臥式車床電氣控制系統(tǒng)

1、臥式車床電氣控制系統(tǒng)車床是機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。車床在加工工件時(shí)，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，應(yīng)選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度。但目前中小型車床多采用不變速的異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它的變速是靠齒輪箱的有級(jí)調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以它的控制電路比較簡(jiǎn)單。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有時(shí)需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個(gè)要求一般是通過(guò)改變主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向或采用離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)多半是把主軸運(yùn)動(dòng)分出一部分動(dòng)力，通過(guò)掛輪箱傳給進(jìn)給箱來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給。有的為了提高效率，刀架的快速運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)。車床一般都設(shè)有交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的冷卻泵，來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具切削時(shí)冷卻。有的還專

2、設(shè)一臺(tái)潤(rùn)滑泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑。一、機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式臥式車床的電氣控制車床的種類很多，其中臥式車床是應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床。它用于對(duì)具有旋轉(zhuǎn)表面的工件進(jìn)行加工，如車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋等，也可用鉆頭、錢刀、鏈刀等刀具進(jìn)行加工。1、臥式車床的主要結(jié)構(gòu)臥式車床的結(jié)構(gòu)外形如圖3-1所示。它主要由床身10、主軸變速箱3、掛輪箱2、進(jìn)給箱1、溜板箱6、刀架5、尾座7、光桿9與絲杠8等部分構(gòu)成。圖3-1臥式車床的外形結(jié)構(gòu)示意圖1一進(jìn)給箱；2一掛輪箱；3主軸變速箱；4一卡盤；5一刀架；6一溜板箱；卜尾座；8一絲杠；9一光桿；圖31臥式車床的外形結(jié)構(gòu)示意圖1一進(jìn)給箱;2一掛輪箱門一主軸變速箱：4-

3、卜盤；5一刀架；溜板箱；7一尾座；8M杠;9一光桿；10一床身2、臥式車床的主要運(yùn)動(dòng)車床的切削加工包括主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)為工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由主軸通過(guò)卡盤或頂尖帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為刀具的直線運(yùn)動(dòng)，由進(jìn)給箱調(diào)節(jié)加工時(shí)的縱向或橫向進(jìn)給量。輔助運(yùn)動(dòng)為刀架的快速移動(dòng)及工件的夾緊、放松等。二、車床對(duì)電氣控制的要求主要控制電器為三臺(tái)電機(jī)：主電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快速移動(dòng)電機(jī)。三臺(tái)電機(jī)都要有短路保護(hù)措施。信號(hào)說(shuō)明如表1所示。主電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)；主電動(dòng)機(jī)要采用降壓起動(dòng)方式起動(dòng)；主電動(dòng)機(jī)要求能夠正反轉(zhuǎn)控制，并且有點(diǎn)動(dòng)調(diào)整控制和長(zhǎng)動(dòng)控制，采用反接制動(dòng)；主回路負(fù)載的電流大小

4、能夠監(jiān)控，但要防止啟動(dòng)電流對(duì)電流表產(chǎn)生沖擊；機(jī)床要有照明設(shè)施。表1車床控制系統(tǒng)信號(hào)說(shuō)明符號(hào)名稱及用途符號(hào)名稱及用途QF斷路器作電源引入及短路保護(hù)用FR1熱繼電器，主電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用FU1FU2熔斷器作短路保護(hù)FR2熱繼電器，冷卻泵電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用Ml主電動(dòng)機(jī)KM1接觸器，主電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)、停止用M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)KM2接觸器，主電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)、停止用M3快速電動(dòng)機(jī)KM3接觸器，主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)切入電阻SBlSB4主電動(dòng)機(jī)起、停、點(diǎn)動(dòng)按鈕KM4接觸器，冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止用SBASB6冷卻泵電動(dòng)機(jī)起停按鈕KM5接觸器，快速電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、停止用SQ限位開(kāi)關(guān)，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制TC控制與照明變壓器H

5、Ll主電動(dòng)機(jī)起停指示燈SA機(jī)床照明燈開(kāi)關(guān)HL2電源接通指示燈EL機(jī)床照明燈三、控制電路分析C650型臥式車床的電氣控制圖32為C650型臥式車床的電氣控制原理圖。車床共有3臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1為主軸電動(dòng)電氣控制與可編程控制技術(shù)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。制動(dòng)時(shí)采用反接制動(dòng)；M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)；M3為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。速度繼電器KS與主軸同軸，當(dāng)正向轉(zhuǎn)速大于100r/min時(shí)，KSF閉合；當(dāng)反向轉(zhuǎn)速大于100r/min時(shí)，KSR閉合。SQ為快速移動(dòng)的手動(dòng)控制。圖32C650型臥式車床的電氣控制原理圖墟好事比根圖國(guó)JC1E盟AutoCAD繪圖如下圖所示電源主電動(dòng)機(jī)快移電動(dòng)機(jī)照明燈控制主電曬控制點(diǎn)動(dòng)正向，

6、反肉制動(dòng)度轉(zhuǎn)FUtR若K1劭熱拄制SB)FKMS-W-VKMzS0-T靜曲|附KS|KSII_LELID779413lx5lxx4451、主電路分析圖32所示的主電路中有3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，隔離開(kāi)關(guān)QS將三相電源引入，電動(dòng)機(jī)M1,電路接線分為三部分：第一部分由正轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM1,和反轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM2的兩組主觸頭構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)接線；第二部分為一電流表A經(jīng)電流互感器TA接在主電動(dòng)機(jī)M,的動(dòng)力回路上，以監(jiān)視電動(dòng)機(jī)繞組工作時(shí)的電流變化，為防止電流表被起動(dòng)電流沖擊損壞，利用一時(shí)間繼電器的動(dòng)斷觸頭，在起動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)將電流表暫時(shí)短接掉；第三部分為一串聯(lián)電阻限流控制部分，交流接觸器KM3的主

7、觸頭控制限流電阻R的接人和切除，在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的起動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載，串人限流電阻R保證電路設(shè)備正常工作。速度繼電器KS的速度檢測(cè)部分與電動(dòng)機(jī)的主軸同軸相連，在停車制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，其常開(kāi)觸頭可將控制電路中反接制動(dòng)相應(yīng)電路切斷，完成停車制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)M:由交流接觸器KM的主觸點(diǎn)控制其動(dòng)力電路的接通與斷開(kāi)；電動(dòng)機(jī)M,由交流接觸器KM控制。為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。2、控制電路分析控制電路可劃分為、主電動(dòng)機(jī)M,的控制電路和電動(dòng)機(jī)M與M的控制電路兩部分。由于主電動(dòng)機(jī)控制電路部分較復(fù)雜，因而還可以進(jìn)

8、一步將主電動(dòng)機(jī)控制電路劃分為正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)局部控制電路與停車制動(dòng)局部控制電路，它們的局部控制電路分別見(jiàn)圖33。下面對(duì)各部分控制電路逐一進(jìn)行分析。(1)主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)控制。由圖3-3(a)可知，當(dāng)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3按壓下時(shí)，其兩常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作閉合，一常開(kāi)觸點(diǎn)接通交流接觸器KM3的線圈電路和時(shí)間繼電器KT的線圈電路，時(shí)間繼電器的常閉觸點(diǎn)在主電路中短接電流表A,經(jīng)延時(shí)斷開(kāi)后，電流表接人電路正常工作；KM3的主觸點(diǎn)將主電路中限流電阻短接，其輔助動(dòng)合觸點(diǎn)同時(shí)將中間繼電器KA的線圈電路接通，KA的常閉觸點(diǎn)將停車制動(dòng)的基本電路切除，其動(dòng)合觸點(diǎn)與SB3的動(dòng)合觸點(diǎn)均在閉合狀態(tài)，控制主電動(dòng)機(jī)的交流接

9、觸器KM1的線圈電路得電工作，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正向直接啟動(dòng)，啟動(dòng)結(jié)束。反向直接啟動(dòng)控制過(guò)程與其相同，只是啟動(dòng)按鈕為SB4。SB2為主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按鈕，按下SB2點(diǎn)動(dòng)按鈕，直接接通KM1的線圈電路，電動(dòng)機(jī)M1正向直接啟動(dòng)，這時(shí)KM3線圈電路并沒(méi)接通，因此其主觸點(diǎn)不閉合，限流電阻R接入主電路限流，其輔助動(dòng)合反接制動(dòng)。反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)工作過(guò)程相似，此時(shí)反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，KS-1,觸點(diǎn)閉合，制動(dòng)時(shí)，接通接觸器KM1的線圈電路，進(jìn)行反接制動(dòng)。(2)主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路。圖33(b)所示為主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路的構(gòu)成。C650臥式車床采用反接制動(dòng)的方式進(jìn)行停車制動(dòng)，停止按鈕按下后開(kāi)始制動(dòng)過(guò)程，當(dāng)電動(dòng)

10、機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，速度繼電器的觸點(diǎn)打開(kāi)，結(jié)束制動(dòng)。這里以原工作狀態(tài)為正轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行停車制動(dòng)過(guò)程為例，說(shuō)明電路的工作過(guò)程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器KS的合觸點(diǎn)KS2動(dòng)閉合，制動(dòng)電路處于準(zhǔn)備狀態(tài)，壓下停車按鈕SB1,切斷電源，KMl、KM3KA線圈均失電，此時(shí)控制反接制動(dòng)電路工作與不工作的KA動(dòng)斷觸點(diǎn)恢復(fù)原狀閉合，與KS-2:觸點(diǎn)一起，將反向啟動(dòng)接觸器KM2的線圈電路接通，電動(dòng)機(jī)M1,反向啟動(dòng)，反向啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將平衡正向慣性轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)迅速停車，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度趨近于零時(shí)，速度繼電器觸點(diǎn)KS-2復(fù)位打開(kāi)，切斷KM2的線圈電路，完成正轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)。反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)工作過(guò)程相似，此時(shí)反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，KS-

11、1,觸點(diǎn)閉合，制動(dòng)時(shí)，接通接觸器KM1的線圈電路，進(jìn)行反接制動(dòng)o(3)刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制。刀架快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)位置開(kāi)關(guān)SQ接通快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的控制接觸器KM5的線圈電路，KM5的主觸點(diǎn)閉合，M3電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)溜板箱帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由啟動(dòng)按鈕SB6,停止按鈕SB5控制接觸器KM4線圈電路的通斷，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)M3的長(zhǎng)動(dòng)工作控制。亡IooOOm弭KHiKMjKSCTtA圖3-3控制主電動(dòng)機(jī)的基本控制電路腦)主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制電路Mb)主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制電路四、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)基本原理即本系統(tǒng)采用PLC的裁決，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜的

12、繼電器控制硬接線，而用簡(jiǎn)單易學(xué)的軟件實(shí)現(xiàn)其控制功能；即隨著輸入信號(hào)的輸入，而經(jīng)程序執(zhí)行判斷，由輸出信號(hào)直接控制對(duì)象。分為：(1)輸入處理，完成控制信號(hào)采集；(2)程序處理，將輸入的信號(hào)變?yōu)橹苯又骺氐妮敵鲂盘?hào)；(3)輸出處理，即直接將PLC的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)為，被控對(duì)象的觸發(fā)信號(hào)。如圖3-1:電源模塊輸入模塊CPLJ模塊輸出模塊指示燈接觸器繼電器編程器圖3-1:PLC基本原理圖2、PLC俞入輸出接線端子外接線圖PLC輸入端子外電路共接24個(gè)輸入點(diǎn)，分別連接旋鈕、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等主令元件及檢測(cè)元件，電源由PLC內(nèi)部提供。輸出端子外電路按執(zhí)行電器的電源類別分別組成不同的端子組，共用端子CO啾加裝熔斷器做短

13、路保護(hù)，必要時(shí)可并聯(lián)放電二極管以利PLC輸出繼電SBlSB2SB3SB4SB6器觸電的滅弧。PLC輸入/輸出接線端子外接線電路如圖FH11LMOQ41Q42QC3姓4姓5L6Q4.7*t*CPU1HL0.010.110.2Id310.410.510*610.7ILOIL1IL2IL34V44IS1KS2FR1F523、Plc的梯形圖Er，門上工土!/1.Tqrwr一.jj_l-t.-w.rtnra.k.bmrr_u1LAD/KTJ7VMHvu=hinh-dnufSIHU10口S4nb3nnCrDJlp!Mkvrls工JRi11“山上jjr下一DthS-M-13.244-取T4琮中TbQ4.UT

14、k4NQT*KlLIL,通力1I-第.44-M-SH-3心I力一幽fwiL|icnka.dbiFT山血UH-tLachEfiftbLachiI.krVIrjr隹加-M-41.0TbggTk13.14/F11.1TI-KX1T/1-DtX.44/1-T3TI如ISETlEiS叫口0_I,TjtII10.-4(H-4-C)-IEirr.AH/!；TI/nflOH3vnhichFrlMMcX!1；IIAT3CSUHhir,T、匚即411U!*k|門2,值1的*abN jJFT由fr0如號(hào)1 口士知1ij，*uIfi.1.1U3n=_mTN=umQ3_BElSJfFM.ggjW：|31b-tel如-i

15、srit田rri1”】c+0H4-DiFTkladllBQim山r日:rkLackEiailiac43,丁SLibrviraxh2；Titld：蛆海若逝咕示燈meM.eWO-IIklwk8!Tibial停電點(diǎn)I肛后明行燈M小中I/-TI-0IhrlilqpTiscCl五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書(shū)館和電腦成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不

16、覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。同時(shí)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理、PLC應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧（特別是匯編語(yǔ)言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)【1】鐘肇新彭侃.可編程控制器原理及應(yīng)用華南理工大學(xué)出版社2001年4月【2】鄭萍.現(xiàn)代電氣控制技術(shù)重慶大學(xué)出版社2003年8月【3】高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例人民郵電出版社2004年7月【4】袁任光.可編程序控制器（PC）應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例華南理工大學(xué)出版社2001年3月【5】汪志鋒.可編程序控制器原理及應(yīng)用西安電子科技大學(xué)出版社2004年2月【6】陳宇.可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧華南理工大學(xué)出版社2001年6月【7】徐德孫同景陳貴友.（可編程序控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù)山東科技大學(xué)出版社2003年10月【