机电传动与控制综合训练M7475b型立轴平面磨床控制电路分析

辽宁工程技术大学《机电传动与控制》课程综合训练项目报告综合训练项目M7475b型立轴圆台平面磨床控制电路设计指导教师李建刚院（系、部）机械学院专业班级机电14-4班组别第八组学号1407060432姓名周乃发日期2016.11.5一、综合训练项目任务书综合训练项目M7475b型立轴圆台平面磨床控制电路设计目的和要求：加强对继电-接触器控制线路的单机拖动系统的理解；应用电气控制的基本理论和方法，解决某型机床往复运动问题；提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。成果形式：M7475b型立轴圆台平面磨床控制电路设计说明书，主回路和控制回路的图纸2-3张。相关参数：M7475b型立轴圆台平面磨床磨削工件最大尺寸（直径×高）：Φ780*300mmM7475b型立轴圆台平面磨床工作台最大回旋直径：Φ780mmM7475b型立轴圆台平面磨床工作台转速20r/minM7475b型立轴圆台平面磨床工作台移动距离450mmM7475b型立轴圆台平面磨床工作台移动速度4m/minM7475b型立轴圆台平面磨床磨头快速移动速度0.22m/minM7475b型立轴圆台平面磨床手轮每转磨头垂直移动距离0.5mmM7475b型立轴圆台平面磨床刻度盘每圈磨头垂直移动距离2.5mmM7475b型立轴圆台平面磨床刻度盘每格磨头垂直移动距离0.01mmM7475b型立轴圆台平面磨床磨头电机功率25KWM7475b型立轴圆台平面磨床磨头升降电机功率0.75KWM7475b型立轴圆台平面磨床工作台移动电机功率0.75KWM7475b型立轴圆台平面磨床工作台旋转电机功率2.2/2.8KWM7475b型立轴圆台平面磨床机床总功率30KW详细设计要求：（1）M7475b型立轴圆台平面磨床工作台由工作台转动电动机M2和工作台移动电动机M3两台电动机控制。其中工作台转动电动机M2由KM4、KM5控制，当机床电磁吸盘欠电流或零电流时，KM4、KM5失电释放，M2停止运转；此外，SA1可控制M2高速、低速、零速三挡。对于工作台移动电动机M3，SB4是其正转电动按钮，SB5是反转点动按钮；此外，当工作台在退出和进入过程中撞击ST1或ST2时，M3退出或进入将停止。；（3）按下反向启动按钮SB3，工作台则先后退，再前进，以此循环，自动往返运动；（4）电动机具有短路保护、长期过载保护，自锁和互锁保护；（5）能熟练运用绘图软件绘制龙门刨床控制主回路图、控制回路图和自动往返工序流程图。（2）按钮SB1为机床的总起动按钮；SB9为总停止按钮；SB2为砂轮电动机M1的起动按钮；SB3为砂轮电动机的停止按钮；SB4、SB5为工作台移动电动机M3的退出和进入的点动SB6、SB7为砂轮升降电动机M4的上升、下降点动按钮；SB8、SB10为自动进给起动和停止按钮；手动开关SA1为工作台转动电动机M2的高、低速转换开关；SA5为砂轮升降电动机M4自动和手动转换开关；SA3为冷却泵电动机M5的控制开关；SA2为充、去磁转换开关。按下按钮SB1，电压继电器KV通电闭合并自锁，按下砂轮电动机M1的起动按钮SB2，接触器KM1、KM2、KM3先后闭合，砂轮电动机M1作星-三角降压起动运行。将手动开关SA1扳至“高速”档，工作台转动电动机M2高速起动运转；将手动开关SA1扳至“低速”档，工作台转动电动机M2低速起动运转。按下按钮SB4，接触器KM6通电闭合，工作台电动机M3带动工作台退出；按下按钮SB5，接触器KM7通电闭合，工作台电动机M3带动工作台进入。砂轮升降电动机M4的控制分为自动和手动。将转换开关SA5扳至“手动”档位置（SA5-1），按下上升或下降按钮SB6或SB7，接触器KM8或KM9得电，砂轮升降电动机M4正传或反转，带动砂轮上升或下降。将转换开关SA5扳至“自动”档位置（SA5-2），按下按钮SB10，接触器KM11和电磁铁YA通电，自动进给电动机M6起动运转，带动工作台自动向下工进，对工件进行磨削加工。加工完毕，压合行程开关ST4，时间继电器KT2通电闭合并自锁，YA断电，工作台停止进给，经过一定的时间后，接触器KM、KT2失电，自动进给电动机M6停转。冷却泵电动机M5由手动开关SA3控制。（3）电动机具有短路保护、长期过载保护，自锁和互锁保护。（4）能熟练运用Visio绘制Z35型摇臂钻床控制主回路图、控制回路图。（5）机床的运动主运动。包括磨外圆时砂轮的旋转运动及磨内圆时砂轮的旋转运动。磨外圆和磨内圆的主运动分别由两台电动机驱动，设有互锁机构。进给运动。包括工件旋转运动、工件纵向往复移动及砂轮横向移动。纵磨时，横向进给运动是周期性间歇进给；切入式磨削时，是连续进给运动。辅助运动。辅助运动是指砂轮快速进退时工作台手动移动及尾座套筒的退回。二、指导教师评阅意见指导教师签字：三、综合训练项目设计内容1、磨床简介1.1引言所有用砂轮、砂带、油石、研磨剂等为工具对金属表面进行加工的机床，称为磨床。磨床的加工特点是可以获得高的加工精度和很低的表面粗糙度，因此，磨床主要用于零件的精加工工序，特别是淬硬钢件和高硬度特殊材料的零件表面。随着科学技术的不断发展，对仪器、设备零部件的精度和表面粗糙度要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多，以及由于精密铸造和精密锻造技术的不断发展，有可能将毛坯不经其他切削加工而直接由磨床加工后形成成品。因此，现代机械制造业中磨床的使用越来越广泛，磨床在机床总量中的比重也在不断上升。平面磨床为磨床的一种。主要用砂轮旋转研磨工件以使其可达到要求的平整度,根据工作台形状可分为矩形工作台和圆形工作台两种，矩形工作台平面磨床的主参数为工作台宽度及长度，圆台平面磨床的主参数为工作台面直径。根据轴类的不同可分为卧轴及立轴磨床之分。如M7130卧轴矩台平面磨床，M7475立轴圆台平面磨床。立轴圆台平面磨床床身是以砂轮端面进行磨削，是一种高效率，精密稳定的加工磨床。该系列机床在提高床身和磨头刚性方面已做了较大改进。立柱采用三点调整，结构紧凑，工作台为圆形强力电磁吸盘，磁力平滑可调，精度稳定，功率大，可充退磁，并配有冷却液净化装置等特点。1.2磨床的发展史十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨床。1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用。1.3磨床发展现状1.3.1自动化：工具制造厂生产新刀具时，由于批量大，所以效率高。但刀具修磨厂就没有这种条件，只有通过自动化来解决效率问题。刀具修磨商并不要求机床实现无人操作，但希望一名操作者能够看管多台机床以控制成本。1.3.2应用软件的开发：现在工厂希望磨削加工的自动化程度越高越好，不管生产批量大小，问题的关键是实现柔性化。他近年的工作致力于建立一套刀具和砂轮的自动装卸系统，以实现磨削过程无人看管或尽量减少看管。软件的重要性日益增加的原因是：有能力手工操作磨制复杂刀具的高水平工人数量在减少。另外，手工制作的刀具也难于满足现代机床对切削速度和精度的要求。与CNC磨削相比，手工磨削会降低切削刃的质量和一致性。因为手工磨削时，刀具要靠在支承片上，砂轮磨削方向指向切削刃，这就会产生刃口毛刺。而CNC磨削则相反，工作时不用支承片，磨削方向背离切削刃，就不会产生刃口毛刺。1.3.3高精度：许多制造商把减少操作时间作为首要目标，但另外一些厂商却把零件质量放在最重要的位置(如高精度刀具和医用零部件制造商)。随着磨床生产技术的改进，新近开发的机床能够保证非常严格的公差和超常的光洁度。1.4发展趋势据不完全统计，不久前在美国芝加哥举行的国际制造技术展览会（IMTS）上有20多家平磨专业生产厂的60多台平面磨床以平磨实物形式参展，包括了欧、美、日及我国的主要平磨制造厂。有关专家分析了此次参展的平面磨床的主要特点并预测今后平面磨床的发展趋势。主要特点有：从规格上看，以小型平磨为主，在全部平磨展品中，台面宽200mm以下的几乎占50%，小规格机床的运输及布展比较方便；国外平磨不分普通、精密、高精度的精度等级，相对小规格机床，精度容易做得很高；在国际市场上，中、小规格平磨的潜在需求很大。从控制上看，70%以上的平磨展品为数控型，有单轴、双轴及三轴数控，最多达五轴控制，尤其是400以上的大规格机型，全为数控型。由于技术水平的发展导致功能变化，平磨已从传统的平面磨向成形磨转变，常规控制已难以实现功能的要求。数控平磨已形成一个市场潮流。从功能上看，50%以上的平面磨床不仅仅用于水平平面加工，而且转向成形、台阶、切入、快速抖动、三维空间曲线等表面磨削加工，如ELB、BLM公司以平磨为基础变化而成的五轴联动磨削中心，可实现非平面型复杂曲面的磨削；Unison、Trutech公司的柔性磨削系统，可实现成形、无心、外圆、工具、轮廓等磨削工艺；还有裕福、Parker公司等的快速抖动磨等，反映出平磨是磨床类机床中演变潜力最大的一种机型。发展呈现四大变化：高速、复合、高精度、高刚性仍是金切机床的发展主调，但又有新的变化。复合，已从原来的为复合而复合转为从实用高效考虑为主，如车、铣复合，车、铣、钻的复合，铣床和电火花的复合；从功能上看，复合型机床的针对性很强，针对某类零件考虑；从精度上看，定位精度＜2μm，重复定位精度≤±1μm的机床已比比皆是；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min，13kw达42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心。模块化的设计在机床制造中已得到普遍应用。横向系列、纵向系列、全系列、跨系列的模块化设计，在展品中体现得淋漓尽致。全自动的概念已发生变化。传统的全自动机床是用一只气动或液动的机械手实现工件的自动上、下料，但展览上有超过10台以上的加工中心和车削中心，采用真正意义的多关节串联式机器人，来实现工件的上、下料，包括完工零件的堆放。控制的范围加大，组线的灵活性加强，同时辅助配套的机械大大减少。环保要求越来越高。在展出的展品中，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。另一方面，大量的工业清洗机和切削液处理机系统的展出，亦同时反映现代制造业对环保越来越高的要求。未来平磨发展的根本在于设计创新：平磨是数控刀柄磨床类机床中发展潜力最大的机床，在完成传统的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、台面、磨头等大件为基础，可以演变成外圆、曲线、工具、无心等磨床。我国应在完成平磨规格系列的完善后，跳出传统的平面磨削的思维转到曲线或轮廓等非平面磨削加工的思路上去进一步发展，形成具有我们自己特色的技术和产品。模块化设计将是贯穿产品设计全过程的一条主线，无论是机床技术发展的潮流还是市场竞争的要求；无论是降低成本的需要，还是提高产品质量的需要，都要求我们在今后产品的开发设计中，切实