型万能外圆磨床控制系统的设计

职业技术学院 毕业设计说明书 题 目： M1432A型万能外圆磨床控制系统的设计 院 系： 医用电气学院 专 业： 机电一体化技术 班 级： 机电13301 学生姓名： 学 号： 201303030106 同组学生： 指导教师： 李 新 平 企业指导教师： 周 建 伟 完成日期： 2016 年 5 月 20 日 目 录中文摘要、中文关键词英文摘要、英文关键词第一章 绪论 11.1 M1432型万能外圆磨床的特点21.2 M1432型万能外圆磨床的功能要求21.3 M1432型万能外圆磨床磨床的主要技术性能31.4 M1432型万能外圆磨床磨床的组成4第二章 M1432A型万能外圆磨床电气控制系统设计52.1 M1432型万能外圆磨床电气控制电路设计52.2 M1432型万能外圆磨床电气原理分析 62.3 M1432A万能外圆磨床的电器布置图 82.4 M1432A万能外圆磨床电箱布置图8第三章 M1432A型万能外圆磨床液压传动系统的设计93.1 M1432型万能外圆磨床液压系统的功用93.2 M1432型万能外圆磨床液压传动系统的工作原理10第四章 M1432A型万能外圆磨床的元器件选择144.1 M1432A型万能外圆磨床的元器件选择14第五章 M1432A型万能外圆磨床电气控制线路的检修 155.1 检修工具与仪表155.2 检修注意事项155.3 电气线路常见故障分析与检修15参考文献 16致谢 17M1432A型万能外圆磨床控制系统的设计摘 要本次设计的内容是M1432A型万能外圆磨床的电气控制系统及液压系统设计，要求电气控制带动工作台的液压缸等各个部件的运动。本文重点M1432A型万能外圆磨床的电气控制电路以及液压传动系统的设计。 随着科技的进步与发展，电气控制技术和液压传动技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。本文主要进行了的是电气控制系统和液压传动系统的设计，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的磨床。【关键词】 M1432A型万能外圆磨床；电气控制系统；液压系统Design of control system for M1432A universal cylindrical grinderAbstract：The content of this design is the m1432a type universal cylindrical grinder electrical control system design and hydraulic system design, the design of the electrical control drive the workbench of the hydraulic cylinder and other parts, the emphasis of this paper is to design the m1432a type universal cylindrical grinder electrical control circuit and hydraulic system.With the development of the technology, the electrical control technology and hydraulic technology have been widely used in various fields. Hydraulic system has become one of the most important parts of the host equipment. The main design of this paper is the electrical control system and hydraulic transmission system, the design of hydraulic drive system and the overall design of the host. Design, we must proceed from the actual situation, organically combined with various forms of transmission, give full play to the advantages of hydraulic transmission, strive to design a simple structure, reliable work, low cost, high efficiency, simple operation, convenient maintenance of the grinder.【Keywords】 M1432A universal cylindrical grinder； Electrical control system； Hydraulic system第一章 绪论M1432A型万能外圆磨床是一种机械加工常用机床，对运动平稳性、换向精度、换向频率都有较高的要求。M1432A型万能磨床主要用于内圆和外圆表面的磨削加工。此外，还有高效率的双砂轮架外圆磨床和多砂轮外圆磨床，它们可同时磨削两个或多个轴颈，适用于大批量生产。M1432A型万能磨床属于精加工机床。M1432A型万能磨床切削变化不大，最大磨削长度是1500mm，最大磨削直径是320mm。M1432A万能型磨床整体结构如图1-1所示：图1-1：M1432A万能型外圆磨床外形图1.1 M1432型万能外圆磨床的特点M1432A万能外圆磨床对液压控制系统的要求比较高，液压控制比较复杂。它的主要特点是：（1）工作台是活塞杆双杆液压缸，它是固定式的，在左、右往返运动保持一致的前提下，还要使机床正常运行，并且使机床体积不大。（2）采用的节流阀回油调速回路，功率损失较小。（3）采用组合一体的操纵箱，便于制造、装配和修理，具有较高的精度和换向平稳性。1.2 M1432型万能外圆磨床的功能要求M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削IT5-IT7精度的圆柱形和雏形外圆和内孔，该机床的液压系统具有以下功能：（1）能实现工作台的自动往复运动，并能在0.054m/min之间无极调速，工作台换向平稳，起动制动迅速，换向精度高。（2）为方便装卸工件，尾架顶尖的伸缩采用液压传动。（3）工作台可做微量抖动：切入磨削或加工工件略大与砂轮宽度时，为了提高生存率和改善表面粗糙度，工作台可作短距离（13mm）、频繁往复运动（100150次/min）。（4）传动系统具有必要的连锁动作：工作台的液动与手动连锁，也免液动时带动手轮旋转引起工伤事故。砂轮机快速前进时，可保证尾架顶尖不后退，以免加工时工件脱落。磨内孔时为了使砂轮不后退，传动系统中设置有与砂轮架快速后退连锁的机构，以免撞坏工件或砂轮。（5）砂轮架快进时，头架带动工件转动，冷却泵启动；砂轮架快速后退时，头架与冷却泵电机停转。1.3 M1432型万能外圆磨床的主要技术性能外圆磨床的主要参数为磨削工件的最大直径，本机床的主参数为320 mm。 外圆磨削直径 8320 mm外圆最大磨削长度 1000 mm；1500 mm ；2000 mm内孔磨削直径 30100 mm内孔最大磨削长度 125 mm磨削工件最大重量 150kg砂轮转速 1670r/min头架主轴转速6级： 25，50，80，112，160，224 r/min内圆砂轮转速 10000 r/min；15000 r/min工作台纵向移动速度（液压无级调速）0.054m/min机床外形尺寸（三种规格） 3200，4500，5800 kg1.4 M1432型万能外圆磨床的组成M1432A型万能外圆磨床由下列各部分组成：图1-2：M1432A型万能外圆磨床的组成（1）床身：是磨床的基础支承件，它支承着工作台、头架、尾架、垫板及横向滑鞍、砂轮架等部件，使它们在工作时保持准确的相对位置。床身内腔用作液压油的油池。 （2）头架：用以装夹工件，并带动工件旋转。 （3）尾架：尾架顶尖和头架顶尖一起，用以支承工件。 （4）工作台：它由上工作台和下工作台两部分组成。上工作台可绕下工作台的心轴在水平面内调整至某一角度位置，用以磨削锥度较小的长圆锥面。工作台面上装有头架和尾架，它们同工作台一起沿床身导轨作纵向往复运动。 （5）砂轮架：用以支承并传动高速旋转的砂轮主轴。砂轮架装在滑鞍上，当需要磨削短圆锥面时，砂轮架可以调整至一定的角度位置。 （6）内圆磨具：用以支承磨内孔的砂轮主轴。内圆磨具主轴由专门的电动机驱动。 （7）滑鞍及横向进给机构：转动横进给手轮，可以使横进给机构带动滑鞍及砂轮架沿床身垫板的导轨作横向移动。也可以利用液压装置，使滑鞍作周期的自动切入进给。此外，在床身内还有液压传动装置。第二章 M1432A型万能外圆磨床电气控制系统设计2.1 M1432型万能外圆磨床电气控制电路设计根据M1432A型万能外圆磨床控制系统的电力拖动要求，设计M1432A型万能外圆磨床的电气控制电路如图2-1所示：图2-1：M1432型万能外圆磨床的电气控制电路原理图2.2 M1432型万能外圆磨床电气原理分析合上电源开关QS1 指示灯HL灯亮 合上QS2 照明灯EL亮（1）油泵电动机M1的控制启动按钮SB2 KM1线圈得电 KM1自锁触头闭合自锁 后面电路才能得电实现顺序控制KM1主触头闭合 油泵电动机M1启动供给压力油（2）头架电动机M2的控制低速：SA1是头架电动机的转速选择开关，分“低” 、“停” 、“高”三档位置，如将SA1扳到“低”档位置，按下油泵电动机M1的启动按钮SB2，M1启动，通过液压传动使砂轮架快速前进，当接近工件时，便压合位置开关SQ1 SQ1常开闭合KM2线圈得电 KM2联锁触头分断对KM3联锁KM2主触头闭合 电动机M2接成形低速运行KM2辅助常开闭合 KM6线圈得电 KM6主触头闭合 电动机M5得电运转提供冷却液高速：将转速开关SA1扳到“高”挡位置，砂轮架快速前进当接近工件压合位置开关SQ1 SQ1常开闭合 KM3线圈得电 KM3联锁触头分断对KM3 联锁KM3主触头闭合 电动机M2接成YY形高速运行KM3辅助常开闭合 KM6线圈得电 KM6主触头闭合 电动机M5得电运转提供冷却液SB3是点动控制按钮，以便对工件进行校正和调试。磨削完毕，砂轮架退回原位，位置开关SQ1复位断开，电动机M2自动停转。（3） 外圆砂轮电动机M3和M4控制内、外圆砂轮电动机不能同时启动，由位置开关SQ2对它们实际联锁。当外圆磨削时：把砂轮架上的内圆磨具往上翻，它的后侧压住位置开关SQ2 SQ2常闭分断对KM4联锁 SQ2常开闭合 KM5线圈得电 KM5联锁触头分断对KM4联锁KM5自锁触头闭合KM5主触头闭合 电动机M4得电 KM5联锁触头复位闭合停止:只需按下SB5 KM5线圈失电 KM5自锁触头分断 KM5主触头分断 电动机M4失电停转当内圆磨削时：将内圆磨具翻下，原被内圆磨具压下的位置开关SQ2复位，SQ2常开恢复分断SQ2常闭恢复闭合 电磁铁YA线圈得电 按下SB4 KM4线圈得电 衔铁被吸下，砂轮架快速进退的操纵手柄锁住液压回路，使砂轮架不能快速退回 KM4联锁触头分断对KM5联锁 KM4自锁触头闭合自锁 KM4主触头闭合 内圆砂轮电动机M3启动运行内圆砂轮磨削时，砂轮架是不允许快速退回的，因为此时圆磨头在工件内孔，砂轮架若快速移动，易造成损坏磨及工件报废的严重事故。（4）冷却泵电动机M5的控制： 当KM2或KM3线圈得电吸合时，利用KM 2或KM3辅助常开触头闭合，使KM6线圈得电吸合 冷却泵电动机M5自动启动。修整砂轮时，不需要启动头架电动机M2，但要启动冷却泵电动机M5。为此，备有转换开关SA2，在修整砂轮时用来控制冷却泵电动机。（5）停止：按下SB1 KM1线圈失电 KM1主触头分断 电动机M1失电停转KM1自锁触头分断 后面电路不能得电其余接触器所需的电源都从接触器KM1自锁触头后面接出，所以当油泵电动机停止后其余电动机才能停止。（6）照明及指示灯线路由变压器TC降压为36V电压供照明，6.3伏供指示灯（7）切断电源开关QS1 断开QS2 照明灯EL灭 指示灯HL灯灭2.3 M1432A万能外圆磨床的电器布置图M1432A的万能外圆磨床的电器布置图设计如图2-2所示：图2-2：M1432A型万能外圆磨床电器布置图2.4 M1432A万能外圆磨床电箱布置图M1432A的万能外圆磨床电箱布置图设计如图2-3：图2-3：M1432型万能外圆磨床电箱布置图第三章 M1432A万能外圆磨床液压传动系统的设计液压传动具有传动平稳、无级调速方便、换向频率较高等优点，所以在磨床上得到了广泛的应用。M1432A万能外圆磨床液压传动系统设计如图3-1所示：图3-1：M1432A型万能外圆磨床的液压系统图3.1 M1432A万能外圆磨床液压系统的功用 （1）工作台纵向往复运动：工作台能在0.054mmin之间进行无级调速，并能作低速无爬行运动以精修砂轮。工作台换向过程平稳，起动、停止迅速。为磨削阶梯轴和阶梯孔，工作台具有较高的换向精度，以防止砂轮碰撞工件台阶，造成事故。为了避免工件两端因磨削时间较短而引起外圆尺寸偏大(或内孔尺寸偏小)，工作台换向时能作短时间停留，其停留时间可在l0.5s范围内进行调节。 为了减小横向切入磨削时的表面粗糙度及提高磨削较短工件的磨削效率，工作台能实现高频率、短行程的换向(通常称抖动)。为保证安全操作，机床工作台的液压驱动和手动操作能互锁。（2）砂轮架快速进退：为提高生产率、缩短辅助时间，保证操作安全，砂轮架能快速进退。（3）尾架套筒的液压驱动退回。 （4）液压消除砂轮架丝杠一螺母副间隙。 （5）导轨及丝杠一螺母副的润滑。 （6）液压周期自动进给。3.2 M1432A万能外圆磨床液压系统的工作原理（1）M1432A型万能外圆磨床液压系统的主要元件有：定量液压泵：其功用是供给系统压力油。它由电动机带动，油液通过滤油器被吸入液压泵，使机械能转换成液压能。自液压泵输出的压力油，一路至换向阀，一路至砂轮架快速进退阀，一路至精滤油器,多余的油液经溢流阀流回油池。工作台液压缸：其功用是在压力油作用下，带动工作台进行往复运动，使液压能转换成机械能。溢流阀：其功用是使液压系统油液保持一定压力，并溢出液压系统中多余油液回油池。先导阀及换向阀：其功用是改变油液的方向，以控制工作台的运动方向。开停阀：它是一个转阀，A、B、C、D,为其四个剖面，A,B二剖面连接在工作台液压缸的回油路上，它能接通或断开主油路，起着开停作用，故称开停阀。节流阀：其功用是通过改变其开口的大小来控制流过油液的流量。它连结在主油路的回油路上（E、F是其二个剖面)，所以，调节节流阀开口的大小，可以改变回油路的流量，从而改变工作台的移动速度实现无级调速，液压缸是砂轮架快速进退用的液压缸。（2）液压系统的具体工作情况如下: 工作台的纵向往复运动如图所示位置。开停阀打开，节流阀处于开口最大的位置，这时工作台向左运动。主油路中的油流为： 进油路 泵油路1换向阀油路3工作台液压缸的左腔，则液压缸推动工作台向左运动。 回油路 工作台液压缸的右腔油路2换向阀油路4先导阀油路22开停阀的A剖面轴向槽B断面油路23节流阀F断面轴向槽E断面油箱。 当工作台左移至行程终点时，工作台上右边的行程挡块碰换向拨杆，使先导阀移至右端。换向阀在压力油的作用下也被推向右端位置，因而改变了主油路中油流的方向，使工作台反向运动。这时主油路油流为：进油路：泵油路l换向阀油路2工作台液压缸右腔：则液压缸带动工作台向右运动。 回油路：工作台液压缸左腔油路3换向阀油路5先导阀油路22开停阀A断面轴向槽B断面油路23节流阀F断面轴向槽E断面油箱。当工作台向右运动到行程终点时，工作台右边的挡块碰到换向拨杆，使先导阀移至左端。换向阀在压力油的作用下也被推向左端。又改变了主油路中油流的方向，工作台又向左运动。如此反复，工作台就不停地作往复运动。无论工作台向左或向右运动，其主油路的回油都经过节流阀，所以改变节流阀开口的大小就可以使工作台运动进行无级调速。工作台运动的速度调节 由上述可知，工作台液压缸的回油，都是经节流阀流回邮箱的。所以旋转节流阀，改变节流口（E断面上周围方向的三角槽）开口大小，便可使工作台的运动速度在0.054mm范围内做无级调整。由于节流阀装在回油路上，液压缸的回油腔有一定背压，造成阻尼，因而防止震动，可是工作台运动平稳，而且比较易实现低速运动。工作台的换向过程 工作台的换向是由工作台行程挡块碰换向拨杆操纵的，它首先推动先导阀移动，从而改变控制油路的油流方向，并使换向阀移动；然后再由换向阀改变主油路的油流方向，从而实现工作台的反向运动。图中，控制工作台运动的主油路用实线表示，而控制换向阀运动的控制(辅助)油路用虚线表示。工作台的换向包括工作台的减速制动、瞬时停留及反向起动三个过程。现以工作台向右运动至行程终点时的换向为例来说明上述过程。当工作台向右运动至行程终点时，工作台左边的行程挡块碰换向拨杆，使先导阀右移，阀杆的制动锥将主油路口逐步减小，对工作台起缓冲、减速与制动作用。当回油口5关闭时，控制油路7与9接通，而8与油池相通，因而由精滤油器来的压力油经79顶开单向阀12油路13换向阀右端，推动换向阀移动。换向阀的移动随着其左端控制油路回油路线的不同而依次分三步进行：换向阀第一次快跳，当辅助油路8直通油池时，换向阀左湍的回油经油路8直接流回油池，毫无阻力，故阀杆移动速度很快，出现换向阀的第一次快跳，从而加快工作台的减速与制动。换向停留，当换向阀向左移动盖住左端油路8时，换向阀左端的回油只能经节流阀流回油池，换向阀移动很慢。在这一过程中，换向阀阀杆中间的轴肩正好移到阀体中间沉割槽处，由于中间沉割槽比阀杆中间轴肩宽，故液压缸两腔油路连通，工作台迅速停止运动，实现工作台瞬时停留。改变节流阀 (右端)及(左端)的开口大小，就可控制换向阀阀杆移动的速度，从而控制工作台行程终点的停留时间。换向阀第二次快跳，当换向阀阀杆移到它的左端环槽使油路l0和8接通时，其回油路线为：换向阀左端油路12油路10换向阀左端环槽油路8先导阀油池。回油又畅通，换向阀实现第二次快跳。这时主油路被迅速换向，工作台反向启动。 换向阀的移动控制了工作台反向的三个过程。第一次快跳的目的是为了缩短减速制动过程，第二次快跳的目的是为了缩短启动时间、迅速起步，而换向停留则是磨削加工的需要，也是为了减少冲击、保证换向平稳。当开停阀居处于“开”的位置时，从主油路l来的压力油经开停阀剖面和油路15，进入手摇机构液压缸K，推动活塞移动，使一对啮合齿轮脱开，因此，工作台液压驱动时，手轮A不会转动。当把开停阀转过90至“停”位置时，开停阀剖面关闭通往节流阀F的回油路，而开停阀剖面此时将液压缸。两腔连通，工作台停止运动。手摇机构液压缸K中的油经油路15开停阀剖面的径向孔流回油池。活塞在弹簧作用下退回，使齿轮重新啮合，此时就可通过摇动手轮来移动工作台。砂轮架的快速进退：砂轮架的快速进退运动由手动二位四通换向阀（砂轮架快速进退阀）控制。当它的右位接入系统时，砂轮架快速前进，其液压回路为： 进油路：油路1进退阀油路26单向阀I4砂轮架快速进退液压缸右侧，然后由活塞经丝杠、螺母带动砂轮架快速前进。 回油路：砂轮架进退缸左腔油路25进退阀油箱。 扳动快进阀手柄，使阀的左位接入系统时，通道125接通、25油箱接通，于是砂轮架快速后退。砂轮架在快进位置时，进退阀手柄使行程开关1XK接通，使头架电动机旋转，冷却泵启动，于是即可进行磨削。砂轮架后退时，行程开关断开，头架电动机和冷却泵自动停止。当内圆模具支架翻下到磨削工作位置时，使一微动开关闭合，电磁铁1DT通电，将快速进退阀的手柄锁住在快进位置上，这样就可避免因误动作而引起砂轮架后退，发生砂轮和工件相撞的事故。 尾架套筒的退回： 为了便于装卸工件，尾架套筒退回运动由脚踩式换向阀来控制。脚踩换向阀，压力油进入尾架缸，使尾架套筒退回；松开换向阀(如图示位置)，阀P在左端弹簧的作用下切换至左边通路，尾架缸的油液与油池相通。尾架套筒在右端弹簧力作用下向外伸出。消除砂轮丝杠一螺母的间隙：图上柱塞缸N(闸缸)，固定在垫板上，压力油进入柱塞缸N中，推动柱塞顶紧砂轮架，从而消除砂轮架丝杠一螺母的间隙。 导轨及砂轮架丝杠一螺母副的润滑：压力油经精滤油器到润滑油稳定器，分别润滑平导轨、V形导轨及砂轮架丝杠一螺母副。第四章 M1432A万能外圆磨床的元器件选择4.1 M1432A型万能外圆磨床的元器件选择（1）HK-JC01电源控制面板（铝制面板） 交流电源（带有漏电保护措施）通过市电提供三相交流电源（AC3380V） 人身安全保护体系 电压型漏电保护器：对线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。 电流型漏电保护装置：控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。 （2）M1432A型万能外圆磨床铁面板：面板上装有断路器、熔断器、接触器、热继电器、变压器等元器件，这些元器件直接安装在面板表面可以直观的看它们的动作情况。 （3）电动机：分别用5个380V三相鼠笼异步电动机，分别用油泵电动机、头架电动机、外圆砂轮电动机、内圆砂轮电动机和冷却泵电动机。 第五章 M1432A型万能外圆磨床电气控制线路的检修5.1 检修工具与仪表（1）检修工具 测电笔、电工刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳螺钉旋具、活络扳手等。（2）检修仪表 MF30型万用表、5050型兆欧表、T301-A型钳形电流表。5.2 检修注意事项 （1）检修前，要认真阅读M1432A型万能外圆磨床的电路图和接线图，弄清有关电器组件的位置、作用及走线情况。 （2） 停电要验电，带电检查时，必须有指导教师在现场监护，以确保用电安全。（3）工具和仪表的使用要正确，检修时要认真核对导线的线号，谨慎使用短接法，以免出错。5.3 电气线路常见故障分析与检修（1）5台电动机都不能启动 遇到这种故障应首先检查熔断器FU1、FU4、FU5及FU8的熔体是否熔断，若正常，再分别检查5台电动机所属的热继电器中是否有因过载而动作脱扣的，若是这种情况，应查明这台电动机过载的原因