T610型镗床自动控制系统设计

华北电力大学本科毕业设计 T610 型镗床自动控制系统设计 摘要 T610 型卧式镗床主要用于孔加工 镗孔精度可达 IT7 除扩大工件上已铸出或已加 工的孔外 卧式镗床还能铣削平面 钻削 加工端面和凸缘的外圆 以及切螺纹等 该 设备采用继电器控制系统 存在控制线路复杂 容易产生电气故障 维修困难且费用较 高 而采用 PLC 控制系统则能克服上述缺点 可以减少电气故障 满足正常 稳定生产 的要求 PLC 可编程逻辑控制器 由于具有控制可靠 组态灵活 体积小 功能强 速度快 扩展性好等特点 在机床电气控制中得到了广泛的应用 本课题以西门子 S7 200 系列可编程控制器作为主控制器 对 T610 型卧式镗床自动 控制系统进行设计 要求完成控制电路的设计 PLC 接口电路设计及控制程序设计 关键词 T610 型卧式镗床 PLC 控制电路 系统设计 华北电力大学本科毕业设计 I THE DESIGN OF T610 type Horizontal Boring Machine AUTOMATIC CONTROL SYSTEM Abstract T610 type horizontal boring machine is mainly used for hole machining boring accuracy IT7 in addition to expanding the work piece has been cast out or processed outside the hole horizontal boring machine is also milling plane drilling machining the outer end face and flange Round and cut thread and so on The device uses the original relay control system there is control circuit complex prone to electrical failure maintenance difficult and expensive while the use of PLC control system is able to overcome these disadvantages and to reduce electrical failure to meet the normal stable production PLC Programmable Logic Controller control as a reliable flexible configuration small size functionality speed and good scalability characteristics of the machine electrical control has been widely used The topics to Siemens S7 200 series programmable controller as the master controller the T610 type horizontal boring machine to design the automatic control system required to complete the the control circuit design PLC control interface circuit design and program design Keywords T610 type horizontal boring machine PLC control circuit System Design 华北电力大学本科毕业设计 目 录 摘要 Abstract 1 绪论 1 1 1 课题背景 1 1 2 镗床的发展状况介绍 1 1 2 1 镗床发展历史 1 1 2 2 现代镗床的现状及发展水平 2 1 3 PLC 的发展现状介绍 2 1 3 1 PLC 的发展历史 2 1 3 2 PLC 未来展望 2 1 4 主要研究内容 3 2 电气控制电路设计 3 2 1 引言 3 2 2 T610 型卧式镗床电气控制电路设计 3 2 2 1 电气控制系统介绍 3 2 2 2 主电路原理简述 4 2 2 3 钢球无级变速 测速发电机电路 5 2 2 4 钢球无级变速控制电路 5 3 PLC 选型及 I O 分配 9 3 1 PLC 选型 9 3 2 PLC 的 I O 分配 9 4 控制程序设计 11 4 1 液压泵电动机M2 润滑泵电动机M3的控制 11 4 2 机床启动准备控制电路 12 4 3 主轴电动机M1的启动 点动及停止 12 4 4 平旋盘的控制 14 4 5 主轴及平旋盘的调速控制 14 4 6 主轴 平旋盘刀架 主轴箱 工作台的进给控制 15 4 7 工作台回转控制 20 4 8 尾架电动机M5 冷却泵电动机M7的控制 22 5 常用电器元件的选择 22 5 1 按钮 开关类电器选择 22 5 2 熔断器选择 23 华北电力大学本科毕业设计 5 3 交流接触器选择 23 5 4 继电器的选择 24 5 5 控制变压器的选择 24 5 6 异步电动机有关电阻的计算 25 结论 27 参考文献 28 附录 29 致谢 38 华北电力大学本科毕业设计 0 1 绪论 1 1 课题背景 随着科学技术的飞速发展 控制过程的日趋复杂 对零件加工精度的要求也越来越 高 为了完成高精度要求零件的加工任务 自动化的镗床是重要的机械加工工具 镗床 自动化的实现方法有多种 利用 PLC 对镗床进行自动化控制 是一种性价比比较高的控 制方式 随着机电一体化技术的发展 可编程序控制器 PLC 日益广泛应用于机械加工设备等 电气控制系统中 应用 PLC 对现有的机械加工设备的电气控制系统进行改造 可以把机 械加工设备的功能 效率 柔性提高到一个新的水平 大大的改善产品的加工质量 降 低设备故障率 提高生产效率 其经济效率显著 传统镗床控制系统采用继电接触器控 制系统 不但接线复杂 而且经常出现故障 可靠性较差 为了完成高精度要求零件的 加工任务 自动化的镗床是重要的机械加工工具 镗床自动化的实现方法有多种 利用 PLC 对镗床进行自动化控制 是一种性价比比较高的控制方式 1 2 镗床的发展状况介绍 镗床的应用主要是用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床 通常镗刀旋转为主运动 镗刀或工件的移动为进给运动 它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加 工 此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工 镗削是一种用刀具扩大孔或 其它圆形轮廓的内径车削工艺 其应用范围一般从半粗加工到精加工 所用刀具通常为 单刃镗刀 称为镗杆 镗孔是镗削的一种 1 2 1 镗床发展历史 金属切削加工在这整个机械制造中占有极重的位置 约占机械制造总工作量的 40 60 在 1770 年前后 由于用手工和一般金属加工机具加工蒸汽机气缸不能到达精 度要求 人们就创制了专门加工蒸汽机气缸孔的专业机床 于是就诞生了第一台卧式镗 床 20 世纪初期 由于钟表仪器制造业的发展 需要加工孔距精度较高的设备 1905 年在 瑞士制成小型台式坐标定中心机床 1917 年 在美国制成单柱坐标镗床 1920 年瑞士制 成双柱坐标镗床 30 年代 在德国 瑞士等先后出现了以线纹尺定位的光学坐标镗床 坐标定位精度提高到 2 6 微米 60 年代以后 随着电子技术的发展 坐标镗床向数字 显示和数字控制方向发展 采用光栅 感应同步器 激光干涉仪和磁栅等作为坐标定位 装置 有的还增设了自动换刀装置 到了二十世纪中期 又相继出现了加工各种复杂大型零件的坐标镗床 由于加工零 件的不断变化 促进了镗床的不断发展完善 终于发展成为今天具有通用性 万年性的 卧式镗床 对于重型制造业来说 那些体积大 吨位重的大型工件的孔加工 由于工件 华北电力大学本科毕业设计 1 的移动和装夹困难 无法在普通卧式镗床上加工 因此 在卧式镗床的基础上又发展制 造了重型落地镗床 1 2 2 现代镗床的现状及发展水平 现代机器向着高速度 高效率 高精度发向发展 对机械零件精度要求越来越高 同时机构也日趋复杂 特别是箱体零件具有孔系多的特点它除了本身有尺寸精度要求外 还有形状精度和孔系之间的位置精度要求 镗床在这些加工中由为重要 现代还出现了 一些生产能力强柔性不高的专用镗床 现代镗床由过去的专用镗床发展为今天的通用性机床 具有较大的工艺范围 且运 动灵活 柔性高 能加工复杂的零件 通用镗床正向数控化 大型化 超精密 高速度 等方向发展 一些专用镗床向标准化发展 使专用镗床生产周期大为降低 生产成本降 低 体积更小 能满足各种加工要求 1 3 PLC 在国内外的发展现状介绍 1 3 1PLC 发展历史 世界上公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司 DEC 研制的 限于当时的 元器件条件及计算机发展水平 早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成 可以完成简单的逻辑控制及定时 计数功能 20 世纪 70 年代初出现了微处理器 人们 很快将其引入可编程控制器 使 PLC 增加了运算 数据传送及处理等功能 完成了真正 具有计算机特征的工业控制装置 为了方便熟悉继电器 接触器系统的工程技术人员使 用 可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言 并将参加运算 及处理的计算机存储元件都以继电器命名 此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概 念相结合的产物 20 世纪 70 年代中末期 可编程控制器进入实用化发展阶段 计算机技术已全面引 入可编程控制器中 使其功能发生了飞跃 20 世纪 80 年代初 可编程控制器在先进工 业国家中已获得广泛应用 这个时期可编程控制器发展的特点是大规模 高速度 高性 能 产品系列化 这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多 产量日益上升 这标志着可编程控制器已步入成熟阶段 20 世纪末期 可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要 目前 可编 程控制器在机械制造 石油化工 冶金钢铁 汽车 轻工业等领域的应用都得到了长足 的发展 1 3 2 PLC 未来展望 21 世纪 PLC 会有更大的发展 从技术上看 计算机技术的新成果会更多地应用于 可编程控制器的设计和制造上 会有运算速度更快 存储容量更大 智能更强的品种出 现 从产品规模上看 会进一步向超小型及超大型方向发展 从产品的配套性上看 产 品的品种会更丰富 规格更齐全 完美的人机界面 完备的通信设备会更好地适应各种 工业控制场合的需求 从市场上看 各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的 华北电力大学本科毕业设计 2 加剧而打破 会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面 会出现国际通用的编程语言 从网络的发展情况来看 可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统 是可编程控制器技术的发展方向 伴随着计算机网络的发展 可编程控制器作为自动化 控制网络和国际通用网络的重要组成部分 将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越 大的作用 1 4 本课题主要研究内容 随着科学技术的飞速发展 控制过程的日趋复杂 对零件加工精度的要求也越来越 高 为了完成高精度要求零件的加工任务 自动化的镗床是重要的机械加工工具 镗床 自动化的实现方法有多种 利用 PLC 对镗床进行自动化控制 是一种性价比比较高的控 制方式 本课题的目的在于将镗床的控制与 PLC 联系起来 实现镗床的自动控制 镗床电气 控制系统采用传统的继电器 接触器控制系统 该系统的优点是结构简单 价格低廉 但 其缺点也十分明显 它采用固定的硬件接线方式来完成各种逻辑控制 灵活性差 另外 机械性触点的工作频率低 易损坏 因此可靠性差 本课题提出了一种基于 PLC 控制 T610 型镗床的电气系统的设计方案 采用 PLC 控制代替传统的继电器 接触器控制系统 PLC 以软件手段实现了各种控制功能 具有灵活性高 抗干扰能力强 编程简单 扩展方 便等突出优点 与继电器控制系统相比 其灵活性得到极大提高 2 电气控制电路设计 2 1 引言 可编程控制器作为新一代的工业控制装置 逐步取代了继电接触控制的系统 它具 有可靠性高 设计施工周期短 调试修改方便等优点 中小型PLC 的价格便宜 用它来 控制的卧式镗床 电气系统结构简单 工作稳定可靠 故障率低 操作系统便于维护 维修 提高了工效 自动化程度高 在工业上有广泛的应用前景 PLC是专为工业控制设计的控制装置 具有能适应工业现场的恶劣环境等优点 目前 PLC已广泛应用于冶金 化工 轻工 机械 电力 建筑 交通 运输等各行各业 随着 机电一体化的发展 对于系统的可靠性要求愈来愈高 可编程控制器有控制可靠 体积 小 功能强 速度快 组态灵活和可扩展的特点而得到广泛的应用 可编程控制器是20 世纪60年代末在继电器控制系统的基础上开发出来的 T610 型卧式镗床主要用于孔加工 镗孔精度可达 IT7 除扩大工件上已铸出或已加 工的孔外 卧式镗床还能铣削平面 钻削 加工端面和凸缘的外圆 以及切螺纹等 该 设备采用继电器控制系统 存在控制线路复杂 容易产生电气故障 维修困难且费用较 高 而采用 PLC 控制系统则能克服上述缺点 极大的减少了设备的故障点 可以减少电 气故障 满足正常 稳定生产的要求 同时也可以使设备更便于维修 华北电力大学本科毕业设计 3 2 2 T610 型卧式镗床电气控制电路设计 2 2 1 电气控制系统介绍 机床全部电力设备均由交流 50 Hz 380 220 伏 10 车间电源供电 控制回路 PLC 控制 电压为直流 24 V 通过隔离变压器 KB 2000 380 24 V 供给直流电源 该机床结构特点 1 主轴水平布置 主轴箱能沿前立柱导轨垂直移动 图 1 1 2 使用该卧式镗床加工时 刀具装在主轴 镗杆或平旋盘上 通过主轴箱可获得需要的 各种转速和进给量 同时可随着主轴箱沿前立柱的导轨上下移动 3 工件安装在工作台 上 工作台可随下滑座和上滑座作纵横向移动 还可绕上滑座的圆导轨回转至所需要的 角度 以适应各种加工情况 4 当镗杆较长时 可用后立柱上的尾架来支承其一端 以 增加刚度 5 该镗床共有 7 台电动机 M1 为主轴电动机 M2 为液压泵电动机 M3 为润 滑泵电动机 M4 为工作台旋转电动机 M5 为尾架升降电动机 M6 为钢球拖动变速电动机 M7 为冷却泵电动机 6 电气控制采用 PLC 可编程控制器控制 图 2 1 T610 型卧式镗床结构图 机床中的主轴旋转 平旋盘旋转 工作台转动 尾架升降用电动机拖动 主轴和平 旋盘刀架进给 主轴箱进给 工作台的纵向及横向进给 各部件的夹紧采用液压传动控 制 2 2 2 主电路原理简述 T610 型卧式镗床的电气控制电路图和液压系统均较为复杂 机床中的主轴旋转 平 旋盘旋转 工作台转动 尾架升降用电动机拖动 主轴和平旋盘刀架进给 主轴箱进给 工作台的纵向及横向进给 各部件的夹紧采用液压传动控制 从图 1 2 主电路图中可以看出 T610 型卧式镗床由七台三相异步电动机拖动 即主 轴电动机 M1 液压泵电动机 M2 润滑泵电动机 M3 工作台电动机 M4 尾架电动机 M5 钢球变速拖动电动机 M6 冷却泵电动机 M7 拖动 华北电力大学本科毕业设计 4 机床主电路共有 7 台三相交流异步电动机 均由 380V 交流电源供电 主轴电动机 M1 拖动主轴旋转 由于主电动机M1容量较大 故采用星 三角减压起动方法起动 由接触 器KM3和KM4控制 主电动机的正反转由接触器KM1和KM2控制 液压泵电动机M2由接触器 KM5控制 润滑泵电动机由接触器KM6控制 液压泵电动机M2 润滑泵电动机M3起动后 为机床润滑系统提供润滑油 为压力装置提供压力油 当压力足够时压力继电器KP2动作 表明润滑良好 压力正常 机床的其它操作方能进行 工作台电动机M4拖动工作台旋转 工作台正转由接触器KM7控制 反转由接触器KM8控制 尾架电动机M5由接触器KM9和KM10 控制 其正反转通过机械传动使尾架沿着立柱导轨上下移动 上升时M5正转 而下降时 反转 钢球无级变速器的升速和降速由钢球拖动变速电动机M6拖动 接触器KM11控制M6 正转 钢球无级变速器升速 接触器KM12控制M6反转 钢球无级变速器降速 冷却泵电 动机M7由KM13控制 短路保护 FU1 FU2 过载保护 KR1 KR2 KR3 KR4 2 2 3 钢球无级变速 测速发电机电路 如图 1 3 所示为钢球无级变速 测速发动机电路图 2 2 4 钢球无级变速控制电路 如图 1 4 所示为钢球无级变速控制电路图 华北电力大学本科毕业设计 5 比例 质量 制图 设计 审核 第1张 共4张 主电路图 冷却泵 电动机 钢球无级变速器 升速降速反转正转 工作台电动机尾架电动机 正转 上升 反转 下降 润滑泵 电动机 液压泵 电动机 电源 开关 主轴电动机 正转反转 主轴电动机 液压泵 电动机 润滑泵 电动机 工作台 电动机 尾架 电动机 钢球拖动变速 电动机 冷却泵 电动机 图 2 2 主电路图 华北电力大学本科毕业设计 6 励磁电路参考电压 测速发动机 平旋二挡转速平旋三挡转速整流电路主轴制动 三挡变速延时2S电路 钢球无级变速 测速发电机电路主轴点动后制动延时电路 图 2 3 钢球无级变速 测速发电机电路 华北电力大学本科毕业设计 7 升速 钢球无级变速控制电路 控制信号电压高速极限保护低速极限保护降速 图 2 4 钢球无级变速控制电路 华北电力大学本科毕业设计 8 3 PLC 选型及 I O 分配 3 1 进行 PLC 选型 PLC 选用西门子公司的 S7 200 CPU226 共 40 点 24 点输入 16 点继电器输出 另外扩展 3 个 EM223DI DO 模块 16 入 16 点继电器输出 共 96 点 48 点输入 48 点继电 器输出 主机与扩展机通过扩展连接电缆连接 输入点电压为 DC24V 输出点电压为 AC22OV 交流接触器和电磁阀为交流 110 V 3 2 进行 PLC 的 I O 分配 表 2 2 T610 型卧式镗床 PLC 的输入 输出点分配表 输入信号输出信号 名称代号 输入点编 号 名称代号 输出点 编号 电动机 M2 M3 启动按钮SB1I0 0 电动机 M1 正转接触 器 KM1Q0 0 电动机 M2 M3 停止 按钮 热继电器 SB2 KR1 KR4 I0 1 电动机 M1 反转接触 器 KM2Q0 1 主轴电动机 M1 制动 停止按钮 SB3I0 2 电动机 M1Y 启动接触 器 KM3Q0 2 电动机 M1 正转 Y 降压启动按钮 SB4I0 3 电动机 M1 运行接触 器 KM4Q0 3 主轴电动机 M1 正转点动按钮 SB5I0 4 液压泵电动机 M2 接 触器 KM5Q0 4 电动机 M1 反转 Y 降压启动按钮 SB6I0 5 润滑泵电动机 M3 接 触器 KM6Q0 5 主轴电动机 M1 反转点动按钮 SB7I0 6 工作台电动机 M4 正转接触器 KM7Q0 6 工作台电动机 M4 正转启动按钮 SB8I0 7 工作台电动机 M4 反转接触器 KM8Q0 7 工作台电动机 M4 反转启动按钮 SB9I1 0 尾架电动机 M5 正转接触器 KM9Q1 0 尾架电动机 M5 正转点动 SB10I1 1 尾架电动机 M5 反转接触器 KM10Q1 1 尾架电动机 M5 反转点动按钮 SB11I1 2 钢球变速拖动电动机 M6 升速接触器 KM11Q1 2 机床快速点动进给按钮SB12I1 3 钢球变速拖动电动机 M6 降速接触器 KM12Q1 3 机床工作进给按钮SB13I1 4 冷却泵电动机 M7 接 触器 KM13Q1 4 机床工作点动进给按钮SB14I1 5平旋盘接通继电器K8Q1 5 机床微动进给点动按钮SB15I1 6电磁阀YV0Q1 6 华北电力大学本科毕业设计 9 续表 输入信号输出信号 名称代号输入点编号名称代号输出点编号 钢球变速拖动电动机 M6 升速按钮 SB16I1 7电磁阀YV1Q1 7 钢球变速拖动电动机 M6 降速按钮 SB17I2 0电磁阀YV2aQ2 0 压力继电器KP1I2 1电磁阀YV2bQ2 1 压力继电器KP2I2 2电磁阀YV3aQ2 2 压力继电器KP3I2 3电磁阀YV3bQ2 3 工作台回转手动控制关SA4 2I2 6电磁阀YV5aQ2 6 主轴 平旋盘 前进 方向进给 SA5 1I2 7电磁阀YV5bQ2 7 主轴 平旋盘 后退 方向进给 SA5 2I3 0电磁阀YV6aQ3 0 主轴箱 上升 SA5 3I3 1电磁阀YV6bQ3 1 主轴箱 下降 SA5 4I3 2电磁阀YV7Q3 2 工作台 纵向后退 SA6 1I3 3电磁阀YV8Q3 3 工作台 纵向前进 SA6 2I3 4电磁阀YV9Q3 4 工作台 横向后退 SA6 3I3 5电磁阀YV10Q3 5 工作台 横向前进 SA6 4I3 6电磁阀YV11Q3 6 行程开关ST1I3 7电磁阀YV12Q3 7 行程开关ST2I4 0电磁阀YV13Q4 0 行程开关ST3I4 1电磁阀YV14aQ4 1 行程开关ST4I4 2电磁阀YV14bQ4 2 行程开关ST5I4 3电磁阀YV15aQ4 3 行程开关ST6I4 4电磁阀YV15bQ4 4 行程开关ST7I4 5电磁阀YV16Q4 5 行程开关ST8I4 6电磁阀YV17Q4 6 行程开关ST9I4 7电磁阀YV18Q4 7 继电器K32I5 0电磁阀YV19Q5 0 继电器K33I5 1电磁阀YV20Q5 1 停车动电磁铁YCQ5 2 停车指示灯HL9Q5 3 III 档变速控制继电器K27Q5 4 主轴 平旋盘 一档K34Q5 5 主轴 平旋盘 二档K35Q5 6 华北电力大学本科毕业设计 10 4 控制程序设计 工作台夹紧停转夹紧机构松开 冷却泵电动机停转冷却泵电动机运转 正转 尾架上升 反转 尾架下降 工作台手动回转 手动 工作台电动机正转 拖动工作台正向回转 自动 反向 反向 工作台横向后退点动快速进给 工作台横向后退工作进给 工作台横向后退点动工作进给 工作台横向后退点动微调进给 工作台纵向后退点动微调进给 工作台纵向后退点动工作进给 工作台纵向后退工作进给 工作台纵向后退点动快速进给 反向 反向 主轴箱上升点动快速进给 主轴箱上升工作进给 主轴箱上升点动工作进给 主轴箱上升点动微调进给 反向点动 正向点动 主轴 平旋盘向前进给量微调控制 主轴 平旋盘向前点动工作进给 主轴 平旋盘向前工作进给 主轴 平旋盘向前点动快速进给 反向 降速 升速 能耗制动 正向三角形全压运行 正向星形起动 反向 液压泵电动机 润滑泵电动机工作 停止 图 4 1 工作流程图 4 1 液压泵电动机M2 润滑泵电动机M3的控制 T610型卧式镗床在对工件进行加工前必须先启动液压泵电动机M2和润滑泵电动机 M3 按下按钮SB1 I0 0常开触点闭合 线圈Q0 4 Q0 5得电 则接触器KM5 KM6线圈通 电吸合并自锁 液压泵电动机M2 润滑泵电动机M3启动运转 按下SB2 I0 1常闭触点断 开 线圈Q0 4 Q0 5失电 接触器KM5 KM6失电释放 液压泵电动机M2 润滑泵电动机 M3停止运转 华北电力大学本科毕业设计 11 4 2 机床启动准备控制电路 液压泵电动机M2 润滑泵电动机M3启动运转后 当机床中的液压油具有一定压力时 压力继电器KP2动作 KP2常开触点闭合 接通I2 2 为主轴电动机M1的正转点动和反转 点动作好了准备 并当压力继电器KP3动作时 KP3常开触点闭合 接通I2 3 为主轴平 旋盘进给 主轴箱进给及工作台进给作准备 4 3 主轴电动机M1的启动 点动及停止 主轴电动机M1可进行正 反转Y 降压启动控制 也可进行正 反转点动控制和停 止制动控制 1 主轴电动机M1正 反转Y 降压启动控制 按下按钮SB4 接通I0 3 中间继电器M0 1线圈通电吸合并自锁 M0 1常开触点闭合 常闭触点断开 Q0 0得电 则接触器KM1线圈通电 主轴电动机M1正在正向旋转 并为接 通时间继电器T38线圈电源作好了准备 中间继电器M0 1的闭合 也接通了接触器KM1线圈的电源 接触器KM1通电吸合 接触器KM1闭合 线圈Q0 0得电 Q0 0常闭触点断开 切断线圈Q0 1的电源 即切断KM2 线圈的电源通路 同时切断了中间继电器M0 3线圈的电源通路 并接通主轴电动机M1的 正转电源 为主轴钢球无级变速作好准备 继而时间继电器T38线圈和Q0 2线圈通电吸合 主轴电动机M1绕组接成Y接法正向降压启动 经过一定时间 时间继电器T38动作 切断接触器KM3线圈的电源 接触器KM3失电释 放 继而接通接触器KM4线圈的电源 接触器KM4通电闭合 主轴电动机M1的绕组接成 接法正向全压运行 当需要主轴电动机M1制动停止时 按下主轴电动机M1的制动停止按钮SB3 I0 2常闭 触头断开 中间继电器M0 1线圈 接触器KM1线圈失电释放 继而接触器KM4失电释放 中间继电器M0 1 接触器Q0 0 接触器Q0 3所有常开 常闭触点复位 主轴电动机M1断 电 但由于惯性的作用 主轴继续旋转 同时I0 2常开触点闭合 中间继电器M0 3通电 吸合 线圈Q5 2得电 接通主轴制动电磁铁YC的电源 对主轴进行制动 松开按钮SB3 中间继电器M0 3 主轴制动电磁铁YC失电 完成主轴的停车制动过程 主轴电动机M1的反向Y 降压启动过程与正向Y 降压启动过程相同 2 主轴电动机M1点动启动 制动停止控制 当需要主轴电动机M1点动正转时 按下主轴电动机M1的正转点动按钮SB5 I0 4常开 触点闭合 Q0 0线圈得电 接触器KM1线圈通电闭合 继而接触器KM3线圈通电闭合 接 触器KM3闭合 主轴电动机M1的绕组接成Y接法降压启动运转 接触器KM3闭合的同时 接触器KM3在图1 3的120区和121区中324号线与325号线间的 常开触点及325号线与326号线间的常开触点闭合短接电容器C5和C6 消除电容器C5 C6 上的残余电量 为主轴电动机M1点动停止制动作准备 松开主轴电动机M1的正转点动按钮SB5 I0 4常开触点断开 Q0 0线圈断电 接触器 华北电力大学本科毕业设计 12 KM1和接触器KM3断电释放 其常开常闭触点复位 主轴电动机M1断电 但在惯性的作用 下主轴继续旋转 此时按钮SB5的常闭触点也复位闭合 通过晶体管电路控制 使图1 3 中的中间继电器K28通电闭合 继而中间继电器K24线圈通电闭合 I0 2得电 中间继电 器M0 3线圈通电闭合 并切断时间继电器T38线圈 接触器KM3线圈 接触器KM4线圈的电 源通路 中间继电器M0 3闭合 线圈Q5 2得电 接通主轴电动机M1的制动电磁铁YC的电源 制动 电磁铁YC动作 对主轴进行制动 使主轴电动机M1迅速停车 主轴电动机M1点动反转启动 停止制动控制过程与主轴电动机M1点动正转启动 停 止制动控制过程相同 华北电力大学本科毕业设计 13 4 4 平旋盘的控制 平旋盘也是由主轴电动机M1拖动工作的 行程开关ST3的常闭触点及行程开关ST3的 常开触点担负着接通和断开主轴或平旋盘进给的转换作用 图1 3的111区和112区中的电 阻器R4和R5分别调整平旋盘的两档转速 主轴的速度调节和平旋盘的速度调节是用一个速度操作手柄进行的 主轴有三档速 度 即图1 3中113区 114区 118区中的行程开关ST5 ST6 ST7闭合时有三档不同的主 轴速度 平旋盘则只有两档速度 即113区 114区中的行程开关ST5 ST6闭合时平旋盘 有两档不同的速度 在118区电路中 当速度操作手柄误操作将速度扳到三档位置时 中间继电器K27通电 ST7常开触点闭合 则I4 5常开触头闭合 线圈Q5 4得电 Q5 4常 闭触头断开 切断接触器KM1 KM2线圈的电源 主轴电动机M1反而不能启动运转 或已 启动运行的则停止运行 4 5 主轴及平旋盘的调速控制 主轴及平旋盘的调速是通过电动机M6拖动钢球无级变速器实现的 当钢球变速拖动 电动机M6拖动钢球无级变速器正转时 变速器的转速就上升 当钢球变速拖动电动机M6 拖动钢球无级变速器反转时 变速器的转速就下降 当变速器的转速为3000r min时 测 华北电力大学本科毕业设计 14 速发动机BR发出的电压约为50V 此时有关元件应立即动作 切断钢球变速拖动电动机M6 的正转电源 使变速器的转速不再上升 当变速器的转速为500r min时 测速发动机BR 发出的电压约为8 3V 有关元件也应立即动作 切断钢球变速拖动电动机M6的反转电源 使变速器的转速不再下降 1 主轴升速控制 当需要主轴升速时 按下钢球无级变速升速启动按钮 SB16 KM11 线圈通电闭合 接 通了钢球无级变速电子控制电路的电源及从图 1 3 中 110 区中交流测速发动机 BR 发出的 电压经整流滤波后由 309 号线和 311 号线输出加在电阻器 R20 上经中间抽头分压后的部 分电压 U2 这个电压在电阻 R15 上产生一个控制电压 U 这个电压 U 控制主轴的升速 2 主轴降速控制 当需要主轴降速时 按下钢球无级变速降速启动按钮 SB17 KM12 线圈通电闭合 接 通了钢球无级变速电子控制电路的电源及从图 1 3 中 110 区中交流测速发动机 BR 发出的 电压经整流滤波后由 309 号线和 311 号线输出加在电阻器 R20 上的电压 U22 电压 U22 与 由 303 号线与 306 号线从 109 区中引来加在 138 区中的电阻 R21 上的参考电压 U1 经过电 阻 R15 后反极性串联进行比较 并在电阻 R15 上产生一个控制电压 U U U22 U1 在这个 电压 U 的控制下完成降速控制过程 3 平旋盘的调速控制 平旋盘的调速控制原理与主轴的调速控制原理相同 不同之处是在平旋盘调速时 应将平旋盘操作手柄扳至接通位置 4 6 主轴 平旋盘刀架 主轴箱 工作台的进给控制 机床的进给控制分为主轴进给 平旋盘刀架进给 主轴箱进给及工作台进给控制等 机床的各种进给运动都是由控制电路控制电磁阀的动作 从而控制液压系统对各种进给 运动进行驱动的 1 主轴向前进给控制 初始条件 平旋盘通断操作手柄扳至 断开 位置 液压泵电动机 M2 和润滑泵电 动机 M3 已启动且运转正常 压力继电器 KP2 KP3 的常开触点已闭合 即 I2 2 I2 3 常 开触点闭合 中间继电器 M2 1 M2 2 通电闭合 操作 将十字开关SA5扳至 左边 档位置 则I2 7 I3 0 I3 1 I3 2得电 常 开触点闭合 松开主轴夹紧装置 当机床使用自动进给时 行程开关ST4的常开触点闭合 则 I4 2闭合 中间继电器M1 1通电闭合 为线圈Q2 2的通电作好了准备 即为电磁阀YV3a 线圈的通电作好了准备 且M1 1接通了线圈Q3 3的电源 电磁阀YV8线圈得电 YV8动作 接通主轴松开油路 使主轴夹紧装置松开 主轴快速进给控制 当需要主轴快速进给时 按下点动快速进给按钮SB12 I1 3 常开触头闭合 中间继电器M2 4线圈和线圈Q1 7得电 此时M2 1已闭合 则电磁阀YV1 华北电力大学本科毕业设计 15 线圈通电 电磁阀YV1动作 关闭低压油泄放阀 使液压系统能推动进给机构快速进给 中间继电器M2 4动作 使电磁阀YV3a通电动作 主轴选择前进进给方向 且线圈M2 4接 通线圈Q3 0的电源 快速进给电磁阀YV6a线圈通电 电磁阀YV6a动作 电磁阀YV3a和电 磁阀YV6a动作的组合使机床压力油按预定的方向进入主轴油缸 驱动主轴快速前进 松开点动快速进给按钮SB12 中间继电器M2 4失电释放 电磁阀YV1 YV3a YV6a先后失 电释放 完成主轴快速进给控制过程 主轴工作进给控制 当需要主轴工作进给时 按下工作进给按钮SB13 I1 4常开 触点闭合 中间继电器M2 5线圈通电吸合并自锁 此时M2 1已闭合 接通工作进给指示 信号灯电源 工作进给指示灯亮 显示主轴正在工作进给 同时接通中间继电器M2 6线 圈的电源 继而线圈Q2 2和Q3 1得电 接通了电磁阀YV3a和YV6b的电源 电磁阀YV3a和 YV6b动作 主轴以工作进给的速度移动 当需要停止主轴工作进给时 按下主轴停止按钮SB3 或将十字开关SA5扳至中间位置 主轴停止工作进给 主轴点动工作进给控制 当需要主轴点动工作进给时 按下主轴点动工作进给按 钮SB14 I1 5常开触点闭合 中间继电器M2 6通电闭合 继而Q2 2和Q3 1得电 接通了 电磁阀YV3a和YV6b的电源 电磁阀YV3a和YV6b动作 使高压油按选择好的方向进入主轴 油箱 主轴以工作进给的速度移动 松开主轴点动工作进给按钮SB14 中间继电器M2 6失电释放 继而电磁阀YV3a和YV6b失 电 主轴停止进给 主轴进给量微调控制 当主轴需要对进给量进行微调控制时 按下主轴微调点动 按钮SB15 I1 6常开触点闭合 中间继电器M2 7通电闭合 此时M2 1已闭合 继而线圈 Q2 2和Q2 3得电 接通电磁阀YV3a和YV7的电源 YV3a和YV7通电动作 使主轴以很微小 的移动量进给 松开主轴微调点动按钮SB15 主轴停止微调量进给 2 平旋盘进给控制 平旋盘的进给控制与主轴的进给控制相同 它也有点动快速进给 工作进给 点动 工作进给 点动微调进给控制 同样由按钮 SB12 SB13 SB14 SB15 分别控制 当需要 对平旋盘进行控制时 只需将平旋盘通断操作手柄扳至接通位置 其它操作与主轴进给 控制相同 3 主轴后退运动控制 主轴后退运动控制与主轴进给控制相同 也有点动快速进给 工作进给 点动工作 进给 点动微调进给控制 同样由按钮 SB12 SB13 SB14 SB15 分别控制 当需要对主 轴进行后退运动控制时 应将平旋盘通断操作手柄扳至断开位置 并将十字开关 SA5 扳 至右边位置档 其它操作与主轴的进给控制相同 4 主轴箱的进给控制 主轴箱可上升或下降进给 将十字开关 SA5 扳至 上边 位置时 主轴箱上升进给 华北电力大学本科毕业设计 16 将十字开关 SA5 扳至 下边 位置时 主轴箱下降进给 主轴箱上升进给控制 将十字开关 SA5 扳至 上边 位置时 SA5 3 常开触点闭合 常闭触点断开 则 I3 1 的常开触点闭合 常闭触点断开 SA5 其它常开触点断开 其它 常闭触点闭合 中间继电器 M1 3 闭合 同时中间继电器 M0 6 通电闭合 继而接通线圈 Q3 4 Q3 5 的电源 电磁阀 YV9 YV10 得电 电磁阀 YV9 动作 驱动主轴箱夹紧机构松 开 电磁阀 YV10 动作 供给润滑油对导轨进行润滑 中间继电器 M1 3 接通线圈 Q2 6 的 电源 主轴箱向上进给电磁阀 YV5a 得电 主轴箱被选择为向上进给 然后分别按下按钮 SB12 SB13 SB14 SB15 则可分别进行主轴箱上升的点动快速进给 工作进给 点动 工作进给及点动微调进给控制 主轴箱下降进给控制 将十字开关 SA5 扳至 下边 位置时 SA5 4 常开触点闭合 常闭触点断开 则 I3 2 的常开触点闭合 常闭触点断开 A5 其它常开触点断开 其它常 闭触点闭合 中间继电器 M1 4 闭合 同时中间继电器 M0 6 通电闭合 继而接通线圈 Q3 4 Q3 5 的电源 电磁阀 YV9 YV10 得电 电磁阀 YV9 YV10 动作 驱动主轴箱夹紧 机构松开及对导轨进行润滑 中间继电器 M1 4 接通线圈 Q2 7 的电源 主轴箱向下进给 电磁阀 YV5b 得电 主轴箱被选择为下降进给 然后分别按下按钮 SB12 SB13 SB14 SB15 则可分别进行主轴箱下降的点动快速进给 工作进给 点动 工作进给及点动微调进给控制 华北电力大学本科毕业设计 17 5 工作台的进给控制 工作台的进给控制分为纵向后退 纵向前进 横向后退和横向前进方向进给 具体 控制如下 工作台纵向后退进给控制 将十字开关 SA6 扳至 左边 位置档 SA6 1 常开触点 闭合 常闭触点断开 则 I3 3 常开触点闭合 常闭触点断开 SA6 其它常开触点断开 其它常闭触点闭合 这使得中间继电器 M2 2 闭合 中间继电器 M2 2 接通中间继电器 M1 5 的电源 中间继电器 M1 5 通电闭合接通电线圈 Q4 0 和 Q4 7 的电源 电磁阀 YV13 YV18 得电 电磁阀 YV13 YV18 动作 驱动下滑座夹紧机构松开及供给导轨润滑油 中间继电器 M1 5 得电接通线圈 Q2 1 的电源 工作台纵向后退进给电磁阀 YV2b 得电 工 华北电力大学本科毕业设计 18 作台被选择为纵向后退进给 然后分别按下按钮 SB12 SB13 SB14 SB15 则可分别进 行工作台纵向后退运动的点动快速进给 工作进给 点动工作进给及点动微调进给控制 工作台纵向前进进给控制 工作台纵向前进进给控制的原理与工作台纵向后退进 给控制原理相同 在对工作台进行纵向前进进给控制时 须将十字开关 SA6 扳至 右边 位置档 工作台横向后退进给控制 当需要工作台横向后退进给时 将十字开关 SA6 扳至 上边 位置档 SA6 3 常开触点闭合 常闭触点断开 则 I3 5 常开触点闭合 常闭触 点断开 SA6 其它常开触点断开 其它常闭触点闭合 中间继电器 M2 2 闭合 中间继电 器 M2 2 接通中间继电器 M1 7 的电源 中间继电器接通线圈 Q3 7 和 Q4 6 的电源 电磁 阀 YV12 YV17 得电 电磁阀 YV12 YV17 动作 驱动上滑座夹紧机构松开及供给导轨润 滑油 中间继电器 M1 7 得电接通线圈 Q2 5 的电源 工作台横向后退进给电磁阀 YV4b 得 电 工作台被选择为横向后退进给 然后分别按下按钮 SB12 SB13 SB14 SB15 则可 分别进行工作台横向后退运动的点动快速进给 工作进给 点动工作进给及点动微调进 给控制 工作台横向前进进给控制 工作台横向前进进给控制的原理与工作台横向后退进 给控制原理相同 在对工作台进行横向前进进给控制时 须将十字开关 SA6 扳至 下边 位置档 华北电力大学本科毕业设计 19 4 7 工作台回转控制 工作台回转运动由回转工作台电动机M4拖动 工作台的夹紧及放松和回转90 的定 位由液压系统控制 机床工作台的回转控制可以进行手动回转控制 也可以进行自动回转控制 1 工作台自动回转控制 将工作台回转自动及手动转换开关 SA4 扳至 自动 档 SA4 1 常开触点闭合 则 I2 5 常开触点闭合 按下工作台正向回转启动按钮 SB8 I0 7 常开触点闭合 中间继电器 M0 4 通电闭合 继而接通线圈 Q4 5 和 Q3 6 的电源 电磁阀 YV16 和 YV11 得电 电磁阀 YV16 和 YV11 通电动作 同时中间继电器 M0 4 切断中间继电器 M0 7 线圈的电源 中间继 电器 M0 7 失电释放 继而切断中间继电器 M2 1 M2 2 线圈的电源通路 使工作台在回 转时其它进给不能进行 电磁阀 YV16 动作 接通工作台压力导轨油路 给工作台压力导轨充压力油 电磁阀 YV11 动作 接通工作台夹紧机构的放松油路 使夹紧机构松开 工作台夹紧机构松开后 机械装置压下行程开关 ST2 ST2 的常开触点被压下闭合 则 M4 0 常开触点闭合 中间 继电器 M5 4 在电子装置的控制下短时闭合 中间继电器 M3 2 通电闭合 线圈 Q3 5 得电 接通电磁阀 YV10 的电源 YV10 通电动作 将定位销拔出并使传动机构的蜗轮与蜗杆啮合 华北电力大学本科毕业设计 20 在拔出定位销的过程中 机械装置压下行程开关 ST1 ST1 的常开触点被压下闭合 则 I3 7 常开触点闭合 短时接通中间继电器 M5 5 线圈的电源 中间继电器 M5 5 短时闭 合 I0 7 I2 5 M3 2 已闭合 接通线圈 Q0 6 的电源 接触器 KM7 线圈得电 接触器 KM7 通电闭合并自锁 使工作台回转拖动电动机 M4 拖动工作台正向回转 当工作台回转到 90 时 压合行程开关 ST8 ST8 的常开触点闭合 则 I4 6 常开触 点闭合 短时接通中间继电器 M3 5 线圈的电源 中间继电器 M3 5 通电闭合 切断线圈 Q0 6 的电源 接触器 KM7 失电释放 工作台回转电动机 M4 断电停止正转 完成正向回转 同时中间继电器 M3 5 的常开触点闭合 接通通电延时时间继电器 T41 线圈的电源 时间 继电器 T41 通电闭合并自锁 为中间继电器 M0 4 断电做好了准备 T41 的延时断开常闭触点在经过通电延时一定时间后断开 切断中间继电器 M0 6 线 圈的电源 则线圈 Q3 5 失电 使电磁阀 YV10 断电 传动机构的蜗轮与蜗杆分离 定位 销插入销座 压力继电器 KP1 动作 I2 1 常闭触点断开 中间继电器 M0 4 断电释放 时 间继电器 T41 线圈 Q3 6 Q4 5 失电 则电磁阀 YV11 及 YV16 失电 工作台夹紧 完成 工作台自动回转的控制 2 工作台回转电动机 M4 的停车制动控制 工作台回转电动机 M4 的停车制动控制电路结构比较简单 它采用了电容式能耗制动 线路 当工作台回转电动机 M4 停车时 接触器 KM7 或 KM8 失电释放 在图 1 2 的 7 区中 接触器 KM7 或 KM8 的常闭触点复位闭合 电容器 C13 通过电阻 R23 对工作台回转电动机 M4 绕组放电产生直流电流 从而产生制动力矩对工作台回转电动机 M4 进行能耗制动 工 作台回转电动机 M4 迅速停止转动 3 工作台手动回转控制 将工作台回转自动及手动转换开关 SA4 扳至 手动 档 SA4 2 常开触点闭合 即 I2 6 常开触点闭合 则可对工作台进行手动回转控制 此时线圈 Q4 5 Q3 6 得电 电磁 阀 YV16 YV11 通电动作 电磁阀 YV11 使工作台松开 电磁阀 YV16 使压力导轨充油 工 作台松开后 压下行程开关 ST2 ST2 的常开触点被压下闭合 继而中间继电器 M5 4 M3 2 及电磁阀 YV10 先后通电动作 并将定位销拔出 此时即可用手轮操作工作台微量回转 实现工作台手动回转控制 华北电力大学本科毕业设计 21 4 8 尾架电动机M5 冷却泵电动机M7的控制 1 尾架电动机 M5 的控制 尾架电动机 M5 的控制电路为一个点动控制电路 当按下尾架电动机 M5 的正转点动按 钮 SB10 时 尾架电动机 M5 正向启动运转 尾架上升 当按下尾架电动机 M5 的反转点 动按钮 SB11 时 尾架电动机 M5 反向启动运转 尾架下降 2 冷却泵电动机 M7 的控制 冷却泵电动机 M7