磨床电气控制系统设计

一、M7130平面磨床电气控制系统设计1．设备概况介绍M7130平面磨床的主要结构机械加工中，当对零件表面的光洁度要求较高时，就需要用磨床进行加工，磨床是用砂轮的周边或端面对工件的表面进行机械加工的一种精密机床。

本机床用于各种特殊要求型面的磨削加工，机床有三台电动机拖动，及磨头电动机拖动砂轮高速旋转，采用JW11—4(0.6kw),单向连续工作。

油泵电动机拖动油泵向液压系统供油，采用JO2—14—4(0.8kw) 单向连续工作。

加工时，工件置于电磁吸盘（36V/1.2A）上，加工完毕退磁取下工件。

M7130型平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮架、滑座、立柱等部分组成。

在床身上装有液压传动装置，以便工作台在床身导轨上通过压力油推动活塞作往复直线运动，实现水平方向进给运动。

工作台面上有T形槽，用以安装电磁吸盘或直接安装大型工件。

床身上固定有立柱，滑座安装在立柱的垂直导轨上，实现垂直方向进给。

在滑座的水平导轨上安装砂轮架，砂轮架由装入式电动机直接拖动，通过滑座内部的液压传动机构实现横向进给。

平面磨床砂轮的旋转运动为主运动，工作台完成一次往复运动时，砂轮架作一次间断性的横向进给，直至完成整个平面的磨削，然后砂轮架连同滑座沿垂直导轨作间断性的垂直进给，直至达到工件加工尺寸。

平面磨床的辅助运动，如砂轮架在滑座的水平导轨上作快速横向移动，滑座在立柱的垂直导轨上作快速垂直移动，以及工作台往复运动速度的调整等。

2．控制系统设计要求1）平面磨床是一种精密加工机床，为了保证其加工精度要求，机床运行时要求平稳。

工作台往复运动在换向时要求惯性要小，无冲击力，因此，工作台的往复运动采用液压传动。

由电动机拖动液压泵，供应压力油，通过液压传动装置实现工作台的纵向进给运动，并通过工作台上的撞块操纵床身上的液压换向阀（开关），改变压力油的流向，实现工作台的换向和自动往复运动。

2）为了简化磨床的机械传动机构，采用多电动机单独拖动。

M7130型平面磨床采用三台电动机拖动，砂轮的旋转运动由装入式电动机直接拖动。

液压泵由液压泵电动机拖动，经液压传动装置完成工作台的往复（纵向进给）运动，砂轮架的横向进给运动，砂轮架的快速横向移动以及工作台导轨的润滑等。

拖动冷却泵的电动机为磨削加工提供冷却液。

3）为了提高磨削质量，要求砂轮有较高转速，通常采用两极（理想空载转速为3000r/min50Hz）的笼型异步电动机拖动。

为了提高调整运转的砂轮主轴的风度，采用装入式电动机拖动，电动机与砂轮主轴同轴，从而提高了磨床的加工精度。

4）平面磨削加工中，由于磨削温度高，为减少工件的热变形，必须使工件得到充分的冷却，同时冷却液能冲走磨屑和砂粒，以保证磨削精度。

5）平面磨床常用电磁吸盘，利用电磁吸力很方便地安装和加工小工件，且工件在加工过程中由于发热变形，电磁吸盘允许工件有自由伸缩余地，从而保证加工精度。

6) 为调整砂轮位置，磨头升降采用点动控制。

为了停位准确，应有制动控制（采用能耗制动）。

上下极限位置应有位置保护。

在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。

7）砂轮、液压泵、冷却泵三台电动机都只要求单方向旋转。

8）冷却泵电动机应随砂轮电动机的开动而开动，若加工中不需要冷却液时，可单独关断冷却泵电动机。

9）在正常加工中，若电磁吸盘吸力不足或消失时，砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作，以防止工件被砂轮切向力打飞而发生人身和设备事故。

不加工时，即电磁吸盘不工作的情况下，允许砂轮电动机与液压泵电动机开机，机床作调整运动。

10）电磁吸盘励磁线圈具有吸牢工件的正向励磁、松开工件的断开励磁、以及为抵消剩磁便于取下工件的反励磁控制环节。

11）具有完善的保护环节。

各电路的短路保护，各电动机的长期过载保护，零压、欠压保护，电磁吸力不足的欠电流保护，以及线圈断开时产生高电压，而危及电路中其它电器设备的过压保护等等。

12）机床照明电路与工件去磁的控制环节。

二、M7130型平面磨床电气控制系统总体设计过程1．总体方案说明1) 砂轮电动机、冷却电动机、液压电动机分别由电动机M1、M2、M3拖动。

2)砂轮位置调整，磨头升降采用点动控制。

为了停位准确，应有采用能耗制动。

3) 上下极限位置应有位置保护。

在磨削加工中应保证砂轮架不能升降移动。

4)采用热继电器实现过载保护，用以完成各个电动机系统的过载保护。

5) 主电路用断路器，各负载回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔断器，实现短路保护。

6) 电控箱设置在控制室内。

控制面板与电控箱内的电器板用BVR型铜导线连接，电控箱与执行装置之间采用端子板连接。

7）使用说明书8）设计小结9）参考资料目录2、电气原理图图1-13 主电路设计图1-2 M7130平面磨床电气控制系统主电路主电路由电源引入开关Q控制整机电源的接通与断开。

三台电动机均要求单向旋转，M1砂轮电动机、M2冷却泵电动机，同时由接触器KM1控制，而M2电动机再经过X1插销实现单独判断控制，M3液压泵电动机由接触器KM2控制。

4控制电路分析电动机控制电路的控制电源直接采用交流380V，由按钮SB1、SB2和接触器KM1构成了砂轮电动机M1单向起动和停止控制电路。

由按钮SB3、SB4和接触器KM2构成了液压泵电动机M3单向旋转起动和停止控制电路。

实现两台电动机独立操作控制。

平面磨床在加工中出现电磁吸盘吸力不足或消失时，为确保人身和设备的安全，不允许继续加工。

因此，在两台电动机的控制电路中应设定欠电流继电器KA常开触点，达到欠磁联锁保护。

在不加工时又能单独控制砂轮与液压泵电动机运转工作，因此，在控制电路中KA（3-4）触点处并接转换开关SA1于“去磁”位置时，触点（3-4）接通来实现。

主电路与控制电路由熔断器FU1、FU2分别实现适中保护。

砂轮与液压泵电动机利用热继电器KR1、KR2实现长期过载保护。

为了保护工件与砂轮的安全，当有一台电动机过载停机时，另一台电动机也应停止。

因此，应将KR1、KR2常闭触点串接在总控制电路中。

1)电磁吸盘控制电路分析电磁吸盘是固定加工工件的一种夹具。

利用通电导体在铁心中产生的磁场吸牢铁磁材料的工件，以便加工。

它与机械夹具比较，具有夹紧迅速，不损伤工件，一次能吸牢若干个小工件，以及工件发热可以自由伸缩等优点。

因而电磁吸盘在平面磨床上用得十分广泛。

电磁吸盘的控制电路包括整流装置、控制装置和保护装置三个部分。

整流装置由变压器T1和桥式全波整流器VC组成，供给120直流电源。

充磁过程如下：按下充磁按钮闭合QS2，与右端接触，插头X2闭合，电磁吸盘YH线圈获电，工作台充磁吸住工件。

同时其自锁触头闭合，联锁触头断开。

磨削加工完毕，在取下加工好的工件时，先断开X2，切断电磁吸盘YH的直流电源，由于吸盘和工件都有剩磁，所以需要对吸盘和工件进行去磁。

去磁过程如下：按下点动按钮QS2，与左端接触，插头X2闭合，电磁吸盘通入反相直流电，使工作台和工件去磁。

保护装置由放电电阻R和电容C以及零压继电器KA组成。

电阻R和电容C的作用是：电磁吸盘是一个大电感，在充磁吸工件时，存贮有大量磁场能量。

当它脱离电源时的一瞬间，吸盘YH的两端产生较大的自感电动势，会使线圈和其他电器损坏，故用电阻和电容组成放电回路。

利用电容C两端的电压不能突变的特点，使电磁吸盘线圈两端电压变化趋于缓慢，利用电阻R消耗电磁能量，如果参数选配得当，此时R-L-C电路可以组成一个衰减振荡电路，对去磁将是十分有利的。

零压继电器KA的作用是：在加工过程中，若电源电压不足，则电磁吸盘将吸不牢工件，会导致工件被砂轮打出，造成严重事故，因此，在电路中设置了零压继电器KA，将其线圈并联在直流电源上，其常开触头串联在液压泵电机和砂轮电机的控制电路中，若电磁吸盘吸不牢工件，KA就会释放，使液压泵电机和砂轮电机停转，保证了安全。

2)照明和指示灯电路分析照明电路由照明变压器T2，将380V电压降为24V，并由开关SA2控制照明灯EL，照明变压器二次侧装有熔断器FU3作为短路保护。

其一次侧短路可由熔断器FU2实现保护。

5、要参数计算1) 断路器QS1为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。

成型磨床有0.8kW 负载电动机一台，起动电流较大，其余三台为0.6kW，起动电流较小，而且工艺要求4台电动机单独起动运行，因此可根据0.8kW电动机选择自动开关QG脱扣电流IQG：IQG＝1.7IN，选用IQG的断路器。

2) 熔断器FU熔体额定电流IFU。

以曝气风机为例，IFU≥2IN，选用IFU的熔体。

其余熔体额定电流的选择。

3) 热继电器的选择请参考有关技术手册，负载额定电流的1.2倍。

4)能耗制动参数计算制动电流ID＝1.5IN直流电压UD＝RID整流变压器二次侧交流电流I2 ＝ID /0.9电压U2＝UD/0.9整流变压器容量S= I2 U26、制定电气元件目录表M7130平面磨床电气控制系统元器件目录表7、M7130平面磨床控制顺序转移图图1-4M7130平面磨床控制流程图8、M7130平面磨床常见电气故障分析与检修方法1．电磁吸盘无吸力Array 2．电磁吸1盘吸力不足电磁吸盘吸力不足通常是电磁吸盘损坏或整流器输出电压不正常造成的。

电磁吸盘3．其他常见故障及处理方法三．M7130平面磨床电气控制工艺设计按设计要求设计绘制电器板电器元器件平面图、控制面板电器平面图及相关电气接线图。

1 先根据控制系统要求和电气设备的结构，确定电器元器件的总体布局以及控制面板上应安装的电器元件。

本系统在M7130平面磨床现场设计安装的电器元件和动力设备有：电动机等。

电控箱内电器板上安装的电器元件有：断路器、熔断器、隔离变压器、PLC、接触器、中间继电器、热继电器和端子板等。

在控制面板上设计安装的电器元件有：控制按钮、旋钮开关、各色指示灯等。

2 依据用户要求满足操作方便、美观大方、布局均匀对称等设计原则，绘制电控箱电器板元件布置图、电器面板元件布置图。

进出引线采用接线端子板连接，接线图略。

3 依据电器元件布置图及电器元器件的外形尺寸、安装尺寸，绘制电器板（绝缘板、镀锌铁板或架）、控制面板（有机玻璃板、铝板或铁板等）、垫板（有机械强度的绝缘板或镀锌板）等零部件加工图。

图中应注明外形尺寸、安装孔径、定位尺寸与公差、板材厚度以及加工要求等。

本设计所涉及的钣金加工技术图从略。

4 依据电器安装板、控制面板尺寸设计电控箱，绘制电控箱安装图。

本设计从略。

至此，基本完成了成型磨床系统要求的电气控制原理设计和工艺设计任务。

划分组件的原则是：(1)把功能类似的元件组合在一起；(2)尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；(3)让强弱电控制器分离，以减少干扰；(4)为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起；(5)为便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。