磨床M7130電氣設(shè)計要點

1、1緒論 11.1本課題的研究意義及必要性 21.2相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 32 M7130平面磨床的原理結(jié)構(gòu) 42.1 M7130平面磨床的主要結(jié)構(gòu) 42.2 M7130平面磨床的原理 53平面磨床的主要運動形式與控制要求 73.1主運動 73.2進給運動 73.3輔助運動 84 M7130平面磨床電氣分析 94.1電氣控制設(shè)計 94.2主電路分析 94.3控制電路分析 94.3.1電動機的控制 104.3.2電磁吸盤的控制 104.3.3照明及指示燈的控制 115 PLC 介紹 125.1 PLC 簡介 125.2 PLC基本結(jié)構(gòu) 126 M7130平面磨床電氣控制線路的 PLC

2、改造 136.1輸入輸出的設(shè)計 136.2 PLC的外部接線 146.3 PLC改造M7130平面磨床軟件設(shè)計 14總結(jié) 15參考文獻 161摘要本次設(shè)計的內(nèi)容主要是設(shè)計 M7130平面磨床的電氣控制部分的設(shè)計。首先對 對此次設(shè)計的總體思路進行了整理和分析， 了解M1720平面磨床的基本結(jié)構(gòu)、運 動情況、工藝等要求。平面磨床的電氣控制主要有開門斷電功能、主軸電動機的 正反轉(zhuǎn)控制功能、刀架的快速移動功能、冷卻泵電動機控制。關(guān)鍵詞電氣控制 M1730磨床1.1研究意義磨床是用砂輪周邊或端面進行機械加工的精密機床。它不但能加工一般金屬材 料，而且能加工一般金屬刀具難以加工的硬材（如淬火鋼，硬質(zhì)合金等

3、）。利用磨削可獲得較高加工精度和光潔度，而且加工余量較其他加工方法小的多。所以 磨床廣泛用于零件加工。由于精密鑄造和精密鍛造工藝的進步，使得零件不經(jīng)其 他切削加工而直接磨削成成品。隨著高速磨削和強力磨削工藝的發(fā)展，進一步提 高了磨削的效率。因此磨床的使用范圍日益擴大，在金屬切削機床中所占比重不 斷上升，在工業(yè)發(fā)達國家占金屬切削機床的 13%-27%磨床種類很多，按其工藝 分為外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床以及一些專用磨床，如螺紋磨床、 齒輪磨床、球面磨床、花鍵磨床、導(dǎo)軌磨床與無心磨床等。圖1.1 M7130磨床1.2本課題的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢磨床是金屬切削機床中的一個大類，以精度高、品種多

4、著稱，是能源、交 通、冶金、航天、軍工等行業(yè)精密加工必備的設(shè)備之一。隨市場經(jīng)濟體制的建立 和不斷完善，以及企業(yè)制度改革的深化，磨床制造企業(yè)和其它企業(yè)一樣， 不斷加 強適應(yīng)市場的能力。在“以中國的裝備裝備中國”政策的激勵下， 磨床生產(chǎn)與市 場的需求情況發(fā)生很大的變化。近幾年來，市場對磨床的需求量不斷增長，磨床 的產(chǎn)量與銷售量也在逐年增長。中國加入WT（后，中國磨床市場將進一步對國外開放，國外產(chǎn)品進入中國 市場的步伐在加快，國外企業(yè)家會紛紛來中國投資、 辦企業(yè)，在中國生產(chǎn)磨床以 降低成本，國內(nèi)磨床市場的競爭將會更激烈。 機遇與挑戰(zhàn)是并存的，由於中國進 入WTO國外磨床市場也對中國開放，中國磨床也有

5、出口競爭的機遇中國產(chǎn)品有更多機會進入國際市場，國外產(chǎn)品也會以更大的增長幅度進入 中國磨床市場，中國磨床的高新技術(shù)含量和數(shù)控化率會在市場競爭得到提高和發(fā) 展。相信中國磨床市場的發(fā)展空間會更大，磨床市場的競爭也會更激烈。磨削技術(shù)經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，已進入了一個成熟化、精細化、實用化 的平穩(wěn)發(fā)展階段。在展會上，雖未發(fā)現(xiàn)全新的概念性的機型，但幾年前一些國際 頂級磨床制造商引領(lǐng)的磨削新理念已得到了世界磨床制造領(lǐng)域的廣泛認同。首先能夠?qū)崿F(xiàn)多種磨削工藝的數(shù)控復(fù)合磨床（包括臥式和立式）受到了大 多數(shù)國際知名磨床制造商的認同和追捧。例如：STUDERS司的S31、S33 S120,勇克（JUNKER公司的QU

6、ICKPOINT 3000達諾巴特（DANOBAT公司的HG-71 和克林貝格（KELLENBERGER公司的RS125/430。此類機床普遍采用數(shù)控轉(zhuǎn)塔 式砂輪架。我國在磨床技術(shù)水平與世界前沿水平還存在很大差距，總之，許多在幾年 前的前沿性的、概念性的磨削技術(shù)當今已得到了廣泛的應(yīng)用。我國的磨床企業(yè)既不能不加選擇的盲目照搬和跟隨， 也決的觀望和抵觸。只有立足于充分的市場調(diào) 研和認真分析用戶零件工藝的基礎(chǔ)上， 虛心學(xué)習(xí)并吸收先進的技術(shù)，扎扎實實的 發(fā)展自己的產(chǎn)品，才能跟上世界機床技術(shù)的發(fā)展潮流。同時，應(yīng)大力鼓勵前沿性、 原創(chuàng)性的研究。2 M7130平面磨床的原理結(jié)構(gòu)2.1 M7130平面磨床的主

7、要結(jié)構(gòu)M7230是臥軸圓臺平面磨床：適用于磨削圓形薄片工件,并可利用工作臺傾斜磨 出厚薄不等的環(huán)形工件。臥軸矩臺平面磨床，國家標為M71系列平面磨床，即帶 有臥式磨頭主軸，矩形工作臺的平面磨床。主要功能是用砂輪的周邊磨削工件的 平面，也可以用砂輪的端面磨削工件的槽和凸緣的側(cè)面，磨削精度和光潔度都較高。適宜于磨削各種精密零件和工模具，可供機械加工車間、機修車間和工具車 間作精密加工使用。中國傳統(tǒng)的臥軸矩臺平面磨床是從原蘇聯(lián)引進并消化改進的 M71系列，特點是磨床主軸側(cè)掛，主軸采用軸瓦支承，適合粗加工重切削。近年 來歐美國家更流行是十字鞍座結(jié)構(gòu)的臥軸矩臺平面磨床，主軸采用精密精珠軸承 支承，更適合

8、于精密磨削。M7130具有以下特點：（1）機床布局采用立柱右置，磨頭、拖板與立柱的結(jié)構(gòu)有新的突破，整機 剛性更好。（2）磨頭采用國際通行的滾動軸承結(jié)構(gòu)形式。（3）機床的垂直、橫向進給運動采用滾珠絲杠副，進給靈敏度高。（4）工作臺縱向運動由葉片泵驅(qū)動，運動平穩(wěn)，噪聲小。油池配有冷卻裝置，溫升低，熱變形小。（5）磨頭垂直運動有快速升降裝置，操作方便，橫向運動由變頻電機驅(qū)動， 可無級調(diào)速。（6）機床的垂直、橫向進給部分留有伺服電機安裝位置，根據(jù)需要可配置數(shù)控 系統(tǒng)成為數(shù)控機床。圖2.1臥軸平面磨床外形結(jié)構(gòu)圖1立柱；2滑座；3砂輪箱；4電磁吸盤；5工作臺；6床身2.2 M7130平面磨床的原理工作臺上

9、裝有電磁吸盤，用以吸持工件。工作臺在床身導(dǎo)軌上作往復(fù)運動（縱向運動）。固定在床身上的立柱上帶有導(dǎo)軌，滑座在立柱導(dǎo)軌上作垂直運動； 而砂輪箱在滑座的導(dǎo)軌上作水平運動（橫向運動），砂輪箱內(nèi)裝有電動機，電動 機帶動砂輪作旋轉(zhuǎn)運動。平面磨床在加工工件過程中，砂輪的旋轉(zhuǎn)運動是主運動，工作臺往復(fù)運動 為縱向進給運動，滑座帶動砂輪箱沿立柱導(dǎo)軌的運動為垂直進給運動， 砂輪箱沿 滑座導(dǎo)軌的運動為橫向進給運動。工作時，砂輪旋轉(zhuǎn)，同時工作臺帶動工件右移（如圖2.2所示），工件被磨削。然后工作臺帶動工件快速左移，砂輪向前作進給運動，工作臺再次右移，工件上 新的部位被磨削。這樣不斷重復(fù)，直至整個待加工平面都被磨削。圖2

10、.2矩形工作臺平面磨床工作圖1砂輪；2主運動；3縱向進給運動；4工作臺；5橫向進給運動;6垂直進給運動173平面磨床的主要運動形式與控制要求3.1主運動主運動指的是砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，其控制的要求有三點：（1）為保證磨削加工質(zhì)量，要求砂輪有較高的轉(zhuǎn)速，通常采用兩級籠型異步電 動機。（2）為提高主軸的剛度，簡化機械結(jié)構(gòu)，采用裝入式電動機，將砂輪直接裝到 電動機軸上。（3）砂輪電動機只要求單向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動，無調(diào)速和制動要求。3.2進給運動進給運動有三種形式：工作臺的往復(fù)運動（縱向進給）、砂輪架的橫向（前后） 進給、砂輪架的升降運動（垂直進給）。工作臺的往復(fù)運動（縱向進給）：（1） 液壓傳動，因液壓

11、傳動換向平穩(wěn)，易于實現(xiàn)無極調(diào)速。液壓泵電動機M3 拖動液壓泵，工作臺在液壓作用下縱向運動。（2）由裝在工作臺前側(cè)的換相當鐵碰撞床身上的液壓換向開關(guān)控制工作臺進給 方向。砂輪架的橫向（前后）進給：（1）在磨削的過程中，工作臺換向時，砂輪架就橫向進給一次。（2）在修正砂輪或調(diào)整砂輪的前后位置時，可連續(xù)橫向移動。（3）砂輪架的橫向進給運動可由液壓傳動，也可用手輪來操作。砂輪架的升降運動（垂直進給）：（1）滑座沿立柱的導(dǎo)軌垂直上下移動，以調(diào)整砂輪架的上下位置，或使砂輪磨 入工件，以控制磨削平面時工件的尺寸。（2）垂直進給運動是通過操作手輪由機械傳動裝置實現(xiàn)的。3.3輔助運動輔助運動主要有工件的夾緊、工

12、件的冷卻。各自的控制與要求：工件的夾緊：（1）工件可以用螺釘和壓板直接固定在工作臺上。（2）在工作臺上也可以安裝電磁吸盤，將工件吸附在電磁吸盤上。因此，要有充磁和退磁控制環(huán)節(jié)。為保證安全，電磁吸盤與三臺電動機Ml M2 M3之間有電氣聯(lián)鎖裝置，即電磁吸盤吸合后，電動機才能啟動。電磁吸盤不工作或發(fā)生故 障時，三臺電動機均不能啟動。工件的冷卻：（1）冷卻泵電動機M2拖動冷卻泵旋轉(zhuǎn)供給冷卻液。（2）要求砂輪電動機M1和冷卻泵電動機要實現(xiàn)順序控制。4 M7130平面磨床電氣分析4.1電氣控制設(shè)計M7130型平面磨床電氣控制線路圖*1bimu訓(xùn)4|科(1II 11123457891011圖4.1 M71

13、30型平面磨床電氣控制電路圖4.2主電路分析主電路有三臺電動機，M1為砂輪電動機，M2為冷卻泵電動機，M3為液壓泵 電動機。M1由接觸器KM1控制。插上插銷X1后，M2將與M1同時啟動和停止； 不用冷卻液時，可將插銷 X1拔掉。M3由接觸器KM2控制。三臺電動機共用熔斷器FU1作短路保護，M1和M2用熱繼電器FR1作長期過 載保護，M3用熱繼電器FR2作長期過載保護。4.3控制電路分析控制電路可分為電動機控制電路和電磁吸盤控制電路以及照明和指示燈控 制。431電動機的控制由控制按鈕SB1、SB2與接觸器KM1構(gòu)成砂輪電動機M1的單向旋轉(zhuǎn)直接啟 動控制電路；由控制按鈕SB3 SB4與KM2構(gòu)成液

14、壓泵電動機單向旋轉(zhuǎn)直接啟動 控制電路。這兩臺電動機的啟動和停止都可獨立進行。但想要啟動電動機，只要在轉(zhuǎn) 換開關(guān)SA2的觸點SA2閉合，或欠電流繼電器KA的常閉觸點KA閉合的條件下方 可實現(xiàn)。4.3.2電磁吸盤的控制電磁吸盤控制電路可分為整流裝置、控制裝置和保護裝置三部分。電磁吸盤整流裝置由整流變壓器 T1與橋式全波整流器VC組成，輸出110V 直流電壓對電磁吸盤供電。電磁吸盤由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制。SA1有三個位置：充磁、斷電和去磁。當SA1 置于“充磁”位置時，觸點 SA1( 301303)與觸點SA1( 302 304)接通，整 流器的輸出經(jīng)302 304 KA 306 YH 303 301

15、使電磁吸盤 YH通電。當SA1 置于“去磁”位置時，觸點 SA1( 301305)、SA1( 303 302)及 SA1( 8 6) 接通，此時整流器輸出經(jīng) 302 303 YH- 306 KA304 R 305 301使電磁 吸盤通電。在“充磁”狀態(tài)時，電磁吸盤獲得整流器輸出的110V直流電壓，極性為上負下正，并串入了欠電流繼電器 KA電流足夠大時，KA的常開觸點閉合， 為電動機控制電路的操作做好準備。在加工過程中，若吸盤電流大大降低或消失， KA的常開觸點斷開使電動機控制線路斷電，電動機停轉(zhuǎn)，以避免磨削時因吸力 不足而使工件飛出。但是，在要單獨對砂輪或工作臺進行調(diào)整時， 不需要電磁吸 盤工

16、作。這時，為使電動機控制電路也能操作，將SA1的一對觸點SA1 (86)與KA(86)并聯(lián)。這樣，在需要單獨調(diào)整砂輪或工作臺時，可將 SA1扳在“去 磁”位置，SA1 (86)便閉合，使得電動機控制電路被接通。當開關(guān) SA1置于“去磁”位置時，電磁吸盤回路中串入了電阻 艮，并且電磁吸盤獲得的直流電壓 是上正下負，流過的直流電流與充磁時相反，實現(xiàn)了去磁。串入 Fb是為了適當 減小去磁電流，以不致造成反向磁化。工件對去磁要求嚴格，在取下工件后，還需要用交流去磁器進行處理。 圖中 的插座X2就是為插接去磁器而預(yù)備的電磁吸盤線圈是一個大電感，當線圈斷電時，兩端會產(chǎn)生很高的自感電壓， 會把線圈絕緣損壞，

17、以及在開關(guān) SA1上產(chǎn)生很大的火花，導(dǎo)致開關(guān)觸點的損壞。 為此，電路中接了電阻R3作為其放電回路，以釋放線圈中儲存的磁場能量。另外，圖中的R、C是用于吸收交、直側(cè)通斷時產(chǎn)生的浪涌電壓，作為整流 裝置的過電壓保護。4.3.3照明及指示燈的控制照明、信號電路分析控制變壓器TC的二次側(cè)輸出24V電壓，作為車床低壓 照燈和信號燈的電源。EL1為車床的低壓照明燈由開關(guān)SA2控制，HL為電源信號 燈。EL2為電動機M1和M2的啟動指示燈，EL3為電動機M3的運行指示燈。分 別用交流接觸器KM1和KM2的常開開關(guān)控制。5 PLC介紹5.1 PLC簡介早期的可編程控制器稱作可編程控制器(Programmabl

18、e Logic Controller , PLC,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(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PC但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC PLC自1966年美國數(shù)據(jù) 設(shè)備公司研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強 大。5.2 PLC基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：a、電源b、中央處理器(CPUc、存儲器d、輸入輸出接口電路e、功能

19、模塊f、通信模塊5.3三菱PLC的主要特點a、結(jié)構(gòu)靈活b、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定c、范圍廣d、低成本e、適用面廣6 M7130平面磨床電氣控制線路的 PLC改造6.1輸入輸出的設(shè)計根據(jù)其控制要求我們將PLC進行輸入輸出做出如下的分配:輸入(INPUT)輸岀(OUTPUT)功能電路 元件卩LC地址功能電路 元杵PLC地址砂輪啟動按鈕SB1XI砂輪電動機血控制KM1Y0砂輪停止按鈕SB2X2液樂泵電動機期控制Y1液壓泵啟動按鈕SB3X3冷卻泵電動機M2控制Y2液壓泵停止按釧SB4X4電礎(chǔ)吸盤充磁控制KM4Y3冷卻泵啟動按仙SB5X5屯磁洗盤退隧控制KM5Y4冷卻泵停上按鈕SB6X6照明燈EL

20、Y5電磁吸盤充磁按鈕SB7X7電磁吸盤退磁按機SB8X10照明燈控制SAXII欠電流繼電器KA輸入KAX0三菱 PLC( FX2N48MR)I/O 分配表6.2 PLC的外部接線根據(jù)輸入輸出分配表，我們可將 PLC的外部接線圖畫出（如下圖）電流繼電器KA”砂輪啟動SB1T砂輪停止SB3T液壓啟動SBJP液壓停止5邂_冷卻啟動SB5P冷卻停止SBgP吸盤充磁SB7T吸盤退磁SBgP照明燈X62 XXXOXI3 4 5 XXXFU22OV1011OMX X CFX2N48MRCOMOYOY12Y3Y4Y5COMI FR1 ：FR2KM?KM30 n p|XM5-聘明燈KM4砂輪機液壓泵 冷卻泵 充磁 退磁PLC外部接線圖6.3 PLC改造M7130平面磨床軟件設(shè)計PLC改造M7130平面磨床電氣控制線路梯形圖:從梯形圖中我們可以看