X52K立式铣床的改造2

国家职业资格全省统一鉴定维修电工技师（国家职业资格二级）论文题目：X52K立式铣床的改造姓名：傅兴身份证号：320721198801033672所在省市：江苏省常州市所在单位：江苏省常州技师学院目录第一章X52K立式铣床的简介·················1第一节X52K立式铣床··························1第二节X52K立式铣床的结构特点····················2第三节X52K立式铣床的主电路分析··················4第四节X52K立式铣床的控制电路分析·················5第二章：X52K立式铣床的电气系统的硬件改造··10第一节改造的目的······························10第二节传感器的选用····························10第三节PLC的选用·····························13第四节PLC输入输出分配表·······················15第五节PLC接线图·····························16第三章：X52K立式铣床电气系统的软件设计····17第一节主要程序编写····························17第二节改造后的优点····························19论文的总结··································19答谢词······································20参考文献····································20X52K型立式升降铣床的改造摘要：X52K型立式升降铣床是一种早期的立式铣床，是一种应用范围很广的机床。主要用于机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的加工。传统X52K立式铣床由于采用的是继电器控制，主传动系统的调速均采用多联齿轮离合器的方式，在实际加工过程中暴露出噪声大，起动传动不平稳，换速时冲击大等问题。本次论文通过以PLC为控制核心，采用传感器等技术对X52K机床控制部分进行电气改造。这可以大幅度节约电能，提高系统的自动化程度，并使系统运行可靠稳定，结构简单，维修，维护，调整方便，经济实用配置，取代了传统的继电器控制系统。关键词：铣床PLC传感器X52K立式铣床的改造第1页/共20页第一章X52K立式铣床的简介一．X52K立式铣床本机床是一种强力金属切削机床，机床的主轴传动系统由功率为7.5kw的电动机驱动，能承受重负荷切屑。主轴锥孔可直接或通过附件安装各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型铣刀、端面铣刀等刀具，适于加工各种零件的平面、斜面、沟槽、孔等，是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的理想加工设备图1-1X52K立式铣床实物图X52K立式铣床的改造第2页/共20页二．X52K立式铣床的结构特点1.X52K立式铣床的结构X52K为立式升降台铣床，其主轴轴线垂直于工作台面，外形如图1-2所示，主要由床身、立铣头、主轴、工作台、升降台、底座组成。图1-2X52K立式铣床结构图(1)床身—固定和支承铣床各部件；(2)立铣头—支承主轴，可左右倾斜一定角度；(3)主轴—为空心轴，前端为精密锥孔，用于安装铣刀并带动铣刀旋转；(4)工作台—承载、装夹工件，可纵向和横向移动，还可水平转动；（5）升降台—通过升降丝杠支承工作台，可以使工作台垂直移动；（6）变速机构—主轴变速机构在床身内，使主轴有18种转速，进给变速机构在升降台内，可提供18种进给速度；X52K立式铣床的改造第3页/共20页（7）底座—支承床身和升降台，底部可存储切削液。2.X52K立式铣床的特点(1)立铣头可在垂直平面内顺、逆回转调整±45°，拓展机床的加工范围；主轴轴承为圆锥滚子轴承，承载能力强，且主轴采用能耗制动，制动转矩大，停止迅速、可靠。(2)工作台X/Y/Z向有手动进给、机动进给和机动快进三种，进给速度能满足不同的加工要求；快速进给可使工件迅速到达加工位置，加工方便、快捷，缩短非加工时间。(3)X、Y、Z三方向导轨副经超音频淬火、精密磨削及刮研处理，配合强制润滑，提高精度，延长机床的使用寿命。(4)润滑装置可对纵、横、垂向的丝杠及导轨进行强制润滑，减小机床的磨损，保证机床的高效运转；同时，冷却系统通过调整喷嘴改变冷却液流量的大小，满足不同的加工需求。(5)机床设计符合人体工程学原理，操作方便；操作面板均使用形象化符号设计，简单直观。3.X52K立式铣床电器元件明细表X52K立式铣床主要技术参数X52K主轴端面至工作台距离(mm)45～415主轴中心线到床身垂直导轨的距离(mm)350X52K立式铣床的改造第4页/共20页主轴孔锥度7：24ISO50主轴孔径(mm)29主轴转速(r.p.m)30～1500/18极立铣头最大回转角度±45°主轴轴向移动距离(mm)85工作台工作面(宽度×长度)(mm)1325×320工作台行程纵向/横向/垂向（手动/机动)(mm)720/700、255/240、370/350工作台进给范围纵向/横向/垂向(mm/min)23.5～1180/23.5～1180/8～394工作台快速移动速度纵向/横向/垂向(mm/min)2300/2300/770T型槽槽数/槽宽/槽距(mm/)3/18/70主电机功率(mm)7.5进给电机功率(kw)1.5外形尺寸(mm)2530×1890×2380机床净重(kg)3200三．X52K立式铣床的主电路分析X52K立式铣床的改造第5页/共20页主电路中有三台电动机，主轴电动机M1，冷却泵电动机M2和工作台进给电动机M3。如图1-3所示。主轴电动机M1能正，反转，由转换开关SC5控制，停车时有全波整流能耗制动，主轴通过机械调速可获18种速度。冷却泵电动机M2通过传动机构将冷却液输送到切割处，进行冷却。工作台进给电动机M3的正，反转由接触器KM3和KM4控制。通过机械传动可使工作台在横向，纵向和垂直方向做手动进给，机动进给和快速移动。主轴和工作台都采用调速盘选择速度，在切换齿轮以改变速度时，主轴电动机M1和工作台进给电动机M3应当做短时的低速转到（冲动），使齿轮易于啮合。图1-3X52K立式铣床主电路图四．控制电路分析1．主轴电动机M1控制X52K立式铣床的改造第6页/共20页M1的正，反转由转换开关SC5控制，这是由于铣床主轴的旋转方向不需要经常变换。采用手动的转换开关可以控制线路比较简单，运行也更可靠，所以没有采用两只接触器的控制线路。主轴电动机M1的定子绕组经接触器KM2的主触头可以接通直流电源进行能耗制动。能耗制动的直流电源由桥式整流器UR供给。X52K型立式铣床有两套操作按钮和操作手柄，分别安装在机床的正面和左侧面，以实现两地控制，其中SB1和SB2是主轴电动机M1的停止按钮，SB3和SB4为启动按钮。主轴电动机M1的旋转方向在启动前由转速开关SC5选定。按下启动按钮SB3或SB4，接触器KM1线圈得电，KM1常开触头闭合自锁，KM1主触头闭合，电动机M1启动。同时KM1的一个动合触头闭合，接通工作台控制电路的电源。按下停止按钮SB1或SB2，它们的常闭触头断开接触器KM1的线圈电路，常开触头接通接触器KM2的线圈电路，KM1常闭触头复位后，KM2得电吸合，将全波整流电源送到电动机M1的定子绕组，进行能耗制动。松开SB1或SB2，接触器KM2断电释放，主轴电动机M1制动结束。行程开关SQ7与主轴的调速机构联动，在切换主轴转速时，能使主轴电动机M1短时冲动。主轴调速应在主轴电动机M1停车时进行，先将一个调速手柄扳开，将调速盘转到需要的转速，然后将手柄扳回到原来位置，压合行程开关SQ7，SQ7的常开触头SQ7-1短时闭合，接触器KM1短时吸合，随后又释放，主轴电动机M1就短时冲X52K立式铣床的改造第7页/共20页动，使齿轮易于啮合。同时SQ7-2常闭触点断开，使接触器KM1的自锁回路断开。行程开关SQ7复原时，SQ7-1断开，KM1线圈断电释放，SQ7-2恢复闭合，主轴电动机M1停转。2.冷却泵电动机M2控制M2用转换开关SC3控制。合上SC3，当接触器KM1吸合时，冷却泵电动机M2与主轴电动机M1同时启动。3.工作台进给电动机M3控制不使用圆形工作台时，转换开关SC1应扳到断开位置，触头SC1-1,SC1-3闭合，SC1-2断开。在加工过程中，工作台进给电动机M3的正，反转有KM3和KM4两个接触器控制。接触器KM3主触头闭合时电动机M3正转，工作台可向左，向前或向下进给；KM4吸合时电动机M3反转，工作台可向左，向后或向上运动。工作台还可快速移动，由快速接触器KM5和快速移动电磁铁YC控制。工作台的快速移动和进给运动由同一台电动机M3拖动。X52K型立式铣床工作台的进给运动用手柄操作。进给电动机M3可以在两种情况下工作，一般情况是主轴电动机启动运行后，接触器KM1的常开触头接通工作台进给电动机的控制电路的电源，另一种情况是主轴电动机没有启动，需要工作台快速移动，按下SB5或SB6，KM5线圈得电，KM5常开触点接通工作台快速移动的控制线路电源。X52K立式铣床的改造第8页/共20页工作台纵向进给操作手柄有三个位置，即向左，向右和停止。纵向进给操作手柄转到向左或向右位置时，推动一个离合器接通纵向进给丝杠。同时手柄通过联动机构操作行程开关SQ1和SQ2，手柄扳倒向右位置，行程开关SQ1的常开触点SQ1-1闭合，常闭触点SQ1-2断开。SQ1-1闭合，手柄扳回到向左位置，行程开关SQ1复位，SQ2被压合，SQ2-2断开，SQ2-1闭合，接触器KM4线圈得电吸合，电动机M3反转，工作台向左进给，手柄扳倒零位，SQ1和SQ2都复位，接触器KM3和KM4的线圈电路都断开，进给电动机M3停止。工作台横向和垂直进给操作手柄有五个位置，向前，向后，向下，向上和零位。手柄接通横向和垂直进给丝杠通过联动机构又能控制行程开关SQ3和SQ4。手柄在向前和向下位置时，SQ3的常开触头SQ3-1闭合，常开触头SQ3-2断开，手柄在向后和向上位置时，SQ4的常开触头SQ4-1闭合，常闭触头SQ4-2断开，手柄在零位，SQ3和SQ4的常开触头断开，常闭触头闭合，操作手柄的各个位置互相联锁，不可能同时接通不同方向的进给运动。行程开关的常闭触头SQ1-2和SQ2-2串联，SQ3-2与SQ4-2串联，两条串联支路再并联连接，这样的连接可防止两个手柄都板离零位的不正确的操作方法。如果两个手柄都不在零位，则两条并联支路都不通，接触器KM4和KM5的线圈都不能获电动作，工作台进给电动机不会启动。工作台也采用调速盘和调速手柄调速，在调速时，工作台的两个手柄都不应当在零位，主轴电动机M1应该启动，工作台变速步骤与X52K立式铣床的改造第9页/共20页主轴的变速步骤相同。当手柄扳回原位时，行程开关SQ6短时动作，常开触点SQ6-1闭合，常闭触点SQ6-2断开，接触器KM3短时间吸合又释放。工作台进给电动机M3短时冲动，使齿轮易于啮合。工作台进给运动用手柄操作，这是它的优点，但是手柄和电气设备的联动机构复杂，易发生故障。在主轴电动机未开动时，工作台可以在各个方向做快速移动，快速移动的方向也由操作手柄的位置决定，板好工作台操作手柄的位置，按下按钮SB5或SB6,接触器KM5线圈获电吸合KM5的主轴点闭合，接通电磁铁YC，使工作台快速移动的传动机械接通，KM5的动合触头闭合，接通工作台控制线路的电源，使接触器KM3或KM4线圈能获电吸合工作台就在选定的方向快速移动。工作台快速移动用点动控制，松开按钮SB5或SB6，工作台快速移动停止。如果主轴已开动，工作台已按某个进给方向移动，按下快递移动按钮SB5或SB6，接触器KM5线圈得电，电磁铁YC吸合，工作台就在原来进给方向做快速移动。松开按钮SB5或SB6，工作台快速移动又变为原来的进给运动。X52K立式铣床控制电路如下图1-4所示X52