2.3 摇臂钻床的控制要求.doc

1、2.3 摇臂钻床的控制要求（1）4台电动机容量均较小，采用直接起动方式，主轴要求正反转，但采用机械方法实现，主轴电动机单向旋转。（2）升降电动机要求正反转。液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块功作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。（3）摇臂的移动严格按照摇臂松开摇臂移动移动到位摇臂夹紧的程序进行。因此，摇臂的夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。（4）钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵,供出冷却液进行钻头冷却。（5）要求有必要的联锁与保护环节。（6）具有机床安全照明电路与信号指示电路。2.4 电气控制电路详解 图2-2为Z3040型摇臂钻床电气原理图。图中M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。 主轴箱上装有4个按钮SB2、SBl、SB3与SB4分别是主电动机起动、停止按钮，摇臂上升、下降按钮。主轴箱转盘上的2个按钮SB5、SB6分别为主轴箱及立柱松开按钮和夹紧按钮。转盘为主轴箱左右移动手柄，操纵杆则操纵主轴的垂直移动，两者均为手动。主轴也可机动进给。2.4.1

2、 主电路分析三相电源由低压断路器QS控制。Ml为单向旋转，由接触器KM1控制。主轴的正反转是另一套由主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油的液压系统，经“主轴变速、正反转及空挡”操作手柄来获得的。Ml由热继电器FR1作过载保护。M2由正反转接触器KM2、KM3控制实现正反转，因摇臂移动是短时的，不用改过载保护，但其与摇臂的放松与夹紧之间有一定的配合关系，这由控制电路去保证。M3由接触器KM4、KM5控制实现正反转，设有热继电器FR2作过载保护。M4电动机容量小，仅0.125kW，由开关SA1控制起动、停止。2.4.2 控制电路分析（1）主轴电动机控制由按钮SB2、SB1与接触器KM1构成主轴电动机起动一停止控制电，Ml起动后，指示灯HL3亮，表示主轴电动机在旋转。（2）摇臂升降及夹紧、放松控制摇臂钻床工作时摇臂应夹紧在外立柱上，发出摇臂移动信号后，须先松开夹紧装置，当摇臂移动到应后，夹紧装置再将摇臂夹紧。本电路能自动完成这一过程。由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁的电动机正反转点动控制电路。由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统密切配合，所以与液压

3、泵电动机的控制密切相关。液压泵电动机正反转由正反转接触器KM4、KM5控制，拖动双向液压泵，送出压力油，经二位六通阀送至摇臂夹紧机构实现夹紧与放松。下面以摇臂上升为例分析摇臂升降及夹紧、放松的控制。按下摇臂上升点动按钮SB3，时间继电器KT通电吸合，瞬动常开触头KT（13-14）、KT ( 1-17)闭合，前者使KM4线圈通电吸合，后者使电磁阀YV线圈通电。于是液压泵电动机M3正转起动，拖动液压泵送出压力油，经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活寒和菱形块，使摇臂松开。同时活塞杆通过弹簧片压动行程开关SQ2，其常闭触头SQ2(6-13)断开。接触器KM4断电释放，液压泵电动机停止旋转，摇臂维持在松开状态；同时SQ2常开触头SQ2 (6-7闭合，使KM2线圈通电吸合，摇臂升降电动机M2起动旋转，拖动摇臂上升。当摇臂上升到预定位置，松开上升按钮SB3，KM2、KT线圈断电，M2依惯性旋转至停止，摇臂停止上升。经延时，KT(17-18)闭合，KM5线圈通电，使液压泵电动机M3反转触头KT(1-17)断开，电磁阀YV断电。送出的压力油经另一条油路流入二位六通阀，再进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞与

4、菱形块，使摇臂夹紧。值得注意的是，在KT断电延时的1-3s时间内，KM5线圈仍处于断电状态，而YV仍处于通电状态，这段延时就确保了横粱升降电动机在断开电源依惯性旋转经1-3s完全停止旋转后，才开始摇臂的夹紧动作，所以KT延时长短依M2电动机切断电源到完全停止的惯性大小来调整。当摇臂夹紧后，活塞杆通过弹簧片压动行程开关SQ3，使SQ3 (1-17)断开，KM5、线圈断电，M3停止旋转，摇臂夹紧完成。摇臂夹紧的行程开关SQ3应调整到摇臂央紧后能够动作，若调整不当摇臂夹紧后仍不能动作，会使液压泵电动机M3长期工作而过载。为防止由于长期过载而损坏液压泵电动机，电动机M3虽短时运行，也仍采用热继电器作过载保护。摇臂升降的极限保护由组合开关SQ1来实现。SQ1有两对常闭触头，当摇臂上升或下降到极限位置时相应常闭触头断开，切断对应的上升或下降接触器KM2与KM3线圈电路，使M2停止，摇臂停止移动，实现极限位置保护。此时可按下反方向移动起动按钮，使M2反向旋转，拖动摇臂反向移动。（3）主轴箱与立柱的夹紧、放松控制立柱与主轴箱均采用液压操纵夹紧与放松，两者是同时进行的，工作时要求二位六通阀YV不通电。松

5、开与夹紧分别由松开按钮SB5和夹紧按钮SB6控制。指示灯HL1、HL2指示其动作。按下松开按钮SB5时，KM4线圈通电吸合，M3电机正转，拖动液压泵送出压力油，此时电磁阀线圈YV不通电，其提供的高压油经二位六通电磁阀到另一油路，进入立柱与主轴箱松开油腔，推动活塞和菱形块使立柱和主轴箱同时松开。当立柱与主轴箱松开后，行程开关SQ4不受压复位，触头SQ4(101-102)闭合，指示灯HL1亮，表明立柱与主轴箱已松开。于是可以手动操作主轴箱在摇臂的水平导轨上移动。当移动到位，按下夹紧按钮SB6时， KM5线圈通电吸合，M3电机反转，拖动液压泵送出压力油至夹紧油腔，使立柱与主轴箱同时夹紧。当确已夹紧，压下SQ4，触头SQ4 (101-102)断开，HL1灯灭，触头SQ4 (101-103)闭合，HL2灯亮，指示立柱与主轴箱均已夹紧，可以进行钻削加工。（4）冷却泵电动机M4的控制M4电动机由开关SA1手动控制、单向旋转。（5）联锁与保护环节SQ1行程开关实现摇臂上升与下降的限位保护。SQ2行程开关实现摇臂松开到位，开始升降的联锁。SQ3行程开关实现摇臂完全夹紧，液压泵电动机M3停止运转的联锁。K

6、T时间继电器实现升降电动机M2断开电源、待M2停止后再进行夹紧的联锁。M2电动机正反转具有双重互锁，M3电动机正反转具有电气互锁。SB5、SB6立柱与主轴箱松开、夹紧按钮的常闭触头串接在电磁阀YV线圈电路中，实现立柱与主轴箱松开、夹紧操作时，压力油只进入立柱与主轴箱夹紧油腔而不进入摇臂夹紧油腔的联锁。熔断器FU1 FU3实现电路的短路保护。热继电器FR1、FR2为电动机Ml、M3的过载保护。3.6 PLC编程编写语序表NETWORK 1LD I0.2AN I1.0TON T37,+50NETWORK 2LD T37O I0.4O T38LPSAN I0.7AN I1.1= Q0.3LPP AN I0.4AN I1.2= Q1.0NETWORK 3LD I1.1AN I0.3A I0.2= Q0.4NETWORK 4LDN T37ON T38O I0.5AN Q0.3AN I1.2= Q0.4NETWORK 5LD I0.1O Q0.0AN I0.0AN I0.6= Q0.0NETWORK 6LD I0.3AN I1.0TON T38,+50NETWORK 7LD I1.1AN I0.2A I0.3= Q0.2NETWORK 8LD Q0.0= Q0.2NETWORK 9LD I1.3= Q0.63.7 系统仿真按摇臂上升按钮I0.2电磁阀Q1.0得电，同时M3正转Q0.3得电。图3-5 M3正转仿真图I1.1受压闭合时，Q0.1得电。图3-6 M2正转仿真图上升到限位松I0.2，Q0.1、Q1.0失电，同时Q0.4得电。图3-7 M3反转仿真图按摇臂下降按钮I0.3 Q0.3得电摇臂松，同时电磁阀Q1.0得电。图3-8 M3正转、电磁阀闭合仿真图按I0.4主轴松开按钮，M3电机正转。图3-9 M3正转仿真图按I0.1主轴电机旋转Q0.0，同时Q0.7亮。图3-10 主轴工作仿真图3.8 设计的校验本次调试只对部分较重要的控制部分在S7200_Simulation软件上进行了仿真调试。通过图3-7到图3-10的仿真证明了方案的可行性，说明结果是成功的。说明了设计能满足各项性能指标的要求，基本上能达到预期效果。3.9 应用中注意事项

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