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买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 I 广西工学院鹿山学院 毕业设计(论文) 题 目: 变速箱壳体镗床组合 机床电气控制系统设计 系 别: 专业班级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 职 称: 二 年 月 日 买文档就送您 纸全套 , Q 号交流 401339828 或 11970985 要 本文以变速箱壳体 镗床 组合机床为研究对象 ,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析 ,给出了机床动作循环图、液压元件动作表 ;并采用 制系统的设计方法 , 进行了软硬件设计 ,列出了 I/O 地址分配表 ,绘制了 I/O 分配图和单循环自动工作流程图,编写 制程序的梯形图使整个控制系统的操作变得简单,大大提高了系统的自动化程度和实用性。 本文首先介绍 组合机床的历 史与发展,并着重论述了组合机床的结构和运动形式以及控制方式,接着对 组成和结构进行了分析,并对 制系统的总体设计和程序的表达方式做了概述,接着根据相关内容画出顺序功能图并利用 形图。在文章的最后还介绍了 制系统安装维护以及对论文的进一步总结。 关键词 : 变速箱壳体,组合机床,可编程控制器 (控制系统 买文档就送您 纸全套 , Q 号交流 401339828 或 11970985 n of as of to of of LC a , , LC of of to be of LC of on of of LC LC of to to to LC At of LC of 纸全套 , Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 录 . 绪论 . 1 组合机床的概述 . 5 组合机床的概念 . 5 面组合镗床的介绍 . 5 合机床装配模型 . 6 编程序控制器及应用 . 6 编程序 控制器概述 . 6 编程控制器的结构和工作方式 . 7 菱 列 其指令系统 . 10 制系统设计存在的问题 . 11 题内容及其研究目标 . 12 2 组合机床的电气控制线路设计 . 14 选择并确定控制方案 . 14 确定机床的工作循环 . 15 确定液压动力滑台系统的工作过程 . 16 床电气控制线路设计 . 18 选择电气元件 . 19 电动机 选择 . 19 电源引入开关的选择 . 20 热继电器的选择 . 20 压力继电器 . 20 中间继电器的选择 . 21 熔断器的选择 . 21 接触器的选择 . 21 控制变压器的选择 . 22 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 V 行程开关的选择 . 22 控制开关的选择 . 23 定电动机和电气元件明细表 . 23 气控制原理图 . 24 气安装接线图 . 25 3 可编程控制系统的设计 . 26 设计可编程控制器系统时应遵循的基本原则 . 26 工艺要求及动作流程 . 26 型 . 26 I/O 点地址编号及硬件接线 . 29 4 编程 . 31 概述 . 31 编程语言的形式 . 31 制的程序设计 . 33 顺序功能图的绘制 . 33 制梯形 图 . 34 本章小结 . 37 5 意事项及调试维护 . 38 结 论 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 43 买文档就送您 纸全套 , Q 号交流 401339828 或 11970985 1 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 2 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 4 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1 绪论 组合机床的概述 组合机床的概念 以独立的通用部分为基本组成的专用机床,一般叫做组合机床。组合机床是由许多预制的通用部分及少量的专用部分组成的 ,它能从多面,多工位,多轴对一个或几个工件同时进行加工,和一般的万能机床相比,具有设计制造周期短,成本低,自动化程度高,加工效率高,加工质量稳定,减轻工人劳动强度等优点。在机械制造工业中,装备新企业或对老企业进行技术改造,采用组合机床及其自动线,是发展生产,提高质量的有效途径之一。 这种机床利用总的电气系统将各个部分的工作联合成一个统一的循环。由于机床的各个部件都设计成能独立存在的,因此有可能按照一定的特点将类似用途的部件编成系列型谱,进一步完善和验证其结构,并在此基础上建立合理的规格尺寸系列,实现通用化。 面组合 镗床 的介绍 卧式双面组合 镗床 由床身、夹具、液压操纵箱、主轴箱、电气柜、冷却装置等组成。其中主轴箱是用于按各主轴所相互要求的距离来布置主轴,并将所须的转数传给主轴。布置在一个主轴箱内的主轴数决定于被加工零件的结构,有时可达几十根。装到个主轴箱上的刀具可以在尺寸或用途上都相同,或者不同。电气柜是我毕业设计的重点,它承担了整个机床的控制系统 ,当我们要用这台机床加工工件的时候 ,只要把相应的程序输入然后按照机床的工作顺序启动 ,机床就会按照我门所要求的工件类型进行加工了。 双面 镗孔 组合机床是针对在工 件两相对表面进行 镗孔 加工而设计的一种高效自动化专用加工设备,其基本结构是:两个动力滑台对面布置,安装在标准侧底座上,刀具电动机固定在滑台上,中间底座上装有工件定位、夹紧装置。该双面 镗孔 组合机床采用电动机驱动和液压系统驱动相结合的驱动方式,其控制过程是典型的顺序控制,若采用可编程控制器 (构成其电气控制系统,则电气系统具有体积小、维修量少、工作可靠、操作简单并能适应控制要求等优点。 机床上有四台电动机:液压泵电动机 动力头电动机 动力头电动机却泵电动机 动机 别拖动 左,右动力滑台上主轴箱的刀具主轴提供切削主运动。左,右动力滑台的进给运动和工件的定位,加紧,放松,均由电气 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 6 合机床装配模型 图 1合机床的装配模型 编程序控制器及应用 编程序控制器概述 可编程序控制器( 常也简称可编程控制器, 编程序控制器的产生和其他的控制装置类似,生产的实际需要是他产生的根本原因,计算机技术,电器制造技术,电力电子器件制造技术以及现代控制理论等相关技术和学科的快速发展 是它产生的物质及理论基础。 早期的可编程序控制器功能单一,仅有逻辑运算,计时,计数等顺序控制功能,主要完成开关量控制。所以但是将可编程序控制器简称 在我过的一些文献上,可编程控制器有叫 ,也有沿用它的老名称 。考虑到 是个人计算机的简称,为避免混淆,也有人建议可编程控制器采用 然,当代的 是泛指具有各种功能的可编程序控制器了。本文中采用 可编程序 控制器技术发展很快,因此给它下一个确切的定义显得很困难。历史上曾经有过几个动议,比较权威的是国际电工委员会( 1987年 2月颁布的第三买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 7 稿中对可编程控制器的定义是:“可编程控制器是一种数字运算的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术运算等操作指令,并通过数字或模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备,都按易于与工业系统连成一个整体,易于扩展其功能的原则设计”。 由定义可以看出,可编程 序控制器实质上是一台专为工业环境下运行的工业计算机,由于其面向用户的指令系统,使得它的应用非常方便。还由于它具有数字量或模拟量的输入输出能力,使得它特别使用于各种工业设备的控制。 编程控制器的结构和工作方式 不同生产厂家的 管品种规格各异,各有个的特点,但其组成的一般原理基本相同,都是以微处理器为核心的实时工业控制计算机系统,都是硬件和软件两部分组成。 可编程控制器主要有中央处理单元( 存储器( 输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几部分组成,其结构框图如下: 图 1中央处理单元( 可编程控制器中常用的 片机和双极型位片式微处理器三种类型。通用微处理器(如 8086、 8080、 80286、 80386等)、单片机(如 8031、买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 8 8096等)、位片式微处理器(如 )。可编程控制器的档次越高, 算速度越快,功能指令越强。本提升系统中采用的三菱 列的可编程控制器,其微处理器是 16位的 8096单片机。 存储器 可编程控制器配有两种存储器:系统存储器和用 户存储器。系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序。 常用的存储器有 一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序,生成用户数据区,存放在 的用户程序可方便地修改。 功耗、价格便宜的半导体存储器。 输入输出单元( I/O 单元) 实际生产过程中的信号是多种多样的,外部执行机构所需的电平也是不同的,而中央处理单元所处理的信号只能是标准电平,正是通过输入输出单元来实现这些信号的转换, I/O 单元实际 上是 被控对象间传递输入输出信号的接口部件,输入输出口有良好的电隔离和滤波作用。接到 入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等,其输出器件往往是电磁阀,接触器,继电器等。而继电器有交流型和直流型,高压型和低压型之分,电压型和电流型。 各种 常有三种类型。直流( 12流( 100v 输入,交直流( 12v 输出,外界输入器件可以是无源触点或者是有源传感器的集电极开路的晶体管。这些外部输入器件是通过 入端子与 , 没有 波器,用以消除触点的抖动和外部噪声干扰。当输入开关闭合时一次电路中流过电流。输入指示灯亮,光电耦合器被激励,三极管从截止状态变为导通状态,这是一个数据输入的过程。 输出有三种:继电器输出,晶体管输出,晶闸管输出。其中继电器输出最常用。当中央处理单元有输出时,接通或者断开输出电路中继电器的线圈,继电器的接点闭合或者断开,通过该接点控制外部负载电路的通断。很显然继电器输出是利用了继电器的接点和线圈将 工作方式有扫描工作方式,其中顺序扫描的工作方式是 基本工作方式,现以循环扫描的工作方式加以说明,其扫描过程如下: 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 1整个扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段 ,全过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期。内部处理阶段, 位监视定时器等。在通信服务阶段, 一些智能模块通信、响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等。当 态时,只进行内部处理和通 信操作服务等内容。在 于运行( 态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。 输入处理 也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通电断状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。在此输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段,在程序执行时,输入映像寄存器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象寄存器的内容不会发生改变,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 程序执行: 根据 先左右后上下的步序,逐句扫描,执行程序。但遇到程序跳转指令时则根据跳转条件是否满足决定程序的跳转地址。用户程序涉及到输入输出状态时, 出映像寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态。根据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关器件寄存器中,对每个器件而言,器件映像寄存器中所存的内容,会随着程序执行过程而变化。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 10 输出处理: 程序执行完毕后,将输出映像寄存器,既器件映像寄存器中的寄存器状态。在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路驱动 功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。 扫描周期是 型 扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。 扫描时间取决于扫描速度和用户程序的长短,毫秒级的扫描时间对于一般工业常是可以接受的, 是对某些 I/应采取相应的处理措施。如选用高速 高扫描速度,采用快速响应模块、高速计数器模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。影响 I/入滤波器的惯性、输出继电器接点的惯性、程序执行的时间、程序设计不当 的附加影响等。对用户来说选择一个 理的编制程序是缩短响应的关键。 菱 列 其指令系统 0种 ,列表如下 指令名称 指令助记号 功 能 取指令 算开始 取反指令 算开始 与 联接点 与非 联接点 或 联接点 或非 联接点 电路块与 路块串联 电路块或 路块并联 输出 圈驱动 指令名称 指令助记号 功 能 置位 圈接通保持 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 11 空操 作 动作 复位 圈接通清除 上升脉冲 测上升沿 下降脉冲 测下降沿 主控 共串接用线圈 主控复位 共串接用清除 进栈 算记忆 读栈 忆读出 出栈 忆读出及复位 结束 序结束 制系统设计存在的问题 为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用 制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。现代 矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统 。 虽然 且在很多领域 控制技术也是世界上控制技术最高的电气控制技术,但是在组合机床上的电气控制系统还不是相当的完善,还有很多的发展前景。组合机床是许多工业生产中不可缺少的零件加工机器。拥有高技术,高效率,高精度的加工技术对一个机床的加工企业来说无疑是关系企业生死存亡的关键大事,而要真正改变机床的加工技术,电气控制系统的设计就成为组合机床开发的主要目标,所以现在许多厂家都开始注重电气控制系统的合理设计及优化改造。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 12 现代组合机床的发展与现代力学传动及其控制书的发展密切相关。根据加工工件的加工 要求不同,组合机床也有很大的不同,而组合机床在传动方式上又分为液动和气动。我所设计的组合机床采用液压传动的方式。在电气控制系统中 所设计的电气控制系统采用日本三菱系列的可编程控制器。因为在所有教材资料中对三菱系列的可编程控制器介绍的相当稀少 ,所以现在对三菱系列的可编程控制器认识还不是特别全面,可能会影响设计的最终效果,但我的想法是把三菱系列的可编程控制器多应用到实际生产当中。 题内容及其研究目标 毕业设计题目是“双面 镗孔 组合机床 制设计”,从题目可以看出这个毕业设计的 重点是用 作者设计的是组合 镗床 的控制系统,作者设计的电气控制系统要能使 镗床 完成当把工件放好之后自动加紧工件并按照可编程控制器中的程序来加工工件。在这里重要的是如何用 做这个设计之前我首先了解了组合机床的由来和组合机床的传动分类。另外还了解了一些组合机床的电气控制主回路图,并认真学习了机床电气控制线路图的识图技巧等。 针对课题,首先,学习了卧式双面组合 镗床 的配置和结构,卧式双面组合 镗床 由床身、夹具、液压操纵箱、主轴箱、电气柜、冷却装置等组成。其中主轴箱是用于按各主轴 所相互要求的距离来布置主轴,并将所须的转数传给主轴。布置在一个主轴箱内的主轴数决定于被加工零件的结构,有时可达几十根。装到个主轴箱上的刀具可以在尺寸或用途上都相同,或者不同。电气柜是毕业设计的重点,它承担了整个机床的控制系统 ,当我们要用这台机床加工工件的时候 ,只要把相应的程序输入然后按照机床的工作顺序启动 ,机床就会按照我门所要求的工件类型进行加工了。我本文设计的是卧式双面组合 镗床 的电气控制系统,所以要研究一套适合这种类型的机床的电气控制系统。一般来说机床的创新在结构上并没有任何原则性的变化,主要的是控制系统的完善。所以,要研究一种最直接最有效的电气控制方法,使机床能够完成双面 镗孔的动作。而这套电气控制方法研究重点需要我首先解决用哪种语言来编写组合 镗床 的控制程序及如何编写所需要的程序。可编程控制气有 算用三菱可编程控制器为主。在完成可编程控制器的选择之后,要着手解决的是程序的编写,当把程序编好之后并存储到可编程控制器中,这样所设计的电气控制系统就完成了。 这样整个卧式双面组合 镗床 的电气控制系统就设计完成了,用这套控制系统就能买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 13 够满足大部分生产厂家对工件 镗孔 的要求。 买文档就送您 纸全套 , Q 号交流 401339828 或 11970985 14 2 组合机床的电气控制线路设计 选择并确定控制方案 组合机床组成部件不是一成不变的,它将随着生产力的向前发展而不断更新,因此与相适应的电气控制线路也随着更新换代,目前主要有以下两种: 1) 机械动力滑台控制线路 机械动力滑台和液压动力滑台都是完成进给运动的动力部件,两者区别仅在于进给的驱动方式不同。动力滑台与动力头相比较,前者配置成的组合机床较动力头更为灵活。在动力头上只能安装多轴箱,而动力滑台还可以安装各种切削头组成的动力头,用来组成卧式、立式组合机床,以完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角和攻螺纹等工序 ,安装分级进给装置后,也可用来钻深孔。一般机械动力滑台由滑台、机械滑座及双电动机(快速电动机和进给电动机)传动装置三部分组成。滑台进给运动的自动循环是通过传动装置将动力传递来实现的。 2) 液压动力滑台控制线路 液压动力滑台与机械动力滑台在结构上的区别在于:液压动力滑台的进给运动的借助压力油通过液压缸的前腔和后腔来实现的。液压动力滑台由滑台、滑座及液压缸三部分组成,液压缸驱动滑台在滑座上移动。液压动力滑台也具有前面机械动力滑台的典型自动工作循环过程,它是通过电气控制线路控制液压系统来实现的。滑台的工进速度是通过调 整节流调速阀进行无级调速的。电气控制一般采用行程原则、时间原则控制方式及压力控制方式。 组合机床电气控制系统总的特点,是它的基本电路可根据通用部件的典型控制电路和一些基本控制环节组成,再按加工、操作要求以及自动循环过程,无须或只要作少量修改综合而成。 本设计采用一个液压动力滑台和两个动力头来实现两面加工的组合机床电气控制电路。 要了解组合机床的动作循环过程,对双面组合镗床的液压控制系统的学习是至关重要的,下面就双面组合镗床的液压控制系统做一个详细的说明。 国内目前应用的组合机床液压系统使用的液压元件较多,油 路较复杂,导致压力损失较大,效率较低,油温较高。而且液压电磁换向阀的电磁铁数目较多,电气控制系统较复杂。这对液压系统的性能和电气控制系统的工作可靠性造成一定的影响。针买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 15 对上述缺点,在设计双面组合机床液压系统及其 行整体优化的目标是在保证液压系统性能和电气控制要求的前提下,使用的液压元件最少;电磁换向阀的电磁铁数目最少;油路压力损失最低;控制电路最简单。 液压进给回路选用中位机能为三位四通电磁换向阀作主换向阀,实现滑台原位停止时的中位卸荷,省去传统的卸荷阀;采用控制定位缸和夹紧缸的换向。液压泵选 用变量叶片泵,能够在液压系统工作循环过程中,按工况所需的流量自动改变泵的输出流量,使液压系统具有较高的效率。 确定机床的工作循环 组合相床由底座、床身、液压动力滑台、动力头、液压站等通用部件以及有关的专用部件组成,组合机床的工作循环如图 2 图 2合相床工作循环图 加工时,工件随夹具安装在液压动力滑台上,当发出加工指令后,工作台作快速进给,工作接近动力头时,工作台改为工作进给速度进给,同时,左动力头启动加工,当进给到一定位置时,右动力头也启动两面同时加工,直至终点时工作进给停止, 两动力头停转,经死挡铁停留后,液压动力滑台快速退回原位并停止,工作循环结束。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 16 确定液压动力滑台系统的工作过程 图 2压动力滑台系统的工作过程 液压系统工作过程如下 : ( 1) 快进 液压泵电动机启动后,按 滑台快速移动信号,电磁铁 1电, 三位四通 电磁阀向右移,控制油路开通,控制 三位四通 液控换向阀向右移,接通工作油路,压力经过行程阀进入液压缸大腔,而小腔内回油经过三位四通液控换向阀、单向阀、行程阀再进入大腔,液压缸体、滑台、获得向前快速移动。 ( 2) 工进 滑台快速移动到工件接近动力头时,滑台上的挡铁压下行程阀,切断压力油通路,此时压力油只能通过调速阀进入液压缸大腔,减少进油量,降低滑台移动速度,滑台转为工进进给。此时由于负载增加,工作油路油压升高,顺序阀打开,液压缸小腔的回油不再经单向阀流入液压缸大腔, 而是经顺序阀流回油箱。 ( 3) 死挡铁停留 液压动力滑台工作进给结束时(加工完成),滑台撞上死挡铁,停止前进,但油买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 17 路仍处于工作进给状态,液压缸大腔内继续进油,至使油压升高,压力继电器 作。 ( 4) 快速退回停于原位 死挡铁停留,压力继电器 作,其常闭触点打开,使电磁铁 1电 , 磁铁 2三位四通 电磁阀左移,控制油控制阀左移,工作压力油直接进入液压缸,使液压缸体、滑台、工件迅速退回。同时大腔内的回油经单向阀、 三位四通 液控换向阀无阻挡地流回油箱。工作台快速退回原位时,压下原位行程开 关,电磁铁 2弹簧作用下,液控换向阀处于中间状态,切断工作油路,系统中各元件均恢复原位状态,滑台停于原位,一个工作循环结束。 加紧 加紧 快进 快进 右 左 工进 工进 滑 滑 台 台 卧式双面组合机床 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 18 床电气控制线路设计 ( 1)电动机控制电路 作按钮 制电动机启动或停止。机床所有的操作都必须在液压泵电动机启动以后进行。 机床半自动工作与调整工作的选择开关。 关置于 A 位置时机床实现半自动工作,左、右动力头的电动机 3分别由滑台移动到位,压下行程开关 工到终点时,滑台压下终点行程开 关 动力头停转。 ( 2)液压动力滑台控制 液压泵电动机启动工作后,按下按钮 电器 磁铁 1制液压滑台快速趋近,至滑台压下行程阀,滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点,死挡铁停留,进油路油压升高,到压力继电器 作。 磁铁 1电,同时 磁铁 2电,滑台快速退回到原位,压下原位行程开关 2电,滑台停在原位,一个工作循环结束。 ( 3)照明电路 机 床照明灯 1降压为 24V ,由开关 ( 4)保护与调整环节 熔断器 1,变压器 2、 三台电动机的过载保护分别由 了保护刀具与工件安全,当其中一台电动机过载时,要求其余两台电动机均应停止工作。因此,热继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。 组合机床是由通用部件和专用部件组成。组合机床在整机的安装、调试过程中,希望各部件能灵活方便地进行单独调试,而不影响其它部件。因此,控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。 左、右动力头调整点动对刀时,通过操作转换开关 调整位置 M,分别按下按钮 现左、右动力头点动对刀的调整。 液压动力滑台前进、后退的调整是将 位置,切断 滑台移动到 、右动力头不应起动工作。按下点动按钮 文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 19 别使 得滑台前进与后退的点动调整工作。 ( 5)绘制电 气控制 原理图 根据各局部线路之间的相互关系和电气保护线路,完成电气原理图,如 (附录一 )所示。 图 合机床电气控制原理图 选择电气元件 电动机 选择 合理地选择电动机是指从驱动机床的具体对象、加工规范,也就是要从机床的使用条件出发 ,即从经济、合理、安全等多方面考虑,使电动机能够安全

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