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项目一 电气控制系统的PLC改造任务二 X62W铣床电气控制系统的PLC改造一、X62W铣床的主要结构、运动形式和控制要求1. X62W铣床的主要结构 图1 X62W结构示意图X62W铣床主要由底座、床身、主轴、悬梁、刀杆支架、工作台、回转台、溜板、升降台等部分组成，如图1所示。箱形的床身固定在底座上，在床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构；在床身的顶部有水平导轨，上面装着带有一个或两个刀杆支架的悬梁；刀杆支架用来支撑铣刀心轴的一端，心轴另一端则固定在主轴上，由主轴带动铣刀切削；悬梁可以水平移动，刀杆支架可以在悬梁上水平移动，以便安装不同的心轴。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上、下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（横向移动或前后移动）的溜板；溜板上部有可转动部分，工作台就在溜板上部可转动部分的导轨上作垂直于主轴轴线方向的移动（纵向移动）；工作台上有T型槽来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个相互垂直的方向上调整位置或进给。此外，由于回转盘可绕中心转过一个角度（通常是45），因此，工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给外，还能在倾斜方向进给，可以加工螺旋槽，故称万能铣床。2. X62W铣床的运动形式和控制要求（1）切削运动 主运动是主轴带动铣刀作旋转运动。主轴电动机空载时可直接启动，铣削加工有顺铣和逆铣，因此要求主轴电动机能正反向旋转；但大多数情况下一批或多批工件只用一个方向铣削，所以可以根据铣刀类型，在加工前预先设置主轴电动机的旋转方向，而在加工过程中不需变换方向。铣刀的切削是一种不连续的加工，为避免机械传动系统产生振动，主轴上装有惯性论，转动惯量大，故主轴电动机有制动要求，以提高工作效率，同时可用于更换铣刀。主轴变速采用变速盘进行速度选择，通过改变主轴变速箱的齿轮传动链实现速度调节，因此主轴电动机不需要调速。 进给运动是工件随圆形工作台作旋转运动，或在左、右、上、下、前、后六个方向中，工件随工作台作其中一个方向的直线进给运动。在使用圆形工作台时，工作台不能移动。工作台在六个方向的直线进给运动，是由进给电动机分别拖动三根丝杠来实现的，每根丝杠都应该有正反向旋转，所以要求进给电动机能反转。为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时，同一时刻只允许工件作某一个方向的进给运动，因此工作台个方向的进给运动之间有机械和电气的连锁保护。为防止刀具和机床损坏，进给运动要在铣刀旋转之后才能进行，即主轴旋转与工作台应有先后顺序控制的连锁关系；铣刀停止旋转，进给运动就应该同时停止或提前停止，否则容易造成工件和铣刀相碰事故。进给运动采用变速盘进行速度选择，通过改变进给变速箱的齿轮传动比实现速度调节，因此电动机也不需要调速。（2）辅助运动 辅助运动有工作台快速移动、主轴和进给变速冲动、工件冷却。 工作台快速移动是指工作台在左、右、上、下、前、后六个方向之一的快速移动。它是通过快速电磁离合器的吸合，改变才传动链的传动比来实现的。 为了保证变速时齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，当主轴变速和进给变速时，电动机都需要点动，即变速冲动。 冷却泵电动机用来拖动冷却泵，有时需要对工件、刀具进行冷却润滑，采用主令开关控制其单方向旋转。二、车床电气原理图分析如图2所示为x62w铣床控制线路。其工作过程如下：1.主轴电动机的控制 控制线路的起动按钮SB1和SB2是异地控制按钮，方便操作。SB3和SB4是停止按钮。KM3是主轴电动机M1的起动接触器，KM2是主轴反接制动接触器，SQ7是主轴变速冲动开关，KS是速度继电器。（1）主轴电动机的起动 起动前先合上电源开关QS，再把主轴转换开关SA5扳到所需要的旋转方向，然后按起动按钮SB1(或SB2)，接触器KM3获电动作，其主触点闭合，主轴电动机M1起动。（2）主轴电动机的停车制动当铣削完毕，需要主轴电动机M1停车，此时电动机M1运转速度在120rmin以上时，速度继电器KS的常开触点闭合(9区或10区)，为停车制动做好准备。当要M1停车时，就按下停止按钮SB3(或SB4)，KM3断电释放，由于KM3主触点断开，电动机M1断电作惯性运转，紧接着接触器KM2线圈通电吸合，电动机M1串电阻R反接制动。当转速降至120rmin以下时，速度继电器KS常开触点断开，接触器KM2断电释放，停车反接制动结束。（3）主轴的冲动控制 当需要主轴冲动时，按下冲动开关SQ7，SQ7的常闭触点SQ7-2先断开，而后常开触点SQ7-1闭合，使接触器KM2通电吸合，电动机M1起动，冲动完成。2.工作台进给电动机控制转换开关SA1是控制圆工作台的，在不需要圆工作台运动时，转换开关扳到“断开”位置，此时SA1-1闭合，SA1-2断开，SA1-3闭合；当需要圆工作台运动时将转换开关扳到“接通”位置，则SA1-1断开，SA1-2闭合，SA1-3断开。（1）工作台纵向进给工作台的左右(纵向)运动是由装在床身两侧的转换开关跟开关SQ1、SQ2来完成，需要进给时把转换开关扳到“纵向”位置，按下开关SQ1，常开触点SQ1-1闭合，常闭触点SQ1-2断开，接触器KM4通电吸合电动机M2正转，工作台向右运动；当工作台要向左运动时，按下开关SQ2，常开触点SQ2-1闭合，常闭触点SQ2-2断开，接触器KM5通电吸合电动机M2反转，工作台向左运动。在工作台上设置有一块挡铁，两边各设置有一个行程开关，当工作台纵向运动到极限位置时，挡铁撞到位置开关，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。（2）工作台升降和横向(前后)进给 工作台的方向进给是通过操纵装在床身两侧的转换开关和行程开关SQ3、SQ4来完成的。在工作台上也分别设置有一块挡铁，两边各设置有一个行程开关，当工作台升降和横向运动到极限位置时，挡铁撞到位置开关，工作台停止运动，从而实现升降和横向运动的终端保护。A.工作台向上(下)运动在主轴电动机起动后，把装在床身一侧的转换开关扳到“升降”位置再按下按钮SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)常开触点闭合，SQ3(SQ4)常闭触点断开，接触器KM4(KM5)通电吸合，电动机M2正(反)转，工作台向下(上)运动。到达想要的位置时松开按钮，工作台停止运动。B.工作台向前(后)运动在主轴电动机起动后，把装在床身一侧的转换开关扳到“横向”位置再按下按钮SQ3(SQ4)，SQ3(SQ4)常开触点闭合，SQ3(S04)常闭触点断开，接触器KM4(KM5)通电吸合，电动机M2正(反)转，工作台向前(后)运动。到达想要的位置时松开按钮，工作台停止运动。3.联锁问题 机床在上下前后4个方向进给时又操作纵向控制这两个方向的进给，将造成机床重大事故，所以必须联锁保护。当上下前后4个方向进给时，若操作纵向任一方向，SQ1-2或SQ2-2两个开关中的一个被压开，接触器KM4(KM5)立刻失电，电动机M2停转，从而得到保护。 同理，当纵向操作时又操作某一方向而选择了向左或向右进给，SQl或SQ2被压着，它们的常闭触点SQ1-2或SQ2-2是断开的，接触器KM4或KM5都由SQ3-2和SQ4-2接通。若发生误操作，而选择上，下，前，后某一方向的进给，就一定使SQ3-2或SQ4-2断开，使KM4或KM5断电释放，电动机M2停止运转，避免了机床事故。（1）进给冲动 真实机床为使齿轮进入良好的啮合状态，将变速盘向里推。在推进时，挡块压动位置开关SQ6，首先使常闭触点SQ6-2断开，然后常开触点SQ6-1闭合，接触器KM4通电吸合，电动机M2起动。但它并未转起来，位置开关SQ6已复位，首先断开SQ6-1，而后闭合SQ6-2。接触器KM4失电，电动机失电停转。这样一来，使电动机接通一下电源，齿轮系统产生一次抖动，使齿轮啮合顺利进行。要冲动时按下冲动开关SQ6，模拟冲动。（2）工作台的快速移动 在工作台向某个方向运动时，按下按钮SB5或SB6(两地控制)，接触器闭合KM6通电吸合，它的常开触点(4区)闭合，电磁铁YB通电(指示灯亮)模拟快速进给。（3）圆工作台的控制 把圆工作台控制开关SA1扳到“接通”位置，此时SA11断开，sA12接通，SA13断开，主轴电动机起动后，圆工作台即开始工作，其控制电路是：电源 SQ4-2 SQ3-2 SQ1-2 SQ2-2 SA1-2 KM4线圈电源。接触器KM4通电吸合，电动机M2运转。 真实铣床为了扩大机床的加工能力，可在机床上安装附件圆工作台，这样可以进行圆弧或凸轮的铣削加工。拖动时，所有进给系统均停止工作，只让圆工作台绕轴心回转。该电动机带动一根专用轴，使圆工作台绕轴心回转，铣刀铣出圆弧。在圆工作台开动时，其余进给一律不准运动，若有误操作动了某个方向的进给测必然会使开关S