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1、第二章 原理说明2.1 镗床的主要机构和运动形式图2.1.1 卧式镗床2.1.1 主要机构1 前立柱：固定地安装在床身的右端,在它的垂直导轨上装有可上下移动的主轴箱.2 主轴箱：其中装有主轴部件,主运动和进给运动变速传动机构以与操纵机构.3 后立柱：可沿着床身导轨横向移动,调整位置,它上面的镗杆支架可与主轴箱同步垂直移动.如有需要,可将其从床身上卸下.4 工作台：由下溜板,上溜板和回转工作台三层组成.下溜板可沿床身顶面上的水平导轨作纵向移动,上溜板可沿下溜板顶部的导轨作横向移动,回转工作台可以上溜板的环形导轨上绕垂直轴线转位,能使要件在水平面内调整至一定角度位置,以便在一次安装中对互相平等或成
2、一角度的孔与平面进行加工.2.1.2 卧式镗床加工时运动1 主运动：主轴的旋转与平旋盘的旋转运动.2 进给运动：主轴在主轴箱中的进出进给；平旋盘上刀具的径向进给；主轴箱的升降,即垂直进给；工作台的横向和纵向进给.这些进给运动都可以进行手动或机动.3 辅助运动：回转工作台的转动；主轴箱、工作台等的进给运动上的快速调位移动；后立柱的纵向调位移动；尾座的垂直调位移动.镗床系指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床.通常,镗刀旋转为主运动,镗刀或工件的移动为进给运动.它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工,此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工.2.2电力拖动方式和控制要求T611
3、2卧式镗床有持续运动和点动两种方式.1 T6112卧式镗床采用电阻串入后反接制动.2 T6112卧式镗床通过液压电磁阀的动作来实现快速移动.3主轴、径向刀架、主轴箱和工作态度快速运动使用三相异步电动机拖动.4卧式镗床的运动情况比较复杂,控制电路中使用了较多的行程开关.它们都安装在床身的相应位置上.主电路有五台电动机.2.3 主电路分析主电动机通过串入电阻R启动,带动主轴转动,采用反接制动,为减小制动电流而串入电阻.由3KM触点和4KM触点控制着电机的正反转.通过3KM通电吸合,2KM线圈未通电来自由转动.变速与运动可以在主轴停止使进行,由行程开关14SQ进行变速.电动机用熔断器作短路保护,分别
4、用热继电器作过载保护.各电机的控制过程如下：1 主轴电机1M、2M闭合,主电动机启动.1M、2M任意一个断开,电机停止运动.2快速电动机1M、3M闭合,启动.任意断开停止运行.3后立柱电动机1M、4 M闭合,启动.任意断开停止运行.4主轴液压泵电动机、下滑座油泵电动机由4 M控制.T6112卧式镗床的主电路如图所示.图2.3.1 主电路2.4控制电路分析2.4.1控制电路原理1主轴变速与进给量变换；主轴或平旋盘运动的选择.变速与运动的选择可以在主轴停止时进行,也可以在主轴或平旋盘运动时进行预选与变换.行程开关14SQ用于主轴变速,8SQ用于主轴与平旋盘的分配.转速与进给量的预选与主轴或平旋盘运
5、动的选择将主轴变速转阀、进给量变换转阀或主轴与平旋盘运动选择阀的旋钮转到所需位置.当需要变速或分配时,按下固定按钮站的按钮6SB,此时主电动机1M作正向转动,过程如下：首先电动机1M反接制动.由于时间继电器2KT通电吸合,其常开触点闭合,使2KT自锁,常闭延时闭合触点断开,将1KT线圈断电,1KT的常开延时闭合触点断开,将2KM线圈断电,1M串入电阻R.同时1KT的常开触点断开,将3KM线圈断电,常闭触点闭合,2KT的常开延时闭合触点闭合,4KM则由于KA的常开触点闭合,使其线圈通电,1M通过R进行反接制动. 按6SB的同时,中间继电器4KA线圈通电吸合,常开触点闭合,信号灯8XD变亮,其常开
6、触点闭合,1M停止转动后,时间继电器3KT通过4KA的常开触点闭合,使6KT通电吸合,6KT的常开延时断开触点闭合,使9KM通电吸合,电动机4M和液压电磁阀1YV通电动作,液压油缸推移拔叉,带动滑移齿轮移动,同时,定位销从原来定位槽中脱出而将14SQ,8SQ中相应的开关压合,其触点闭合,使2KT线圈继续通电. 另一方面,3KT的常开延时闭合触点延时闭合,中间继电器3KA通电吸合,其常开触点闭合,接通脉动型晶体管时间继电器4KT,其常开触点即断续闭合,3KM的线圈相应地断续通电,1M也断续通电,使主轴正向周期性瞬动.3KA的常开触点闭合,保证3KT在1M瞬动时连续接通.其常开触点接通变速指示灯8
7、XD. 3KA的常闭触点断开,切断2KT的自锁电路,保证变速结束、形成开关复位后2KT线圈断电. 变速结束后,主轴或平旋盘自动重新起懂,当各滑轮齿轮全部进入新飞啮合位置时,各相应定位销均进入新的定位槽内,释放其上的行程开关,2KT和4KA线圈断电,使6KT和9KM线圈断电,电动机4M断电.2KT的常开延时断开触点延时断开,3KT线圈断电,触点断开,1KMT断电,使油缸断油,3KT的常开延时闭合触点断开,3KA线圈断电,使8XD熄灭,表示变速结束. 另一方面,2KT的常闭延时闭合触点延时闭合,接通1KT,使1M开始向起动,此后,主轴即按选定的新转速正向转动.当三联滑轮齿轮在通过中间啮合位置定位销
8、松开行程开关时,2KT的延时是作为防止变速过程提前中断而设的.进给量的变换五行程开关作返回信号,靠调整2KT和6KT的时间来保证变速的完成.若变速前,主轴为反向转动,过程同上,只是1M此时作反向瞬动.主轴或平旋盘停止时的变速 这时,变速过程没有反接制动,滑移齿轮进入新的啮合位置后即结束,电动机不能自动重新起动.另外,3KM线圈时经过1KA和2KA的常闭触点通电,使主轴作正向低速转动,其余过程同上.2 各运动的选择 通过扳扭开关1LK和十字开关ZK控制各运动的选择.工作台回转 将1LK的手柄扳到工作台松开位置,其触点闭合,中间继电器5KA通电吸合,其常开触点闭合,如原来工作台处于加紧状态,结合子
9、处于脱开状态,则行程开关20SQ被压合,常开触点闭合,使时间继电器5KT通电吸合,5KT的常开延时断开触点闭合,交流接触器10KM通电吸合,在主回路的常开触点闭合,下滑座油泵电动机5M通电转动.5KA的常开触点闭合,液压电磁阀4YV通电动作,使工作台夹紧装置松开,结合子结合.行程开关20SQ复原,常开触点断开,5KT线圈断电.常闭触点闭合,工作台可进行机动进给或快速移动.同时,20SQ的常闭触点闭合,信号灯2XD发亮. 其余四项运动的选择,均需要预先将1LK的手柄扳到夹紧位置,使5KA的触点闭合,为十字开关分配其他四项接通电路.1LK触点断开,5KA线圈断电,常开触点断开,4KM断电,常闭点闭
10、合.行程开关20SQ的常闭触点闭合,5KT通电吸合,延时常开触点闭合,使10KM通电吸合,主回路常开触点闭合,电动机5M旋转到工作台处于夹紧状态,结合子脱开,行程开关20SQ动作,常闭触点断开,5KT线圈断电,常开点延时断开,10KM断电,5M停止转动.上滑座移动 将十字开关ZK的手柄向左扳动,其触点闭合,中间继电器6KA通电吸合,由于上滑座原来处于夹紧状态,结合子处于脱开状态,因此行程开关21SQ被压后,6KA的常开触点闭合,电磁阀5YV通电使上滑座松开,结合子结合,此时21SQ复原,5KT断电,电动机5M停止转动,同时信号灯3XD燃亮.需上滑座夹紧时,扳动ZK,把触点断开,其动作原理与工作
11、台相同. 下滑座移动 将ZK的手柄向右扳动,其触点闭合,中间继电器7KA通电吸合,由于下滑座原来处于加紧状态,结合子处于脱开状态,因此行程开关22SQ被压后,电动机5M停止转动,同时信号灯3XD燃亮.当需下滑座夹紧时,扳动ZK把触点断开,其动作原理与工作台相同.主轴或平旋盘径向刀架的移动 主轴箱上的手柄应放在机动或微动位置,这时行程开关9SQ或10SQ动作,其触点闭合.然后ZK的手柄向上的手柄向上扳动,其触点闭合,中间继电器8KA通电吸合,常开触点闭合,由于主轴液压结合子原来时脱开状态,因此行程开关23SQ常闭触点闭合,时间继电器6KT通电吸合,常开延时断开触点闭合,9KM因线圈通电而吸合,油
12、泵电动机4M通电旋转.8KA的常开触点逼和电磁阀7YV通电动作.由于电动机4M旋转,电磁阀7YV通电动作,使主轴液压结合子结合,行程开关23SQ被压合,常闭触点断开,6KT断电,延时常开触点待23秒后断开,9KM因线圈断电而释放,电动机4M通电旋转,23SQ的常开触点闭合,信号灯5XD发亮. 当需主轴液压结合子处于脱开状态时,扳动ZK,把触点断开,8KA线圈断电,常开触点断开,7YV断电.常闭触点闭合,由于此时行程开关23SQ常开触点闭合,6KT通电,4M通电,使主轴液压结合子从结合到脱开,行程开关23SQ复原,常开触点断开,6KT和4M相应断电.主轴箱升降 将ZK的手柄向下扳动,其触点闭合,
13、中间继电器9KA通电吸合,常开触点闭合,由于主轴箱原来处于夹紧状态,结合子处于脱开状态,因此行程开关24SQ的常闭触点闭合,时间继电器6KT通电吸合,其常开延时断开触点闭合,使9KM吸合,电动机4M通电.9KA的常开触点闭合,电磁阀8YV通电,使主轴箱夹紧装置松开,结合子结合,行程开关24SQ被压合,常闭触点断开,则6KT和4M断电.24SQ的常开触点闭合,信号灯6XD亮.当需主轴箱夹紧时,扳动ZK把触点断开,9KA断电,常开触点断开,8YV断电,常闭触点闭合,24SQ的常开触点闭合,6KT通电,4M通电,是主轴箱从松开状态转换为加紧状态.结合子结合状态复原转换为脱开状态,则行程开关24SQ被
14、常开触点断开,6KT,4M相应断电.3机动进给 在主轴或平旋盘转动与选择了某项运动后,为要正向进给,可按下按钮7SB,中间继电器10KA通电吸合,常开触点闭合并自锁.常闭触点打开,对中间继电器11KA起互锁作用.常开触点闭合,时间继电器7KT通电闭合. 10KA的常开触点闭合,9KM通电吸合,油泵电动机4M通电旋转.10KA常开触点闭合,当主轴正向转动时,将光杠接通,惊醒正向进给.如主轴反向转动,电磁阀3YV经2KA常开触点通电动作,使换向液压结合子向下移动,将光杠接通使进给仍为正向.7KT的常闭延时断开触点经57秒打开,使4M断电. 要反向进给,可按下按钮8SB使11KA通电,电磁阀3YV动
15、作,其控制原理同上.要使进给停止,按下按钮3AT,6KT线圈通电,10KA和7KT线圈断电,使2YV或3YV断电,6KT的常开延时断开触点延时打开,使9KM和4M通过一段时间在断电,使换向液压结合子位于中间位置,将光杠脱开,进给即停止. 机动进给时,行程开关11SQ复原,其常闭触点闭合,信号灯7XD燃亮.4快速移动 按下按钮9SB-I或9SB-II,交流接触器5KM通电吸合,在主回路的常开触点闭合,快速移动电动机2M转动,带动相应机构作正向快速移动.5KM的常闭触点断开,对交流接触器6KM起互锁作用. 同理,按下按钮10SB-I或10SB-II为反向移动,此时,6KM通电吸合.5后立柱滑座或刀
16、杆支架的快速移动 按下按钮11SB和12SB,分别使交流接触器7KM和8KM通电吸合,使电动机3M作正、反向转动,带动后立柱的滑座或刀杆支架的快速移动.6机动进给和快速进给的限位 主轴伸缩的限位开关为12SQ与13SQ；主轴箱升降限位开关为14SQ和15SQ；下滑座左右移动限位开关为18SQ与19SQ；上滑座的前后移动限位开关为16SQ和17SQ. 当任一移动部件达到极限位置,相应的限位开关动作,切断快速电路或使换向液压结合子处于中间位置.可以用相反方向的快速移动或机动进给使其复位.2.4.2 控制电路电源因为控制电器较多,控制电路分为两部分,主轴电机控制电压为380V,继电控制电路电压为28
17、V,由控制变压器BK供给.如下图： 图2.4.2 控制电路电源2.4.3 主轴电动机的起停控制 主轴的转动 按下按钮2SB-I或2SB-II,中间继电器1KA通电吸合,其常开触点7-9闭合,进行自锁,常闭触点17-20断开,对中间继电器2KA其互锁作用.常开触点23-9闭合,是时间继电器1KT通电吸合.1KA的常开触点29-33闭合,1KT的常开触点闭合,是交流接触器3KM通电吸合,3KM的常闭触点39-41断开,对交流接触器4KM其互锁作用.3KM在主电路的常开触点闭合,则主电动机1M串入R起动,带动主轴正向转动. 经过23秒后,1KT的常开延时闭合触点25-9闭合,交流接触器2KM通电吸合
18、,常开触点闭合,将电阻R短路,1M启动过程结束,开始正常运转.如果按下按钮3SB-I或3SB-II,使2KA和4KM通电吸合,则主轴反向转动,其余动作同前. 主轴的停车主电机的制动采用反接制动,为减小制动电流而串入电阻R. 当电动机的转速超过100转/分时,如果主轴是在正向转动,则反接制动继电器2KA的常开点41-35闭合,为反接制动做好准备. 当按下按钮2AT-I或2AT-II时,则1KA线圈断电,常开触点23-9断开,1KT线圈断电,常开延时闭合触点25-9断开,2KM线圈断电保证电阻R串入,1KA的常开触点39-41闭合.同时2AT-I或2AT-II的常开触点31-3闭合,则4KM通电吸
19、合,1M通过电阻R作反接制动.2KM的常闭触点31-30保证在R串入后方能反接制动. 当电动机转速下降到100转/分左右,KA的常开触点41-35断开1KM线圈,断开1M电源.反接制动结束,主轴也迅速停止转动.当停车前主轴是反向转动时,KA的常开触点29-30闭合,接通3KM作反接制动.其余同上.3主轴的点动 按下按钮4SB-I或4SB-II,3KM通电吸合,此时2KM通电线圈未通电,因此1M通过R使主轴正向转动.当松开4SB-I或4SB-II时,3KM的线圈断电,主电机1M断电,自由停止转动. 欲使主轴反向点动,则按下按钮5SB-I或5SB-II,动作同上.2.5 辅助电路与保护环节分析1
20、三级自动空气开关2M、3M分别对电机1M、2M作过载和短路保护,4M对电动机3M、4M和5M做短路保护,热继电器1FR和2FR分别对4M和5M作过载保护.单极自动空气开关5M、6M和8M、10M分别为控制回路、液压电磁阀回路和机床照明回路的短路和过载保护.7M和9M为光学照明、信号指示和手柄灯的短路和过载保护.2 当工作台处于松开状态时,1LK的触点断开,将主轴旋转控制回路切断,即主轴不能旋转,同时5KA的触点将LK断开,使其他各项运动不能分配,某项运动工作时,如误扳动1LK,因6KA、7KA、8KA、9KA的常闭触点断开,工作台亦不能松开,以防误操作而损坏主轴.3 机动进给时,11SQ的常开
21、触点断开,切断快速移动的控制回路.4 主轴箱上手柄位于微动位置时,这时行程开关9SQ动作,其常闭触点断开,切断机动进给和快速移动回路,使其不能工作.5 当十字开关分配到某项运动时,如此项结合子未结合或从某项运动转换为另一向运动,两项结合子同时结合时,则5KT或6KT不断电,常闭触点不闭合,则不能进行快速移动和机动进给,从而起到了保护作用.2.6小结 通过对T6112卧式镗床主电路的分析、控制电路的分析,充分了解了该镗床的工作原理,为进一步进行PLC的设计打下了坚实的理论基础.通过系统、全面的分析,我对T6112卧式镗床的工作原理有了深刻的理解,T6112卧式镗床作为一款重要的机械加工设备,具有
22、操作方便等特点,同时它具有良好的机械、电气联锁能力.第三章 PLC设计3.2 PLC硬件设计3.2.1 输入点数统计控制系统,PLC输入输出点数可根据继电器控制电路来计算.1各种按钮的输入点共计22个；2行程开关,共计21个输入点；3小型十字开关1个,共计1个输入点.输入点数共44个.3.2.2 输出点数统计根据控制电路主电路中各电动机、电磁阀等统计输出点数：1主电动机交流接触器4个,快速电动机交流接触器2个,后立柱电动机交流接触器2个,主轴液压泵电动机1个,下滑左右泵电动机1个,共计10个；2反接制动继电器1个,共计1个；3阀用电磁铁共计8个；4电源信号灯1个,工作台信号灯1个,上滑座信号灯
23、1个,下滑座信号灯1个,主轴信号灯1个,主轴箱信号灯1个,机动进给信号灯1个,变速信号灯1个,标尺照明3个,共计11个.输出点数共32个.3.2.3 PLC的选型基本原则：在满足控制功能要求的前提下.保证可靠、使用维护方便以与最佳的性价比.选择PLC机型时,具体机型可以根据系统的控制要求,产品的性能、技术指标和用户的使用要求加以选择.根据输入输出点数输入44点,输出32点,并考虑到I/O端口的分组情况以与隔离与接地要求,这里选择了西门子公司的PLC.本次设计所使用的是S7-226型PLC.3.3 PLC软件设计3.3.1 I/O端口的分配和定义根据输入输出点数的统计以与选定的PLC的型号,可以
24、对PLC的I/O端口进行分配和定义,分配的原则是合理划分、不浪费I/O端口资源.本设计的I/O端口分配和定义如表所示.表输入口分配表如下图：名称地址/值用途SB1I0.0机床总起动SB2-II0.1正转起动按钮SB2-III0.2正转起动按钮SB3-II0.3反转起动按钮SB3-III0.4反转起动按钮SB4-IIO.5 正转点动SB4-III0.6正转点动SB5-II0.7反转点动SB5-III1.0反转点动SB6I1.1变速SB7I1.2机动进给SB8I1.3机动进给SB9-II1.4机动进给SB9-III1.5机动进给SB10-II1.6机动进给SB10-III1.7机动进给SB11I2
25、.0后立柱正向SB12I2.1后立柱反向SB13I2.2 机床总启动SB14-II2.3主轴转动SB14-III2.4主轴转动SB15I2.5机动进给SA1I2.7 运动选择SA2I3.0运动选择SA3I3.1 运动选择SA4I3.2运动选择SA5I3.3 运动选择SQ1I3.4主轴变速SQ2I3.5主轴变速SQ3I3.6主轴变速SQ4I3.7主轴变速SQ8I4.0主轴与平旋盘分配SQ9I4.1主轴或平旋盘的移动SQ10I4.2主轴或平旋盘的移动SQ11I4.3切断快速移动SQ12I4.4主轴伸缩SQ13I4.5主轴伸缩SQ14I4.6主轴箱升降SQ15I4.7主轴箱升降SQ16I5.0上滑座
26、的前后移动SQ17I5.1上滑座的前后移动SQ18I5.6下滑座左右移动SQ19I5.7下滑座左右移动SQ20I6.0工作台回转SQ21I6.1上滑座移动SQ22I6.2下滑座移动SQ23I6.3主轴箱松紧SQ24I6.4主轴箱松紧ZKI6.5I7.1运动选择DZI7.2表输出口分配表如下图：名称地址/值用途KM1Q0.0电机启动KM2Q0.1主电机反接制动KM3Q0.2主电机正转KM4Q0.3主电机反转KM5Q0.4快速电机正转KM6Q0.5快速电机反转KM7Q0.6后立柱电动机正向启动KM8Q0.7后立柱电动机反向启动KM9Q1.0主轴液压泵电动机启动KM10Q1.1下滑左右泵电动机启动K
27、A1Q1.2正转起动中间继电器KA2Q1.3反转起动中间继电器KA3Q1.4变速中间继电器KA4Q1.5变速中间继电器KA5Q1.6工作台中间继电器KA6Q1.7上滑座中间继电器KA7Q2.0下滑座中间继电器KA8Q2.1主轴中间继电器KA9Q2.2主轴箱中间继电器KA10Q2.3下滑座油泵中间继电器KA11Q2.4 机动进给中间继电器KT1T35时间继电器KT2T36变速时间继电器KT3T37变速时间继电器KT4T38晶体管时间继电器KT5T39时间继电器KT6T40主轴箱时间继电器KT7T41机动进给时间继电器YV1Q3.4变速电磁阀YV2Q3.5机动进给电磁阀YV3Q3.6机动进给电磁阀
28、YV4Q3.7工作台电磁阀YV5Q4.0上滑座电磁阀YV6Q4.1下滑座电磁阀YV7Q4.2主轴电磁阀YV8Q4.3主轴箱电磁阀ZJQ4.4反接制动继电器1XDQ4.5电源信号灯2XDQ4.6工作台信号灯3XDQ4.7上滑座信号灯4XDQ5.0下滑座信号灯5XDQ5.1主轴信号灯6XDQ5.2主轴箱信号灯7XDQ5.3机动进给信号灯8XDQ5.4变速信号灯9XDQ5.5标尺照明10XDQ5.6标尺照明11XDQ5.7标尺照明1RJQ6.0保护2RJQ6.1保护3.3.2 PLC端子与外围设备接线图图3.3.3 PLC外部接线附录附录一：元器件明细表符号名称型号或规格数量M1主电动机JO2-62
29、-6 13KW 380V 27.2A1M2快速电动机JO2-62-6 4KW 380V 8.96A1M3后立柱电动机JO2-62-6 1.1KW 380V 3.01A1M4主轴液压泵电动机AO7124 0.75KW 380V 2.02A1M5下滑座油泵电动机AO7124 0.75KW 380V 2.02A1QS1三级自动开关DZ10-100 50A1QS2三级自动开关DZ10-100 30A 二常开辅助触点1QS3三级自动开关DZ5-20/330 15A1QS4三级自动开关DZ5-20/320 4.5A1QS5QS7单级自动开关DZ5-10 3A 复式脱扣3QS10,QS8单级自动开关DZ5-
30、10 1A 复式脱扣2QS9单级自动开关DZ5-10 2A 复式脱扣1R电阻元件ZY-1.126 BK控制变压器BK-400 380/127、220、366V1KM1交流接触器CJ0-75A 220V1KM2交流接触器CJ0-40A 220V1KM34交流接触器CJ0-75A 127V2KM56交流接触器CJ0-20A 127V 2KM710交流接触器CJ0-10A 127V4KA111中间继电器JZ7-62 JZ7-44 127V2、9KT1,3,7时间继电器JJSK2-2 127V3KT2,5,6时间继电器JJSK2-4 127V3KT4晶体管时间继电器JJSB1-31 127V1FR1,
31、2热继电器JR0-20 2.4A2YV1,YV48阀用电磁铁24D-10B6 YV23阀用电磁铁34D-10BP2SB1按钮LA19-11D 绿色1SB6按钮LA19-11D黄色1SB25,SB9,SB10按钮LA19-11 绿色16SB7,8,11,12同上SB14,SB15按钮LA19-11J 红色3SB13按钮LA12-11J1ZK小型十字开关LS51SA1,5扳钮开关KN3-3 绝缘把2SA24扳钮开关KN3-1绝缘把3SQ14行程开关LX12-2SQ813同上同上15SQ2024同上同上SQ1417行程开关JLXK1-1114SQ1819行程开关JLXK1-4112ZJ反接制动开关 JY-11
