钻床电气控制课程设计

1、引言，引言，引言。设计目的3一、钻床的传动特性和控制要求3二、机床的控制线路的控制4三、摇臂钻床电气控制电路图7四、选择电气零件1、电机的选定82、低压电气设备的选定83、热继电器9保险丝105、其他电子设备11五、主要硬件接线图PLC IO电气配线图13六、控制系统设计1、控制程序的流程图设计 142、摇臂钻床PLC程序设计 14七、系统调试和结果分析1、调试前的安全检查182、调试18五、总结六、参考文献引言钻床主要是指用钻头在工件上加工孔的机床。 通常，钻头的旋转是主运动，钻头的轴向移动是进给运动。 钻床结构简单，加工精度相对较低，能钻通孔、盲孔，更换特殊工具，能放大、镗孔、铰孔、攻丝等

2、加工。 加工过程中，工件不移动，移动工具，使工具的中心对准孔的中心，旋转工具(主运动)。 钻床的特征是工件不动，工具进行旋转运动向主轴方向输送，操作可以手动也可以机动。20世纪70年代初，钻床被世界上普通的继电器控制着。 例如，70年代80年代进入中国的美国埃尔多拉多公司的MEGA50、德国TBT公司的T30-3-250、NAGEL公司的B4-H30-C/L、日本神崎高级精工制作所的DEG型等钻头由继电器控制。80年代后期由于数控技术的出现，逐渐开始应用于深孔钻床，特别是90年后这个先进技术得到了普及。 例如TBT公司90年代初推出的ML系列深孔钻床，进给系统从机械的无级变速器变更为用交流伺服

3、电动机驱动滚珠丝杠副，进给用滑台轨道除了采用了滚动直动导轨之外，钻箱传动也高速旋转从由更换带轮和带、二速马达驱动的有级传动变成无级变速的变频马达，由主轴驱动，为了钻头切削小孔深孔钻床，提高深孔钻床的水平品质。Z3040型摇臂钻床的结构图如下图所示1、设计目的：课程设计是机电控制技术课程的重要组成部分，是考察学生手能力的主要方法，可以提高学生解决实际问题的能力，帮助学生学习和使用。 通过电气控制系统的设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法、设置过程、资料整理和电气制图软件的使用方法。 在这个过程中培养从事设计的整体观念，通过比较完善的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质和工作适应能力奠定基

4、础。二、钻床的传动特性和控制要求1 .传动特性摇臂钻床加工时，主轴箱对摇臂导轨进行钻孔加工，外柱对内柱进行钻孔加工，摇臂对外柱进行钻孔加工。 钻孔加工时，钻头一边进行旋转切削一边进行纵向进给，其运动形态如下(1)主运动：主轴的旋转运动(2)进给运动：主轴的纵向进给(3)辅助运动：摇臂沿外柱上下移动，主轴箱沿摇臂的水平导轨在长度方向上移动，摇臂与外柱一起绕内柱旋转的运动。2 .控制请求(1)主轴的控制主轴用机械式摩擦板式离合器实现正转、反转及调速的控制。(2)摇臂的升降过程：放松升降夹紧a .在摇臂完全放松的状态下按下放松位置开关SQ2b .进行升降运动c .在升降完成和夹紧之间加入13S的时间

5、延迟来克服惯性d .升降完成后，进行夹紧运动，完全夹紧，按下夹紧位置开关SQ3，结束摇臂的升降过程。 位置开关SQ1用于升降限位保护。(3)冷却控制：冷却泵马达M4供给冷却液。(4)工作状态指示：HL1、HL2用于主轴箱和立柱的夹紧、放松作业状态的指示HL3用于指示主轴电机的运行动作状态。三、机床控制线路的控制1 .主轴电机使主轴电机向一个方向旋转，通过按钮和接触器实现起动和停止控制。 主轴的正、反转是电动机拖动齿轮泵输送压力油，通过液压系统的操作机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴的正、反转。2 .摇臂升降控制摇臂钻床，为了保证加工精度，要求摇臂处于夹紧状态。 但是，需要升降摇臂时，请使摇臂

6、处于松开状态。 否则，电机负荷大，机械磨损严重，无法进行升降动作。 在摇臂上升或下降时，其动作过程随着升降指令的发出，首先使摇臂和外柱处于松开状态，然后使其上升或下降，在升降到规定位置时，自己重新夹紧。 由于松开和夹紧是通过液压系统实现的，升降控制必须与张力机构液压系统紧密配合。为了使电机升降，用按钮、点动控制接触器，打开或关闭，使电机正、反旋转，拖动臂，使其上升或下降移动。为了液压泵马达，通过接触器，接通或断开，使马达正向运动，向双向液压泵输送压力油，通过二位六方阀，实现锁定夹紧机构的夹紧和释放。以下，以摇臂的上升为例，简单地叙述动作过程。 按下按钮，时间继电器线圈通电，瞬时常开接点(13-

7、14 )关闭，接触线圈通电，液压泵马达旋转，向液压泵送出压力油的同时，断开延迟切断的常开接点(1-17 )关闭，电磁阀线圈通电，液压泵同时，活塞杆用弹簧片上推行程开关，发出斗杆脱落的信号。 此时，触点(6-13 )断开，接触线圈被切断，液压泵马达停止，油路单向阀被保持，臂成为开放的状态。 同时，接点(6-7)闭合，接触器的线圈得到电力，升降马达得到电力而旋转，使臂上升，等待臂上升到需要的位置时，释放按钮，线圈断开，马达停止，臂停止上升。 同时线圈也断开，常闭接点(17-18 )瞬间关闭，但其延迟断开的常开接点(1-17 )没有打开，所以电磁阀继续得到电，同时接触线圈得到电，液压泵马达反转，将压

8、力油反向送出延迟打开触点，延迟13秒开放的同时，活塞杆用弹簧按下行程开关，触点(1-17 )也开放，电磁阀、线圈被切断。 液压泵马达停止，摇臂上升后，再次完成夹紧。 行程开关是摆动臂的放松信号开关. 行程开关是摇臂钳位信号开关. 时间继电器断开常开接点是为了保证在瞬间操作或电臂开始释放后断开的情况下，如果过早切断电源，臂有可能成为半开放状态。 如果延迟切断触电(1-17 )，则线圈断开，在13内成为闭合状态，线圈得到电力，液压泵的马达反转，再次夹紧臂，延迟时间在臂加工工件前总是处于夹紧状态，直到接点断开、动作、停电为止3 .夹紧、松开控制Z3040型摇臂钻床，在上述摇臂的上升下降过程中除了需要

9、进行夹紧、松开控制之外，还需要进行主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。 主轴箱和主柱的松动、夹紧从液压系统可知两者同时进行。按下释放按钮，接触线圈得到电力，液压泵马达正转，拖动液压泵输送压力油，通过二位六方阀，进入主轴箱和立柱的释放气缸按下活塞和菱形块，释放主轴箱和立柱。 此时，因为没有断电，压力油进入摇臂不释放活塞，摇臂还处于夹紧状态。 主轴箱和立柱脱离后，行程开关不被按下，接点(10l-102 )闭合，灯点亮，主轴箱和立柱脱离的状态下，可以手动操作主轴箱，在摇臂的水平导轨上移动到适当的位置。 同时，按下摇臂，使外柱围绕内柱旋转到适当的位置，按下夹紧按钮，接触线圈获得电力，使马达反转，拖动液压泵，

10、将倒车压力油输送到夹紧缸，主轴壳体和立柱同时按下行程开关，接点(101-102 )断开，灯变暗，(101-103 )关闭，灯点亮，表示主轴箱和立柱处于夹紧状态，可以进行钻头加工。4 .冷却泵马达控制冷却泵马达容量小(0.125 )，用开关控制单向的旋转。5 .在联锁、保护链路中，摆臂脱离预定位置，开始进行升降的联锁控制，利用来实现摆臂完全夹紧的联锁控制。 通过延迟断开的常开接点，实现摆动臂释放后的自动夹紧的联锁控制。 摇臂的升降除了按钮、机械联锁外，还采用了电气的双重联锁控制。 主轴箱和立柱松动，进行夹紧作业时，为了不把压力油供给到锁紧管线上，用常闭接点切断线圈回路，达到联锁的目的。电路使用保

11、险丝作为总电路和电机的短路保护。 作为电动机利用保险丝，控制变压器一次侧的短路保护，作为电动机的过载保护利用热继电器，进行电动机的过载保护。 组合行程开关，作为摇臂的上升、下降的极限位置保护，有两组常闭接点，摇臂上升下降到极限位置时，与其对应的上升下降接触器、电动机停止，摇臂停止升降，实现升降极限位置保护，电路中的无电压或不足电力6 .照明和信号指示电路通过控制变压器的降压来供给照明灯的安全电压，利用SA2开关进行操作。 保险丝作为短路受到保护。主轴电机工作后，接点(101-104 ) on，指示灯点亮，表示主轴正在工作主轴台、立柱处于夹紧状态时，接点(101-l03 ) on，指示灯点亮。

12、在主轴箱、立柱脱离的状态下，接点(101-102 )进入，指示灯点亮。四、摇臂钻床电气控制电路图Z3040型摇臂钻床用主轴马达、摇臂升降马达、液压泵马达、冷却泵马达4台马达拖动。 主轴马达控制钻床的进给运动的摇臂升降马达要求正反旋转，可以手动操作的摇臂和主轴之间的夹紧、松动可以用电、液压、机械实现，液压马达必须能正反旋转，摇臂的移动要由摇臂的松松松因此，摇臂的夹紧和摇臂的升降通过自动控制进行。 冷却泵电动机向冷却泵供给冷却液，只要求单向旋转。 系统具有连锁和保护环节和安全照明、信号指示电路。5 .电气设备的选定1 .电机的选定：主电机容量的统计分析公式如下摇臂钻床： P=0.0646，d为42

13、01.1，单位为kW。d是最大钻头直径，单位是毫米。P=0.06464201.1=49.64kw根据控制要求： M1电机型号： Y100L2-4M2电机型号： Y90S-4M3电机型号： JO31-2M4电机型号： JCB-222 .低压电气设备的选定：(1)接触器的选定：接触器的用途很广泛，其额定工作电流和额定控制功率根据使用条件而变化，如果不根据不同的使用条件正确选择，就能保证接触器在控制系统中中长期可靠地工作，能充分发挥其技术经济效果。a .根据使用类别选定产品系列交流接触器有5种使用类别，根据使用类别不同，接触器的动作条件有很大差异。JK0级用于无感或微感负载、电阻炉负载。 打开/关闭

14、额定电压下的额定电流。JK1类用于在启动和运行过程中断开绕线式电动机。 额定电压下，使额定电流的4倍on/off。jk级用于启动、反向连接制动、反向和紧密连接的绕线型电动机。 额定电压下，使额定电流的4倍on/off。jk级用于在启动和运行过程中断开笼型感应电动机。 额定电压下接通8倍的额定电流，额定电压下切断6倍的额定电流。JK4类用于启动、反向连接制动、反向和紧密连接的断路笼型感应电动机。 在额定电压下使额定电流的6倍on/off。b .根据电机(或其他负载)的功率和操作状况来确定接触器的容量水平接触器的容量一般根据产品使用说明书中记载的数据来选定。 但是，在使用用JK3设计的接触器控制与

15、JK4的混合系统负荷的情况下，经常降级使用。 表5-2表示CJ10-10型交流接触器的劣化使用情况，表中表明，用CJ10-10型交流接触器控制JK3级负载的380V、4KW笼型感应电动机时，其电寿命将达到60万次。 使用它控制混合负载会降低电气寿命，只能在降级时使用。 因此，是否降级使用取决于电寿命的要求，而电寿命也取决于生产机器的过程的要求，即操作频率的要求。 操作频度低时，可以降级而不使用。 相反，如果降级使用，其操作频率也不能任意提高。 另一方面，消弧困难，电磁线圈也因过热而破损。接触器不是电动机，而是控制电容器和白炽灯的情况下，应该在“接通”的方面考虑。3 .热继电器的选定热继电器的选

16、择是否适当是决定能否可靠地过载保护电动机的重要因素。 从电动机工作环境的要求、启动状况、负载的性质等方面考虑。a .原则上用受保护电机的额定电流选择热继电器。根据电机的实际负载选择热继电器的整定值是电机额定电流的0.95 1.05倍。 但是，对于过载能力差的电动机，所使用的热继电器的额定电流必须适当地小。 一般来说，热继电器的额定电流选择电动机额定电流的60 80 %。b .不频繁启动时，必须避免电机启动过程中热继电器误动作。 通常，在电动机的起动电流是其额定电流的6倍，起动时间不超过6s的情况下，只要是微小的连续起动，就可以根据电动机的额定电流选择热继电器。c .缺相保护用热继电器的选定、星形接线法的电动机一般采用二相结构的热继电器。 三角接线的电动机中，如果热继电器发热元件与电动机的各相线圈连接，则选择三相结构的热继电器，如果发热元件与三角接线的电动机的电源接通线连接，则选择带断开相保护装置的三相结构的热继电器。d .对于比较重