XW万能铣床电气控制

ﻩＸ62Ｗ万能铣床电气掌握课程设计说明书ﻬ目录第一章绪论…………３１。1铣床国内外讨论状况和进展趋势………………31.2铣床简洁介绍……………………５１。２。1铣床的选型…………………5其次章X６２Ｗ万能铣床硬件设计……52．１Ｘ6２W万能铣床电力拖动的特点及掌握要求…６２．2常用低压电器元件的用途及分类………………６2.3X62W万能铣床元件选型………1１2。４X６２W万能铣床的主要结构及运动形式………13第三章电气掌握原理………………１43。１电气原理图………１53．2主电路分析………153。３掌握电路分析……………………1６３．4常见故障分析……………………19第四章总结……………２１心得……………………２1参考文献………………22第一章绪论铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。电气系统是其中的主干部分,在国民经济各行业中的很多部门得到广泛应用。随着电子技术的进展，可编程序掌握器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中.铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中始终起着不行替代的作用.自动铣床具有工作平稳牢靠，操作维护便利,运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备.自动铣床掌握系统的设计是一个很传统的课题，现在随着各种先进精确的诸多掌握仪器的消灭，铣床掌握的设计方案也越来越先进，越来越趋于完善,各种参考文献也数不胜数。在我国70~8０年月大多数铣床中，大多数的开关量掌握系统都是采纳继电器掌握,也有相当一部分辅机系统是采纳继电掌握。因此,继电器本身固有的缺陷，给铣床的平安和经济运行带来了不利影响，用PLC对铣床的继电器式掌握系统进行改造已是大势所趋。1。１铣床国内外讨论状况和进展趋势从上世纪８0年月起铣床制造业的进展虽有起伏但对自动掌握技术和自动铣床床始终给予较大的关注。经过九五自动车床和加工中心包括自动铣床的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型自动铣床的功能性能和牢靠性方面已具有较强的市场竞争力。但在中高档自动铣床方面与国外一些先进产品相比仍存在较大差距。这是由于欧美日等先进工业国家于8０年月先后完成了自动机床产业进程，其中一些闻名机床公司致力于科技创新和新产品的研发引导着数控机床技术进展，如美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司对用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的进展日本牧野公司对高效精密加工中心所作的贡献,德国瓦德里希公司在重型龙门五面加工铣床方面的开发以及日本马扎克公司研发的车铣中心对高效复合加工的推动等等。相比之下,我国大部分数近代机床产品在技术处于跟踪阶段.随着科学技术的不断进展，生产工艺的不断进展改进,格外是计算机技术的应用,新型掌握策略的消灭,不断转变着电气掌握技术的面貌。在掌握方法上，从手动掌握进展到自动掌握；在掌握功能上,从简洁掌握进展到智能化掌握；在操作上，从策重进展到信息化处理；在掌握原理上，从单一的有触头硬接线继电器规律掌握系统进展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动掌握系统。X6２W铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动掌握技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。利用刀具对金属毛坯进行切削，从而加工出机械零件的工作机械称为金属切削机床，简称机床。机床是现代机械制造业中最重要的加工设备，在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量约占机械制造总工作量的40%～~6０％。机床的性能直接影响机械产品的性能、质量和经济性。因此，它是国民经济中具有战略意义的基础工业,机床的拥有量及其先进程度将直接影响到国民经济各部门生产进展和技术进步的能力。X62W铣床是由一般机床进展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动掌握、现代掌握理论、计算机掌握等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有肯定柔性的生产设备.万能铣床的广泛应用,给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平凹凸和拥有量多少,是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。1。2铣床的简洁介绍X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以用圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀及端面铣刀等刀具对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，还可以加装万能铣头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。1.2.1铣床的选型常用的万能铣床有两种，一种是Ｘ62Ｗ型卧式万能铣床，铣头水平方向放置；另一种是X5２Ｋ型立式万能铣床,铣头垂直方向放置。这两种铣床在结构上大体相像,差别在于铣头的放置方向不同，而工作台的进给方式、主轴变速的工作原理等都一样，电气掌握线路经过系列化以后也基本一样。其次章X6２W万能铣床硬件设计２.１Ｘ62W万能铣床电力拖动的特点及掌握要求1、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，所以由床身下侧电器箱上的组合开光来转变电源相序实现。2、由于主轴传动系统中装有避开震荡的惯性轮,故主轴电动机采纳电磁离合器制动以实现精准停车。3、铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动,所以也要求进给电动机能正反转，并通过操作手柄和机械离合器相协作来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。４、依据加工工艺的要求，该铣床应具有以下的电气联锁措施：为了防止刀具和铣床的损坏，只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。为了减小加工表面的粗糙度,只有进给停止后主轴才能停止或同时停止.该铣床采纳机械操纵手柄和位置开关相协作的方式实现进给运动６个方向的连锁。主轴运动和进给运动采纳变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。当主轴电动机或冷却泵过载时，进给运动必须立即停止,以免损坏刀具和铣床.５、要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。2．2低压电气元件的分类及用途电器是依据外界特定的信号和要求,自动或手动接通和断开电路,断续或连续地转变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、掌握、保护、检测和调节用的电器设备。按我国现行标准规定,低压电器通常是指工作在沟通１2０0V或直流1500Ｖ以下的电器.低压电器是品种繁多,用途也极其广泛，无论是工矿企业、农林牧副渔和交通运输业,还是国防军事设施方面都需要应用各种低压电器。举例来说,一个年产30万吨合成氨的工厂，所使用的低压电器就有数百个品种规格,数千件产品，而一套１７０0mm连轧机的电气设备中则需要上千个品种规格、几万件到十几万件低压电器元件。由此可见，低压电器确是量大面广的产品。习惯上,依据电器与使用系统之间的关系,可以把低压电器分成:(１）电力网系统用的配电电器。属于这一类的主要有低压断路器(自动开关)、熔断器和负荷开关等.对边类电器的主要技术要求是通断电流能力强，保护性能好,抗电动力和热的耐受性(即动稳定和热稳定)好以及操作时过电压低。(２）电力拖动及自动掌握系统用的掌握电器。属于这一类的主要有接触器、起动器和各种掌握继电器.对这类电器的主要技术要求是有相应的转换能力,操作频率高，电寿命和相械寿命长。低压电器的分类及用途见下表。电器名称主要品种用途配电电器刀开关大电流刀开关熔断器式刀开关开关板用刀开关负荷开关主要用于电路隔离，也能接通和分断额定电流转换开关组合开关换向开关用于两种以上电源或负载的转换和通断电路断路器框架式（万能式)断路器塑料外壳式断路器限流式断流器漏电保护断路器用于线路过载、短路或欠压保护，也可用作不频繁接通和分断电路熔断器有填料熔断器无填料熔断器快速熔断器自复熔断器用于线路或电气设备的短路和过载保护控制电器接触器沟通接触器直流接触器ﻩ主要用于远距离频繁起动或掌握电动机，以及接通和分断正常工作的电路掌握继电器电流继电器电压继电器时间继电器中间继电器热继电器主要用于远距离频繁起动或掌握其它电器或作主电路的保护起动器磁力起动器‘减压起动器主要用于电动机的起动和正反方向掌握掌握器凸轮掌握器平面掌握器主要用于电器掌握设备中转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机起动、换向和调速的目的主令电器按钮限位开关微动开关万能转换开关主要用于接通和分断掌握电路电阻器铁基合金电阻用于转变电路和电压、电流等参数或变电能为热能变阻器励磁变阻器起动变阻器频繁变阻器主要用于发电机调压以及电动机的减压起动和调速电磁铁起重电磁铁牵引电磁铁制动电磁铁用于起重、操作或牵引机械装置2.3X62W万能铣床元件选型本设计中需要选择的电器元件只要有:（1)电动机的选择P=Ｐ1／η试中η——机械传动功率，η＝0６∽0.85(１）主轴电动机Ｍ１型号为Y13２M—4—Ｂ３三相异步电动机，性能指标为7.５KW,380Ｖ,７A,1４50r/min。（2)进给电动机M2型号为Y90Ｌ—4三相异步电动机,性能指标为１．5KW，３8０Ｖ,6A,1450r/min。（3冷却泵电动机M３型号为ＪＣB—2２三相异步电动机，性能指０．１２5KW,380V,0。43Ａ，27９0r/miｎ主轴电动机Ｍ1P＝4／0.６＝6．7对于一般无特殊调速要求的机床，应优先采纳笼型异步电动机。设计中的机床由于吴特殊调速要求，所以采纳笼型异步电动机，它的功率为４W，考虑到传输中有损耗，因此机械传动功率选择为０.6，因此经计算得出的功率为６。７KW，但在电动机的型号中只有5。5KＷ和７.5KW最为接近要求，所以选择７.５KW的电动机，所以主轴电动机Ｍ1所选的型号符合要求。（２）电源总开关的选择电源开关ＱS只要给M1、M2、M3电动机供应电源，而在掌握变压器二次侧的电器在变压器一次侧产生的电流相对较小，因此ＱＳ的选择只要考虑M1、Ｍ2、Ｍ３的电动机的额定电流和启动电流。有前面已知M１、M２、M3的额定电流分别为7Ａ、6A和0.43A，易计算额定电流之和为1３．43A，由于功率最大的主轴电动机M１为轻载启动，并且M３为短时工作，因而电源开关的额定电流就选13A左右,简略为:三级转换开关（组合开关）,ＨZ１0-25/3型，额定电流２5A，所以选择的型号符合要求。(3）按钮的选择依据需要触点的数目、动作要求、使用场合等进行按钮的选择。本设计中，2个启动按钮ＳB１、SB2选择LＡ2型按钮,其颜色为绿色。2个停止按钮ＳB3、SB４选择LA２型按钮，其颜色为黑色,点动按钮SＢ５、ＳB６型号相同，其颜色为红色.（4)熔断器的选择熔断器FU1对总电源进行短路保护,总电源的电流为１6A故选用ＲL1型熔断器,配用30A熔体，所以选择的型号符合要求。，至于熔断器ＦU２、ＦU3、FＵ4的选择将同掌握变压器的选择结合进行（５)照明灯及灯开关的选择照明灯EL和灯开关SA4成套购置，EL可选用JC２型，沟通36Ｖ,4０W符号名称型号规格用途数量M1电动机J02—5１－４7。5ｋw1４５０r／min驱动主轴1M2电动机Ｊ02—2２－4１.5ｋw1４50r/ｍin驱动进给1M３电动机Ｊ02—２2—０0．１２５ｋw２790ｋw驱动冷却泵1Qs1开关ＨZ1—6０/３J60A50０V电源总开关1Qs2开关HＺ1—１０／3J10Ａ500Ｖ冷却泵开关1ＳA１开关HZ1-10/3J10A500Ｖ换刀制动１SＡ2开关HZ1－１0／3Ｊ1０Ａ5０0Ｖ圆工作台开关1ＳA3开关HZ3－10/3J60A500Ｖ照明开关1FＵ1熔断器RL１-60６0Ａ电源总保险1ＦＵ２熔断器RＬ1—１5５A整流电源保险1ＦＵ３熔断器RＬ１－１５5A直流电路保险1FU4熔断器RL1-155Ａ掌握回路保险１FU5熔断器ＲL1-151A照明保险1ＦＲ1热继电器JR0-2０/310AM1过载保护１FR2热继电器JR0－２0／3０．5ＡM3过载保护１ＦＲ３热继电器JＲ０-２0/31．5AM２过载保护１ＴC1变压器BＫ-1５0380/110Ｖ掌握回路电源1TＣ2变压器BK-50３８0／２4Ｖ照明电源１ＴC3变压器BK-100380/36V整流电源保险１KM1接触器CＪ０—202０Ａ110V主轴启动1KＭ2接触器CＪ０－1010A11０V快速进给1ＫM3接触器CJ0-１０１0A1１0VＭ２正转1ＫM４接触器CJ０-１0１0A１10ＶM2反转１SB1ＳB2按钮ＬＡ2M1启动２SB3ＳB４按钮LA2快速进给2ＳＢ5SB6按钮ＬA2停止制动2YC1电磁离合器定做主轴制动１YＣ2电磁离合器定做正常进给１ＹC3电磁离合器定做快速进给1SＱ1行程开关LX1-11K主轴冲动开关1ＳＱ2行程开关LＸ３－11K主轴冲动开关1SＱ3ＳQ4SQ５SＱ6行程开关LＸ2—13LＭ2正反转及连锁42。4Ｘ６2W万能铣床的主要结构及运动形式X６2W型万能铣床的外形结构如图1所示,它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成.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（前后移动）的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动)。工作台上有T形槽用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度(通常铣削是一种高效率的加工方式。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；铣床工作台的前后（横向）、左右(纵向)和上下（垂直）6个方向的运动是进给运动；铣床其他的运动,如工作台的旋转运动则属于帮助运动。第三章电气掌握原理3.1电气原理图该铣床共用3台异步电动机拖动,它们分别是主轴电动机M1、进给电动机Ｍ2和冷却泵电动机M３。X６２Ｗ万能铣床的电路如图2所示，该线路分为主电路、掌握电路和照明电路三部分。电气掌握线路的工作原理如下：

图1Ｘ６2W型万能铣床电路图3.2主电路分析主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关ＳA3来实现正反转;进给电动机Ｍ2通过操纵手柄和机械离合器的协作拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动,其正反转由接触器KＭ３、KM4来实现；冷却泵电动机Ｍ３供应切削液，且当M1启动后，用手动开关QＳ２掌握;３台电动机共用熔断器FU１作短路保护,3台电动机分别用热继电器FR1、ＦR2、ＦR3作过载保护.3。３掌握电路分析掌握电路的电源由掌握变压器TC输出110Ｖ电压供电。1、主轴电动机M1的掌握主轴电动机M１采纳两地掌握方式,ＳＢ1和SB2是两组启动按钮,SB5和SB６是两组停止按钮.KM1是主轴电动机Ｍ1的启动接触器，YＣ1是主轴制动用的电磁离合器，SQ1是主轴变速时瞬时点动的位置开关。(１)主轴电动机M1启动前,应首先选择好主轴的转速,然后合上电源开关QS1，再把主轴换向开关SＡ3扳到所需要的转向.按下启动按钮SB1（或SB2),接触器KＭ1线圈得电,KM1主触头和自锁触头闭合,主轴电动机Ｍ1启动运转,ＫM１常开帮助触头(9—10)闭合,为工作台进给电路供应了电源。按下停止按钮ＳＢ5（或SＢ6),SB５—１(或SＢ6－1）常闭触头分断,接触器KM1线圈失电,ＫM1触头复位,电动机M1断电惯性运转，ＳB5-２（或ＳB６－2）常开触头闭合,接通电磁离合器YC1，主轴电动机M１制动停转。(2)主轴换铣刀时将转换开关ＳA1扳向换刀位置,这时常开触头SA１-１闭合，电磁离合器ＹC１线圈得电，主轴处于制动状态以便换刀；同时常闭触头ＳA1－２断开,切断了掌握电路，保证了人身平安。(3）主轴变速时，利用变速手柄与冲动位置开关SQ1,通过M1点动,使齿轮系统产生一次抖动，以便于齿轮顺利啮合,且变速前应先停车。２、进给电动机M2的掌握工作台的进给运动在主轴启动后方可进行.工作台的进给可在３个坐标的６个方向运动,进给运动是通过两个操作手柄和机械联动机构掌握相应的位置开关使进给电动机M2正转或反转来实现的，并且6个方向的运动是联锁的,不能同时接通。(1）当需要圆形工作台旋转时,将开关SＡ２扳到接通位置,这时触头SA２-1和SＡ２－3断开,触头SA2－２闭合,电流经１0-1３-１4—1５—２0—１９—17-１8路径,使接触器ＫＭ3得电,电动机M２启动,通过一根专用轴带动圆形工作台作旋转运动。转换开关ＳＡ２扳到断开位置,这时触头SＡ2－1和SＡ2－３闭合，触头SA2-2断开，以保证工作台在6个方向的进给运动，由于圆形工作台的旋转运动和6个方向的进给运动也是联锁的.（2)工作台的左右进给运动由左右进给操作手柄掌握。操作手柄与位置开关SＱ５和ＳＱ6联动，有左、中、右三个位置，其掌握关系见表1。当手柄扳向中间位置时，位置开关SQ５和SQ6均未被压合,进给掌握电路处于断开状态;当手柄扳向左或右位置时,手柄压下位置开关SQ5或SQ6,使常闭触头SQ5－2或SQ6－2分断,常开触头ＳＱ5-１或SQ6—１闭合,接触器KM3或KM4得电动作,电动机M２正转或反转.由于在SQ5或ＳＱ6被压合的同时，通过机械机构已将电动机M2的传动链与工作台下面的左右进给丝杠相搭合，所以电动机M2的正转或反转就拖动工作台向左或向右运动。表1

工作台左右进给手柄位置及其掌握关系手柄位置位置开关动作接触器动作电动机M2转向传动链搭合丝杠工作台运动方向左ＳQ5ＫM３正转左右进给丝杠向左中——停止-停止右ＳQ6KＭ4反转左右进给丝杠向右工作台的上下和前后进给运动是由一个手柄掌握的。该手柄与位置开关SQ3和ＳQ4联动,有上、下、前、后、中5个位置,其掌握关系见表2。当手柄扳至中间位置时,位置开关ＳＱ3和SQ4均未被压合，工作台无任何进给运动;当手柄扳至下或前位置时，手柄压下位置开关SQ3使常闭触头SQ3—２分断,常开触头SQ３－１闭合，接触器ＫM３得电动作，电动机M2正转，带动着工作台向下或向前运动；当手柄扳向上或后时,手柄压下位置开关ＳQ４,使常闭触头ＳQ４－２分断，常开触头SQ4-1闭合,接触器KＭ4得电动作，电动机M２反转，带动着工作台向上或向后运动.当两个操作手柄被置定于某一进给方向后,只能压下四个位置开关SＱ3、SQ４、SQ5、SQ6中的一个开关,接通电动机M2正转或反转电路,同时通过机械机构将电动机的传动链与三根丝杠（左右丝杠、上下丝杠、前后丝杠）中的一根（只能是一根)丝杠相搭合，拖动工作台沿选定的进给方向运动，而不会沿其他方向运动。表2

工作台上、下、中、前、后进给手柄位置及其掌握关系手柄位置位置开关动作接触器动作电动机M2转向传动链搭合丝杠工作台运动方向上下中前后SQ4SQ３—SQ3SQ４KM4KＭ３—KM3KM4反转正转停止正转反转上下进给丝杠上下进给丝杠-前后进给丝杠前后进给丝杠向上向下停止向前向后左右进给手柄与上下前后手柄实行了联锁掌握,如当把左右进给手柄扳向左时，若又将另一个进给手柄扳到向下进给方向，则位置开关SQ5和ＳQ3均被压下,触头ＳＱ5-2和SＱ３－2均分断，断开了接触器KM3和ＫM4的通路，电动机M2只能停转，保证了操作平安。(3）６个进给方向的快速移动是通过两个进给操作手柄和快速移动按钮协作实现的.安装好工件后,扳动进给操作手柄选定进给方向,按下快速移动按钮ＳB3或SB4(两地掌握），接触器ＫM2得电，KM2常闭触头分断,电磁离合器YC２失电,将齿轮传动链与进给丝杠分离；KM2两对常开触头闭合,一对使电磁离合器YC3得电，将电动机M2与进给丝杠直接搭合；另一对使接触器KＭ３或KM4得电动作，电动机M２得电正转或反转，带动工作台沿选定的方向快速移动。由于工作台的快速移动采纳的是点动掌握，故松开ＳＢ3或ＳB４,快速移动停止。（4）进给变速时与主轴变速时相同，利用变速盘与冲动位置开关SQ２使M1产生瞬时点动，齿轮系统顺利啮合。3.4常见故障分析故障现象可能缘由处理方法主轴停车时无制动作用速度继电器损坏速度继电器与电动机轴连接的螺钉松动或弹性连接件打滑速度继电器触头调节过紧更换速度继电器调整紧固螺钉调整至3０0转／分以上触头闭合变速无冲动过程行程开关SＱ6或SQ７损坏2。