铣床电控系统改造内容.docx

铣床电控系统改造内容.docx

《铣床电控系统改造内容.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铣床电控系统改造内容.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

铣床电控系统改造内容

前言

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。

一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。

可编程序控制器产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担着生产过程自动控制的艰巨任务，可能有成百上千只各种继电器构成复杂的控制系统，需要用成千上万根导线连接起来，安装这些继电器需要大量的继电器控制柜，且占据大量的空间。

当这些继电器运行时，又产生大量的噪声，消耗大量的电能。

为保证控制系统的正常运行，需要安排大量的电气技术人员进行维护，有时某个继电器损坏，甚至某个继电器触头接触不良，都回影响整个系统的正常运行。

如果系统出现故障，要进行检查排除故障又是非常困难的，全靠电气技术人员长期积累经验。

尤其是在生产工艺发生变化时，可能需要增加很多的继电器或继电器控制柜，重新接线或改线的工作量很大，甚至需要重新设定控制系统。

尽管如此，这种控制系统的功能仅仅局限在能实现具有粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。

因此，人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统，是电气控制系统工作更可靠，更容易维修，更能适应经常变化的生产工艺要求。

可编程控制器（ProgrammableController）简称PC，在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机（PersonalComputer）也简称PC，为了避免混摇，现在一般将可编程序控制器简称为PLC（ProgrammableLogicController）。

随着可编程控制器在国内的运用和推广，人们找到了万能铣床较理想的控制系统，即PLC控制系统。

由于其具有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于对万能铣床的控制，获得广泛的推广。

现在万能铣床已全部采用PLC控制，结束了近二十年使用继电控制的历史。

第1章铣床的介绍

1.1铣床国内外研究状况和发展趋势

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。

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。

表1以中挡铣床为例列出国内外先进产品主要技术指标，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明显差。

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。

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。

一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。

1.2X62W铣床特点及电力拖动的特点

铣床特点：

（1）能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。

（2）采用X62W铣床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。

（3）采用X62W可以比普通机床提高2-3倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高十几倍甚至几十倍。

（4）此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。

（5）大大的减轻了工人的劳动强度。

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。

1.3X62W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2-1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。

图2-1铣床外部结构图

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

1.4控制要求

（1）主轴电动机M1有三种控制：

主轴电机起动，反接制动和变速冲动。

（2）工作台进给电动机M2有三种控制：

电机正反转、快速移动和变速冲动。

（3）M3拖动冷却泵提供冷却液，只需单向运行。

（4）由于主轴电动机空载起动，故采用直接启动。

为完成顺铣和逆铣，要求有正反转。

可根据铣刀的种类在加工前预先选择转向，在加工过程中不必变换转向。

（5）为了减小负载波动对铣刀转速的影响，以保证加工质量，主轴上装有飞轮，其转动惯量较大。

为提高工作效率，要求主轴电动机有停车制动。

（6）工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由同一台进给电动机拖动，三个方向的选择由操纵手柄改变传动链来实现，每个方向又有正、反两个方向的运动，可以通过改变M2的相序实现正反转。

同一时间只允许工作台向一个方向移动，故三个方向的运动之间应有完善的联锁保护。

（7）为了缩短调整运动的时间，提高生产效率，工作台设有快速移动控制，X62W型万能铣床通过吸和一个快速电磁铁的方法来改变传动链的传动比，从而实现快速移动。

（8）圆工作台旋转时，工作台不能向其他方向移动，反之亦然。

因此使用圆工作台时，要求圆工作台旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个方向的直线运动之间有联锁保护控制。

（9）铣床加工需要主轴转速与进给速度有较宽的调节范围。

X62W铣床应采用机械方式变速，通过改变改变变速箱传动比来实现的。

为保证变速时齿轮易于啮合，减小齿轮槽面的冲击，要求主轴或进给变速时电动机进行冲动（短时转动）控制。

第2章X62W万能铣床电气控制原理

2.1电气原理图

图2-1

2.2主电路分析

图2-2主电路改造图

万能铣床主电路共有三台电动机，其中M1为主轴拖动电动机，M2为工作台进给拖动电动机，M3为冷却泵电动机。

QS为电源开关，各电动机的控制过程如下：

（1）M1受KM1控制，转向选择开关SA4用来预选主轴旋转方向。

KM2实现M1的反接制动。

当主轴变速冲动需要电动机短时旋转时，由KM2得电配合机械机构进行变速冲动控制。

（2）工作台拖动电动机M2由接触器KM3、KM4的主触点控制正、反转运动。

当需要快速移动时，由接触器KM5的主触点控制快速移动电磁铁（离合器）使得工作台快速移动，KM5断开时为正常速度移动。

（3）冷却泵拖动M3由接触器KM6控制，只需单向运行。

2.3控制电路分析

（1）控制电路的电源由于控制电器较多，所以控制电路为110V，由电压供电。

控制电压器TC的二侧供给。

（2）主轴电动机M1的控制

主轴电动机M1采用两地控制方式，SB3和SB4是两组启动按钮，SB1和SB2是两组停止按钮。

SQ6是工作台进给变速冲动行程开关。

SQ7是主轴变速冲动行程开关，它与机械变速冲动手柄相连，通过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链完成主轴传动，可使主轴获得18级不同转速。

1）主轴电动机M1的启动。

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SA4扳到所需要的转向。

按下启动按钮SB3（或SB4），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。

当主轴电动机M1的转速高于120r/min时，速度继电器KS的动合触点（正传KS1、反转KS2）会因离心力而闭合，为主轴电动机M1的停车制动做好准备。

2）主轴电动机M1的停车制动。

加工完工件，当需要M1停转时，按停止按钮SB1（或SB2），接触器KM1线圈断电释放，同时接触器KM2线圈得电自锁，KM2主触点闭合，使主轴电动机M1的电源相序改变，串电阻进行反接制动。

当主轴电动机M1的转速低于100r/min时，速度继电器KS的动合触点自动断开，使得电动机M1的反向电源切断，制动过程结束，电动机M1停转。