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1、目 录一、课程设计的对象铣床 2（一）铣床的概述 2（二）机床结构及工作要求 2二、铣床电气控制电路设计 3（一）继电器-接触器电气控制电路的设计 3（二）继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍 4（三）选择电气元件 12三、铣床的可编程控制器系统的设计16 (一)可编程控制器控制系统设计的基本原则16（二）可编程控制器系统的设计16四、总结 18五、参考文献 19六、附图 192一 、课程设计的对象铣床（一） 铣床的概述铣床按照结构形式和加工性能的不同，铣床可分为立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣和专用铣床。铣销加工一般有顺铣和逆铣两种形式，铣床中刀具的旋转运动为主运动。工件（工作台）的移动或进给箱
2、的移动为进给运动，工作台的快速移动，及圆工作台的旋转 运动为辅助运动。铣床工作台可在垂直、纵向、横向三个方向移动。万能铣床是一种通用的多用途铣床，它可以用铣刀对各种零件进行平面，斜面，沟槽，齿轮及成型表面的加工，还可以加装万能铣头和圆工作台来铣切凸轮及弧行槽。由于这种铣床可以进行多种内容的加工，故称为万能铣床。（二） 机床结构及工作要求万能铣床具有主轴转速高，调速范围宽，操作方便，工作台能自动循环加工等特点，其结构如图 A 所示。主要由底座，床身，悬梁，刀杆支架，工作台，溜板和升降台等部分组成。图 A 卧式万能铣床外形结构图1-底座 2-主轴电动机 3-床身 4-主轴 5-悬梁 6-刀杆挂脚7
3、-工作台 8-工作台左右进给操作手柄 9-滑座 10-工作台前后上下操作手柄 11-进给变手柄及变速盘 12-升降工作台 13-进给电动机 14-主轴变速盘 15-主轴变速手柄铣刀装在与主轴连在一起的刀杆支架上，在床身的前面有垂直导轨，升降台沿其上下移动；在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行与主轴轴线方向移动（横向移动）的溜板，在溜板上部转动部分的导轨上可作垂直与主轴轴线方向的移动（纵向移动） ，这样，工作台上的工件就可以在六个方向（上，下，左，3右，前，后）进给。为了加快调整工件与刀具之间的相对位置，可以改变传动比，使工作台在六个方向上作快速移动。此外，由于转动部分相对于溜板可绕垂直轴线左
4、，右转一个角度（通常为 45 度） ，因此可以加工螺旋槽。工作台上还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述可知，万能铣床的运动方式有：主运动：铣刀的旋转。进给运动：工作台在六个方向上的运动。辅助运动：工作台在六个方向上的快速运动。二 、铣床电气控制电路设计（一）继电器-接触器电气控制电路的设计根据铣床的电力拖动及控制要求，同时又考虑了以下几个方面：1、电气控制线路与机械配合相当紧密，因此分析中要详细了解机械结构与电气控制的关系，但机械结构相对比较复杂。2、控制线路中设置了变速冲动控制，从而使变速顺利进行。3、为了操作方便，采用多地控制，实现两地启、停。4、具有完善的电气联锁，并具有短路、零压、
5、过载及超行程限位保护环节根据设计要求我们设计了如图所示的主电路和控制电路图。4（二）继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍1 主轴电动机 M1 的控制控制线路中的 SB1 和 SB2 是两地控制的启动按钮，SB3 和 SB4 是两地的停止按钮，他们分别装在机床两处以方便操作。KM1 是主轴电动机 M1 的启动接触器，KM2 是主轴电动机 M1 的反接制动接触器。S Q7 是主轴变速冲动行程开关。主轴电动机是通过弹性连轴器和变速机构的齿轮传动来传动的，可使主轴获得18 级不同的转速。（1）主轴电动机 M1 的启动。启动前先合上电源开关 QS，再把主轴换向开关 SA4 扳到主轴所需要的旋转方向，然
6、后按下启动按钮 SB1（或 SB2） ，则接触器 KM1 的线圈获电吸合，KM1主触头闭合，主轴电动机 M1 启动。当电动机 M1 的转速高于 120r/min,速度继电器 KS 的动合触头 KS-1（或 KS-2）闭合，为主轴电动机 M1 的停车制动做好准备。表 1 转换开关 SA4 动作表操作手柄位置触点 线端标号顺铣 停止 逆铣5SA5-1 12WU +SA5-2 + SA5-3 12+ SA5-4 U +（2）主轴电动机 M1 的停车制动。当需要主轴电动机 M1 的停转时，按停止按钮 SB3（或 SB4） ，接触器 KM1 线圈断电释放，同时接触器 KM2 线圈获电吸合，KM2 主触头
7、闭合，使主轴电动机M1 的电源相序改变，进行反接制动。当主轴电动机转速低于 120r/min 时，速度继电器 KS 的动合触头自动断开，使电动机 M1 的反向电源切断，制动过程结束，电动机 M1 停转。（3）主轴变速时的冲动控制。主轴变速时的冲动，是利用变速手柄与行程开关 SQ7 通过机械手的联动机构进行控制的。变速时，先把手柄向下压，然后拉到前面，转动变速盘，选择所需的转速，再把变速手柄 以连续较快的速度推回原来的位置；当变速手柄推向原来位置时，其联动机构瞬时压合行程开关 SQ7，使 SQ7 常闭触点断开，SQ7 常开触点闭合，接触器 KM2 线圈瞬时获电吸合，使主轴电动机 M1 瞬时反向转
8、动一下，以利于变速后的齿轮啮合，行程开关 SQ7 即刻复原，接触器 KM2 又断电释放，主轴电动机 M1 断电停转，主轴的变速冲动操作结束。主轴电动机 M1 在转动时，可以不按停止按钮直接进行变速操作，因为将变速手柄从原位拉向前面时，压合行程开关 SQ7，使 SQ7 常开触点断开，切断接触器 KM1 线圈电路，电动机 M1 便断电；然后行程开关 SQ7 常闭触点闭合，使接触器 KM2 线圈获电吸合，电动机 M1 进行反接制动；当变速手柄拉到前面后，行程开关 SQ7 复原，主轴电动机 M1 断电停转，主轴变速冲动结束。2工作台进给运动控制 工作台的进给运动需在主轴起动之后进行。接触器 常开触点K
9、M（1112）闭合，接通进给控制电源。工作台的左、右、前、后、上、下方向的进给运动均由进给拖动电动机 驱动，通过 电动机的正、反转及机械结2M2构的联合动作，来实现六个方向的进给运动。控制工作台运动的电路是与左、右机械操作手柄联动的行程开关 、 及与前、后、上、下操作手柄联动的1SQ26行程开关 、 组成复合控制。工作台的升降及横向操作手柄位置见表 2。 3SQ4这时圆工作台开关 在断开位置，即 触点（1718）和（1121）接通，1A1SA（2119）断开，进给电动机通过工作台方向操作手柄进行控制。圆工作台开关 动作表见表 3。1A表 2 工作台的升降及横向操作手柄位置手柄位置 工作台运动方
10、向 离合器接通的丝杆行程开关接触器动作 电动机运转向下 向下进给及快速向下垂直丝杆 SQ3 KM3 M2 正转向上 向上进给或快速向上垂直丝杆 SQ4 KM4 M2 反转向前 向前进给或快速向前横向丝杆 SQ3 KM3 M2 正转向后 向后进给或快速向后横向丝杆 SQ4 KM4 M2 反转中间 升降或横向进给停止表 3 圆工作台开关 动作表1SA操作手柄位置触点 线端标号圆工作台工作 圆工作台不工作1SA1718 +22119 + 311121 +（1）工作台的左、右（纵向）进给运动 工作台的左、右进给运动由工作台前面的纵向操作手柄进行控制。当将操作于柄扳到向右位置时，行程开关 压合，其常开触
11、点（1819）接通，常1SQ闭触点（2317）断开，此时，控制电源经（111516171819）接通接触器 ， 吸合，主触点接通 电动机正序电源， 正向旋转，工3KM3 2M2M作合作向右进给运动。同理，当将操作手柄扳到向左位置时，行程开关 压2SQ合，工作台向左进给运动。若将手柄置于中间位置， 、 复原， 、 均不吸合，工作台1SQ23K4停止左右方向运动。7（2）工作台前后（横向）进给运动和上、下（垂直）进给运动 工作台的前后及上下进给运动，共用一套操作于柄控制，手柄有 5 个控制位置，处于中间位置为原始状态，进给离合器处于脱开状态，行程开关 、3SQ均复位，工作台不运动。当操作向前、向后
12、手柄时通过机械装置连结前、4SQ后进给离合器。当操作向上、向下手柄时，连结上、下进给离合器。同时，使或 压合接通， 电动机正向或反向旋转，带动工作台作前后、上下进342M给运动。工作台向前和向下进给运动的电气控制电路相同。当将操作手柄扳到向前或向下位置时，压合行程开关 ，使其常闭触点断开，常开触点闭合，控制3SQ电源经（112122231718l 9）接通 线圈， 吸合，进给电动3KM3机 正向旋转并通过机械联动将前、后进给离合器或上、下进给离合器接入，28使工作合作向前或向下方向的进给运动。工作台向后和向上进给运动也共用一套电气控制装置。当将操作手柄扳到向后或向上位置时。压合行程开关 ，进给
13、电动机反向旋转使工作台作向4SQ后或向上方向进给运动。（3）圆工作台的工作 圆工作台的回转运动由进给电动机 经传动机构驱动。在使用时，首先2M必须将圆工作台转换开关 扳至“接通”位置，即圆工作台的工作位置。此时，1SA的触点（1121） 、 （1718）断开， （2119）接通，这样就切断了铣床工SA作台的进给运动控制回路，工作台就不可能作左、右、前、后和上、下方向的进给运动。圆工作台的控制电路中，控制电源经（1115161723222119）接通接触器 线圈回路，使 电动机带动圆工作台作回转运动。3K2由于 线圈回路被切断，所以进给电动机仅能以正向旋转。因此，圆工作台4M也只能按一个方向作回
14、转运动。9（4）进给变速冲动 进给变速冲动与主轴变速冲动一样，为了便于变速时齿轮的啮合，电气控制上没有进给变速冲动电路。但进给变速时不允许工作台作任何方向的运动。变速时，先将变速手柄拉出，使齿轮脱离啮合，然后转动变速盘至所选择的进给速度挡，最后推入变速手柄。在推入变速手柄时，应先将手柄向极端位置拉一下，使行程开关 SQ6 被压合一次其常闭触点（1115）断开，常开触点（1519）接通，控制电源经（1121222317161519）接通接触器 ，进给电动机 作瞬时转动，便于齿轮啮合。3KM210（5）工作台快速移动 铣床工作台除能实现进给运动外，还可进行快速移动，它可通过前述的方向控制手柄配合快速移动按钮 或 进行操作。5SB6当工作台已在某方向进给，此时按下快速进给按钮 或 ，使接触器5SB6通电，接通快速移动电磁铁 ，衔铁吸合，经丝杠将进给传动链中的
