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第一章 設(shè)計要求 1.1 設(shè)計題目 設(shè)計銑床電氣控制課程設(shè)計指導(dǎo)書 1.2設(shè)計要求 1．主軸電動機(jī)控制 為主軸拖動電動機(jī)。從主電路看出，主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)換開關(guān)電阻和速度繼電器組成停機(jī)反接制動控制。 表1 轉(zhuǎn)換開關(guān)動作表 觸點 線端標(biāo)號 操作手柄位置 順銑 停止 逆銑 － － + + － － + － － － － + （1）主軸電動機(jī)起動 接通電源開關(guān)，選擇主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)向，操作轉(zhuǎn)換開關(guān)于所需位置。主軸電動機(jī)起動、停止分別由裝于工作臺上與床身上的控制按鈕、和、實現(xiàn)兩地控制。按下按鈕或，接觸器得電，主觸點閉合并自鎖，主軸電動機(jī)按預(yù)選方向起動，帶動主釉、銑刀旋轉(zhuǎn)，同時速度繼電器常開觸點閉合，為停機(jī)反接制動作準(zhǔn)備。 （2）太短，反接制動的時間也太短，制動效果差，因此，操作時要在主軸快停機(jī)時再松開按鈕。 （3）主軸的變速沖動 主軸的變速采用圓孔盤式結(jié)構(gòu)，變速時操作變速手柄在拉出或推回過程中短時觸動沖動開關(guān)，主軸電動機(jī)瞬動一下而實現(xiàn)。 主軸處于停車狀態(tài)時，操作變速手柄，觸動沖動開關(guān)使接觸器瞬時得電，電動機(jī)定子串電阻沖動一下，帶動齒輪轉(zhuǎn)動一下，便于齒輪嚙合，完成變速。 主軸已起動工作時，要變速同樣操作變速手柄，操作時也觸動沖動開關(guān)，使接觸器失電，得電一下進(jìn)行反接制動，使主軸轉(zhuǎn)速迅速下降，以便于在低速下齒輪嚙合，完成變速后，應(yīng)重新按起動按鈕，主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)動繼續(xù)工作。 主軸在變速操作時，以較快速度將手柄推入嚙合位置，因為的瞬動是靠手柄上凸輪的一次接觸達(dá)到，如果推入動作緩慢，凸輪與接觸時間延長，會使主油電動機(jī)轉(zhuǎn)速過高，從而使齒輪嚙合不上，甚至損壞斷輪。 2．工作臺進(jìn)給運(yùn)動控制 工作臺的進(jìn)給運(yùn)動需在主軸起動之后進(jìn)行。接觸器常開觸點（11－12）閉合，接通進(jìn)給控制電源。工作臺的左、右、前、后、上、下方向的進(jìn)給運(yùn)動均由進(jìn)給拖動電動機(jī)驅(qū)動，通過電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及機(jī)械結(jié)構(gòu)的聯(lián)合動作，來實現(xiàn)六個方向的進(jìn)給運(yùn)動。控制工作臺運(yùn)動的電路是與左、右機(jī)械操作手柄聯(lián)動的行程開關(guān)、及與前、后、上、下操作手柄聯(lián)動的行程開關(guān)、組成復(fù)合控制。這時圓工作臺開關(guān)在斷開位置，即觸點（17－18）和（12－22）接通，（12－19）斷開，進(jìn)給電動機(jī)通過工作臺方向操作手柄進(jìn)行控制。圓工作臺開關(guān)動作表見表2。 表2圓工作臺開關(guān)動作表 觸點 線端標(biāo)號 操作手柄位置 圓工作臺工作 圓工作臺不工作 17－18 － + 22－19 + － 12－22 － + （1）工作臺的左、右（縱向）進(jìn)給運(yùn)動 工作臺的左、右進(jìn)給運(yùn)動由工作臺前面的縱向操作手柄進(jìn)行控制。當(dāng)將操作于柄扳到向右位置時，行程開關(guān)壓合，其常開觸點（18－19）接通，常閉觸點（25－17）斷開，此時，控制電源經(jīng)（12－15－16－17－18－19）接通接觸器，吸合，主觸點接通電動機(jī)正序電源，正向旋轉(zhuǎn)，工作合作向右進(jìn)給運(yùn)動。同理，當(dāng)將操作手柄扳到向左位置時，行程開關(guān)壓合，工作臺向左進(jìn)給運(yùn)動。 若將手柄置于中間位置，、復(fù)原，、均不吸合，工作臺停止左右方向運(yùn)動。 （2）工作臺前后（橫向）進(jìn)給運(yùn)動和上、下（垂直）進(jìn)給運(yùn)動 工作臺的前后及上下進(jìn)給運(yùn)動，共用一套操作于柄控制，手柄有5個控制位置，處于中間位置為原始狀態(tài)，進(jìn)給離合器處于脫開狀態(tài)，行程開關(guān)、均復(fù)位，工作臺不運(yùn)動。當(dāng)操作向前、向后手柄時．通過機(jī)械裝置連結(jié)前、后進(jìn)給離合器。當(dāng)操作向上、向下手柄時，連結(jié)上、下進(jìn)給離合器。同時，使或壓合接通，電動機(jī)正向或反向旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺作前后、上下進(jìn)給運(yùn)動。 工作臺向前和向下進(jìn)給運(yùn)動的電氣控制電路相同。當(dāng)將操作手柄扳到向前或向下位置時，壓合行程開關(guān)，使其常閉觸點斷開，常開觸點閉合，控制電源經(jīng)（12－22－25－17－l 9）接通線圈，吸合，進(jìn)給電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)并通過機(jī)械聯(lián)動將前、后進(jìn)給離合器或上、下進(jìn)給離合器接入，使工作合作向前或向下方向的進(jìn)給運(yùn)動。 工作臺向后和向上進(jìn)給運(yùn)動也共用一套電氣控制裝置。當(dāng)將操作手柄扳到向后或向上位置時。壓合行程開關(guān)，進(jìn)給電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)．使工作臺作向后或向上方向進(jìn)給運(yùn)動。 （3）圓工作臺的工作 圓工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動由進(jìn)給電動機(jī)經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動。在使用時，首先必須將圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至“接通”位置，即圓工作臺的工作位置。此時，的觸點（12－22）、（17－18）斷開，（22－19）接通，這樣就切斷了銑床工作臺的進(jìn)給運(yùn)動控制回路，工作臺就不可能作左、右、前、后和上、下方向的進(jìn)給運(yùn)動。圓工作臺的控制電路中，控制電源經(jīng)（12－15－16－17－25－22－19）接通接觸器線圈回路，使電動機(jī)帶動圓工作臺作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于線圈回路被切斷，所以進(jìn)給電動機(jī)僅能以正向旋轉(zhuǎn)。因此，圓工作臺也只能按一個方向作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 （4）進(jìn)給變速沖動 進(jìn)給變速沖動與主軸變速沖動一樣，為了便于變速時齒輪的嚙合，電氣控制上沒有進(jìn)給變速沖動電路。但進(jìn)給變速時不允許工作臺作任何方向的運(yùn)動。 變速時，先將變速手柄拉出，使齒輪脫離嚙合，然后轉(zhuǎn)動變速盤至所選擇的進(jìn)給速度擋，最后推入變速手柄。在推入變速手柄時，應(yīng)先將手柄向極端位置拉一下，使行程開關(guān)被壓合一次．其常閉觸點（12－15）斷開，常開觸點（15－19）接通，控制電源經(jīng)（12－22－25－17－16－15－19）接通接觸器，進(jìn)給電動機(jī)作瞬時轉(zhuǎn)動，便于齒輪嚙合。 （5）工作臺快速移動 銑床工作臺除能實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動外，還可進(jìn)行快速移動，它可通過前述的方向控制手柄配合決速移動按鈕或進(jìn)行操作。 當(dāng)工作臺已在某方向進(jìn)給，此時按下快速進(jìn)給按鈕或，使接觸器通電，接通快速移動電磁鐵，銜鐵吸合，經(jīng)絲杠將進(jìn)給傳動鏈中的摩擦離臺器合上，減少中間傳動裝置，工作臺按原進(jìn)給運(yùn)動方向?qū)崿F(xiàn)快速移動。當(dāng)放開快速移動按鈕或時，接觸器電磁鐵線圈相繼斷電。銜鐵釋放，摩擦離合器脫開，快速移動結(jié)束，工作臺仍按原進(jìn)給運(yùn)動速度和原進(jìn)給運(yùn)動方向繼續(xù)進(jìn)給。所以工作臺的快速移動是點動控制。 工作臺的快速移動也可以在主軸電動機(jī)停轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行。這時應(yīng)將主軸換向開關(guān)扳向“停止”位置，然后按下或，使接觸器通電并自鎖，操縱工作臺手柄，使進(jìn)給電動機(jī)起動旋轉(zhuǎn)。再按下快速移動按鈕或，工作臺便可在主軸不旋轉(zhuǎn)的情況下實現(xiàn)快速移動。 3．冷卻泵電動機(jī)的控制與照明電路 冷卻泵電動機(jī)通常在銑削時由轉(zhuǎn)換開關(guān)操作。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至“接通”位置時，觸點 （3－4）閉合，接觸器通電，起動旋轉(zhuǎn)，拖動冷卻泵送出冷卻液。 機(jī)床的局部照明由變壓器輸出24安全電壓，由開關(guān)控制照明燈。 4．控制電路的聯(lián)鎖與保護(hù) 銑床的運(yùn)動較多，電氣控制電路較復(fù)雜，為了保證刀具、工件和機(jī)床能夠安全可靠地進(jìn)行工作，應(yīng)具有完善的聯(lián)鎖與保護(hù)。 （1）主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的順序聯(lián)鎖 進(jìn)給運(yùn)動電氣控制電路接在主軸電動機(jī)接觸器觸點（11－12）之后。這就保證了在主電動機(jī)起動后，進(jìn)給電動機(jī)才可起動，主軸電動機(jī)停止時，進(jìn)給電動機(jī)應(yīng)立即停止。 （2）工作臺六個進(jìn)給運(yùn)動方向間的聯(lián)鎖 工作臺左、右、前、后及上、下六個方向進(jìn)給運(yùn)動分別由兩套機(jī)械機(jī)構(gòu)操作，而銑削加工時只許一個方向的進(jìn)給運(yùn)動，為了避免誤操作．采用機(jī)械聯(lián)鎖比較困難，因此采用電氣聯(lián)鎖。當(dāng)工作臺實現(xiàn)左、右方向進(jìn)給運(yùn)動時，控制電源必須通過控制上、下與前、后進(jìn)給的行程開關(guān)、常閉觸點支路。當(dāng)工作臺作前、后和上、下方向進(jìn)給運(yùn)動時，控制電源必須通過控制右、左進(jìn)給的行程開關(guān)、常閉觸點支路。這就實現(xiàn)了由電氣配合機(jī)械定位的六個進(jìn)給運(yùn)動方向的聯(lián)鎖。 （3）圓工作臺工作與六個方向進(jìn)給運(yùn)動間的聯(lián)鎖 圓工作臺工作時不允許六個方向進(jìn)給運(yùn)動中作任一方向的進(jìn)給運(yùn)動。電路中除了通過開關(guān)定位聯(lián)鎖外，還必須使控制電路通過、、、的常閉服點實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。 （4）進(jìn)給變速沖動不允許工作臺作任何方向的進(jìn)給運(yùn)動聯(lián)鎖 變速沖動時，動作觸點（12－15）斷開，（15－19）接通，因此，控制電源必須經(jīng)過觸點（即圓工作臺不工作）和、、、四個常閉觸點（即工作臺六個方向均無進(jìn)給運(yùn)動），才能實現(xiàn)進(jìn)給變速沖動。 （5）保護(hù)環(huán)節(jié) 主電路、控制電路和照明電路都具有短路保護(hù)。六個方向進(jìn)給運(yùn)動的終端限位保護(hù)，是由各自的限位擋鐵來碰撞操作手柄，使其返回中間位置以切斷控制電路來實現(xiàn)。 三臺電動機(jī)的過載保護(hù)，分別由熱繼電器、、實現(xiàn)。為了確保刀具與工件的安全，要求主軸電動機(jī)、冷卻泵電動機(jī)過載時，除二臺電動機(jī)停轉(zhuǎn)外，進(jìn)給運(yùn)動也應(yīng)停止，否則撞壞刀具與工件，因此，、應(yīng)串接在相對位置的控制電路中。當(dāng)進(jìn)給電動機(jī)過載時，則要求進(jìn)給運(yùn)動先停止，允許刀具空轉(zhuǎn)一會，再由操作者總停機(jī)。因此，的常閉觸點只串接在進(jìn)給運(yùn)動控制支路中。 1.3設(shè)計任務(wù) 1.能按照本組最終要求合理設(shè)計繼電器電氣原理圖，PLC電氣原理圖。 2.要求上交1份設(shè)計說明書（8000字），2張圖紙。 第二章 設(shè)計分析 2.1銑床的概述 銑床主要由底座、床身、懸梁、刀桿支腳、升降工作臺。銑床按照結(jié)構(gòu)形式和加工性能的不同，銑床可分為立銑、臥銑、龍門銑、仿形銑和專用銑床。銑銷加工一般有順銑和逆銑兩種形式，銑床中刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為主運(yùn)動。工件（工作臺）的移動或進(jìn)給箱的移動為進(jìn)給運(yùn)動，工作臺的快速移動，及圓工作臺的旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動為輔助運(yùn)動。銑床工作臺可在垂直、縱向、橫向三個方向移動。 2.2設(shè)計分析 該銑床有3臺電動機(jī)： 其中M1為主電動機(jī)，用換相轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5選擇主軸的轉(zhuǎn)向，停車時采用電磁離合器制動；M3電機(jī)為工作進(jìn)給電動機(jī)?？焖僖苿油ㄟ^電磁離合器械接通快速傳動鏈來實現(xiàn)；M2為冷卻泵電動機(jī)。 對于主軸電機(jī)要求正反轉(zhuǎn)，但在加工過程中不需要變換主軸的旋轉(zhuǎn)方向。主軸應(yīng)采用停車制動裝置。主軸和工作臺分別是用單獨的電機(jī)拖動。工作臺的移動由一臺進(jìn)給電機(jī)拖動，由方向選擇手柄來選擇運(yùn)動方向，進(jìn)給電機(jī)要求有正反轉(zhuǎn)。 在操作順序上，應(yīng)保證先開動主軸電機(jī)，然后才能開動進(jìn)給電機(jī)。停車時，進(jìn)給電機(jī)先?；蛲瑫r停。銑床的主軸和進(jìn)給運(yùn)動采用變速箱調(diào)速，調(diào)速時要求傳動電動機(jī)做瞬時點動。工作臺的進(jìn)給運(yùn)動，可工進(jìn)也可快進(jìn)。 總的來說對于銑床設(shè)計具有以下特點： 1、用換相轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇主電機(jī)的制動； 2、主運(yùn)動采用電磁離合器制動； 3、主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動變速，均有瞬時點動； 4、主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動各有單獨的電動機(jī)驅(qū)動，工作臺的快速移動利用電磁離合器接上進(jìn)給的快速傳動鏈，實現(xiàn)快速移動； 5、進(jìn)給運(yùn)動與主運(yùn)動是聯(lián)鎖的，只有起動主運(yùn)動后，進(jìn)給運(yùn)動才能起動工作； 6、工作臺6個方向的進(jìn)給運(yùn)動 ，具有完備的聯(lián)鎖。 7、具備多地點控制環(huán)節(jié)； 8、具有短路、零壓、過載和超程保護(hù) 第三章 繼電器-接觸器控制線路的設(shè)計 3.1選用控制線路的設(shè)計方法 控制線路的設(shè)計大體可分為二種，分別為經(jīng)驗設(shè)計法和邏輯設(shè)計法。 3.1.1 經(jīng)驗設(shè)計法的基本步驟 （1）收集分析國內(nèi)外現(xiàn)有同類設(shè)備的相關(guān)資料，使所設(shè)計的控制系統(tǒng)合理，滿足設(shè)計要求。 （2）控制線路設(shè)計，一般的壓力機(jī)控制線路設(shè)計包括主電路，控制電路 輔助電路的設(shè)計。 首先進(jìn)行主電路設(shè)計：主要是考慮從電源到執(zhí)行元件（例如電動機(jī)）之間的線路設(shè)計。然后進(jìn)行控制線路設(shè)計：主要考慮如何滿足電動機(jī)的各種運(yùn)動功能及生產(chǎn)工藝要求，包括實現(xiàn)加工過程自動化或半自動化的控制等，也就是完成正確地“選擇”和有機(jī)地“組合”的任務(wù)；最后考慮如何完善整個控制電路的設(shè)計，各種保護(hù)，聯(lián)瑣以及信號，照明等輔助電路的設(shè)計。 （3） 全面檢查所設(shè)計電路，有條件時，可以進(jìn)行模擬試驗，以進(jìn)一步完善設(shè)計。 （4） 合理選擇各電氣元件。 3.1.2 經(jīng)驗設(shè)計法的基本特點 （1）設(shè)計過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳的設(shè)計方案。但該方法簡 單易行，應(yīng)用很廣。 （2）需反復(fù)修改，這樣會影響設(shè)計速度。 （3）需要一定的經(jīng)驗，設(shè)計中往往會因考慮不周而影響電路的可靠性。 （4）一般需要進(jìn)行模擬試驗。 3.1.3 邏輯設(shè)計法的基本概念 邏輯設(shè)計法，主要是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求（工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)圖等），將控制線路中的接觸器，繼電器線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，以及主令元件的接通和斷開等看成邏輯變量，并將這些邏輯變量關(guān)系表示為邏輯函數(shù)的關(guān)系式，再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律，對邏輯函數(shù)式進(jìn)行簡化，然后根據(jù)簡化的邏輯函數(shù)式畫出相應(yīng)的線路原理圖，最后再進(jìn)一步檢查，化簡和完善，以期獲得既滿足工藝要求，又經(jīng)濟(jì)合理的最佳設(shè)計方案。 3.1.4 邏輯設(shè)計法的一般步驟 （1）按工藝要求作出工作循環(huán)圖。 （2）確定執(zhí)行元件與檢測元件，并作出執(zhí)行元件節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表。 （3）根據(jù)檢測元件狀態(tài)表寫出各程序的特征數(shù)，并確定分組，設(shè)置中間記 憶元件，各分組所有程序能區(qū)分開。 （4）列寫中間記憶元件開關(guān)函數(shù)及其執(zhí)行元件動作邏輯函數(shù)表達(dá)式，并畫 出相應(yīng)的電路圖。 （5）對按邏輯函數(shù)表達(dá)式畫出的控制邏輯電路圖進(jìn)行檢查，化簡和完善。 邏輯設(shè)計法與經(jīng)驗設(shè)計法相比，采用邏輯設(shè)計的電路較為合理，能節(jié)省所用元件的數(shù)量，能獲得某種邏輯功能的最簡電路，但是邏輯設(shè)計法整個設(shè)計過程較為復(fù)雜，對于一些復(fù)雜的控制要求，還必須設(shè)計許多新的條件，同時對電路競爭問題也較難處理。因此，在一般的電器控制線路設(shè)計中，邏輯設(shè)計法僅為經(jīng)驗設(shè)計法的輔助和補(bǔ)充。 3.2繼電器——接觸器控制線路 對于線路的設(shè)計我們采用的是邏輯設(shè)計法，根據(jù)設(shè)計銑床的要求，設(shè)計的主電路和控制電路如附圖1和附圖2。其具體的控制說明如下： 3.2.1．主軸電動機(jī)控制： 主軸電機(jī)的控制主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：（1）主軸電動機(jī)起動；（2）主軸電動機(jī)停機(jī)；（3）主軸的變速沖動。 在設(shè)計圖中：為主軸拖動電動機(jī)。從主電路看出，主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)換開關(guān)預(yù)選確定。轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點動作下表。主軸電動機(jī)的起動、停止由接觸器控制，接觸器及控制的電路組成能耗制動停機(jī)。 表3轉(zhuǎn)換開關(guān)動作表 觸點 操作手柄位置 順銑 停止 逆銑 － － + + － － + － － － － + （1）主軸電動機(jī)起動 接通電源開關(guān)，選擇主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)向，操作轉(zhuǎn)換開關(guān)于所需位置。主軸電動機(jī)起動、停止分別由裝于工作臺上與床身上的控制按鈕、和、實現(xiàn)兩地控制。按下按鈕或，接觸器得電，主觸點閉合并自鎖，主軸電動機(jī)按預(yù)選方向起動，帶動主釉、銑刀旋轉(zhuǎn)。 （2）主軸電動機(jī)停機(jī) 按下停機(jī)按鈕或。接觸器失電，切斷正序電源，同時接觸器得電，電動機(jī)串入能耗制動電路而馬上停機(jī)。 （3）主軸的變速沖動 主軸的變速采用圓孔盤式結(jié)構(gòu)，變速時操作變速手柄在拉出或推回過程中短時觸動沖動開關(guān)，主軸電動機(jī)瞬動一下而實現(xiàn)。 主軸處于停車狀態(tài)時，操作變速手柄，觸動沖動開關(guān)使接觸器瞬時得電，電動機(jī)定子串電阻沖動一下，帶動齒輪轉(zhuǎn)動一下，便于齒輪嚙合，完成變速。 主軸已起動工作時，要變速同樣操作變速手柄，操作時也觸動沖動開關(guān)，使接觸器失電，得電一下進(jìn)行能耗制動，使主軸轉(zhuǎn)速迅速下降，以便于在低速下齒輪嚙合，完成變速后，應(yīng)重新按起動按鈕，主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)動繼續(xù)工作。 主軸在變速操作時，以較快速度將手柄推入嚙合位置，因為的瞬動是靠手柄上凸輪的一次接觸達(dá)到，如果推入動作緩慢，凸輪與接觸時間延長，會使主油電動機(jī)轉(zhuǎn)速過高，從而使齒輪嚙合不上，甚至損壞斷輪。 3.2.2．工作臺進(jìn)給運(yùn)動控制： 工作臺進(jìn)給運(yùn)動包括工作臺的左右進(jìn)給運(yùn)動、工作臺的前后進(jìn)給運(yùn)動及工作臺的上下進(jìn)給運(yùn)動，總共六個方向的運(yùn)動，同時這六個方面運(yùn)動只允許某一時刻出現(xiàn)一個。其中在銑床當(dāng)中還有一個擴(kuò)展安裝的圓工作臺，圓工作臺的運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動只能同時出現(xiàn)一個，圓工作臺的運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動之間的轉(zhuǎn)換是通過圓工作臺開關(guān)SA1來控制的。同時工作臺還具有快速移動的功能，快速移動既可以在主軸電機(jī)工作的時候，也可以在主軸電機(jī)停止的狀態(tài)下實現(xiàn)。 工作臺的進(jìn)給運(yùn)動需在主軸起動之后才能進(jìn)行。接觸器常開觸點閉合，接通進(jìn)給控制電源。工作臺的左、右、前、后、上、下方向的進(jìn)給運(yùn)動均由進(jìn)給拖動電動機(jī)驅(qū)動，通過電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及機(jī)械結(jié)構(gòu)的聯(lián)合動作，來實現(xiàn)六個方向的進(jìn)給運(yùn)動?？刂乒ぷ髋_運(yùn)動的電路是與左、右機(jī)械操作手柄聯(lián)動的行程開關(guān)、及與前、后、上、下操作手柄聯(lián)動的行程開關(guān)、組成復(fù)合控制。這時圓工作臺開關(guān)在斷開位置，即觸點和接通，斷開，進(jìn)給電動機(jī)通過工作臺方向操作手柄進(jìn)行控制。圓工作臺開關(guān)動作表如下： 表4 圓工作臺開關(guān)動作表 觸點 操作手柄位置 圓工作臺工作 圓工作臺不工作 － + + － － + （1）工作臺的左、右（縱向）進(jìn)給運(yùn)動 工作臺的左、右進(jìn)給運(yùn)動由工作臺前面的縱向操作手柄進(jìn)行控制。當(dāng)將操作于柄扳到向右位置時，行程開關(guān)壓合，其常開觸點（18－19）接通，常閉觸點（21－22）斷開，此時，控制電源經(jīng)（12－14－15－16－17－18－19）接通接觸器，吸合，主觸點接通電動機(jī)正序電源，正向旋轉(zhuǎn)，工作合作向右進(jìn)給運(yùn)動。同理，當(dāng)將操作手柄扳到向左位置時，行程開關(guān)壓合，工作臺向左進(jìn)給運(yùn)動。 若將手柄置于中間位置，、復(fù)原，、均不吸合，工作臺停止左右方向運(yùn)動。 （2）工作臺前后（橫向）進(jìn)給運(yùn)動和上、下（垂直）進(jìn)給運(yùn)動 工作臺的前后及上下進(jìn)給運(yùn)動，共用一套操作于柄控制，手柄有5個控制位置，處于中間位置為原始狀態(tài)，進(jìn)給離合器處于脫開狀態(tài)，行程開關(guān)、均復(fù)位，工作臺不運(yùn)動。當(dāng)操作向前、向后手柄時．通過機(jī)械裝置連結(jié)前、后進(jìn)給離合器。當(dāng)操作向上、向下手柄時，連結(jié)上、下進(jìn)給離合器。同時，使或壓合接通，電動機(jī)正向或反向旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺作前后、上下進(jìn)給運(yùn)動。 工作臺向前和向下進(jìn)給運(yùn)動的電氣控制電路相同。當(dāng)將操作手柄扳到向前或向下位置時，壓合行程開關(guān)，使其常閉觸點斷開，常開觸點閉合，控制電源經(jīng)（12－14－21－22－17－18－l 9）接通線圈，吸合，進(jìn)給電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)并通過機(jī)械聯(lián)動將前、后進(jìn)給離合器或上、下進(jìn)給離合器接入，使工作合作向前或向下方向的進(jìn)給運(yùn)動。 工作臺向后和向上進(jìn)給運(yùn)動也共用一套電氣控制裝置。當(dāng)將操作手柄扳到向后或向上位置時。壓合行程開關(guān)，進(jìn)給電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)．使工作臺作向后或向上方向進(jìn)給運(yùn)動。 （3）圓工作臺的工作 圓工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動由進(jìn)給電動機(jī)經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動。在使用時，首先必須將圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至“接通”位置，即圓工作臺的工作位置。此時，的觸點、斷開，接通，這樣就切斷了銑床工作臺的進(jìn)給運(yùn)動控制回路，工作臺就不可能作左、右、前、后和上、下方向的進(jìn)給運(yùn)動。圓工作臺的控制電路中，控制電源經(jīng)（12－14－15－16－17－22－21－19）接通接觸器線圈回路，使電動機(jī)帶動圓工作臺作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于線圈回路被切斷，所以進(jìn)給電動機(jī)僅能以正向旋轉(zhuǎn)。因此，圓工作臺也只能按一個方向作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 （4）工作臺快速移動 銑床工作臺除能實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動外，還可進(jìn)行快速移動，它可通過前述的方向控制手柄配合決速移動按鈕或進(jìn)行操作。 當(dāng)工作臺已在某方向進(jìn)給，此時按下快速進(jìn)給按鈕或，使接觸器通電，接通快速移動電磁鐵，銜鐵吸合，經(jīng)絲杠將進(jìn)給傳動鏈中的摩擦離臺器合上，減少中間傳動裝置，工作臺按原進(jìn)給運(yùn)動方向?qū)崿F(xiàn)快速移動。當(dāng)放開快速移動按鈕或時，接觸器電磁鐵線圈相繼斷電。銜鐵釋放，摩擦離合器脫開，快速移動結(jié)束，工作臺仍按原進(jìn)給運(yùn)動速度和原進(jìn)給運(yùn)動方向繼續(xù)進(jìn)給。所以工作臺的快速移動是點動控制。 工作臺的快速移動也可以在主軸電動機(jī)停轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行。這時應(yīng)將主軸換向開關(guān)扳向“停止”位置，然后按下或，使接觸器通電并自鎖，操縱工作臺手柄，使進(jìn)給電動機(jī)起動旋轉(zhuǎn)。再按下快速移動按鈕或，工作臺便可在主軸不旋轉(zhuǎn)的情況下實現(xiàn)快速移動。 3.2.3．冷卻泵電動機(jī)的控制與照明電路 冷卻泵電動機(jī)通常在銑削時由轉(zhuǎn)換開關(guān)操作。在主軸電機(jī)啟動之后將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至“接通”位置時，觸點閉合，起動旋轉(zhuǎn)，拖動冷卻泵送出冷卻液。 機(jī)床的局部照明由變壓器輸出24安全電壓，由開關(guān)控制照明燈。 3.2.4．控制電路的聯(lián)鎖與保護(hù) 銑床的運(yùn)動較多，電氣控制電路較復(fù)雜，為了保證刀具、工件和機(jī)床能夠安全可靠地進(jìn)行工作，應(yīng)具有完善的聯(lián)鎖與保護(hù)。控制電路中的連鎖主要有以下幾個部分： （1）主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的順序聯(lián)鎖 進(jìn)給運(yùn)動電氣控制電路接在主軸電動機(jī)接觸器觸點（11－12）之后。這就保證了在主電動機(jī)起動后，進(jìn)給電動機(jī)才可起動，主軸電動機(jī)停止時，進(jìn)給電動機(jī)應(yīng)立即停止。 （2）工作臺六個進(jìn)給運(yùn)動方向間的聯(lián)鎖 工作臺左、右、前、后及上、下六個方向進(jìn)給運(yùn)動分別由兩套機(jī)械機(jī)構(gòu)操作，而銑削加工時只許一個方向的進(jìn)給運(yùn)動，為了避免誤操作．采用機(jī)械聯(lián)鎖比較困難，因此采用電氣聯(lián)鎖。當(dāng)工作臺實現(xiàn)左、右方向進(jìn)給運(yùn)動時，控制電源必須通過控制上、下與前、后進(jìn)給的行程開關(guān)、常閉觸點支路。當(dāng)工作臺作前、后和上、下方向進(jìn)給運(yùn)動時，控制電源必須通過控制右、左進(jìn)給的行程開關(guān)、常閉觸點支路。這就實現(xiàn)了由電氣配合機(jī)械定位的六個進(jìn)給運(yùn)動方向的聯(lián)鎖。 （3）圓工作臺工作與六個方向進(jìn)給運(yùn)動間的聯(lián)鎖 圓工作臺工作時不允許六個方向進(jìn)給運(yùn)動中作任一方向的進(jìn)給運(yùn)動。電路中除了通過開關(guān)定位聯(lián)鎖外，還必須使控制電路通過、、、的常閉服點實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。 （4）進(jìn)給變速沖動不允許工作臺作任何方向的進(jìn)給運(yùn)動聯(lián)鎖 變速沖動時，動作觸點（14－15）斷開，（15－19）接通，因此，控制電源必須經(jīng)過觸點（即圓工作臺不工作）和、、、四個常閉觸點（即工作臺六個方向均無進(jìn)給運(yùn)動），才能實現(xiàn)進(jìn)給變速沖動。 （5）保護(hù)環(huán)節(jié) 主電路、控制電路和照明電路都具有短路保護(hù)。六個方向進(jìn)給運(yùn)動的終端限位保護(hù)，是由各自的限位擋鐵來碰撞操作手柄，使其返回中間位置以切斷控制電路來實現(xiàn)。 三臺電動機(jī)的過載保護(hù)，分別由熱繼電器、、實現(xiàn)。為了確保刀具與工件的安全，要求主軸電動機(jī)、冷卻泵電動機(jī)過載時，除二臺電動機(jī)停轉(zhuǎn)外，進(jìn)給運(yùn)動也應(yīng)停止，否則撞壞刀具與工件，因此，、應(yīng)串接在相對位置的控制電路中。當(dāng)進(jìn)給電動機(jī)過載時，則要求進(jìn)給運(yùn)動先停止，允許刀具空轉(zhuǎn)一會，再由操作者總停機(jī)。因此，的常閉觸點只串接在進(jìn)給運(yùn)動控制支路中。 3.3一些低壓電器的選擇 在設(shè)備電氣控制線路中，為了滿足生產(chǎn)工藝及電力拖動的需要，電動機(jī)要經(jīng)常地起動、制動、改變運(yùn)動方向、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當(dāng)電路發(fā)生過載、短路、欠壓或失壓等情況時，控制電路的保護(hù)環(huán)節(jié)還應(yīng)當(dāng)自動切斷電路，保護(hù)線路和設(shè)備。所有這些要求都需要借助于電器來完成。 由于各類電器在設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中所處的位置和所起的作用不同，其因此選用的方法也不盡相同。生產(chǎn)機(jī)械常用低壓電器的選擇，主要依據(jù)是電器產(chǎn)品目錄上的各項指標(biāo)或數(shù)據(jù)。正確合理地選擇低壓電器是電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行、可靠工作的保證。 對于電氣元件的選擇，在選擇時我們應(yīng)注意以下幾點： （1）根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件功能的要求，確定電氣元件類型。如繼電器與接觸器，當(dāng)元件用于通，斷功率較大的主電路時，應(yīng)選擇交流接觸器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時，則應(yīng)選擇中間繼電器；若伴有延時要求時，則應(yīng)選用時間繼電器。 （2）根據(jù)電氣控制的電壓，電流及功率的大小來確定元件的規(guī)格，滿足元器件的負(fù)載能力及使用壽命。 （3）掌握元器件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況，如防油，防塵，貨源等。 （4）為了保證一定的可靠性，采用相應(yīng)的降額系數(shù)，并進(jìn)行一些必要的技術(shù)和校核。 3.3.1 按鈕 按鈕通常是用來短時間接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)。 目前按鈕在結(jié)構(gòu)上有多種形式：旋鈕式——手動旋轉(zhuǎn)進(jìn)行操作；指示燈——按鈕內(nèi)裝入了信號指示燈；緊急式——裝有蘑菇形式旋帽，用于緊急操作；等等。一般來說，停止按鈕采用紅色。按鈕主要根據(jù)所需要的觸點數(shù)，使用場合及顏色來選擇。 3.3.2 低壓開關(guān) 低壓開關(guān)主要包括如下幾種。 1)刀開關(guān) 刀開關(guān)主要用于接通或切斷長期改組設(shè)備的電源。一般刀開關(guān)的額定電壓不超過500V額定電流為10A到上千安多種等級。有些刀開關(guān)附有熔斷器。不帶熔斷器式刀開關(guān)主要有HD型及HS型，帶熔斷器式開關(guān)有HK，HR3系列等。刀開關(guān)主要根據(jù)電源種類，電壓等級，電動機(jī)容量，所需極數(shù)及使用場來選擇。 2)組合開關(guān) 組合開關(guān)主要是作為電源引入開關(guān)，所以也稱電源隔離開關(guān)。它可以啟停5KW以下的異步電動機(jī)，但每小時的接通次數(shù)不宜超過10次，開關(guān)的額定電流一般取電動機(jī)額定電流的1.5~2.5倍。 組合開關(guān)主要根據(jù)電源種類，電壓等級，所需觸點數(shù)及電動機(jī)容量進(jìn)行選用。常用的組合開關(guān)為HZ-10系列，額定電流10A，25A，60A和100A四種，適用于交流電壓380V以下，支流電壓220V以下的電氣設(shè)備中。 3)限位開關(guān)（行程開關(guān)） 限位開關(guān)是依據(jù)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動的行程位置而動作的小電流開關(guān)。它的選用主要根據(jù)機(jī)械位置對開關(guān)形式的要求，對觸點數(shù)目，電壓種類，電壓與電流等級的要求來確定。機(jī)床常用的有LX2型，LX19型，JLXK1型，LXW11型和JLXK-111型微動開關(guān)等。對于要求動作快，靈敏度高的行程控制，可采用接近開關(guān)。接近開關(guān)也稱為無觸點限位開關(guān)，它是通過運(yùn)動部件引起的電磁場變化而動作的。接近開關(guān)壽命長，可靠性好，但精度和價格不如限位開關(guān)。 4)自動開關(guān) 自動開關(guān)又稱自動空氣斷路器，自動開關(guān)在壓力機(jī)上應(yīng)用的很廣泛。這是因為自動開關(guān)既接通或分?jǐn)嗾９ぷ麟娏鳎材茏詣臃謹(jǐn)噙^載或短路電流，分?jǐn)嗄芰?qiáng)，有欠壓和過載短路保護(hù)作用。 選擇自動開關(guān)應(yīng)考慮其主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓，額定電流和允許切斷的極限電流等。自動開關(guān)拖扣器的額定電流應(yīng)等于或大于負(fù)載允許的長期平均電流；自動開關(guān)的極限分?jǐn)嗄芰σ笥冢辽僖扔陔娐纷畲蠖搪冯娏?；自動開關(guān)拖扣器電流整定應(yīng)按下面的原則：欠電壓拖扣器額定電壓等于主電路等于主電路額定電壓；熱拖扣器的整定電流與被控對象（負(fù)載）額定電流相等；電磁拖扣器的瞬時拖扣器整定電流應(yīng)大于負(fù)載正常工作時的尖峰電流；保護(hù)電動機(jī)時，電磁拖扣器的瞬時拖扣電流為電動機(jī)啟動電流的1.7倍。 3.3.3 接觸器的選用 選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類（直流或交流）；主觸點額定電流；輔助觸點的種類、數(shù)量和觸點的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。機(jī)床用的最多的是交流接觸器。 交流接觸器的選擇主要考慮主觸點的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點的額定電壓一般按高于線路額定電壓來確定。 根據(jù)控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡單的情況下，為了省去變壓器，可選用380V電壓。值得注意的是，接觸器產(chǎn)品系列是按使用類 別設(shè)計的，所以要根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)來選用相應(yīng)的產(chǎn)品系列。 接觸器輔助觸點的數(shù)量、種類滿足線路的需要。 3.3.4 繼電器的選用 1）一般繼電器的選用 一般繼電器是指具有相同電磁系統(tǒng)的繼電器，又稱電磁繼電器。選用時，除滿足繼電器線圈電壓或線圈電流的要求外，還應(yīng)按照控制需要分別選用過電流繼電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器中間繼電器等。另外電壓、電流繼電器還有交流、直流之分，選擇時也應(yīng)當(dāng)注意。 2）時間繼電器的選擇 時間繼電器是壓力機(jī)控制線路中常用電器之一。它的類型有：電磁式，空氣阻尼式，電動式及電子式等。用的較多的是空氣阻尼式時間繼電器，它的特點是工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，延時整定范圍較寬（可達(dá)0.4s～180s） 時間繼電器型式多樣，各具特點，選擇時應(yīng)從以下幾方面考慮。 (1) 根據(jù)控制線路的要求來選擇延時方式，即通電延時型或斷電延時型。 (2) 根據(jù)延時準(zhǔn)確度要求和延時時間的長短來選擇。 (3) 根據(jù)使用場合、工作環(huán)境選擇合適的時間繼電器。 3）熱繼電器的選擇 熱繼電器的選擇應(yīng)按電動機(jī)的工作環(huán)境、起動情況、負(fù)載性質(zhì)等因素來考慮。一方面要充分發(fā)揮電動機(jī)的過載能力，另一方面，對電動機(jī)在短時過載與起動瞬間不受影響。 熱繼電器結(jié)構(gòu)形式的選擇。星形連接的電動機(jī)可以選擇兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，三角形連接的電動機(jī)應(yīng)當(dāng)選擇帶斷相保護(hù)裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。 根據(jù)以上的選擇原則，在本次設(shè)計中選用的各中元器件如下表所示： 表5 控制線路電器元件的代號、名稱及型號 代號 名稱 型號 Q 電源總開關(guān) HZ-60/3 M1 主軸電機(jī) JOF-52/4 M2 冷卻泵電機(jī) JCB-22 M3 進(jìn)給電機(jī) JOF-41/4 VC 整流橋 ------- KM1 主軸啟動接觸器 CJ10-40 KM2 主軸制動接觸器 CJ10-40 KM3 進(jìn)給正轉(zhuǎn)接觸器 CJ10-20 KM4 接給反轉(zhuǎn)接觸器 CJ10-20 KM5 快速移動用接觸器 JZ7-44 127V YA 牽引電磁鐵 380V 150N SA1-1、SA1-2、SA1-3 圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) HZ2-10/3 SA2 照明燈轉(zhuǎn)換開關(guān) HZ1-10/2 SB1、SB2 主軸啟動按鈕 LA2 SB3、SB4 主軸停止按鈕 LA2 SB5、SB6 工作臺快速移動按鈕 LA2 SQ6 進(jìn)給點動開關(guān) LX-11K SQ7 主軸變速點動開關(guān) LX-11K EL 照明燈 JC6-1 SA3 冷卻泵起停轉(zhuǎn)換開關(guān) HZ1-10/2 KR、FR 熱繼電器 JR10-10 FU1—FU3 熔斷器 RL1 SQ1、SQ3 工作臺右、前、下進(jìn)給行程開關(guān) LX3-11H SQ2、SQ4 工作臺左、后、上進(jìn)給行程開關(guān) LX3-11H 第四章 可編程控制器PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 4.1可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 在設(shè)計可編程控制器系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： （1）最大限速地滿足控制要求 充分發(fā)揮可編程控制器功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計中最重要的一條原則。設(shè)計人員要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料。同時要注意和現(xiàn)場工程管理和技術(shù)人員及操作人員緊密配合，共同解決重點問題和疑難問題。 （2）保證系統(tǒng)安全可靠 保證可編程控制器控制系統(tǒng)能夠長期安全，可靠，穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。 （3）力求簡單，經(jīng)濟(jì)，使用與維修方便 在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷降低工程的成本，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。 （4）適應(yīng)發(fā)展的需要 適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。 4.2 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計的步驟 （1）分析被控對象并提出控制要求 在設(shè)計繼電器-接觸器的時候我們已經(jīng)對壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的動作要求和功能進(jìn)行了詳細(xì)的分析，確定了其控制方案并擬訂了任務(wù)書。 （2）確定輸入/輸出設(shè)備 根據(jù)壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 輸入設(shè)備：開關(guān)SB1，SB2，SB3，SB4，SB5，SB6，SQ1—SQ7 輸出設(shè)備：接觸器KM1—KM5，電磁鐵YA及照明燈等。 （3）選擇可編程控制器 本系統(tǒng)有輸入信號19個，輸出信號7個，均為開關(guān)量。根據(jù)輸入/輸出點數(shù)，類型及控制要求，同時考慮到維護(hù)，改造和經(jīng)濟(jì)性等諸多因素，由參考資料[1]中的P143頁表5-1選擇可編程控制器型號為-001，共有24個輸入點，24個輸出點，可滿足控制要求。 （4）軟件編制 根據(jù)系統(tǒng)要求可知，繪制控制梯形圖。 第五章 設(shè)計總結(jié) 為期一周的機(jī)械制造課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲了，回顧整個過程，經(jīng)過老師和同學(xué)們的幫助，還有自己的不懈努力，終于定時定量地完成了這次課程設(shè)計。課程設(shè)計作為《機(jī)床電氣控制技術(shù)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論和實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實習(xí)的感性認(rèn)識。 通過此次設(shè)計，使我基本了解了銑床電氣控制工作原理等，學(xué)會了查閱相關(guān)手冊等。本次設(shè)計還存在很多不足之處。一是由于本人對實際機(jī)床電氣控制系統(tǒng)了解太少，很多要注意的東西知道的太少。二是對銑床電氣控制工作原理不夠熟悉，在設(shè)計中走了不少彎路。這些都是需要改進(jìn)的地方。 總的來說，這次設(shè)計使我們在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛煉，提高了我們思考、解決問題的能力，為以后的設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計中還存在很多不足之處，懇請各位老師、同學(xué)批評指正。 第六章 參考文獻(xiàn) 1、齊占慶，電氣控制技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社，2003。 2、張萬奎等編，機(jī)床電氣控制技術(shù)，北京大學(xué)出版社，2007 3、程憲平主編，機(jī)電傳動與控制（第二版），武漢：華中科技大學(xué)出版社，2003.9 4、石玉珍，電氣制圖及圖形符號國家標(biāo)準(zhǔn)匯編，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989