X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造设计毕业设计文档格式.docx
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2.设计的思路、方法等
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。
2.1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、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。
2.2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。
PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。
将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。
2.3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。
第二部分设计说明
2.1X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求
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。
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。
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。
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。
要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。
2.2X62W万能铣床元件选型
符号
名称
型号规格
用途
数量
M1
电动机
J02-51-475kw1450r/min
驱动主轴
1
M2
J02-22-41.5kw1450r/min
驱动进给
M3
J02-22-00.125kw2790kw
驱动冷却泵
Qs1
开关
HZ1-60/3J60A500V
电源总开关
Qs2
HZ1-10/3J10A500V
冷却泵开关
SA1
换刀制动
SA2
圆工作台开关
SA3
HZ3-10/3J60A500V
照明开关
FU1
熔断器
RL1-6060A
电源总保险
FU2
RL1-155A
整流电源保险
FU3
直流电路保险
FU4
控制回路保险
FU5
RL1-151A
照明保险
FR1
热继电器
JR0-20/310A
M1过载保护
FR2
JR0-20/30.5A
M3过载保护
FR3
JR0-20/31.5A
M2过载保护
TC1
变压器
BK-150380/110V
控制回路电源
TC3
BK-100380/36V
KM1
接触器
CJ0-2020A110V
主轴启动
KM2
CJ0-1010A110V
快速进给
KM3
M2正转
KM4
M2反转
SB1SB2
按钮
LA2
M1启动
2
SB3SB4
SB5SB6
停止制动
YC1
电磁离合器
定做
主轴制动
YC2
正常进给
YC3
SQ1
行程开关
LX1-11K
主轴冲动开关
SQ2
LX3-11K
SQ3SQ4
SQ5SQ6
LX2-13L
M2正反转及连锁
4
2.3X62W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所示，它主要由床身、主轴、刀杆、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
图2-1万能铣床的外形结构如图
整位置或进给。
此外，由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度（通常铣削是一种高效率的加工方式。
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则属于辅助运动。
第三部分设计成果
3.1电气原理图
X62W型万能铣床是由三台电动机共同完成各种加工时的动作功能。
M1为主轴电动机，M2为工作给进电动机，M3是冷却泵电动机。
主轴电动机是通过换向开关QS5以及接触器KM2和KM3来完成正反转、反接制动及瞬动控制，并可通过机械机构进行变速。
要求M2的功能就更为全面，它能进行正反转控制、快慢速控制、限位控制，并通过机械机构使工作台进行上下、左右、前后方向运动。
M3为冷却泵电动机，它通过KM1来控制操作开停。
该铣床共用3台异步电动机拖动，它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。
X62W万能铣床的电路如图3-1所示，该线路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。
电气控制线路的工作原理如附。
3.2主电路分析
主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关SA3来实现正反转；
进给电动机M2通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器KM3、KM4来实现；
冷却泵电动机M3供应切削液，且当M1启动后，用手动开关QS2控制；
3台电动机共用熔断器FU1作短路保护，3台电动机分别用热继电器FR1、FR2、FR3作过载保护。
3.3控制电路分析
控制电路的电源由控制变压器TC输出110V电压供电。
3.3.1主轴电动机M1的控制
主轴电动机M1采用两地控制方式，SB1和SB2是两组启动按钮，SB5和SB6是两组停止按钮。
KM1是主轴电动机M1的启动接触器，YC1是主轴制动用的电磁离合器，SQ1是主轴变速时瞬时点动的位置开关。
（1）主轴电动机M1启动前，应首先选择好主轴的转速，然后合上电源开关QS1，再把主轴换向开关SA3扳到所需要的转向。
按下启动按钮SB1（或SB2），接触器KM1线圈得电，KM1主触头和自锁触头闭合，主轴电动机M1启动运转
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