X62型万能铣床的电气控制系统设计

X62W型万能铣床的电气控制系统设计-1-X62W型万能铣床的电气控制系统设计摘要本设计讲述了X62W万能铣床电气控制线路的工作原理，说明了用PLC改造的具体方法，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。关键词：X62W万能铣床/电气控制系统/PLC/梯形图X62W型万能铣床的电气控制系统设计-2-X62WTYPEUNIVERSALMILLINGMACHINEOFELECTRICALCONTROLSYSTEMDESIGNABSTRACTThisdesignaboutX62Wuniversalmillingmachineworkingprincipleofelectriccontrolcircuit,andexplainstheconcretemethodwithPLCtransformation,whichcanimprovetheelectricalcontrolsystemswork.Millingmachineisusedformillingcutterworkpiecemillingmachinetools.Millingmachinesinadditiontoplane,groove,canmillinggear,threadandsplineoutside,stillcanbeprocessedcomplextypesurface,cuttingefficiencyishigh,inmachinerymanufactureandrepairdepartmentswidelyused.KEYWORDS：X62Wuniversalmillingmachine，Theelectricalcontrolsystem，PLC，ladder-diagramX62W型万能铣床的电气控制系统设计-3-目录引言................................................................1一、X62W万能铣床硬件设计...........................................2(一)X62W万能铣床电力拖动的特点....................................2(二)X62W万能铣床元件选型..........................................2(三)X62W万能铣床的主要结构及运动形式..............................4(四)控制要求.......................................................5二、电气控制原理....................................................6(一)电气原理图.....................................................7(二)主电路分析.....................................................8(三)控制电路分析...................................................8三、X62W万能铣床软件设计..........................................12(一)PLC的基本定义................................................12(二)X62W万能铣床电气控制线路的PLC设计...........................13(三)现场信号与PLC软继电器对照表..................................16(四)PLC梯形图....................................................18四、总结...........................................................20致谢...............................................................21参考文献...........................................................22附录一：英文原文.....................................................23附录二：英文译文.....................................................30X62W型万能铣床的电气控制系统设计-4-引言最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业控制中得到广泛的应用。近年来，我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC机控制，并取得了显著的效果，深受各行业的欢迎。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。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。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。X62W型万能铣床的电气控制系统设计-5-一、X62W万能铣床硬件设计(一)X62W万能铣床电力拖动的特点（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。(二)X62W万能铣床元件选型表2-1铣床的电机参数参照表X62W型万能铣床的电气控制系统设计-6-符号名称型号规格件数作用M1主轴电动机Y132M—4—B37．5KW，380V，1450r/min1主轴传动M2进给电动机Y90L—41．5KW,380V,1400r/min1进给传动M3冷却泵电动机JCB—220．125KW,380V,2790r/min1冷却泵传动表2-2铣床的基本元件一览表符号名称型号规格件数作用KM1接触器CJO—2020A,110V1主轴启动KM2接触器CJO—1010A,110V1快速进给KM3接触器CJO—1010A,110V1M2正转KM4接触器CJO—1010A,110V1M2反转KS速度继电器JY12A1反接制动SB1、2按钮LA2绿色2M1启动按钮SB3、4按钮LA2黑色2快速进给按钮SB5、6按钮LA2红色2M1停止按钮SA1转换开关HZ1—10/E16三极1换刀开关SA2转换开关HZ1—10/E16三极１圆工作台转换SA3转换开关HZ1—10/E16三极１M1换向开关SQ1限位开关LX1—11K开启式1向右进给SQ2限位开关LX1—11K开启式1向左进给SQ3限位开关LX2—131单轮，自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2—131单轮，自动复位1向后、向上进给X62W型万能铣床的电气控制系统设计-7-SQ5限位开关LX3—11K开启式1快速与进给转换SQ6限位开关LX3—11K开启式1主轴变速冲动SQ7限位开关LX3—11K开启式1进给变速冲动QS1转换开关HZ1—60/E26三极1电源总开关QS2转换开关HZ1—60/E26三极1冷却泵开关FR1热继电器JRQ—4011A、3A1M1过载保护FR2热继电器JR10—103A、5A1M3过载保护FR3热继电器JR10—100.415A1M2过载保护FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护FU3、FU6熔断器RL16A2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL14A2照明电源短路保护VC整流器ZCZX45A，50V1整流作用TC变压器BK—50380/36V1照明变压器TC1变压器BK—150380/127V1控制电路变压器YC1电磁离合器B1DL—III——1主轴制动YC2电磁离合器B1DL—II——1正常进给YC3电磁离合器B1DL—II——1快速进给R电阻ZB21.45W、15.4A2限制制动电阻(三)X62W万能铣床的主要结构及运动形式X62W型万能铣床的外形结构如图2-1所示，它主要由床身、主轴、刀杆、X62W型万能铣床的电气控制系统设计-8-悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（前后移动）的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动）。工作台上有T形槽用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动；铣床工作台的前后（横向）、左右（纵向）和上下（垂直）6个方向的运动是进给运动；铣床其他的运动，如工作台的旋转运动、在各个方向的快速移动则属于辅助运动。1—床身（立柱）2—主轴3—刀杆4—悬梁5—支架6—工作台7—回转盘8—横溜板9—升降台10—底座图2-1铣床外部结构图(四)控制要求（1）主轴电动机M1有三种控制：正反转起动，反接制动和变速冲动。（2）工作台进给电动机M2有三种控制：进给、快速移动和变速冲动。X62W型万能铣床的电气控制系统设计-9-（3）M3拖动冷却泵提供冷却液，只需单向运行。（4）为了能及时实现控制，机床设置了两套操纵系统，再机床正面及侧都安装了相同的按钮、手轮和手柄，操作方面，以实现两地控制。（5）为了保证安全，防止事故，机床有顺序的动作，采用了联锁。（6）三台电动机都设有过载保护，控制线路设有短路保护，工作台的六个方向，都设有