机电传动课程报告《M7130平面磨床电气控制系统改进》

机机电电及及自自动动化化学学院院《机电传动系统》课程报告姓名：学号：专业：机械制造届别：2007课任老师：2010年06月M7130平面磨床电气控制系统改进摘要介绍了M7130平面磨床的主要结构、原理和电气控制电路。磨床的电磁吸盘电路是机床电气的主要组成部分，为了使磨床电磁吸盘的吸力更稳定，运行更安全可靠，对M7130平面磨床电磁吸盘控制线路进行了改进。关键词：磨床；电路；改进１、引言目前普通磨床是机械加工行业普遍应用的通用设备。通过对M7130平面磨床的结构原理和电气控制电路的阐述，结合实践发现磨床电磁吸盘的原控制电路存在一定的安全隐患。为了使磨床电磁吸盘运行更安全可靠，对M7130平面磨床电磁吸盘控制线路进行了改进。２、M7130卧轴矩台平面磨床的主要结构和原理2.1M7130平面磨床的主要结构M7130卧轴矩台平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、操作手柄等构成，外形结构如图1所示。图1卧轴卧台平面磨床外形结构图1—立柱；2—滑座；3—砂轮箱；4—电磁吸盘；5—工作台；6—床身2.2M7130平面磨床的原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。工作台在床身导轨上作往复运动（纵向运动）。固定在床身上的立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动（横向运动），砂轮箱内装有电动机，电动机带动砂轮作旋转运动。平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。工作时，砂轮旋转，同时工作台带动工件右移（如图2所示），工件被磨削。然后工作台带动工件快速左移，砂轮向前作进给运动，工作台再次右移，工件上新的部位被磨削。这样不断重复，直至整个待加工平面都被磨削。图2矩形工作台平面磨床工作图1—砂轮；2—主运动；3—纵向进给运动；4—工作台；5—横向进给运动；6—垂直进给运动３、M7130卧轴矩台平面磨床电气控制原理图3为M7130型平面磨床电气控制线路图。图3M7130型平面磨床电气控制电路图3.1主电路分析主电路有三台电动机，M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，M3为液压泵电动机。M1由接触器KM1控制。插上插销X1后，M2将与M1同时启动和停止；不用冷却液时，可将插销X1拔掉。M3由接触器KM2控制。三台电动机共用熔断器FU1作短路保护，M1和M2用热继电器FR1作长期过载保护，M3用热继电器FR2作长期过载保护。3.2电动机控制电路分析控制电路可分为电动机控制电路和电磁吸盘控制电路两部分。由控制按钮SB1、SB2与接触器KM1构成砂轮电动机M1的单向旋转直接启动控制电路；由控制按钮SB3、SB4与KM2构成液压泵电动机单向旋转直接启动控制电路。这两台电动机的启动和停止都可独立进行。但想要启动电动机，只要在转换开关SA2的触点SA2（6—8）闭合，或欠电流继电器KA的常闭触点KA（6—8）闭合的条件下方可实现。3.3电磁吸盘控制电路的分析电磁吸盘又称电磁工作台，是平面磨床的重要组成部分。它用以吸持工件，代替装夹工件，便于砂轮进行磨削。电磁吸盘的结构如图4所示，它由盘体、线圈、盖板三部分构成。盘体由铸钢制成，在其中部凸起的心体A上绕有线圈。钢制盖板中有非磁性材料制成的隔磁层，当线圈通电时，磁力线不能通过隔磁层，而只能通过放在盖板上面的工件构成闭合磁路，从而使工件被吸牢在盖板上。图4只是电磁吸盘的一部分，电磁吸盘由许多同样的部分构成，使得工件放在盖板上的任何地方都能被吸牢。图4电磁吸盘结构图电磁吸盘的外形有矩形和圆形两种，矩形平面磨床采用矩形电磁吸盘。电磁吸盘的线圈不能通以交流电，只能通以直流电。交流电会使工件产生振动和涡流，振动妨碍加工，涡流导致工件发热。当工件加工完毕时，由于吸盘和工件有剩磁，工件难以取下。为了消除剩磁，在取下工件前，应将工作台和工件去磁。去磁方法是在吸盘线圈中通入反向电流，所通电流的大小和时间应适当，否则会使工件反向磁化。若工件对去磁要求严格，在取下工件后，还要用交流去磁器进行处理。交流去磁器是平面磨床的一个附件。电磁吸盘控制电路可分为整流装置、控制装置和保护装置三部分，如图3所示。电磁吸盘整流装置由整流变压器T1与桥式全波整流器VC组成，输出110V直流电压对电磁吸盘供电。电磁吸盘由转换开关SA2控制。SA2有三个位置：充磁、断电和去磁。当SA2置于“充磁”位置时，触点SA2（301—303）与触点SA2（302—304）接通，整流器的输出经302—304—KA—306—YH—303—301使电磁吸盘YH通电。当SA2置于“去磁”位置时，触点SA2（301—305）、SA1（303—302）及SA2（8—6）接通，此时整流器输出经302—303—YH—306—KA—304—R2—305—301使电磁吸盘通电。在“充磁”状态时，电磁吸盘获得整流器输出的110V直流电压，极性为上负下正，并串入了欠电流继电器KA。电流足够大时，KA的常开触点闭合，为电动机控制电路的操作做好准备。在加工过程中，若吸盘电流大大降低或消失，KA的常开触点断开使电动机控制线路断电，电动机停转，以避免磨削时因吸力不足而使工件飞出。但是，在要单独对砂轮或工作台进行调整时，不需要电磁吸盘工作。这时，为使电动机控制电路也能操作，将SA2的一对触点SA2（8—6）与KA（8—6）并联。这样，在需要单独调整砂轮或工作台时，可将SA2扳在“去磁”位置，SA2（8—6）便闭合，使得电动机控制电路被接通。当开关SA2置于“去磁”位置时，电磁吸盘回路中串入了电阻R2，并且电磁吸盘获得的直流电压是上正下负，流过的直流电流与充磁时相反，实现了去磁。串入R2是为了适当减小去磁电流，以不致造成反向磁化。若工件对去磁要求严格，在取下工件后，还需要用交流去磁器进行处理。图3中的插座X2就是为插接去磁器而预备的。电磁吸盘线圈是一个大电感，当线圈断电时，两端会产生很高的自感电压，会把线圈绝缘损坏，以及在开关SA2上产生很大的火花，导致开关触点的损坏。为此，电路中接了电阻R3作为其放电回路，以释放线圈中储存的磁场能量。另外，图3中的R、C是用于吸收交、直侧通断时产生的浪涌电压，作为整流装置的过电压保护。3.4照明电路照明电路由变压器提供36V安全电压，由开关SA1控制照明灯EL。４、M7130平面磨床电磁电路的改进方法（设想）4.1原电磁吸盘电路存在的问题M7130平面磨床电磁吸盘通常都是用来吸牢工件，并使工件能够被安全加工的一个不可缺少的装置。为了防止因吸盘对工件吸力不足(或失去吸力)而导致工件飞出，造成工件损坏或人身事故，目前生产中所用磨床的电磁吸盘电路采用的是单重保护，即只用一个欠流继电器KA作欠流保护，如图5所示。但在实践中发现两个问题：一是当出现欠流故障时，而欠流继电器KA的常开接点因故不能松开，这时将失去保护作用，容易出现事故。二是当吸盘线圈出现断线(或接触不良)故障时，没直报警功能。图5改进前的控制电路4.2改进后的吸盘电路及工作原理为达到节约降耗且解决上述存在的问题，在原电磁吸盘电路的基础上进行改进，改进后的吸盘电路，如图6所示。在原电路的基础上增加了吸盘电路的二重保护及报警功能。继电器3KA和电阻R2及可调电阻R3支路构成吸盘失压保护电路，R3的串入是为了确保在3KA闭合的电压范围内，吸盘吸力在允许范围。若1、2两端电压正常，3KA的常开接点闭合，为电机的启动作好准备；若1、2两端无电压(或电压降低，如全波整流因故变成半波整流)时，3KA的常开接点断开，电机控制支路断电，电机停机，达到了失压保护作用。另一方面，若工作正常，3、4两端电压U340.9V时，光电耦合器截止，三极管T也截止，继电器4KA线圈不导通，其常闭接点4KA闭合，为电机的启动作好准备，其常开接点4KA断开，电铃DL不响，报警指示灯HL不亮；若吸盘线圈断开(或接触不良)，3、4两端电压U340.9V时，光电耦合器导通，三极管T饱和导通，4KA线圈得电，其常闭接点4KA断开，切断控制支路使电机停止，达到了保护作用，同时常开接点4KA闭合，电铃DL响，信号灯HL亮，达到了报警的作用。图6改进后的控制电路５、结束语改进后的M7130平面磨床电磁吸盘电路控制部分结构简单，操作方便，工作稳定安全可靠。通过对M7130平面磨床电磁吸盘控制电路的改进，对M7130平面磨床的主要结构和原理有了一定的了解，对M7130平面磨床的电气控制电路有了一定的熟悉。在今后的学习中，要对常见机床的电气控制电路更进一步的了解和熟悉。参考文献：［1］赵秉衡．工厂电气控制设备．北京：冶金工业出版社，2001．P127-130。［2］林滨杰．M7130平面磨床电磁电路的改进．哈尔滨，2008[3]孙平．电气控制与PLC课件．浙江水利水电专科学校