铣床电气控制课程设计

1第一章2设计要求1.1设计题目设计铣床电气控制课程设计指导书1.2设计要求1．主轴电动机控制1M为主轴拖动电动机。从主电路看出，主轴电动机的转向由转换开关5SA电阻R和速度继电器KV组成停机反接制动控制。表1转换开关5SA动作表触点线端标号操作手柄位置顺铣停止逆铣15SA1121WU－－+25SA1121UU+－－25SA1121WW+－－45SA1121UW－－+（1）主轴电动机起动接通电源开关Q，选择主轴电动机转向，操作转换开关5SA于所需位置。主轴电动机起动、停止分别由装于工作台上与床身上的控制按钮1SB、2SB和3SB、4SB实现两地控制。按下按钮1SB或2SB，接触器1KM得电，主触点闭合并自锁，主轴电动机按预选方向起动，带动主釉、铣刀旋转，同时速度继电器KV常开触点闭合，为停机反接制动作准备。（2）太短，反接制动的时间也太短，制动效果差，因此，操作时要在主轴快停机时再松开按钮。（3）主轴的变速冲动主轴的变速采用圆孔盘式结构，变速时操作变速手柄在拉出或推回过程中短时触动冲动开关7SQ，主轴电动机瞬动一下而实现。主轴处于停车状态时，操作变速手柄，触动冲动开关7SQ使接触器2KM瞬时得电，电动机定子串电阻冲动一下，带动齿轮转动一下，便于齿轮啮合，完成变速。主轴已起动工作时，要变速同样操作变速手柄，操作时也触动冲动开关7SQ，使接触器2KM失电，2KM得电一下进行反接制动，使主轴转速迅速下降，以便于在低速下齿轮啮合，完成变速后，应重新按起动按钮，主轴电动机转动继续工作。主轴在变速操作时，以较快速度将手柄推入啮合位置，因为7SQ的瞬动是靠手柄上凸轮的一次接触达到，如果推入动作缓慢，凸轮与7SQ接触时间延长，会3使主油电动机转速过高，从而使齿轮啮合不上，甚至损坏断轮。2．工作台进给运动控制工作台的进给运动需在主轴起动之后进行。接触器KM常开触点（11－12）闭合，接通进给控制电源。工作台的左、右、前、后、上、下方向的进给运动均由进给拖动电动机2M驱动，通过2M电动机的正、反转及机械结构的联合动作，来实现六个方向的进给运动。控制工作台运动的电路是与左、右机械操作手柄联动的行程开关1SQ、2SQ及与前、后、上、下操作手柄联动的行程开关3SQ、4SQ组成复合控制。这时圆工作台开关1SA在断开位置，即1SA触点（17－18）和（12－22）接通，（12－19）断开，进给电动机通过工作台方向操作手柄进行控制。圆工作台开关1SA动作表见表2。表2圆工作台开关1SA动作表触点线端标号操作手柄位置圆工作台工作圆工作台不工作11SA17－18－+21SA22－19+－31SA12－22－+（1）工作台的左、右（纵向）进给运动工作台的左、右进给运动由工作台前面的纵向操作手柄进行控制。当将操作于柄扳到向右位置时，行程开关1SQ压合，其常开触点（18－19）接通，常闭触点（25－17）断开，此时，控制电源经（12－15－16－17－18－19）接通接触器3KM，3KM吸合，主触点接通2M电动机正序电源，2M正向旋转，工作合作向右进给运动。同理，当将操作手柄扳到向左位置时，行程开关2SQ压合，工作台向左进给运动。若将手柄置于中间位置，1SQ、2SQ复原，3KM、4KM均不吸合，工作台停止左右方向运动。（2）工作台前后（横向）进给运动和上、下（垂直）进给运动工作台的前后及上下进给运动，共用一套操作于柄控制，手柄有5个控制位置，处于中间位置为原始状态，进给离合器处于脱开状态，行程开关3SQ、4SQ均复位，工作台不运动。当操作向前、向后手柄时．通过机械装置连结前、后进给离合器。当操作向上、向下手柄时，连结上、下进给离合器。同时，使3SQ或4SQ压合接通，2M电动机正向或反向旋转，带动工作台作前后、上下进给运动。工作台向前和向下进给运动的电气控制电路相同。当将操作手柄扳到向前或向下位置时，压合行程开关3SQ，使其常闭触点断开，常开触点闭合，控制电源经（12－22－25－17－l9）接通3KM线圈，3KM吸合，进给电动机2M正向旋转并通过机械联动将前、后进给离合器或上、下进给离合器接入，使工作合作4向前或向下方向的进给运动。工作台向后和向上进给运动也共用一套电气控制装置。当将操作手柄扳到向后或向上位置时。压合行程开关4SQ，进给电动机反向旋转．使工作台作向后或向上方向进给运动。（3）圆工作台的工作圆工作台的回转运动由进给电动机2M经传动机构驱动。在使用时，首先必须将圆工作台转换开关1SA扳至“接通”位置，即圆工作台的工作位置。此时，SA的触点（12－22）、（17－18）断开，（22－19）接通，这样就切断了铣床工作台的进给运动控制回路，工作台就不可能作左、右、前、后和上、下方向的进给运动。圆工作台的控制电路中，控制电源经（12－15－16－17－25－22－19）接通接触器3KM线圈回路，使2M电动机带动圆工作台作回转运动。由于4KM线圈回路被切断，所以进给电动机仅能以正向旋转。因此，圆工作台也只能按一个方向作回转运动。（4）进给变速冲动进给变速冲动与主轴变速冲动一样，为了便于变速时齿轮的啮合，电气控制上没有进给变速冲动电路。但进给变速时不允许工作台作任何方向的运动。变速时，先将变速手柄拉出，使齿轮脱离啮合，然后转动变速盘至所选择的进给速度挡，最后推入变速手柄。在推入变速手柄时，应先将手柄向极端位置拉一下，使行程开关fSQ被压合一次．其常闭触点（12－15）断开，常开触点（15－19）接通，控制电源经（12－22－25－17－16－15－19）接通接触器3KM，进给电动机2M作瞬时转动，便于齿轮啮合。（5）工作台快速移动铣床工作台除能实现进给运动外，还可进行快速移动，它可通过前述的方向控制手柄配合决速移动按钮5SB或6SB进行操作。当工作台已在某方向进给，此时按下快速进给按钮5SB或6SB，使接触器5KM通电，接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸合，经丝杠将进给传动链中的摩擦离台器合上，减少中间传动装置，工作台按原进给运动方向实现快速移动。当放开快速移动按钮5SB或6SB时，接触器5KM电磁铁YA线圈相继断电。衔铁释放，摩擦离合器脱开，快速移动结束，工作台仍按原进给运动速度和原进给运动方向继续进给。所以工作台的快速移动是点动控制。工作台的快速移动也可以在主轴电动机停转情况下进行。这时应将主轴换向开关5SQ扳向“停止”位置，然后按下1SB或2SB，使接触器1KM通电并自锁，操纵工作台手柄，使进给电动机2M起动旋转。再按下快速移动按钮5SB或6SB，工作台便可在主轴不旋转的情况下实现快速移动。3．冷却泵电动机的控制与照明电路冷却泵电动机3M通常在铣削时由转换开关3SA操作。当转换开关扳至“接通”位置时，触点3SA（3－4）闭合，接触5器6KM通电，3M起动旋转，拖动冷却泵送出冷却液。机床的局部照明由变压器2T输出24V安全电压，由开关4SA控制照明灯EL。4．控制电路的联锁与保护铣床的运动较多，电气控制电路较复杂，为了保证刀具、工件和机床能够安全可靠地进行工作，应具有完善的联锁与保护。（1）主运动与进给运动的顺序联锁进给运动电气控制电路接在主轴电动机接触器1KM触点（11－12）之后。这就保证了在主电动机1M起动后，进给电动机2M才可起动，主轴电动机1M停止时，进给电动机2M应立即停止。（2）工作台六个进给运动方向间的联锁工作台左、右、前、后及上、下六个方向进给运动分别由两套机械机构操作，而铣削加工时只许一个方向的进给运动，为了避免误操作．采用机械联锁比较困难，因此采用电气联锁。当工作台实现左、右方向进给运动时，控制电源必须通过控制上、下与前、后进给的行程开关3SQ、4SQ常闭触点支路。当工作台作前、后和上、下方向进给运动时，控制电源必须通过控制右、左进给的行程开关1SQ、2SQ常闭触点支路。这就实现了由电气配合机械定位的六个进给运动方向的联锁。（3）圆工作台工作与六个方向进给运动间的联锁圆工作台工作时不允许六个方向进给运动中作任一方向的进给运动。电路中除了通过1SA开关定位联锁外，还必须使控制电路通过1SQ、2SQ、3SQ、4SQ的常闭服点实现电气联锁。（4）进给变速冲动不允许工作台作任何方向的进给运动联锁变速冲动时，6SQ动作触点（12－15）断开，（15－19）接通，因此，控制电源必须经过31SA触点（即圆工作台不工作）和1SQ、2SQ、3SQ、4SQ四个常闭触点（即工作台六个方向均无进给运动），才能实现进给变速冲动。（5）保护环节主电路、控制电路和照明电路都具有短路保护。六个方向进给运动的终端限位保护，是由各自的限位挡铁来碰撞操作手柄，使其返回中间位置以切断控制电路来实现。三台电动机的过载保护，分别由热继电器1KR、2KR、3KR实现。为了确保刀具与工件的安全，要求主轴电动机、冷却泵电动机过载时，除二台电动机停转外，进给运动也应停止，否则撞坏刀具与工件，因此，1KR、3KR应串接在相对位置的控制电路中。当进给电动机过载时，则要求进给运动先停止，允许刀具空转一会，再由操作者总停机。因此，2KR的常闭触点只串接在进给运动控制支路中。1.3设计任务1.能按照本组最终要求合理设计继电器电气原理图，PLC电气原理图。2.要求上交1份设计说明书（8000字），2张图纸。6第二章设计分析2.1铣床的概述铣床主要由底座、床身、悬梁、刀杆支脚、升降工作台。铣床按照结构形式和加工性能的不同，铣床可分为立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣和专用铣床。铣销加工一般有顺铣和逆铣两种形式，铣床中刀具的旋转运动为主运动。工件（工作台）的移动或进给箱的移动为进给运动，工作台的快速移动，及圆工作台的旋转运动为辅助运动。铣床工作台可在垂直、纵向、横向三个方向移动。2.2设计分析该铣床有3台电动机：其中M1为主电动机，用换相转换开关SA5选择主轴的转向，停车时采用电磁离合器制动；M3电机为工作进给电动机。快速移动通过电磁离合器械接通快速传动链来实现；M2为冷却泵电动机。对于主轴电机要求正反转，但在加工过程中不需要变换主轴的旋转方向。主轴应采用停车制动装置。主轴和工作台分别是用单独的电机拖动。工作台的移动由一台进给电机拖动，由方向选择手柄来选择运动方向，进给电机要求有正反转。在操作顺序上，应保证先开动主轴电机，然后才能开动进给电机。停车时，进给电机先停或同时停。铣床的主轴和进给运动采用变速箱调速，调速时要求传动电动机做瞬时点动。工作台的进给运动，可工进也可快进。总的来说对于铣床设计具有以下特点：1、用换相转换开关选择主电机的制动；2、主运动采用电磁离合器制动；3、主运动和进给运动变速，均有瞬时点动；4、主运动和进给运动各有单独的电动机驱动，工作台的快速移动利用电磁离合器接上进给的快速传动链，实现快速移动；5、进给运动与主运动是联锁的，只有起动主运动后，进给运动才能起动工作；6、工作台6个方向的进给运动，具有完备的联锁。7、具备多地点控制环节；8、具有短路、零压、过载和超程保护7第三章继电器-接触器控制线路的设计3.1选用控制线路的设计方法控制线路的设计大体可分为二种，分别为经验设计法和逻辑设计法。3.1.1经验设计法的基本步骤（1）收集分析国内外现有同类设备的相关资料，使所设计的控制系统合理，满足设计要求。（2）控制线路设计，一般的压力机控制线路设计包括主电路，控制电路辅助电路的设计。首先进行主电路设计：主要是考虑从电源到执行元件（例如电动机）之间的线路设计。然后进行控制线路设计：主要考虑如何满足电动机的各种运动功能及生产工艺要求，包括实现加工过程自动化或半自动化的控制等，也就是完成正确地“选择”和有机地“组合”的任务；最后考虑如何完善整个控制电路的设计，各种保护，联琐以及信号，照明等辅助电路的设计。（3）全面检查所设计电路，有条件时，可以进行模拟试验，以进一步完善设计。（4）合理选择各电气元件。3.1.2经验设计法的基本特点（1）设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳的设计方案。但该方法简单易行，应用很广。（2）需反复修改，这样会影响设计速度。（3）需要一定的经验，