《多工步加工专用机床电气控制系统设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多工步加工专用机床电气控制系统设计说明（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成绩南京工程学院课程设计说明书（论文）题 目多工步加工专用机床电气控制系统设计课程名称机电传动控制课程设计院（系、部、中心）机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化 班 级机制121学生姓名学 号设计地点2-201指导教师设计起止时间： 2015 年 6 月 8 日至 2015 年 6 月 12 日目录1 任务说明 11.1 多工步加工专用机床结构 11.2 机床加工零件工艺过程 12 任务分析 . 22.1 机床工作方式 22.2 机床工作过程 32.3 多工步加工专用机床控制系统元件与工作要求 32.4 多工步加工专用机床安全稳定工作要求 43 控制方案设计 43.1 总体方案设计 43.
2、1.1 多工步加工专用机床控制要求分析 43.1.2 多工步加工专用机床控制方案 43.2 电气系统设计 53.3 电气控制系统设计 7331电器元件信号与PLC连接的通道分配 73.3.2 多工步加工专用机床自动工作控制流程设计 . 84 控制流程分析 95 控制程序设计 96 总结 167 参考文献 171任务说明1.1多工步加工专用机床结构专用机床根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的一种高效率自动化专用 加工设备。常采用多刀（多轴）、多面、多工步同时进行钻、扩、铰、镗、铣等加工工 件，并且具有自动工作循环的功能，在机械制造业的成批和大量产品的生产得到了广泛 的应用。多工步加工专用机
3、床采用7把刀具按7个工步的要求依次对工件进行加工。机床由 转塔刀架，主轴箱及主轴，和走刀机构组成，电动机驱动主轴带动工件旋转，液压系统 驱动走刀机构，带动刀架完成进给运动， 刀架回转完成换刀操作。机床采用行程开关检 测机床是否达到预定位置，机床结构及运动部件工作循环如图1-1所示。C 0SQ3 SQ2SQ1刀衆夹紧装置厂:匸I SQ5SQ2 SQ1快进工进快退图1-1多工步加工专用机床结构与动力部件工作循环图1.2机床加工零件工艺过程多工步加工专用机床自动加工零件的工艺过程如图1-2所示，由人工将工件放置在主轴端卡盘内夹紧，启动自动加工过程。自动加工中，首先走刀机构带动刀架快速接近 工件，然后
4、转为工件慢速进给钻孔，加工完成后快速退回原位，结束一个工步的加工；紧接着刀架夹紧装置松开，刀架转到下一刀具位置，夹紧装置夹紧刀架后，开始第二工步加工；当6把刀具依次完成加工后，人工取出完成加工的零件，结束一次加工循环过 程。第1工步第2工步第5工步图1-2多工步加工专用机床加工零件工艺过程2任务分析2.1机床工作方式为保证多工步加工专用机床能够处于正常工作，要求机床具备二种工作方式: 走刀进给部件能够点动向前调整，以及进给部件不在原位时能够快速复位; 走刀机构和刀机能够分别实现自动循环调整过程； 整机全自动工作循环加工工作；2.2机床工作过程机床工作过程是机床在正常加工时整机全自动循环的工作过
5、程，加工过程需要满足如下工作要求：按下启动按钮，液压系统驱动夹紧装置夹紧刀架，夹紧后压力继电器发出夹紧信 号； 走刀机构快进，并同时启动主轴电机； 走刀机构快进达到工件附近后，由快进转为工进，进行钻削加工； 加工完毕后，走刀机构停留2秒后，快速退回原位；夹紧装置松开刀架，液压系统驱动刀架转动换刀，同时； 刀架夹紧装置夹紧刀架，开始下一工步加工； 所有加工工步完成，走刀机构退回原位，主轴电机停。2.3多工步加工专用机床控制系统元件与工作要求多工步加工专用机床的主轴电机为 2.2kw，液压站液压泵电动机为3kw，走刀机构 及夹紧装置动作方向通过电磁阀控制。自动循环工作时，所有工作状态切换由行程开关
6、控制。电器元件工作关系如表2-1所示表2-1电器兀件工作关系表工作状态走刀机构刀架及刀架夹紧装置主令电器YV1YV2YV3M1YV4YV5YV6夹紧刀架+SB2快进+SP SQ1工进+SQ2停留+SQ3快退+KT放松刀架+SQ1换刀转位+SQ5（下一工步夹紧刀架）+SQ4（加工结束）SQ12.4 多工步加工专用机床安全稳定工作要求 具有运动部件间安全工作的联锁功能； 具有位置保护功能（如极限限位、越位、相对位置保护）； 电气控制系统具有短路，电动机过载等保护功能； 具有应急操作功能；具有照指示灯辅助功能。3 控制方案设计3.1 总体方案设计3.1.1 多工步加工专用机床控制要求分析根据多工步加
7、工机床控制系统设计任务分析，确定设备条件和控制要求如下： 电气控制系统的控制对象为一进行自动循环加工零件的机械设备， 采用电气-液压- 机械组合的传动方式进行驱动和控制。 设备位于温带室内车间， 工作环境较好，对控制 系统无特殊要求；设备安装在机械加工车间，由车间低压电网供电，设备驱动电压380v，供电频率50 赫兹；设备电气控制为普通开关量控制， 要求自动完成零件切削加工过程， 单个运动部件 能够独立调整操作，同时设备具有电气保护及联锁保护等功能。3.1.2 多工步加工专用机床控制方案由设备条件和控制要求分析结果可确定控制方案如下： 多工步加工专用机床控制系统采用开关量控制；基于设备自动工作
8、的要求，选择PLC为主要控制器件构成控制系统，由于控制对象 为单机设备，控制系统属于小型系统，因此选用三菱公司型号为FX2N的PLC产品；由工作要求确定， 控制系统可运行在 3 种模式下，即全自动工作循环， 半自动循环 和手动调整工作；2 台电动机直接启动控制，单方向转动； 电动机驱动电路三相电源供电，线电压 380v；PLC主机工作电源为交流电源，电压 220v，交流接触器线圈使用交流电源，电压220v;电磁阀的电磁铁使用24v直流电源，主令控制电器及行程开关等使用 24v直流电 源；控制系统具有短路和过载保护功能，机床各运动部件具有联锁保护功能； 使用信号灯显示机床工作状态。3.2电气系统
9、设计多工步加工专用机床电气控制系统主要由两个部分组成，即主电路和由PLC设备构成的控制部分，驱动系统通过交流接触器主触点控制电动机电路的接通与断开，采用熔断器和热继电器进行短路与过载保护，同时通过控制变压器，提供满足系统工作以及 PLC设备需要的电源电压，主电路图如图 3-1所示，PLC端子接线图如图3-2所示，系统使用电器元件明细表如表3-3所示。FU3TC ?【】 JFU53316W15 1QV15DCMVLXCOOOTOGOCOMCOMQF卜DC24V图3-1主电路图SB1SB2SB3SB4SB5SBSB7SB8SB9SBWSB11SB12SB13SA1SA3SQ1SQ2SQ3S04SQ
10、5SPPI nXOOCY001X001X002YOD2Y003X0O3Y004 -XOC4COMX0O5XOD6006XOD7YOQfiXulOX011COMX012FTl00了X0*3010X014YOUX015YD12X016Ytl13X017 xosnYu14X021DMX022LX023X024COMNAAADC24VTDC24VGKh/l2 FR2Kh/11FR1HL2HL3ACZ20YV1YWYV3YV4YV5YV6DC24VAC22CJ图3-2 I/O接口端子接线图表3-3电器元件明细表符号名称及用途符号名称及用途M1油泵电动机HL5照明灯M2主轴电动机SB1紧急停止按钮KM1液
11、压泵启动接触器SB2电压泵启动按钮KM2主轴电机启动接触器SB3自动循环开始按钮SQL SQ3行程开关SB4进入自动循环按钮SQ4换刀到位开关SB5点动向前按钮SQ5放松到位开关SB6复位按钮SP夹紧到位开关SB7工进点动按钮SA1照明灯开关SB8手动换刀按钮SA2自动/手动选择开关SB9一次进刀按钮SA3手动主轴启动SB10自动换刀按钮QFPLC电源开关SB11退出自动循环按钮QS电源隔离开关SB12手动放松按钮TC控制变压器SB13手动夹紧按钮FU1 FU5短路保护熔断器YV1 YV6电磁阀电磁铁HL1液压泵指示灯FR1 FR2电动机过载热继电器HL2自动指示灯VC整流器HL3主轴指示灯H
12、L4手动指示灯3.3电气控制系统设计3.3.1电器元件信号与PLC连接的通道分配电器元件信号与PLC通道分配的目的是为每一个需要 PLC处理的信号设备信号获得 进入PLC的通道和存放信号状态的地址。依据控制方案选定的三菱FX2N系列PLC产品, 以及对设备信号分析结果，电器元件信号与 PLC连接的通道分配如表3-4所示表3-4电器元件信号与PLC连接的通道分配表输入输出元件通道地址说明元件通道地址说明SB1X000总停按钮SQ1X017原位限位开关SB2X001油泵启动按钮SQ2X020快进限位开关SB3X002开始自动循环按钮SQ3X021工进限位开关SB4X003进入自动循环按钮SQ4X022换刀到位开关SB5X004点动向前按钮SQ5X023放松到位开关SB6X005复位按钮SPX024夹紧到位开关SB7X006工进点动按钮HL1Y001液压泵指示灯SB8X007手动换刀按钮HL2Y002自动指示灯SB9X010一次进刀按钮HL3Y003主轴指示灯SB10X011自动换刀按钮HL4Y0
