X62W万能铣床电气控制

-1-《机床电气控制》X62W万能铣床电气控制课程设计说明书姓名毛华班级数控0803学号20081441专业数控技术时间2010年6月指导老师陈修禹-2-目录第一章绪论…………………………………………………………31.1铣床国内外研究状况和发展趋势………………………………31.2铣床简单介绍……………………………………………………51.2.1铣床的选型…………………………………………………5第二章X62W万能铣床硬件设计……………………………………52.1X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求…………………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第三章电气控制原理………………………………………………143.1电气原理图………………………………………………………153.2主电路分析………………………………………………………153.3控制电路分析……………………………………………………163.4常见故障分析……………………………………………………19第四章总结……………………………………………………………21心得……………………………………………………………………21参考文献………………………………………………………………22-3-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许多部门得到广泛应用。随着电子技术的发展，可编程序控制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一直起着不可替代的作用。自动铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，运转费用低的特点，已成为现代生产中的主要设备。自动铣床控制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控制仪器的出现，铣床控制的设计方案也越来越先进，越来越趋于完美，各种参考文献也数不胜数。在我国70～80年代大多数铣床中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此,继电器本身固有的缺陷,给铣床的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。1.1铣床国内外研究状况和发展趋势从上世纪80年代起铣床制造业的发展虽有起伏但对自动控制技术和自动铣床床一直给予较大的关注。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可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年代先后完成了自动机床产业进程，其中一些-4-著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发展，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发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进等等。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发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。X62W铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、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发展和技术进步的能力。X62W铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、-5-伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。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，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。1.2铣床的简单介绍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似，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，电气控制线路经过系列化以后也基本一样。-6-第二章X62W万能铣床硬件设计2.1X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求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改变电源相序实现。2、由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。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配合来实现。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、根据加工工艺的要求，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。该铣床采用机械操纵手柄和位置开关相配合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用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根据外界特定的信号和要求,自动或手动接通和断开电路,断-7-续或连续地改变电路参数,实现对电路或非电对象的切换、控制、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交流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，按照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）电力拖动及自动控制系统用的控制电器。属于这一类的主要有接触器、起动器和各种控制继电器。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用于两种以上电源或负载的转-8-电电器换向开关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交流接触器直流接触器主要用于远距离频繁起动或控制电动机，以及接通和分断正常工作的电路控制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控制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控制控制器凸轮控制器平面控制器主要用于电器控制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控制电路电阻器铁基合金电阻用于改变电路和电压、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-9-2.3X62W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，应优先采用笼型异步电动机。设计中的机床因为吴特殊调速要求，所以采用笼型异步电动机，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。-10-（2）电源总开关的选择电源开关QS只要给M1、M2、M3电动机提供电源，而在控制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，具体为：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）按钮的选择根据需要触点的数目、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的选择将同控制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，交流36V，40W符号名称型号规格用途数量-11-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