35型摇臂钻床电气分控制电路设计.doc

辽 宁 工 业 大 学电气控制技术课程设计（论文）题目： Z35型摇臂钻床电气控制电路设计院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 工程师 起止时间： 2009.6.1-2009.6.12 课程设计（论文）任务及评语院（系）：软件学院 教研室： 嵌入教研室学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目Z35型摇臂钻床电气控制电路设计课程设计（论文）任务 要求设计报告严格按照设计要求书写（见附页）。具体设计包括内容如下：1、 查阅资料，了解钻床的基本结构，掌握运动过程。2、 确定电气传动方案。3、 设计控制电路（包括主电路、控制电路及辅助电路）。4、 详细阐述分析其工作原理。5、 选择各种电器设备（列出清单）。6、 对课程设计进行总结。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第一章 摇臂钻床机的概述及运动过程11.1 概述11.2 Z35型摇臂钻床的结构11.3 Z35摇臂钻床的电力施动及控制要求21.4 Z35摇臂钻床的运动过程2第二章 电动传动方案4第三章 系统控制电路及其原理63.1 线路原理图63.2 工作原理73.3 元件清单8第四章课设总结9参考文献10第一章 摇臂钻床机的概述及运动过程1.1 概述Z35型摇臂钻床是一种用途广泛的通用机床，它用于钻孔、扩孔、铰孔、锪平面及攻螺纹等基本 加工过程。为了满足生产机械的要求，摇臂钻床的摇臂与外立柱一起可绕固定不动的内立柱作360度的回转运动，外立柱的夹紧、松开是通过立柱夹紧与松开电动机M4正反转、以及机械和液压共同作用完成的。立柱的夹紧与松开是点动控制，存在操作时间不好掌握的问题，立柱夹紧和松开的线路故障有：立柱松紧电动机M4不能启动；立柱在放松或夹紧后，不能切断电动机M4的电源等故障。1.2 Z35型摇臂钻床的结构图4-9所示是Z35型摇臂钻床的结构示意图。Z35型摇臂钻床主要由底座、内力柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。内立柱固定在底座上，在它外面套着空心的外立柱，外立柱可绕内力柱可绕内力柱回转一周。摇臂一端的套筒不分与外立柱滑动配合，借助于丝杠，摇臂可沿着外立柱上下移动，但两者不能做相对运动，所以摇臂将于外立柱一起相对内力柱回转。主轴箱是一个复合的部分，它具有主轴、主轴旋转部件以及主轴进给的全部变速和操纵机构。主轴箱可沿着摇臂上的水平导轨作径向移动。当进行加工时可利用特殊的夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上摇臂紧固在外立柱上、主轴箱紧固在摇臂导轨上然后进行钻削加工。1.3 Z35摇臂钻床的电力施动及控制要求1)由动机承担主钻削及进给任务，摇臂升降、夹紧放松和冷却泵各用一台电动机拖动。2)为了适应多种加工方式的要求，主轴及进给运动应在较大范围内调速。但这些调速都是机械调速，用手柄操作变速箱调速，对电动机无任何调速要求。从结构上看，主轴变速机构与进给变速机构应该放在一个变速箱内，而且两种运动由一台电动机拖动是合理的。3)加工螺纹时要求主轴能正反转。摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转。4)摇臂升降由单独的电动机拖动，要求能实现正反转。1.4 Z35摇臂钻床的运动过程Z35型摇臂钻床共有四台电动机：即主轴电动机、摇臂升降电动机、立柱加紧与松开电动机及冷却泵电动机。主轴电动机只能正转控制、其反转是依靠摩擦离合器来实现的；摇臂升降电动机能正反转控制，摇臂一端的套简部分与外立柱滑动配合，并通过丝杆、使摇臂外立柱上下移动、当摇臂上升或下降到预定位置时就自动加紧在外立柱上；摇臂与外立柱一起可绕固定不动的内立柱作360的回转运动，但外立柱绕内立柱的回转远动是用人力推动的，且必须先将外立柱松开才能进行、外立柱的夹紧放松是由立柱夹紧与放松电动机的正反转并通过液压装置来实现的。Z35型摇臂钻床采用十字开关ZK(SA)对主轴电动机2D(M2)和摇臂升降电动机3D（M3）进行操作。十字开关有上、下、左、右和中间五个位置，当十字开关分别扳在上、下、左、右四个不同位置时，便压下相应的微动开关，是其触头闭合。手柄每次只可扳在一个位置上，也就是说四个微动开关只能有一个接通，其余处于断开状态。第二章 电动传动方案选用PLC作为电气传动方案主轴电动机1M随时都可以启停，并保持。启动按钮是SB2，停止按钮是SBl，接触器是KMl，热继电器是FRl，摇臂的升降控制：SB3是摇臂上升按钮，SB4是下降按钮，SQlU是上升终端限位开关，SQlD是下降终端限位开关，KM2是上升接触器，KM3是下降接触器。设想使摇臂上升，就要按SB3按钮，这时如果摇臂是处在抱住立柱的位置，那么SQ2限位开关的常开点是断开的，常闭点就是闭合的了，这样控制油泵放松的接触器KM4与电磁铁YA就先得电，使摇臂与立柱松开，当放松到位时，SQ2动作，常开闭合，常闭断开，这样摇臂就可以上升了。下降也是同样的动作过程。当上升结束时，松开SB3按钮，KT、KM2、KM3、KM4全部失点，经过KT延时闭合的常闭触点的延时后，油桨加紧方向的接触器KM5得点吸合。第三章 系统控制电路及其原理3.1 线路原理图3.2 工作原理Z3050型摇臂钻床采用380V50H三相交流电作为动力电源，有良好的接地保护。图中FUl为总的短路保护元件，兼作主轴电动机M1和冷却泵电动机M4的短路保护装置。FU2熔断器为M2、M3及控制变压器TC的一次侧提供短路保护。M4用手动组合开关阳2控制，不设过载保护。M1、M3分别用热继电器KHl、KH2作过载保护。组合开关QSl为机床电源总开关。主轴电动机M1只能正转；摇臂升降电动机M2由KM2和KM3实现其正转或反转控制；液压泵电动机M3由接触器KM4和KM5进行放松或夹紧控制；冷却泵电动机M4只能正转。控制与照明指示所需电源均由控制变压器TC降压后提供，电压分别为127V、36V以及6V等。1主轴电动机的控制合上电源开关QSl，按下开关SB2，接触器KMl的线圈得电动作并自锁，其主触头闭合，主轴电动机M1启动，指示灯HL3点亮。需要停车时，按下开关SBl，接触器KMl释放，电动机M1停止工作，指示灯HL3熄灭。2摇臂升降控制 按摇臂上升(或下降)按钮SB3(或SB4)，时间继电器KT的线圈得电动作，其瞬时闭合延时断开接点(520)和瞬时闭合接点(14一15)闭合，使电磁铁YA和接触器KM4的线圈同时动作，液压泵电动机M3启动，供给压油。压力油经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压住位置开关SQ2，使接触器KM4释放，M3停止旋转。KM2(或KM3)的线圈得电(由SB3或S4议决定)并动作，摇臂升降电动机M2正转(或反转)，带动摇臂上升(或下降)。 当摇臂上升(或下降)到所需位置时，松开SB3(或S以)，KM2(或KM3)和KT释放，M2停止旋转，摇臂停止升降。由于KT为断电延时型，在KT释放13s后，其延时闭合常闭接点(1718)闭合，接触器KM5动作，M3反向旋转。此时，YA仍处于吸合状态，压力油从相反方向经二位六通阀进入摇臂夹紧油腔，向相反方向推动活塞和菱形块，使摇臂夹紧。同时，活塞通过弹簧片压位置开关SQ3，使KM5和YA都释放，液压泵停止旋转。时间继电器的主要作用是控制接触器KM5的吸合时间，使摇臂升降电动机停止运转后再夹紧摇臂。KT的延时时间视需要而定，其范围为13s。3.3 元件清单代号名称型号规格数量用途M1主轴电动机Y112M-44kW、1440r/min1驱动主轴及给进M2摇臂升降电动机Y90L-41.5kW,1440r/min1驱动摇臂升降M3液压泵电动机Y802-40.75Kw,1390r/min1驱动液压系统M4冷却泵电动机AOB-2590W、2800r/min1驱动冷热泵KM1交流接触器CJ0-20B线圈电压110V1控制主轴电动机KM2-KM5交流接触器CJ0-10B线圈电压110V4控制M2,M3正反转FU1-FU3熔断器BZ-001A2A3电路的短路保KT1-KT2时间继电器JJSK2-4线圈电压110V2KT3时间继电器JJLK2-2线圈电压110V1FR1热间继电器JR0-20/3D6.8-11A1M1过载保护FR2热间继电器JR0-20/3D1.5-2.4A1M3过载保护QF1低压断路器DZ5-20/330FSH0A1总电源开关QF2低压断路器DZ5-20/330H0.3-0.45A1M4控制开关QF3低压断路器DZ5-20/330H6.5A1M2,M3电源开关YA1,YA2交流电池铁MFJ1-3线圈电压110V2液压分派TC控制变压器BK-150380/110-24-6V1电路供电SB1按钮LAY3-11红色1总停止开关SB2按钮LAY3-11D1主轴电动机停止SB3按钮LAY3-11绿色1主轴电动机启动SB4按钮LAY3-111摇臂上升SB5按钮LAY3-111摇臂下降SB6按钮LAY3-111松开控制SB7按钮LAY3-111夹紧控制HL1信号灯XD16V、白色1电源指示HL2指示灯XD16V1主轴指示EL铣床工作灯JC-2540W、24V1铣床照明第四章 课设总结我国是一个机床生产和应用大国，但数控技术的应用水平还不高，严重制约着我国制造业水平的提高。国际上的相关开发计划对我国的数控技术的发展提出了严峻的挑战，同时也带来了机遇。只有选择合适的PLC才能使定位达到预期的效果。制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过学习，在机床工业的发展过程中，提高机床的加工速度和加工精度，始终是人们努力解决的相互制约的两大课题，也是推动机床电气控制系统发展的动力。电力拖动控制、电力电子、检测、计算机和控制理论的发展，为机床电气控制系统不断发展提供了物质和科技条件。继电器-接触器控制系统是由各种电器组成的，而这些电器的机械动作寿命是有限的，必须按时更换损坏的电器，以免影响系统的可靠性。另外，根据加工工艺的要求，需要改变控制逻辑关系时，必须修改线路，重新安装配线，这对现代机床的控制要求是很不适应的。通过学习PC机组建，我明白了电脑中许多配件的用处，使我明白了什么是CPU，什么是显卡，什么是内存等等。这们课程使我再遇到电脑问题不必再头脑，我学会了怎样去修理计算机，怎样去保护计算机，并且我还可以组装计算机，如：家用型，商务型，网吧型，专用型等等，我觉得这门课程对我们有很大的帮助，使我在这次课设中更轻松的运用。 可以预料，随着科学季度的发展，机床PLC电气控制系统将继续向更高的方向发展，以不断提高机床的加工精度、生产效率和自动化水平。科技不断进步电脑成为了我们不可缺少的工具，所以我要认真的学习它，进一步的专研它使电脑更先进对我们社会乃至生活有更大的帮助。感谢老师对我们的这次教导，时间虽然短暂，但我们真的学到了许多知识，我们会更加的努力去学习去更好的去完善我们的生活。参考文献 1齐占庆等.电气控制技术.机械工业出版社.2002.52陈远龄等.机床电气自动控制.重庆大学出版社.1998.83王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术. 机械工业出版社.2006.14赵明.工厂电气控制设备.机械工业出版社.19855. 甘雷，可编程控制器与工厂自动化，北京希望电子出版社,2002.106. 刘光辉，PLC技术在车床电气控制系统改造中的应用，北京大学出版社,2008.37. 钱仁 等编写，发电机盘车电气控制回路改进，辽宁大学出版社,2004.18. 黄剀涛 等编著，PLC学习教程，北京大学出版社,2005.69. 于光德 等编写，程序教程PLC，北京大学出版社,2001.1210刘胜雷 编著，新概念PLC教程，  北京科海集团公司,2007.10课程设计（论文）报告要求1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括：封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、职称、起止时间等）设计(论文)任务及评语目录正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式标题“目录”（三号、黑体、居中）章标题（四号字、黑体、居左）节标题（小四号子、宋体）页码（小四号子、宋体、居右）6、正文格式页边距：上2.5cm，下2.5cm，左2.5cm，右2cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订；字体：章标题，四号字、黑体、居左；节标题，小四号子、宋体；正文文字，小四号字、宋体；行距：1.5倍行距；页码：底部居中，五号；7、参考文献格式标题：“参考文献”，小四，黑体，居中。示例：（五号宋体）期刊类：序号作者1,作者2,作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次.图书类：序号作者1,作者2,作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次1 齐占庆等.电气控制技术.机械工业出版社.2002.52 陈远龄等.机床电气自动控制.重庆大学出版社.1998.83王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术. 机械工业出版社.2006.14 赵明.工厂电气控制设备.机械工业出版社.198512