合，即变速时要求有变速冲动。（4）设备在工作过程中刀具和工件都会产生很大热量，这就需要有冷却系统，由一台0.125KW交流电动机拖动，供给铣削用的冷却液。（5）为适应更广泛的作业环境，需加装完备且安全的照明系统。（6）为保证安全，防止事故造成人员伤亡和设备损坏，需采用完善的联锁装置，其中包括电气联锁和机械联锁，并具有短路、欠压、失压及过载保护环节。7（7）为方便操作，需要多地控制；2.2主电路的分析主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，因为对正反转切换频率要求不高，所以由组合开关SA5的两个不同状态来实现主轴的正反转；正常运行时由KM3控制。KM2的主触点串联电阻与速度继电器配合实现M1的停车、反接制动及变速冲动控制。M2为工作台电动机，正反转由接触器KM4，KM5主触点控制，YA为快速移动电磁铁，由KM6控制。M3为冷却泵电动机，由KM1控制。2.3控制电路分析2.3.1主轴电动机M1的控制主电机由接触器KM3控制，其逻辑表达式为：KM3=27SQ4SB3SB（SB1+SB2+KM3）2KM1FR（1）为方便操作，主轴电动机的启停按钮各有两个，可在两处中的任一处进行操作。启动前，先将换向开关SA5旋转到所需旋转方向，然后按下启动按钮SB1或SB2，接触器KM3线圈通电并自锁，主轴电动机M1启动。热继电器FR1的动断触点串接于KM3控制电路中作过载保护。在主电动机达到一定转速时，速度继电器KS的动合触头闭合，为停车时的反接制动做好准备。主轴电动机制动时，按下停止按钮SB3或SB4，其动断触点断开，切断KM3电源，主轴电动机M1的电源被切断，由于存在惯性，M1会继续旋转。SB3或SB4的动合触点接通，使接触器KM2线圈通电，M1反接制动，直至转速降低至速度继电器KS的动合触点断开，反接制动停止。在速度继电器触点断开前，不应松开按钮SB3或SB4。以保证在整个停车过程中进行反接制动。当主轴需要变速时，为保证变速齿轮易于啮合，需设置变速冲动控制，它是利用变速手柄和冲动开关SQ7通过机械上的联动机构完成的。变速冲动的操作过程是:先将变速手柄拉向前面，然后旋转变速盘选择转速，再把手柄快速推回原位。在手柄推拉过程中，凸轮瞬时压下弹簧杆，冲动开关SQ7瞬时动作，使接触器KM2短时通电，电动机M1反转一下，以利齿轮啮合。为避免KM2通