钻床电气控制设计

机床电气控制

设计说明书

钻床电气控制设计

机械工程学院（部）

2017年6月16 日

目录

第1章Z3040摇臂钻床的结构 (3)

1.1 Z3040摇臂钻床的简介

1.2 Z3040摇臂钻床的结构

第2章 Z3040摇臂钻床的运动形式和电气控制要求的说明 (4)

2.1 Z3040摇臂钻床的运动形式

2.2 电气控制要求的说明

第3章Z3040摇臂钻床继电接触器控制线路图 (7)

3.1 z3040摇臂钻床继电接触器控制线路图总图

3.2 具体控制过程

第4章元器件的选型 (10)

4.1 热继电器FR的选择

4.2 接触器的选择

4.3 时间继电器的选择

4.4 照明及指示灯的选择

4.5 Z3040摇臂钻床电器元器件明细表

第5章PLC控制电路的说明 (13)

5.1 PLC的选型

5.2 PLC的组成

5.3 PLC输入输出接口

5.4 PLC的I/O端口分配表

5.5 PLC梯形图

5.6 PLC接线图

第6章心得体会 (20)

第7章参考文献 (21)

附图一、钻床电气原理图

附图二、PLC梯形图

第1章 z3040摇臂钻床的结构

1.1 Z3040摇臂钻床的简介

钻床是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床的结构形式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。

1.2 Z3040摇臂钻床的结构

Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立座、摇臂、主轴箱和工作台等组成。摇臂的一端为套筒，套装在外立柱上，并借助丝杠的正、反转可沿外立柱作上下移动。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。加工时，根据工件高度的不同，摇臂借助于丝杠可带着主轴箱沿外立柱上下升降。在升降之前，应自动将

摇臂松开，再进行升降，当达到所需的位置时，摇臂自动夹紧在立柱上。摇臂钻床钻削加工分为工作运动和辅助运动。工作运动包括：主运动（主轴的旋转运动）和进给运动（主轴轴向运动）；辅助运动包括：主轴箱沿摇臂的横向移动，摇臂的回转和升降运动。钻削加工时，钻头一面旋转一面作纵向进给。钻床的主运动是主轴带着钻头作旋转运动。进给运动是钻头的上下移动。辅助运动是主轴箱沿摇臂水平移动，摇臂沿外立柱上下移动和摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。摇臂回转和主轴箱的左右移动采用手动.

第2章 z3040摇臂钻床的运动形式和电气控制要求的说明

2.1 Z3040摇臂钻床的运动形式

当进行加工时，由特殊的加紧装置将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;

（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。

2.2 电气控制要求的说明

1．主轴电动机控制主轴电动机1M为单向旋转，由按钮1SB、2SB和接触器1KM实现起动和停止控制。主轴的正、反转则由1M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。

2M为升降电动机，由按钮3SB、4SB点动控制接触器2 KM 、3KM接通或断开，使2M 电动机正、反向旋转，拖动摇臂上升或下降移动。

3M为液压泵电动机，通过接触器4 KM ，5KM接通或断开，使3M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3SB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4 KM 线圈得电，液压泵电动机3M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2SQ发出摇臂已松开信号。此时，2SQ触点(6-13)断开，使接触器4 KM 线圈断电，液压泵电动机3M停转，油路单向阀保压，摇臂处于松开状态。与此同时，2SQ触点(6-7)闭合，接触器2 KM 线圈得电，升降电动机2M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2SB，2KM线圈断电，2M 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5KM线圈得电，液压泵电动机3M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3SQ，使触点3SQ (1-17)也断开，电磁阀YV、5KM线圈断电。液压泵电动机3M停转，摇臂上升后重新夹紧过程结束。行程开关2SQ为摇臂放松信号开关。行程开关3SQ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3SB或4SB，使4 KM 得电摇臂开始松开后放开3SB或 4SB时，若4 KM 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5KM线圈得电，液压泵电动机3M反向旋转，使摇臂重新夹紧，直到延时时间到，KT触点断开，3SQ动作，5KM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5SB，接触器4 KM 线圈得电，液压泵电动机3M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4SQ不受压，触点(10l-102)闭合，指示灯1HL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6SB，接触5KM线圈得电，3M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4SQ压下，触点(101-102)断开，1HL灯暗，而(101-103)闭合，2HL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1SA开关控制单向旋转。

5．联锁、保护环节电路中利用2SQ实现摇臂松开到位，开始升降的联锁控制，利