搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).doc

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PLC課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 一 搖臂鉆床簡(jiǎn)單介紹 鉆床是一種專門進(jìn)行孔加工的機(jī)床，主要用于鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔和攻絲等。鉆床得主要類型有臺(tái)式鉆床，立式鉆床，臥式鉆床，深孔鉆床和多軸鉆床等。搖臂鉆床是立式鉆床中的一種，具有操作方便靈活，應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見的機(jī)床。 圖1 搖臂鉆床示意圖 1—內(nèi)外立柱； 2—主軸箱；3—搖臂；4—主軸；5—工作臺(tái)； 6—底座；SB1—主電動(dòng)機(jī)停止按鈕；SB2—主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕； SB3—搖臂上升按鈕；SB4—搖臂下降按鈕；SB5—松開按鈕； SB6—夾緊按鈕 二 電氣控制要求 (1) 主要控制電器為四臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)。 (2)主電動(dòng)機(jī)和液壓泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)，搖臂升降電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)均為短時(shí)工作，不設(shè)過載保護(hù)。 (3)搖臂的升降，主軸箱、立柱的夾緊放松都要求拖動(dòng)搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)能夠正反轉(zhuǎn)。 (4)搖臂的升降控制：按下?lián)u臂上升起動(dòng)按鈕，液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)供給壓力油，經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動(dòng)活塞使搖臂松開。同時(shí)搖臂升降電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)使搖臂上升。如果搖臂沒有松開，搖臂升降電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，必須保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降，可使用限位開關(guān)控制。 當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時(shí)，松開搖臂上升起動(dòng)按鈕，升降電動(dòng)機(jī)斷電，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù)1~3s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入的夾緊液壓腔，搖臂夾緊，同時(shí)液壓泵電動(dòng)機(jī)停止，完成了搖臂的松開—上升—夾緊動(dòng)作。 (5)搖臂升降電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時(shí)進(jìn)行，否則將造成電源兩相間的短路。 (6)因?yàn)閾u臂的上升或下降是短時(shí)的調(diào)整工作，所以應(yīng)采用點(diǎn)動(dòng)方式。 (7)搖臂的上升或下降要設(shè)立極限位置保護(hù)。 (8)立柱和主軸箱的松開與夾緊控制：主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。由開關(guān)SA2和按鈕SB5（或SB6）進(jìn)行控制。SA2有三個(gè)位置：在中間位置（零位）時(shí)為松開及夾緊控制同時(shí)進(jìn)行，扳到左邊位置時(shí)為立柱的夾緊或放松，扳到右邊位置時(shí)為主軸箱的夾緊或放松。SB5是主軸箱和立柱的松開按鈕，SB6為主軸箱和立柱的夾緊按鈕。 (9)主軸箱的松開和夾緊為的動(dòng)作過程：首先將組合開關(guān)SA2扳向右側(cè)。當(dāng)要主軸箱松開時(shí)，按下按鈕SB5，經(jīng)1～3s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動(dòng)活塞使主軸箱放松。主軸箱和立柱松開指示燈HL2亮。當(dāng)要主軸箱夾緊時(shí)，按下按鈕SB6，經(jīng)1～3s后，液壓泵電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動(dòng)活塞使主軸箱夾緊。同時(shí)指示燈HL3亮， HL2滅，指示主軸箱與立柱夾緊。 (10)當(dāng)將SA2扳到左側(cè)時(shí)，立柱松開或夾緊。SA2在中間位置按下SB5或SB6時(shí)，主軸箱和主柱同時(shí)進(jìn)行夾緊或放松。其他動(dòng)作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同，不再重復(fù)。 (11)機(jī)床要有照明設(shè)施 三 電機(jī)的選取及電路的設(shè)計(jì) 1 .電機(jī)的選取 (1) 主軸電動(dòng)機(jī)一般選用籠型電動(dòng)機(jī)，完成搖臂鉆床得主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸的變速和反轉(zhuǎn)均由機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，所以主軸電動(dòng)機(jī)沒有調(diào)速要求，也不需要反轉(zhuǎn)，可直接啟動(dòng)。 (2) 搖臂沿外立柱的上下移動(dòng)，有一臺(tái)搖臂升降電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。搖臂升降電動(dòng)機(jī)要求能正反轉(zhuǎn)，直接起動(dòng)。 (3) 主軸，搖臂和立柱的松緊由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因此需要一臺(tái)液壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵，液壓泵電動(dòng)機(jī)也要求能正反轉(zhuǎn)，直接起動(dòng)。 (4) 需要一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)提供冷卻液。 (5) 必須具有短路，過載，失電壓和欠電壓等必要的保護(hù)裝置。 (6) 具有安全的局部照明裝置。 搖臂鉆床有四臺(tái)工作電動(dòng)機(jī)，一般采用籠型異步電動(dòng)機(jī)，其中，M1為主電動(dòng)機(jī)：控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，單向旋轉(zhuǎn)，用機(jī)械交換完成加工所需的正反轉(zhuǎn)；M2為搖臂升降電動(dòng)機(jī)：控制要比升降運(yùn)動(dòng)，雙向旋轉(zhuǎn)；M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)：控制搖臂夾緊、放松，主油箱及外立柱相對(duì)內(nèi)立柱的夾緊與放松，雙向旋轉(zhuǎn)；M4為冷卻泵電動(dòng)機(jī)：手動(dòng)控制，單向旋轉(zhuǎn)。主電動(dòng)機(jī)由KM1接觸器控制，SB2、SB1為啟動(dòng)和停止按鈕。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1接通電源后，按下SB2按鈕時(shí)，KM1接觸器得電并自鎖，主電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB1，KM1斷電，M1電動(dòng)機(jī)停止。內(nèi)力主固定在底座的一端，外立柱套在內(nèi)立柱上，并可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360度。搖臂的一端為套筒，它套在外立柱上，借助升降絲桿的正反向旋轉(zhuǎn)可沿外立柱作上下移動(dòng)。由于升降絲桿與外立柱構(gòu)成一體，而升降螺母則固定在搖臂上，所以搖臂只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，它由主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給和變速機(jī)構(gòu)以及機(jī)床的操作機(jī)構(gòu)等部分組成。主軸箱安裝于搖臂的水平導(dǎo)軌上，可以通過手輪操作使主軸箱沿?fù)u臂水平導(dǎo)軌移動(dòng)。 鉆削加工時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，而主軸的直線移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行鉆孔工作時(shí)鉆頭一面做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一面做縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，主軸箱應(yīng)通過夾緊裝置緊固在搖臂的水平導(dǎo)軌上，搖臂與外立柱也應(yīng)通過夾緊裝置緊固在內(nèi)立柱上。搖臂鉆床的輔助運(yùn)動(dòng)有：搖臂沿外立柱作上下移動(dòng)、主軸箱沿?fù)u臂水平導(dǎo)軌做長(zhǎng)度方向移動(dòng)、搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 2.主電路設(shè)計(jì) 主電路有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 (1) M1是主軸電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，是主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。它由KM1的主觸點(diǎn)控制。熱繼電器FR1做過載保護(hù)， M1直接起動(dòng)，單向旋轉(zhuǎn)。主軸的正反轉(zhuǎn)由液壓系統(tǒng)和正反轉(zhuǎn)摩擦離合器來實(shí)現(xiàn)，空檔，制動(dòng)及變速也由液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 (2) M2 是搖臂升降電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)搖臂沿立柱的上下移動(dòng)。它由KM2，KM3的主觸點(diǎn)控制正反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)M2是短時(shí)運(yùn)行，因此不需要過載保護(hù)。 (3) M3 是液壓泵電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)液壓泵送出壓力油以實(shí)現(xiàn)搖臂的松開，夾緊和主軸箱的松開，夾緊控制。它由KM4，KM5的主觸點(diǎn)控制其正反轉(zhuǎn)。熱繼電器FR2作過載保護(hù)。熔斷器FU2作搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2，液壓電動(dòng)機(jī)M3和控制電路的短路保護(hù)。 (4) M4是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)冷卻泵供給工件冷卻液。由于M4容量較小，因此不需要過載保護(hù)，由轉(zhuǎn)換開關(guān)QS2直接控制。M4直接起動(dòng)，單向旋轉(zhuǎn)。 3.控制電路的設(shè)計(jì) (1) 主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制電路。 主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制電路是典型的電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)控制電路。SB1，SB2分別為砂輪電動(dòng)機(jī)M1的停止和啟動(dòng)按鈕。 (2) 搖臂升降的控制電路搖臂升降由搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2作動(dòng)力，按鈕SB3，SB4分別為搖臂上升，下降的點(diǎn)動(dòng)按鈕，和KM3，KM2組成接觸器按鈕雙重連鎖的正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制電路。 由于搖臂的升降控制須與夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)緊密配合：搖臂升降前，先把搖臂松開，再由M2驅(qū)動(dòng)升降；搖臂升降到位后，再重新夾緊。搖臂的松開和加緊過程為： 搖臂松開，搖臂夾緊。由此可見，搖臂升降的電氣控制是與松緊機(jī)構(gòu)液壓－機(jī)械系統(tǒng)（M3與YA）的控制配合進(jìn)行的。 搖臂的下降由SB4控制KM3使M2反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，工作過程與搖臂上升相似。時(shí)間繼電器KT為斷電延時(shí)型，其作用是在搖臂升降到位，M2停轉(zhuǎn)后，延時(shí)1～3s再起動(dòng)M3將搖臂夾緊，其延時(shí)時(shí)間以搖臂升降電動(dòng)機(jī)從切斷電源到停止時(shí)慣性作用的時(shí)間而定。搖臂升降的限位保護(hù)由行程開關(guān)SQ1實(shí)現(xiàn)。 搖臂松開由行程開關(guān)SQ2控制，搖臂夾緊由行程開關(guān)SQ3控制。如果夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，搖臂不能夾緊；或者因SQ3的位置安裝不當(dāng)，在搖臂已夾緊后SQ3仍不能動(dòng)作，那么SQ3的常閉觸點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間不能斷開，會(huì)使液壓泵電動(dòng)機(jī)M3處于長(zhǎng)期過載狀態(tài)。因此，M3采用熱繼電器FR2作過載保護(hù)。 (3) 主軸箱和立柱松緊的控制。主軸箱和立柱的松緊控制是同時(shí)進(jìn)行的。SB5和SB6分別為松開和夾緊控制按鈕，和KM4，KM5組成接觸器連鎖的正反轉(zhuǎn)電動(dòng)控制電路。其工作過程如下： 由于SB5，SB6的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在YA線圈支路中，因此在按下SB5，SB6使M3點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)的過程中，電磁閥YA線圈不吸合，液壓泵送出壓力油，進(jìn)入主軸箱和立柱的松開，夾緊油箱，推動(dòng)松緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主軸箱的松開和夾緊。 I/O分配表 輸入 輸出 SB2主電機(jī)啟動(dòng) I0.0 KM1主電機(jī)接觸器 Q0.0 SB8主電機(jī)停止 I0.1 KM2搖臂上升接觸器 Q0.1 SB3搖臂上升 I0.2 KM3搖臂下降接觸器 Q0.2 SB4搖臂下降 I0.3 KM4液壓電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) Q0.3 SB5立柱、主軸箱松開 I0.4 KM5液壓電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) Q0.4 SB6立柱、主軸箱夾緊 I0.5 YA1主軸箱松緊電磁鐵 Q0.5 SQ1升降限位保護(hù) I0.6 YA2立柱松緊電磁鐵 Q0.6 SQ2搖臂放松限位開關(guān) I0.7 HL2立柱主軸箱松開指示燈 Q1.0 SQ3搖臂夾緊限位開關(guān) I1.0 HL3立柱主軸箱夾緊指示燈 Q1.1 SQ4立柱、主軸箱夾緊松開指示用限位開關(guān) I1.1 HL4主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)指示 Q1.2 SA2 左 I1.2 SA2 中 I1.3 SA2 右 I1.4 四．設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。 課程也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 五．參考文獻(xiàn) [1] 陳志新. 電氣與PLC控制技術(shù). 北京： 北京大學(xué)出版社，2006. [2] 劉子林. 電機(jī)與電氣控制. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2005 [3] 張萬忠. 可編程控制器入門與應(yīng)用. 北京： 中國電力出版社， 2004 [4] 汪志峰. 可編程控制器原理與應(yīng)用. 西安： 西安電子科技大學(xué)出版社， 2004 [5] 李振安. 工廠電氣控制技術(shù). 重慶： 重慶大學(xué)出版社，1995