摇臂钻床电气控制课程设计_说明书

项目六、钻床的电气控制（一）、内容要求：1．主轴电动机控制主轴电动机M1为单向旋转，由按钮SBl、SB2和接触器KMl实现起动和停止控制。

主轴的正、反转则由M1电动机拖动齿轮泵送出压力油，通过液压系统操纵机构，配合正、反转摩擦离合器驱动主轴正转或反转。

2．摇臂升降控制摇臂钻床在加工时，要求摇臂应处于夹紧状态，才能保证加工精度。

但在摇臂需要升降时，又要求摇臂处于松开状态，否则电动机负载大，机械磨损严重，无法升降工作。

摇臂上升或下降时，其动作过程是，随着升降指令发出，先使摇臂与外立柱处于松开状态，而后上升或下降，待升降到位时，要自行重新夹紧。

由于松开与夹紧工作是由液压系统实现，因此，升降控制必须与松紧机构液压系统紧密配合。

M2为升降电动机，由按钮SB3、SB4点动控制接触器KM2、KM3接通或断开，使M2电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。

M3为液压泵电动机，通过接触器KM4，KM5接通或断开，使M3电动机正向带动双向液压泵送出压力油，经二位六通阀至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。

下面以摇臂上升为例简述动作过程：按下SB3按钮，时间继电器KT线圈通电，瞬时常开触点(13-14)闭合，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3起动旋转带动液压泵送出压力油，同时断电延时断开的KT常开触点(1-17)闭合，使电磁阀YV线圈得电，液压泵输出的压力油经二位六通阀进入摇臂夹紧机构的松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。

同时，活塞杆通过弹簧片压上行程开关SQ2发出摇臂已松开信号。

此时，SQ2触点(6-13)断开，使接触器KM4线圈断电，液压泵电动机M3停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。

与此同时，SQ2触点(6-7)闭合，接触器KM2线圈得电，升降电动机M2得电起动旋转，带动摇臂上升，待摇臂上升至所需位置时，松开按钮SB2，KM2线圈断电，M2电动机停转，摇臂停止上升。

同时KT线圈也断电，KT常闭触点(17-18)瞬时闭合，而其延时断开的常开触点(1-17)仍未打开，使电磁阀YV继续得电，同时接触器KM5线圈得电，液压泵电动机M3反转，反向送出压力油，经二位六通阀反方向推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。

KT延时打开触点，经过1~3s延时后断开，同时活塞杆通过弹簧压下行程开关SQ3，使触点SQ3(1-17)也断开，电磁阀YV、KM5线圈断电。

液压泵电动机M3停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。

行程开关SQ2为摇臂放松信号开关。

行程开关SQ3为摇臂夹紧信号开关。

时间继电器KT延时断开常开触点是为保证当瞬间操作SB3或SB4，使KM 4得电摇臂开始松开后放开SB3或SB4时，若KM4过早断电，可能造成摇臂处于半松开状态。

有了KT延时断开触电(1-17)后，则能在KT线圈断电1~3s内处于闭合状态，使KM5线圈得电，液压泵电动机M3反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，SQ3动作，KM5断电为止，这样就保证了摇臂在加工工件前总是处于夹紧状态。

3．夹紧、松开控制Z3040型摇臂钻床除了上述摇臂上升下降过程需要夹紧、松开控制外，还有主轴箱和立柱的松开、夹紧控制。

主轴箱和主柱的松开、夹紧从液压系统中看出二者是同时进行的。

当按下松开按钮SB5，接触器KM4线圈得电，液压泵电动机M3正转，拖动液压泵输送出压力油，经二位六通阀，进入主轴箱与立柱的松开油缸推动活塞和菱形块，使主轴箱与立柱实现松开，此时由于YV不得电，压力油不会进入摇臂松开活塞，摇臂仍处于夹紧状态。

当主轴箱与立柱松开时，行程开关SQ4不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯HLl亮，表示主轴箱与立柱处于松开状态，可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动至适当位置。

同时推动摇臂(套在内立柱上)使外立柱绕内立柱旋转至适当的位置，按下夹紧按钮SB6，接触KM5线圈得电，M3电动机反转，拖动液压泵输送出反向压力油至夹紧油缸，使主轴箱和立柱夹紧。

同时行程开关SQ4压下，触点(101-102)断开，HLl灯暗，而(101-103)闭合，HL2灯亮，指示主轴箱与立柱处于夹紧状态，可以进行钻削加工。

4．冷却泵电动机控制冷却泵电动机容量小(0.125kW)，由SA1开关控制单向旋转。

5．联锁、保护环节电路中利用SQ2实现摇臂松开到位，开始升降的联锁控制，利用SQ3，实现摇臂完全夹紧的联锁控制。

通过KT延时断开的常开触点实现摇臂松开后自动夹紧的联锁控制。

摇臂升降除了按钮SB4、SB3机械互锁外，还采用KM 2、KM3电气的双重互锁控制。

主轴箱与立柱进行松开、夹紧工作时，为保证压力油不供给摇臂夹紧油路，通过SB5、SB6常闭触点切断YV线圈电路，达到联锁目的。

电路利用熔断器FUl作为总电路和电动机M1、M4的短路保护。

利用熔断器FU2作为电动机M2、M3及控制变压器T一次侧的短路保护，利用热继电器KRl为M1电动机的过载保护，KR2为M3电动机的过载保护。

组合行程开关SQl作为摇臂上升、下降的极限位置保护，SQl有两对常闭触点，当摇臂上升下降至极限位置时，相应触点动作切断与其对应的上升下降接触器KM2、KM3，使M2电动机停止转动，摇臂停止升降，实现升降极限位置保护，电路中失压或欠压保护由各接触器实现。

6．照明与信号指示电路通过控制变压器T降压提供照明灯EL安全电压，由SA2开关操作。

熔断器FU3作为短路保护。

当主轴电动机工作时，KMl触点(101-104)接通，指示灯HL3亮，表示主轴工作；当主轴箱、立柱处于夹紧状态时，SQ4触点(101-l03)接通，HL2灯亮。

主轴箱、立柱处于松开状态，SQ4触点(101102)接通，HLl灯亮。

（二）设计参考图(三) 要求能按照本组最终要求合理设计电气控制图，并画出电气施工图，再做成控制板，最后连线试验。

五、参考资料1、张万奎等编.《机床电气控制技术》北京大学出版社，20072、机电传动控制（第三版），邓星钏主编，武汉：华中科技大学出版社，2001年9月3、机电传动与控制（第二版），程宪平主编，武汉：华中科技大学出版社，2003年9月。

4、电力拖动自动控制系统（第三版），陈伯时主编，北京：机械工业出版社，2003年8月。

5、半导体变流技术（第二版），莫正康主编，北京：机械工业出版社，2001年8月。

6、邓星钟等编. 《机电传动控制（第三版）》华中科技大学出版社，2001.3第3版课程设计说明书课程名称：机床电气控制技术设计题目：钻床电气控制课程设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机设学生姓名: xxx学号:指导教师:湖南xxxxxxxxxx教务部制2012年12 月 30 日目录一、引言 (2)1、设计目的 (3)2、设计要求 (3)二、系统总体实际 (4)1、系统硬件配置及组成原理 (4)2、硬件接线图 (4)3、系统变量定义及分配表 (6)4、系统接线图设计 (7)三、控制系统设计 (8)1、控制程序流程图设计 (8)2、控制程序设计思路 (10)3、摇臂钻床PLC程序设计 (10)四、系统调试及结果分析 (14)1、调试前安全检查 (14)2、调试 (15)五、总结六、参考文献引言钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。

按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。

在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。

摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。

主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转的钻床。

摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。

较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。

摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。

摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。

摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。

滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。

万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。

此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。

此次试验就是要将滑座式Z3040摇臂钻床的控制系统改为PLC控制。

摇臂钻床加工时，主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。

钻削加工时，钻头一边进行旋转切削一边进行纵向进给，其运动形式为：（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；（2）进给运动为主轴的纵向进给；（3）辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。

Z3040型摇臂钻床的工作原理：Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机，摇臂升降电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机。

主轴电动机控制钻床的进给运动；摇臂升降电动机要求能正反向旋转，可用手动操作；摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现，液压电动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开→移动→摇臂夹紧的程序进行。

因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。

冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。

系统具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。

1、设计目的：（1）、了解Z3040摇臂钻床的操作顺序，并作出功能图。

(2)、熟悉并会接较复杂的PLC控制系统电路。

(3)、领悟电气控制电路PLC改造的要领。

2、设计要求：(1) 按下主轴起动按钮SB2，接触器KMl得电吸合且自保持，主轴电动机M1运转。

按下停止按钮SBl，主轴电动机停止。

(2) 需要摇臂上升时，按下摇臂上升按钮SB3，时间继电器KT得电，其瞬动触头和瞬时闭合延时打开的动合触头使接触器KM4和电磁阀YA动作，液压电动机M3起动，液压油进入摇臂装置的油缸，使摇臂松开。

待完全松开后，行程开关sQ2动作，其动断触头断开使接触器KM4断电释放，液压电动机M3停止运转，其动合触头接通使接触器KM2得电吸合，摇臂升降电动机M2正向起动，带动摇臂上升。

上升到所需的位置后，松开上升按钮SB3，时间继电器KT、接触器KM2断电释放，摇臂升降电动M2停止运转，摇臂停止上升。

延时l～3s后，时间继电器KT的动断触头闭合，动合触头断开，但由于夹紧到位行程开关SQ3动断触头处于导通状态，故YA继续处于吸合状态，接触器KM5吸合，液压电动机M3反向起动，向夹紧装置油缸中反向注油，使夹紧装置动作。

夹紧完毕后，行程开关SQ3动作，接触器KM5断电释放，液压电动机M3停止运转，电磁阀YA断电。