万能铣床的设计

黑龙江东方学院

毕业论文（设计）

题目：X62W型卧式铣床的电气控制系统设计

学生姓名刘阳

学号084160223

专业电气工程及其自动化

班级2008级2班

指导教师许万平

学部计算机科学与电气工程

答辩日期2012年5月19日

X62W型卧式铣床的电气控制系统设计

第1章绪论

1.1 铣床的发展及分类

铣床主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。铣床是一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面[1]。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。

简单来说，铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床最早由美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人J.R.布朗于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。1950年后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代后微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率[2]。随着机械化进程不断加剧，数控编程开始广泛应用与于机床类操作，极大的释放了劳动力。数控编程铣床将逐步取代现在的人工操作。对员工要求也会越来越高，当然带来的效率也会越来越高。

一、按布局形式和适用范围加以区分；升降台铣床：有万能式、卧式和立式等，主要用于加工中小型零件，应用最广。龙门铣床：包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件。单柱铣床和单臂铣床：前者的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；后者的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导

轨调整高度。两者均用于加工大型零件。工作台不升降铣床：有矩形工作台式和圆工作台式两种，是介于升降台铣床和龙门铣床之间的一种中等规格的铣床。其垂直方向的运动由铣头在立柱上升降来完成。仪表铣床：一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件。工具铣床：用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床：如键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，是为加工相应的工件而制造的专用铣床。按控制方式，铣床又分为仿形铣床（见仿形机床）、程序控制铣床和数字控制铣床（见数字控制机床) [3]。

二、按结构分；铣床又分为；台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。龙门式铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动，用于大件加工。平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它结构简单，生产效率高。仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床[4]。一般用于加工复杂形状工件。升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。摇臂铣床：摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。床身式铣床：工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。专用铣床：例如工具铣床：用于铣削工具模具的铣床，加工精度高，加工形状复杂。

三、按控制方式分；铣床又可分为仿形铣床、程序控制铣床和数控铣床等。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。

1.2 X62W机床特点

X62W型卧式铣床的电气部分利用极少的接触器，继电器控制了机床的多种运动。主轴运动带动刀具做旋转运动，工作台的进给运动可做垂直，纵向，横向，六个方向的运动。六个方向均可自动，手动，以及快速移动，机床的垂直，横向进给运动由十字复试操作手柄控制，纵向进给运动由纵向操作手柄控制。

从机床的电气控制线路图中可以看出，主轴工作台和冷却泵分别用单独的三相鼠笼式异步电动机拖动，其正反转是采用控制开关手动控制[5]。停车时的制动是通过制动接触器的主接点，并串入不对称电阻进行反接制动。工作台的垂直，纵向，横向进给运动由同一台电动机传动，正反转由接触器控制。工作台的快速进给由电磁铁及机械装置完成。冷却泵电动机由接触器控制。主电路中有短路、欠压、失压和过载等保护。

从主轴的控制电路图中可以看出，主轴电动机控制由接触器，按钮，速度继电器和行程开关等组成。为了操作方便，采用两地控制。

从工作台进给运动控制电路图中可以看出，进给电动机由接触器，行程开关和控制开关等组成，快速移动运动由按钮，接触器组成。

卧式铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，卧式铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以达到机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。

1.3 铣床的主要结构和运动形式

由于铣床的加工范围较广，运动形式较多，其结构也较为复杂。床身固定于底座上，用于安装和支承铣床的各部件，在床身内还装有主轴部件、主传动装置及其变速操纵机构等。床身顶部的导轨上装有悬梁，悬梁上装有刀杆支架。铣刀则装在刀杆上，刀杆的一端装在主轴上，另一端装在刀杆支架上。刀杆支架可以在悬梁上水平移