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1、X62W型铣床电气线路改造,1.铣床国内外研究状况和发展趋势。 自从1969年以来第一台可编程控制器在美国问世以来，在工业中得到广泛的应用。近年来我国在石油、化工、轻工、机械、电子、建筑、橡胶、塑料等加工中，越来越地采用PLC 进行控制，并取得了显著效果，深受各行业的欢迎，铣床是以各类电动机为动力的床动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。 随着微电子技术的发展，可编程序控制器已日益广泛应用于机械、电子加工与设备设备电气改造中。1988年开始将课编程控制器应用在万能铣床上，解决了万能铣床在使用过程中噪音大，电能消耗大，维修困难等问题，铣床也更能适应经常变化的生产工艺要求。目前，由于可
2、编控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于对万能铣床的控制，获得广泛的推广。现在万能铣床已全部采用PLC控制，结束了近二十年使用继电气控制的历史。,X62W卧式万能铣床具有主轴转速高、调速范围宽、操作方便和加工范围广等特点，其外形结构如图1所示。X62W铣床主要由底座、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板箱和升降台等部分组成。床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。主轴带动铣刀的旋转运动称为主运动，它同工作台的进给运动之间无速度比例协调的要求。所以主轴的拖动由一台主电动机承担。为完成顺铣和逆铣，要求在电气控制上的主轴电机能正反转。为了减少负载波动对铣刀转速的影响，主轴上装有保
3、持转动惯量的飞轮。因此，为了提高工作效率，要求主电动机有停车制动控制。,X62W卧式万能铣床主要构造及运动形式,主轴,床身,底座,悬梁,刀杆支架,工作台,回转盘,横溜板,升降台,常见的几种铣削方式,为保证变速时齿轮易于啮合，要求变速时有主电动机冲动控制。 床身的前侧面装有垂直导轨升降台可沿导轨上下移动。 在升降台上面的水平导轨上，装有可沿平行于主轴轴线方向上移动（水平移动或称前后移动）的溜板，溜板上部装有可以转动的回转台。工作台装在回转台的导轨上，可作垂直于轴线方向的移动，也就是纵向运动或称左右运动。工作台上有固定工件的燕尾槽。这样，固定在工作台上的工件可作上下、前后及左右三个方向的移动。各运
4、动部件在三个方向上的运动由同一台进给电动机拖动并带有正反转控制，但是，在同一时间内，只允许一个方向上的运动，通过机械和电气方式来联锁。进给变速时，也须要变速冲动控制，并有各方向的快速移动。 此外，溜板还可绕垂直轴线左右旋转45，因此，工作台还能在倾斜方向进给，以加工螺旋槽。工作台上还可以安装圆工作台，使用圆工作台可铣削圆弧、凸轮。这时，其它三个方向的移动必须停止，要求通过机械和电气方式进行联锁。,由此可见，卧式铣床有三种运动：主运动、进给运动和辅助运动。主运动是指主轴带动铣刀的旋转运动；进给运动是指工件随工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（上下、前后、左右）或圆工作台的旋转运动。辅助运动是指
5、工作台在进给方向上的快速运动。 X62W卧式车床电力拖动特点及控制要求 （1）主轴电动机 M1 为完成顺铣和逆铣，电动机的正反转由换向组合开关SA5预选，从安全和操作方便考虑，其起动和停止采用两地控制，一处装在升降台上，一处装在床身上。由于传动系统装有惯性轮，自由停车时间长，为此主轴设有反接制动。 （2）工作台进给电动机M2 工作台的左右、前后、上下各种进给运动，均是由进给电动机M2作正反向旋转来拖动的。圆工作台运动也由M2来拖动。为提高生产效率，要求空行程时可快速移动，这由快速移动电磁铁来完成。,从设备使用安全考虑，各进给运动之间必须联锁，并由手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。 （3）冷
6、却泵电动机M3在铣削加工时提供切削液。要求直接起停、连续运转。 （4）主轴与工作台的变速由机械变速系统来完成，变速过程中，当选定啮合的齿轮没能进入正常啮合时，要求电动机能点动至合适的位置，因此主轴与工作台设有变速冲动控制，保证齿轮能正常啮合。 （5）3台电动机之间有联锁控制，即主轴电动机启动之后，才能对另外两台电动机进行控制。 完成对X62W卧式万能铣床电力拖动特点及控制要求介绍以后，接下来要分析其电气控制线路。,顺序控制 生产机械往往是由多台电动机拖动与辅助运动控制的，各电动机所起的作用不同，有时需要顺序起动、停止，以保证操作的合理性和工作的安全可靠性。控制电动机按照预先设计好的次序先后起动
7、或停止的控制方式称为顺序控制，顺序控制分为手动顺序控制和自动顺序控制。 如图所示，转换开关QS用于接通和分断三相交流电源，两个接触器KM1、KM2分别控制电动机M1、M2，热继电器FR1和FR2分别对两台电动机实现过载保护，FU1、FU2分别对两台电动机实现短路保护。这两台电动机只有在M1起动的情况下M2才能起动，避免工件或刀具的损坏。,电路工作过程：首先合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1得电，M1起动并自锁，同时串联在M2支路中的常开触头KM1也闭合，为M2得电做准备。然后按下起动按钮SB4，接触器KM2得电，主触头闭合，M2起动，同时自锁触头闭合，电动机连续运转。停止时按下
8、停止按钮SB1或SB3，则两台电动机停止。若先按下SB1，则两台电动机都停止。,图4-9为先起后停顺序控制线路。在该控制线路中，只有当M1起动之后M2才能起动，而在停止时只有当M2停止之后M1才能停止。,两地控制 由于大多数机床床身比较长，为了操作方便，应该在机床正面和侧面均能进行操作。图4-10为两地控制电路图。SB1、SB2为机床正面、侧面两地停止按钮，SB3、SB4为电动机两地起动按钮。起动按钮全部并联在自锁触头的两端，按下任何一个都可以起动电动机。停止按钮都串联在接触器线圈的电路中，按下任何一个都可以停止电动机。,X62W卧式万能铣床电气控制线路分析,X62W卧式万能铣床电气控制线路分
9、析 1.主电路分析 X62W万能铣床电气原理如图所示。其中M1为主电动机，启动可先将主轴换向的转换开关SA5搬到所需转向上，然后，按下启动按钮SB1或SB2,接触器KM1通电吸合并自锁，主轴电动机M1启动。KM1的辅助常开触点闭合，接通控制电路的进给线路电源 M2为工作台电动机，由反正转接触器KM2、KM3主触点控制。YC3为快速移动电磁铁，由KM4控制。M3为冷却泵电动机，由KM1控制。 2.控制电路分析 （1）主电动机的起停控制 在非变速状态同主轴变速手柄关联的主轴变速冲动限位开关ST7,不受压情况下，根据所用的铣刀，由SA5选择转向，合上QS1按动SB1或SB2两地操作就可使得KM1通电
10、，进而，主电动机M1起动运行。,X62w万能铣床电气原理图,由于机床比较大，为方便操作和提高生产效率，增大安全性，应在两处起停M1。 当需停止时，为了使主轴停车准确，主轴采用电磁力合气制动。当按下停车按钮SB3或SB4时，接触器KM1断电释放，电动机M1失电。与此同时，停止按钮的常开触点SB3-2或SB4-2接通电磁离合器YC1，离合器吸合，将摩擦片押紧，对主轴电动机进行制动。知道主轴停止，才可松开停止按钮。制动时间不超过0.5秒 主轴变速时，机械的动作是首先将主轴变速手柄微微压下，使它从第一道槽内拨出，然后拉向第二道槽，当落入第二道槽内后，再旋转主轴变速盘，选好速度，将手柄以较快速度推回原位
11、。若推不上时，再一次拉回来、推过去，直到手柄推回原位，变速操作才完成。 在上述变速操作中，就在将手柄拉到第二道槽或从第二道槽推回原位的操作瞬间，通过变速手柄连接的凸轮将压下弹簧杆一次，而弹簧杆将碰撞变速冲动开关ST7，使其动作一次。,这样，若原来主轴处于旋转时，当将变速手柄拉到第二道槽时，主电动机M1被反接制动，速度迅速下降。当选好速度，将手柄推回原位时，冲动开关又动作一次，主电动机M1低速反转，有利于变速后的齿轮啮合。由以上可见，X62W铣床可进行不停车直接变速。若原来处于停车状态，在主轴变速操作中，ST7第一次动作时，M1反转一下ST7第二次动作时，M1又反转一下，所以也可停车变速。当然，
12、若要求主轴在新的速度下运行，那么就需重新起动主电动机。 （2）工作台移动控制 1）工作台左右（纵向）移动 此时除了SA1置于使用普通工作台位置外，十字手柄必须置于零位。若要工作台向右进给，则将纵向手柄扳向右，使得ST2受压，KM3通电，M2反转，工作台向右进给，操作手柄的机械位置单一性保证了工作台左右移动和前后及上下移动之间的互锁。当十字手柄处于向左或向右的位置时，就不可能置于向上下或前后的位置，若同时置，则SA1-1和SA1-2中必有一个断开，KM4线圈不能得电。通过这种方式实现电气的方向互锁。,若此时要快速移动，则要按动SB5或SB6，使得KM4以“点动方式”通电，快速电磁铁线圈YC3通电
13、，接上快速离合器，工作台向右快速移动。当按钮松手后，又恢复为正常向右进给状态。 X62W铣床在工作台的左右终端安装了撞块。当不慎向右进给至终端时，左右操作手柄就被右端撞块撞到中间停车位置，用机械方法使SQ1复位，从而KM2断电，实现了限位保护。 工作台向左移动时，电路的工作原理和过程与向右时类似。 2）工作台前后（横向）和上下（升降）移动 工作台的上下和前后运动又垂直和横向进给手柄操作。该手柄搬向上或搬向下时，机械上接通了垂直进给离合器；当手柄向前或向后时，机械上接通了横向进给离合器：手柄在中间位置时，横向和垂直进给离合器均不接通。 在手柄搬到向下或向前位置时手柄通过机械联动机构使ST3被压下
14、，ST3 的动合触点接通，动断触点断开。这时进给电动机正转接触器线圈的电，电动机正转，带动工作台向下或向前运动。 当手柄搬到向上或向后位置时ST4被压下，ST3复位，ST4常开触点接通，进给电动机反转接触线圈得电，,电动机反转带动工作台向上或向右运动。手柄搬到向下或向前压动行程开关ST3与搬到向上或向后压动行程开关ST4均是通过机械联动机构实现的。 (4)进给变速时的瞬时点动 进给变速必须再进给操作手柄放在零位时进行。它和主轴变速一样，进给变速时，为了使齿轮进入良好啮合状态，也要做变速后的瞬时点动，在进给变速时，首先将进给变速的蘑菇型手柄拉出，当选好合适的进给速度后，将手柄继续拉出，再拉出行程
15、开关ST6被压动，ST6常开触点接通，常闭触点断开，这时进给电动机正传接触器KM2线圈得电，进给电动机瞬时正转。在手柄推回原位时ST6复位进给电动机停止。一次瞬时点动齿轮仍未进入啮合状态，可以再重复进行一次，直到进入良好的啮合状态为止。 （5）圆工作台控制 若要使用圆工作台，要将圆工作台转换开关SA1置于圆工作台“接通”位置，而且必须将左右操作手柄和十字操作手柄置于中间停止位置。接下去，按动主轴起动按钮SB1或SB2，主电动机M1便起动，而进给电动机M2也因KM2的通电而旋转，由于圆工作台的机械传动链已接上，故也跟着旋转。,（6）冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机M3的起停由转换开关KM3直接控
16、制，无失压保护功能，不影响安全操作。 3.照明电路及保护环节分析 机床的局部照明由变压器TD供给36V安全电压，灯的开关为SA4,短路保护为熔断器FU5。,改造方案的确定,根据元铣床电气控制线路实现的控制要求和工人师傅的操作习惯来确定系统的改造方案： （1）不改变原控制系统的电气操作方法。 （2）不改变电气系统控制元件（包括行程开关、按钮交流接触器、中间接触器、以上原件的数量、作用均与电气线路相同）。 （3）原控制线路中热继电器仍用硬件控制（因过载使用几率较少）。 （4）原主轴和进给变速箱操作方法和结构不变。 （5）原铣床的加工工艺方法不变。 （6）只是将原继电器控制中的硬件改为用软件变成开代替替代。,PLC控制系统设计的步骤和内容,4.用PLC改造X62w的电控系统硬件设计,任务目标 熟悉典型机床PLC改造的方法及步骤。 掌握X62w万能铣床主电路、控制线路原理及接线。 掌握典型机床控制线路PLC改造的编程。 相关知识（1） 1.PLC控制系统设计的基本原则 2.最大限度地满足控制要求 3.保证系统的安全可靠 4.力求简单、经济，使用与维护方便 5.适应发展的需要 相
