銑床系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1 銑床 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 第 1 章 緒論 床國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢 自從 1969 年第一臺可編程控制器在美國問世以來，在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。近年來，我國在石油、化工、機(jī)械、輕工、發(fā)電、電子、橡膠、塑料加工等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制中，越來越多地采用 控制，并取得了顯著的效果，深受各行業(yè)的歡迎。銑床是以各類電動機(jī)為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的技術(shù)裝置。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。 銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn) 中一直起著不可替代的作用。自動銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，銑床控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美。在我國 70 80 年代大多數(shù)銑床中 ， 大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制 ， 也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此 ， 繼電器本身固有的缺陷 ,給銑床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了不利影響 ,用 銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢所趨。 自 動銑床的發(fā)展及現(xiàn)狀： 從上世紀(jì) 80 年代起銑床制造業(yè)的發(fā)展雖有起伏但對自動控制技術(shù)和自動銑床床一直給予較大的關(guān)注。經(jīng)過九五自動車床和加工中心包括自動銑床的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地的形成，所生產(chǎn)的中檔普及型自動銑床的功能性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的市場競爭力。但在中高檔自動銑床方面與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。這是由于歐美日等先進(jìn)工業(yè)國家于 80 年代先后完成了自動機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，其中一些著名機(jī)床公司致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)引導(dǎo)著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展，如美國英格索爾公司和德國惠勒喜樂公司對用于汽車工業(yè)和航空工業(yè)高速數(shù)控銑床的發(fā)展日本牧野公司對高 效精密加工中心所作的貢獻(xiàn)，德國瓦德里希公司在重型龍門五面加工銑床方面的開發(fā)以及日本馬扎克公司研發(fā)的車銑中心對高效復(fù)合加工的推進(jìn)等等。相比之下，我國大部分?jǐn)?shù)近代機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)處于跟蹤階段。表 1 以中擋銑床為例列出國內(nèi)外先進(jìn)產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明顯差。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新 2 型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。在控制方法上，從手動控制發(fā)展到自動控制 ;在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從策重發(fā)展到信 息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)。 床綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。 床是由普通機(jī)床發(fā)展而來。它集于機(jī)械、液壓、氣動、伺服驅(qū)動、精密測量、電氣自動控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)于一體，是一種高效率、高精度能保證加工質(zhì)量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。 萬能銑床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)帶 來了深刻的變化，其技術(shù)水平高低和擁有量多少，是衡量一個(gè)國家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。 一種新型的控制裝置，一項(xiàng)先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，總是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要而產(chǎn)生的。 可編程序控制器產(chǎn)生以前，以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路，承擔(dān)著生產(chǎn)過程自動控制的艱巨任務(wù)，可能有成百上千只各種繼電器構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要用成千上萬根導(dǎo)線連接起來，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜，且占據(jù)大量的空間。當(dāng)這些繼電器運(yùn)行時(shí)，又產(chǎn)生大量的噪聲，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要安排大量的電氣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，有時(shí) 某個(gè)繼電器損壞，甚至某個(gè)繼電器觸頭接觸不良，都回影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要進(jìn)行檢查排除故障又是非常困難的，全靠電氣技術(shù)人員長期積累經(jīng)驗(yàn)。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，可能需要增加很多的繼電器或繼電器控制柜，重新接線或改線的工作量很大，甚至需要重新設(shè)定控制系統(tǒng)。盡管如此，這種控制系統(tǒng)的功能僅僅局限在能實(shí)現(xiàn)具有粗略定時(shí)、計(jì)數(shù)功能的順序邏輯控制。因此，人們迫切需要一種新的工業(yè)控制裝置來取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，是電氣控制系統(tǒng)工作更可靠，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變化的生產(chǎn)工藝要求。 可編程控制器 (稱 辦公自動化和工業(yè)自動化中廣泛使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)（ 簡稱 了避免混搖，現(xiàn)在一般將可編程序控制器簡稱為 隨著可編程控制器在國內(nèi)的運(yùn)用和推廣，人們找到了萬能銑床較理想的控制系統(tǒng)，即 制系統(tǒng)。由于其具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，維修檢測方便等優(yōu)點(diǎn)，適合于對萬能銑床的控制，獲得廣泛的推廣。現(xiàn)在萬能銑床已全部采用 制，結(jié)束了近二十年使用繼電控制的 歷史。本文主要以該廠對 廣介紹可編程控器在萬能銑床上的應(yīng)用。 自從 1969 年第一臺可編程控制器在美國問世以來，在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。近年來，我國在石油、化工、機(jī)械、輕工、發(fā)電、電子、橡膠、塑料加工等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制中，越來越多地采用 控制，并取得了顯著的效果，深受各行業(yè)的歡迎。1988 年開始將可編程序控制器應(yīng)用在萬能銑床上，至今使用情況一直良好。 國外生產(chǎn) 著名的有美國 司和 司，日本的歐姆龍公司和三菱公司，德國 司和西門 子公司，法國的 司。它們號稱 域的大雄，代表 們在中國都有各自的代理商，很容易買到其產(chǎn)品。國產(chǎn) 小型為主，多數(shù)為仿制產(chǎn)品， I/0 點(diǎn)均在 128 點(diǎn)以下。主要廠家有上海工業(yè)自動化儀表研究所，蘇州電 3 子計(jì)算機(jī)廠，北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，無錫華光電子工業(yè)公司，中科院自動化研究所，上海香島機(jī)電制造公司。一般只處理開關(guān)量，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算。 床簡單介紹 床的選型 圖 床的選型 能銑床是一種通用的多用途機(jī)床，它可以進(jìn)行平面、斜面、螺旋面及成 型表面的加工，是一種較為精密的加工設(shè)備，它采用繼電接觸器電路實(shí)現(xiàn)電氣控制。 為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。將 能銑床電氣控制線路改造為可編程控制器控制，可以提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修的工作量。 62W 機(jī)床特點(diǎn) （ 1） 能完成很多普通機(jī)床難以加工或者根本不能加工的復(fù)雜型面的加工。 （ 2） 采用 床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。 （ 3） 采用 以比普通機(jī)床提高 23 倍生產(chǎn)率，對復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可以提高十 幾倍甚至幾十倍。 （ 4） 此機(jī)床具有柔性，只需更換程序，就可以適應(yīng)不同品種及尺寸規(guī)格零件的自動加工。 （ 5） 大大的減輕了工人的勞動強(qiáng)度。 萬能銑床是一種高效率的加工機(jī)械 ,在機(jī)械加工和機(jī)械修理中得到廣泛的應(yīng)用，萬能銑床的操作是通過手柄同時(shí)操作電氣與機(jī)械 ,以達(dá)到機(jī)電緊密配合完成預(yù)定的操作 ,是機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動作的典型控制 ,是自動化程度較高的組合機(jī)床。但是在電氣控制系統(tǒng)中 ,故障的查找與排除是非常困難的 ,特別是在繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由于電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長 ,給生產(chǎn)與維護(hù)帶來諸多不便 ,嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。本文所述方案是對原來的繼電器接觸式模擬控制系統(tǒng)進(jìn)行 造而成 ,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明該制系統(tǒng)無論是硬件還是軟件 ,控制穩(wěn)定可靠 , 具有極高的可靠性與靈活性 , 更容易維修 ,更能適應(yīng)經(jīng)常變動的工藝條件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 4 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容： 臥式萬能銑床的電氣控制系統(tǒng) ,存在線路復(fù)雜、故障率高、維護(hù)工作量大、可靠性差、靈活性差等缺點(diǎn) ,分析整個(gè)系統(tǒng)可以進(jìn)行怎樣的改造，改造后的控制系統(tǒng)又是怎樣運(yùn)行 從而保證了電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性 ,更好地滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要 ,提高了經(jīng) 濟(jì)效益 。 基本要求 能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器 輸出及整流器 輸出部分去掉。利用三菱 對 臥式萬能銑床的繼電接觸式電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的方案 。 5 第 2 章 能銑床硬件設(shè)計(jì) 62W 萬能銑床電力拖動的特點(diǎn) （ 1）銑削加工有順銑和逆銑兩種加工方式，要求主軸電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)，因正反操作并不頻繁，所以由床身下側(cè)電器箱上的組合開光來改變電源相序?qū)崿F(xiàn)。 （ 2）由于主軸傳動系統(tǒng)中裝有避免震蕩的慣性輪，故主軸電動機(jī)采用電磁離 合器制動以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。 （ 3）銑床的工作臺要求有前后、左右、上下 6 個(gè)方向的 進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，所以也要求進(jìn)給電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)，并通過操作手柄和機(jī)械離合器相配合來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)給的快速移動通過電磁鐵和機(jī)械掛擋來完成。圓形工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動是由進(jìn)給電動機(jī)經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的。 （ 4）根據(jù)加工工藝的要求，該銑床應(yīng)具有以下的電氣聯(lián)鎖措施： 為了防止刀具和銑床的損壞，只有主軸旋轉(zhuǎn)后才允許有進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給方向的快速運(yùn)動。 為了減小加工表面的粗糙度，只有進(jìn)給停止后主軸才能停止或同時(shí)停止。 該銑床采用機(jī)械操縱手柄和位置開關(guān)相配合的方 式實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動 6 個(gè)方向的連鎖。 主軸運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動采用變速盤來進(jìn)行速度選擇，為保證變速齒輪進(jìn)入良好的嚙合狀態(tài)，兩種運(yùn)動都要求變速后順時(shí)點(diǎn)動。 當(dāng)主軸電動機(jī)或冷卻泵過載時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動必須立即停止，以免損壞刀具和銑床。 （ 5）要求有冷卻系統(tǒng)、照明設(shè)備及各種保護(hù)措施。 62W 萬能銑床元件選型 表 2床的電機(jī)參數(shù)參照表 符號 名稱 型號 規(guī)格 件數(shù) 作用 軸電動機(jī) 4 5380V， 1450r/ 主軸傳動 給電動機(jī) 4 1 580V,1400r/ 進(jìn)給傳動 卻泵電動機(jī) 22 0 12580V,2790r/ 冷卻泵傳動 表 2床的基本元件一覽表 符號 名稱 型號 規(guī)格 件數(shù) 作用 觸器 20 20A,110V 1 主軸啟動 觸器 10 10A,110V 1 快速進(jìn)給 6 觸器 10 10A,110V 1 轉(zhuǎn) 觸器 10 10A,110V 1 轉(zhuǎn) 度繼電器 A 1 反接制動 2 按鈕 色 2 動按鈕 4 按鈕 色 2 快速進(jìn)給按鈕 6 按鈕 色 2 止按鈕 換開關(guān) 10/極 1 換刀開關(guān) 換開關(guān) 10/極 圓工作臺轉(zhuǎn)換 換開關(guān) 10/極 向開關(guān) 位開關(guān) 11K 開啟式 1 向右進(jìn)給 位開關(guān) 11K 開啟式 1 向左進(jìn)給 位開關(guān) 131 單輪，自動復(fù)位 1 向前、向下進(jìn)給 位開關(guān) 131 單輪，自動復(fù)位 1 向后、向上進(jìn)給 位開關(guān) 11K 開啟式 1 快速與進(jìn)給轉(zhuǎn)換 位開關(guān) 11K 開啟式 1 主軸變速沖動 位開關(guān) 11K 開啟式 1 進(jìn)給變速沖動 換開關(guān) 60/極 1 電源總開關(guān) 換開關(guān) 60/極 1 冷卻泵開關(guān) 繼電器 40 11A、 3A 1 載保護(hù) 繼電器 10 3A、 5A 1 載保護(hù) 繼電器 10 載保護(hù) 斷器 0A 3 總電源短路保護(hù) 斷器 0A 3 進(jìn)給短路保護(hù) 斷器 A 2 控制電路短路保護(hù) 斷器 A 2 照明電源短路保護(hù) 流器 A， 50V 1 整流作用 壓器 50 380/36V 1 照明變壓器 壓器 150 380/127V 1 控制電路變壓器 磁離合器 1 主軸制動 磁離合器 1 正常進(jìn)給 磁離合器 1 快速進(jìn)給 R 電阻 限制制動電阻 62W 萬能銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動形式 萬能銑床的外形結(jié)構(gòu)如圖 2示，它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺、底座等幾部分組成。在床身的前面有垂直導(dǎo)軌，升降臺可沿著它上下移動。在升降臺上面的水平導(dǎo)軌上，裝有可在平行主軸軸線方 向移動（前后移動）的溜板。溜板上部有可轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)盤，工作臺就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導(dǎo)軌上作垂直于主軸軸線方向移動（左右移動）。工作臺上有 T 形槽用來固定工件。這樣，安裝在工 7 作臺上的工件就可以在三個(gè)坐標(biāo)上的六個(gè)方向調(diào)整位置或進(jìn)給。 銑床主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是主運(yùn)動；銑床工作臺的前后（橫向）、左右（縱向）和上下（垂直） 6 個(gè)方向的運(yùn)動是進(jìn)給運(yùn)動；銑床其他的運(yùn)動，如工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、在各個(gè)方向的快速移動則屬于輔助運(yùn)動。 1 床身（立柱） 2 主軸 3 刀桿 4 懸梁 5 支架 6 工作臺 7 回轉(zhuǎn)盤 8 橫 溜板 9 升降臺 10 底座 圖 床外部結(jié)構(gòu)圖 制要求 （ 1）主軸電動機(jī) 三種控制：正反轉(zhuǎn)起動，反接制動和變速沖動。 （ 2）工作臺進(jìn)給電動機(jī) 三種控制：進(jìn)給、快速移動和變速沖動。 （ 3） 動冷卻泵提供冷卻液，只需單向運(yùn)行。 （ 4）為了能及時(shí)實(shí)現(xiàn)控制，機(jī)床設(shè)置了兩套操縱系統(tǒng)，再機(jī)床正面及側(cè) 都安裝了相同的按鈕、手輪和手柄，操作方面，以實(shí)現(xiàn)兩地控制。 8 （ 5）為了保證安全，防止事故，機(jī)床有順序的動作，采用了聯(lián)鎖。 （ 6）三臺電動機(jī)都設(shè)有過載保護(hù)，控制線路設(shè)有短路保護(hù)，工作 臺的六個(gè)方向，都設(shè)有終端保護(hù)。 9 第三章 電氣控制原理 氣原理圖 圖 式銑床電氣原理圖 10 該銑床共用 3 臺異步電動機(jī)拖動，它們分別是主軸電動機(jī) 給電動機(jī) 冷卻泵電動機(jī) 能銑床的電路如圖 3示，該線路分為主電路、控制電路和照明電路三部分。 電路分析 主軸電動機(jī) 動主軸帶動銑刀進(jìn)行銑削加工，通過組合開關(guān) 實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；進(jìn)給電動機(jī) 過操縱手柄和機(jī)械離合器的配合拖動工作臺前后、左右、上下 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，其正反轉(zhuǎn)由接觸器 實(shí)現(xiàn)；冷卻泵電動機(jī) 應(yīng)切削液，且當(dāng) 動后，用手動開關(guān) 制； 3 臺電動機(jī)共用熔斷器 短路保護(hù)，3 臺電動機(jī)分別用熱繼電器 過載保護(hù)。 制電路分析 控制電路的電源由控制變壓器 出 110V 電壓供電。 （ 1）主軸電動機(jī) 控制 主軸電動機(jī) 用兩地控制方式， 兩組啟動按鈕， 兩組停止按鈕。 主軸電動機(jī) 啟動接觸器， 主軸制動用的電磁離合器， 1）主軸電動機(jī) 動前，應(yīng)首先 選擇好主軸的轉(zhuǎn)速，然后合上電源開關(guān) 把主軸換向開關(guān) 到所需要的轉(zhuǎn)向。按下啟動按鈕 接觸器 圈得電， 觸頭和自鎖觸頭閉合，主軸電動機(jī) 動運(yùn)轉(zhuǎn)， 開輔助觸頭（ 9合，為工作臺進(jìn)給電路提供了電源。按下停止按鈕 閉觸頭分?jǐn)?，接觸器 圈失電， 頭復(fù)位，電動機(jī) 電慣性運(yùn)轉(zhuǎn)， 開觸頭閉合，接通電磁離合器 軸電動機(jī) 動停轉(zhuǎn)。 2）主軸換銑刀時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān) 向換 刀位置，這時(shí)常開觸頭 合，電磁離合器 圈得電，主軸處于制動狀態(tài)以便換刀；同時(shí)常閉觸頭 開，切斷了控制電路，保證了人身安全。 3）主軸變速時(shí)，利用變速手柄與沖動位置開關(guān) 過 動，使齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生一次抖動，以便于齒輪順利嚙合，且變速前應(yīng)先停車。 （ 2）進(jìn)給電動機(jī) 控制 工作臺的進(jìn)給運(yùn)動在主軸啟動后方可進(jìn)行。工作臺的進(jìn)給可在 3 個(gè)坐標(biāo)的 6 個(gè)方向運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是通過兩個(gè)操作手柄和機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)使進(jìn)給電動機(jī) 且 6 個(gè)方向的運(yùn)動是聯(lián)鎖的，不能同 時(shí)接通。 1）當(dāng)需要圓形工作臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，將開關(guān) 到接通位置，這時(shí)觸頭 1 斷開，觸頭 合，電流經(jīng) 10 13 14 15 20 19 17 18 路徑，使接觸器 動機(jī) 動，通過一根專用軸帶動圓形工作臺作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。轉(zhuǎn)換開關(guān) 到斷開位置，這時(shí)觸頭 合，觸頭 開，以保證工作臺在 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動，因?yàn)閳A形工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和 6 個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動也是聯(lián)鎖的。 2）工作臺的左右進(jìn)給運(yùn)動由左右進(jìn)給操作手柄控制。操作手柄與位置開關(guān) ，有左、中、右三個(gè)位置，其控制關(guān)系見表 1。當(dāng)手柄扳向中間位置時(shí)，位置開關(guān) 未被壓合，進(jìn)給控制電路處于斷開狀態(tài)；當(dāng)手柄扳向左或右位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān) 常閉觸頭 斷，常開觸頭 合，接觸器 電動作，電動機(jī) 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。由于在 壓合的同時(shí)，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)已將電動機(jī) 傳動鏈與工作臺下面的左右進(jìn)給絲杠相搭合，所以電動機(jī) 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就拖動工作臺向左或向右運(yùn)動。 表 作臺左右進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系 手 柄位置 位置開關(guān)動作 接觸器動作 電動機(jī) 向 傳動鏈搭合絲杠 工作臺運(yùn)動方向 左 正轉(zhuǎn) 左右進(jìn)給絲杠 向左 中 停止 停止 右 反轉(zhuǎn) 左右進(jìn)給絲杠 向右 工作臺的上下和前后進(jìn)給運(yùn)動是由一個(gè)手柄控制的。該手柄與位置開關(guān) 上、下、前、后、中 5 個(gè)位置，其控制關(guān)系見表 2。當(dāng)手柄扳至中間位置時(shí)，位置開關(guān) 未被壓合，工作臺無任何進(jìn)給運(yùn)動；當(dāng)手柄扳至下或前位置時(shí)，手柄壓下位置開關(guān) 常閉觸頭 斷，常開觸頭 合，接觸器 電動作，電動機(jī) 轉(zhuǎn)，帶動著工作臺向下或向前運(yùn)動；當(dāng)手柄扳向上或后時(shí)，手柄壓下位置開關(guān) 常閉觸頭 斷，常開觸頭 合，接觸器 電動作，電動機(jī) 轉(zhuǎn)，帶動著工作臺向上或向后運(yùn)動。 當(dāng)兩個(gè)操作手柄被置定于某一進(jìn)給方向后，只能壓下四個(gè)位置開關(guān) 的一個(gè)開關(guān)，接通電動機(jī) 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電路，同時(shí)通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的傳動鏈與三根絲杠（左右絲杠、上下絲杠、前后絲杠）中的一根（只能是一根）絲杠相搭合，拖動工作臺沿選定的進(jìn)給方向運(yùn)動，而不會 沿其他方向運(yùn)動。 表 3 2 工作臺上、下、中、前、后進(jìn)給手柄位置及其控制關(guān)系 手柄位置 位置開關(guān)動作 接觸器動作 電動機(jī) 向 傳動鏈搭合絲杠 工作臺運(yùn)動方向 上 下 中 前 后 轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 停止 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 上下進(jìn)給絲杠 上下進(jìn)給絲杠 前后進(jìn)給絲杠 前后進(jìn)給絲杠 向上 向下 停止 向前 向后 12 左右進(jìn)給手柄與上下前后手柄實(shí)行了聯(lián)鎖控制，如當(dāng)把左右進(jìn)給手柄扳向左時(shí)，若又將另一個(gè)進(jìn)給手柄扳到向下進(jìn)給方向，則位置開關(guān) 被 壓下，觸頭 分?jǐn)?，斷開了接觸器 通路，電動機(jī) 能停轉(zhuǎn)，保證了操作安全。 3） 6 個(gè)進(jìn)給方向的快速移動是通過兩個(gè)進(jìn)給操作手柄和快速移動按鈕配合實(shí)現(xiàn)的。安裝好工件后，扳動進(jìn)給操作手柄選定進(jìn)給方向，按下快速移動按鈕 地控制），接觸器 電， 閉觸頭分?jǐn)?，電磁離合器 電，將齒輪傳動鏈與進(jìn)給絲杠分離； 對常開觸頭閉合，一對使電磁離合器 電，將電動機(jī) 進(jìn)給絲杠直接搭合；另一對使接觸器 電動作，電動機(jī) 電正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶 動工作臺沿選定的方向快速移動。由于工作臺的快速移動采用的是點(diǎn)動控制，故松開 速移動停止。 4）進(jìn)給變速時(shí)與主軸變速時(shí)相同，利用變速盤與沖動位置開關(guān) 生瞬時(shí)點(diǎn)動，齒輪系統(tǒng)順利嚙合。 13 第四章 能銑床軟件設(shè)計(jì) 基本定義 可編程控制器 (計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (簡稱 主要用來代替 繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī) (簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 主要特點(diǎn)： 1、高可靠性 （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 部電路之間電氣上隔離。 （ 2）各輸入端均采用 波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 1020（ 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （ 4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （ 5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （ 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， 即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 （ 7）大型 可以采用由雙 成冗余系統(tǒng)或有三 成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。 2、豐富的 I/O 接口模塊 對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 3、采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 外，絕大多數(shù) 采用模塊化結(jié)構(gòu)。 各個(gè)部件，包括 源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 14 4、編程簡單易學(xué) 編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 5、安裝簡單，維修方便 需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 62W 萬能銑床電氣控制線路的 計(jì) 能銑床電氣控制線路中的電源電路、主電路及照明電路保持不變，在控制電路中，變壓器 輸出及整流器 輸出部分去掉。用可編程控制器改造后的 接線如圖 4示，為了保 證各種聯(lián)鎖功能，將 圖示分別接入 刀開關(guān) 圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) 別用其一對常開和常閉觸頭接入輸入端子。輸出器件分兩個(gè)電壓等級，一個(gè)是接觸器使用的 110V 電壓，另一個(gè)是電磁離合器使用的 36V 直流電，這樣也將 輸出口分為兩組連接點(diǎn)。根據(jù)輸入輸出口的數(shù)量，可選擇三菱 32 萬能銑床電器位置圖如圖 4示，所有的電器元件均可采用改造前的型號。 根據(jù) 能銑床的控制要求，設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)的 制梯形圖，如 圖 4程序共有 8 條支路，反映了原繼電器電路中的各種邏輯內(nèi)容。在第 1 支路中，因 采用常閉觸頭分別接至輸入端子 常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動按鈕 ， 開觸點(diǎn)閉合， 圈得電并自鎖，第 3支路中 開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器 圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，為第 4 支路以下程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備，保證了只有主軸旋轉(zhuǎn)后才有進(jìn)給運(yùn)動。 輸出信號使主軸電動機(jī)動運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按停止按鈕 ， 開觸點(diǎn)復(fù)位， 圈失電，主軸慣性運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí) 開觸點(diǎn)閉合， 圈得電接通電磁離合器 軸制動停轉(zhuǎn)。第 2 支路表達(dá)了 工作邏輯，當(dāng)按下快速移動按鈕 ， 開觸點(diǎn)閉合，則 圈得電， 閉觸頭斷開，電磁離合器 電， 電，工作臺沿選定方向快速移動；松開 電， 電，快速移動停止。第 4、5、 6、 8 支路表達(dá)了工作臺六個(gè)方向的進(jìn)給、進(jìn)給沖動及圓工作臺的工作邏輯關(guān)系。當(dāng)圓形工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān) 作， 4、 5 支路中 常開觸點(diǎn)分?jǐn)啵?6 支路中 閉觸頭復(fù)位， 圈得電， 使 電，電動機(jī) 動，圓形工作臺旋轉(zhuǎn)；當(dāng) 位時(shí)， 圈失電，圓形工作臺停止旋轉(zhuǎn)。左右進(jìn)給時(shí)， 壓合， 5、 6 支路被分?jǐn)?，?開觸點(diǎn)閉合， 常開觸點(diǎn)使圈得電）或 圈得電，電動機(jī) 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左或向右運(yùn)動。同樣，工作臺上下、前后進(jìn)給時(shí)， 壓合， 開觸點(diǎn)復(fù)位，第 5、 6 支路被分 15 斷， 圈得電，電動機(jī) 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，拖動工作臺按選定的方向（上、下、前、后中某一方向）作進(jìn)給運(yùn)動。該程序及 硬 接線不僅保證了原電路的工作邏輯關(guān)系，而且具有各種聯(lián)鎖措施，電氣改造的投資少、工作量較小。 圖 62W 型萬能銑床電器位置圖 16 圖 部接線圖 場信號與 繼電器對照表 分類 信號名稱 現(xiàn)場信號 圈編號 輸入信號 動按鈕 0 快速進(jìn)給點(diǎn)動 1 停止制動按鈕 常閉 2 常開 3 17 信號名稱 現(xiàn)場信號 圈編號 輸入信號 換刀開關(guān) 4 圓工作臺開關(guān) 5 左右進(jìn)給 6 上下前后進(jìn)給 7 常開 10 常開 11 進(jìn)給沖動 12 主軸沖動 13 輸出信號 主軸啟動接觸器 0、 2 正轉(zhuǎn)接觸器 2 轉(zhuǎn)接觸器 3 正常進(jìn)給電磁閥 軸制動電磁閥 4 快速進(jìn)給電磁閥 5 18 形圖 令表 圖 4 形圖 19 序號 指令名稱 數(shù)據(jù) 序號 指令名稱 數(shù)據(jù) 0000 0 0018 6 0001 0 0019 5 0002 2 0020 1 0003 13 0021 0004 4 0022 10 0005 0 0023 2 0006 13 0024 0007 0 0025 11 0008 1 0026 3 0009 2 0027 12 0010 1 0028 6 0011 5 0029 7 0012 1 0030 5 0013 0 0031 1 0014 2 0032 3 0015 1 0033 12 0016 12 0034 6 0017 7 0035 7 序號 指令名稱 數(shù)據(jù) 序號 指令名稱 數(shù)據(jù) 0036 5 0042 2 0037 1 0043 3 0038 4 0044 4 0039 3 0045 2