搖臂鉆床控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

1、搖臂鉆床控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 作者：東窗聽雨 2006-12-05 16:10:12 標(biāo)簽：搖臂鉆床控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)朱致君（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院04自動(dòng)化，江蘇句容212400）摘 要：鉆床是一種孔加工機(jī)床?？捎脕磴@孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式加工。在各種鉆床中，搖臂鉆操作床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適于單件或批量生產(chǎn)中加工多孔的大型零件。本文主要是探討如何對(duì)搖臂鉆床控制系統(tǒng)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：鉆床 控制 工程設(shè)計(jì)。The engineering design of the control system on radial drilling machineAbstr

2、act: The drilling machine is a kind of hole to process the lathe. Can be used for holing, reaming, reams, tapping and repairing and shaving various forms such as the terminal surface,etc. to process. In various drilling machines, it is easy to operate, flexible that the rocker arm bores and operates

3、 the bed, applicable and in extensive range, have model nature, process the porous large-scale part when especially suitable for single one or produce in batches. This text mainly discusses how to carry on engineering design to the control system of the radial drilling machine.Keywords: Drilling mac

4、hine Control Engineering design.一 設(shè)計(jì)要求 我國的工業(yè)及生產(chǎn)逐步趨于標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化?！巴ㄓ眉夹g(shù)”是機(jī)床電氣線路的設(shè)計(jì)、安裝與檢修等工作中不可缺少的指導(dǎo)性文件及準(zhǔn)則。實(shí)施“通用技術(shù)”的目的是：保障人身和設(shè)備的安全；保證機(jī)床和電氣設(shè)備的可靠性；便于機(jī)床及其電氣設(shè)備的使用和維修。搖臂鉆床作為機(jī)床的一種，其電氣控制系統(tǒng)必須符合機(jī)床機(jī)床技術(shù)的通用要求。因此該設(shè)計(jì)滿足以下要求：（一） 警告符號(hào)、標(biāo)志、項(xiàng)目代號(hào)1.控制裝置的標(biāo)志控制裝置必須在其門或蓋板裝上數(shù)據(jù)銘牌。銘牌的內(nèi)容為：制造廠名稱或其商標(biāo)；電源額定電壓、相數(shù)和頻率耗電總?cè)萘炕驖M載電流總和；總電源短路保護(hù)器件的斷流能力

5、或熔斷器的額定電流；設(shè)備的防護(hù)等級(jí)；設(shè)備的編號(hào)。2.項(xiàng)目代號(hào)和線路標(biāo)記（線號(hào)）電氣設(shè)備中每一個(gè)元件、器件，必須有與原理圖上一致的項(xiàng)目代號(hào)必須用耐久的方法標(biāo)注在元、器件的附近或其上。所有的接線端子、電纜和導(dǎo)線耐久的、與原理圖上相應(yīng)接點(diǎn)一致的線號(hào)。（二）技術(shù)要求1 所有元、器件在制造廠所規(guī)定的范圍內(nèi)使用。如電壓、電流、溫度等極限值以及冷卻和預(yù)防沖擊、振動(dòng)、油霧、蒸汽等方面的技術(shù)要求。2 本控制系統(tǒng)根據(jù)用戶指定的電源電壓和頻率設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)工作電壓為50HZ/380V，控制線路50HZ/220V。3 把搖臂鉆床電氣設(shè)備聯(lián)接到一個(gè)電源上。照明用電設(shè)立變壓器引出單獨(dú)電源，電源電壓為交流36V。除搖臂鉆床電

6、氣設(shè)備與供電系統(tǒng)采用插銷連接外，電源線應(yīng)直接聯(lián)到電源切斷開關(guān)的電源端子上。接地方式采用外部保護(hù)導(dǎo)線（PE）并接機(jī)殼端子。（三） 防護(hù)措施1.電氣設(shè)備的保護(hù)電氣設(shè)備在正常工作和事故情況下，具備保護(hù)人身安全防止電擊能力。自動(dòng)切斷電源的防護(hù)。本控制系統(tǒng)防護(hù)方法采用：把裸露導(dǎo)體零件接到保護(hù)電路上和采用漏電自動(dòng)切斷電源的保護(hù)開關(guān)。2.短路保護(hù)要求（1） 總保護(hù) 該總保護(hù)器件無脫扣機(jī)構(gòu)時(shí)，允許電動(dòng)機(jī)有最長的起動(dòng)時(shí)間。如果總保護(hù)器件具有瞬時(shí)切斷功能，瞬時(shí)動(dòng)作電流的整定值，至少等于由它負(fù)責(zé)同時(shí)聯(lián)接、起動(dòng)或控制的所有電動(dòng)機(jī)和裝置的峰值電流總和的110%。（2） 電路和支路的保護(hù) 所有導(dǎo)線必須用短路保護(hù)器件作保護(hù)

7、，該熔斷器的額定電流和其他短路保護(hù)器件的整定電流，盡可能選小些。但必須滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流和變壓器合閘電流的要求。所有的動(dòng)力導(dǎo)線必須設(shè)置短路電流探測和切斷器件。短路保護(hù)采用熔斷器，具體計(jì)算與選用見相關(guān)內(nèi)容。3.過載保護(hù)要求（1）對(duì)1kW以上的、連續(xù)工作電動(dòng)機(jī)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)有過載保護(hù)。過載保護(hù)采用熱繼電器，計(jì)算與選用見后相關(guān)內(nèi)容。經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，配合過載保護(hù)很困難，因?yàn)闀r(shí)間常數(shù)與被保護(hù)的繞組的時(shí)間常數(shù)（例如快速移動(dòng)、鎖緊、快速退回等的電動(dòng)機(jī)）相差太大。因此本控制系統(tǒng)中只配備短路保護(hù)。（2）電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)部件復(fù)原后，必須手動(dòng)復(fù)位，電動(dòng)機(jī)才能重新啟動(dòng)。4.失壓保護(hù)要求在電源中斷又恢復(fù)后，電動(dòng)機(jī)重新自行開

8、動(dòng)可能危及人身、搖臂鉆床，因此采用失壓保護(hù)，防止重新開動(dòng)。5.欠壓保護(hù)要求由于電壓降低會(huì)引起電氣設(shè)備誤動(dòng)作，從而對(duì)人身、搖臂鉆床和正在加工的工作有潛在危險(xiǎn)時(shí)，給設(shè)備配上最低電壓保護(hù)器，以確保在預(yù)定電平上起到保護(hù)作用。6.對(duì)急停開關(guān)和電源開關(guān)要求搖臂鉆床電氣設(shè)備必須具備下述電器，即出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)停止搖臂鉆床控制系統(tǒng)工作，以脫離危險(xiǎn)；斷開電氣設(shè)備電源的開關(guān)。（1）急停開關(guān) 當(dāng)出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，操作急停開關(guān)，必須能盡快地停止搖臂鉆床故障部分，或者整臺(tái)搖臂鉆床的工作。因此采用急停開關(guān)切斷出現(xiàn)險(xiǎn)情的電路。急停開關(guān)復(fù)位后，搖臂鉆床的任何部分不能自行開始動(dòng)作。急停開關(guān)的操縱按鈕為紅色，手柄或按鈕底部面板上必須襯托以黃

9、色，使得容易識(shí)別。必須使得事先動(dòng)作的所有操作件在人工復(fù)位后，才能重新開搖臂鉆床。（2）電源開關(guān) 電源開關(guān)的操作件為手動(dòng)。在清冼、維修和長期停車期間，電源開關(guān)必須能把搖臂鉆床的全部電氣設(shè)備的電源切斷。電源開關(guān)滿足下列要求：只能有一個(gè)斷開位置和一個(gè)接通位置；看得見的間隔或位置指示；有外部操作手柄。在斷開位置上，有能鎖住的機(jī)構(gòu)；能切斷電源電路的所有帶電導(dǎo)線，為黑色，急停開關(guān)為紅色。（四）對(duì)控制和信號(hào)電路的規(guī)定1.控制和信號(hào)電路的電源和保護(hù)（1）變壓器的使用 由于搖臂鉆床具有5個(gè)以上電磁線圈（5個(gè)接觸器、1個(gè)時(shí)間繼電器、1個(gè)電磁閥等），因此采用控制變壓器給控制和信號(hào)電路供電，并應(yīng)接在電源切斷開關(guān)的負(fù)載

10、側(cè)，接在兩條相線之間。（2）過電流保護(hù) 直接與電源電壓聯(lián)接的控制和信號(hào)變壓器供電的電路，有短路保護(hù)。當(dāng)控制和信號(hào)電路是通過變壓器供電時(shí)，變壓器二次側(cè)的一根線接保護(hù)電路，而另一根線接短路保護(hù)器件。2.控制電路線圈和觸點(diǎn)的聯(lián)接 每個(gè)電磁動(dòng)作器件的線圈、信號(hào)燈或信號(hào)燈供電的變壓器一次線圈，聯(lián)接在控制電路接地的一邊各個(gè)器件的觸點(diǎn)應(yīng)接在線圈和控制電路的另一邊之間。各種操作同時(shí)進(jìn)行會(huì)引起事故時(shí)，對(duì)這些操作設(shè)置可靠的互鎖，如內(nèi)外立柱加緊與放松之間的互鎖。3.信號(hào)電路采用獨(dú)立的信號(hào)電路，電路電壓為交流36V，根據(jù)要求選擇指示燈的顏色。（五） 對(duì)成套電氣設(shè)備的技術(shù)要求及電路的安排1.電器的安排電器在安排上盡可能

11、組裝在一起，使其成為一套控制裝置。只有那些必須安裝在特定位置上的器件，如按鈕、手動(dòng)控制開關(guān)、位置傳感器、離合器、電動(dòng)機(jī)等，才允許分散安裝在指定的位置上。2.方便性所有電器必須安裝在便于更換、檢測方便的地方。為了便于維修或調(diào)整，箱內(nèi)電氣元件的部位，離地0.42m之間。所有接線端子，位于離地至少0.2m處，便于裝坼導(dǎo)線。3.間隔和爬電距離安裝器件必須符合規(guī)定的間隔和爬電距離，并應(yīng)考慮有關(guān)的維修條件?？刂葡渲械穆懵?、無電弧的帶電零件與控制箱導(dǎo)體壁板間間隙為：對(duì)于控制電壓間隙應(yīng)15；對(duì)于主回路的電壓，間隙應(yīng)25。4.控制箱內(nèi)電器的安排(1)除了手動(dòng)控制開關(guān)、信號(hào)燈，門上不安裝任何器件。(2)電源開關(guān)安

12、裝在箱內(nèi)右上方,其操作手柄裝在控制箱前面或側(cè)面。電源開關(guān)的上方不安裝其他電器。(4) 箱內(nèi)電器安接原理圖上的編號(hào)順序，牢固安裝在控制箱底板上，并標(biāo)注符號(hào)。(5) 控制箱內(nèi)電器安裝板的大小可自由通過控制箱門，便于裝卸。（六） 對(duì)控制器件的規(guī)定1.位置與安裝控制器件安裝在干燥和清潔的地方，便于維護(hù)和檢修，避免裝卸材料或其他移動(dòng)設(shè)備時(shí)對(duì)其損害。手控開關(guān)的手柄，必須安裝在操作者容易摸到的范圍內(nèi)，不低于操作者站臺(tái)的0.5m。2.按鈕的相對(duì)位置及顏色（1）對(duì)應(yīng)的“運(yùn)動(dòng)”和“停止”按鈕相鄰安裝?！巴Ｖ埂卑粹o在“起動(dòng)”按鈕的下邊或上邊。（2）按鈕的顏色，“停止”和急停按鈕為紅色。當(dāng)按下紅色按鈕時(shí)，必須使設(shè)備停

13、止工作或斷電。“起動(dòng)”按鈕的顏色是綠色。（七） 電線和電纜、布線等規(guī)定1.布線（1） 選用導(dǎo)線 導(dǎo)線的選用要求如下1）硬線在固定安裝于不動(dòng)部件之間，且導(dǎo)線的截面積應(yīng)小于0.5mm2 若在有可能出現(xiàn)振動(dòng)的場合或?qū)Ь€的截面積在大于等于0.5mm2 時(shí)，則采用軟導(dǎo)線。2）導(dǎo)線必須經(jīng)過CCC認(rèn)證。3）導(dǎo)線的截面積，必須在能承受正常條件下流過的最大穩(wěn)定電流的同時(shí)，還應(yīng)考慮到線路允許的電壓降、導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度和熔斷器相配合，導(dǎo)線的計(jì)算與選用見相關(guān)內(nèi)容。（2）縛線方法所有導(dǎo)線從一個(gè)端子到另一個(gè)端子的走線中間不得有接頭，有接頭的地方應(yīng)加裝接線盒。（3）接線方法 所有導(dǎo)線的聯(lián)接牢固，不得松動(dòng)。聯(lián)接器件必須與聯(lián)接的

14、導(dǎo)線截面積和材料性質(zhì)相適應(yīng)。導(dǎo)線與端子的接線，一般一個(gè)端子只聯(lián)接一根導(dǎo)線。有些端子不適合聯(lián)接軟導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線端頭上采用針形、叉形等冷壓接線頭。（4）導(dǎo)線的標(biāo)志1）動(dòng)力電路的中線（N）和中間線（M）為淺藍(lán)色；交流或直流動(dòng)力電路應(yīng)采用黑色；交流控制電路采用紅色；直流控制電路采用藍(lán)色。用作控制電路聯(lián)鎖的導(dǎo)線，如果是與外邊控制電路連接，而且當(dāng)電源開關(guān)斷開仍帶電時(shí)，應(yīng)采用桔黃色或黃色；與保護(hù)導(dǎo)線聯(lián)接的電路采用白色。2）導(dǎo)線線號(hào)的標(biāo)志應(yīng)與原理圖和接線圖相符合。在每一根連線的線頭上套上標(biāo)有線號(hào)的套管，位置應(yīng)接近端子處。線號(hào)的應(yīng)按主電路和控制電路與照明、指示電路分別編制?？刂齐娐放c照明、指示電路：應(yīng)從上至下、

15、從左至右，用數(shù)字依次編號(hào)。每經(jīng)過一個(gè)電器元件的接線端子，編號(hào)要依次遞增。編號(hào)的起始數(shù)字，除開學(xué)電路必須從阿拉伯?dāng)?shù)字1開始外，其他輔助電路依次遞增100作為起始數(shù)字，如照明電路編號(hào)從101開始，信號(hào)電路編號(hào)從201開始等。（5）控制箱內(nèi)部配線方法 采用正面修改配線的方法，不采用板后配線的方法。本箱布線采用線槽配線，線槽裝線不要超過容積的70%。從外部控制、信號(hào)電路進(jìn)入控制箱內(nèi)的導(dǎo)線超過10根時(shí)，則接到端子板或聯(lián)接器件過渡，但動(dòng)力電路和測量電路的導(dǎo)線可以直接接到電器的端子上。（6）控制箱外部配線方法 全部配線一律裝在導(dǎo)線通道內(nèi)，使導(dǎo)線有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械保護(hù)，防止液體、鐵屑和灰塵的侵入。1）導(dǎo)線通道留有余

16、量，允許以后增加導(dǎo)線。導(dǎo)線通道必須固定可靠，內(nèi)部不得有銳邊和遠(yuǎn)離設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件。不同電路的導(dǎo)線可以穿在同一線管內(nèi)，或處于同一個(gè)電纜槽中。如果它們的工作電壓不同，則所用導(dǎo)線的絕緣等級(jí)必須滿足其中的最高一級(jí)電壓的要求。根據(jù)上標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)如下：二 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)行式控制要求（一） 主要結(jié)構(gòu)搖臂鉆床由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱、工作臺(tái)等部分組成，如圖1 所示。（二） 運(yùn)動(dòng)行式1 主運(yùn)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主軸垂直運(yùn)動(dòng)；3 輔助運(yùn)動(dòng)搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂徑向水平移動(dòng)，搖臂與外立柱一起相對(duì)于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（三） 控制要求1 搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)部件較多，因此采用多電機(jī)拖動(dòng)。通常設(shè)有

17、主軸電動(dòng)機(jī)、搖臂升降電動(dòng)機(jī)、液壓泵電動(dòng)機(jī)及冷卻泵電動(dòng)機(jī)。2 搖臂鉆床為適應(yīng)多種形式的加工，要求具有多種切削速度，主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給速度的控制一般由機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。3 為了加工螺紋，主軸要求正反轉(zhuǎn)。搖臂鉆床主軸正反轉(zhuǎn)一般由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。4 搖臂沿外立柱的升降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。外立柱繞內(nèi)立柱的旋轉(zhuǎn)靠人力作用實(shí)現(xiàn)。5 應(yīng)具有必要的連鎖與保護(hù)。三 電動(dòng)機(jī)及電纜的選擇1電動(dòng)機(jī)的選擇及要求見表（1）：2電纜的選擇 由于鉆床系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定電壓為交流380V，鉆床工作環(huán)境要求耐熱、耐壓、耐油污、耐腐蝕等特點(diǎn)故選用型號(hào)為YZW的三相四芯橡膠電纜。計(jì)算電流如下：由此可得M

18、1、M2、M3、M4的電流為：根據(jù)計(jì)算電流選用電纜如表（2）：四 控制線路的設(shè)計(jì)一、根據(jù)鉆床運(yùn)動(dòng)要求設(shè)計(jì)電氣控制原理圖如圖（2）：五工作過程 1、主電路主電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KM1控制，由熱繼電器對(duì)其過載保護(hù)，電動(dòng)機(jī)只作單向運(yùn)動(dòng)。升降電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM2、KM3控制實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM4、KM5實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。M4為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，由開關(guān)SA控制。 2、主軸電動(dòng)機(jī)的控制按鈕SB1、SB2與接觸器KM1構(gòu)成電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)控制電路，控制電動(dòng)機(jī)M1的單向旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)和停止。 3、搖臂升降控制 搖臂的升降與搖臂的松開、夾緊是一套連貫的動(dòng)作。搖臂升降為點(diǎn)動(dòng)控制，釋放升降按鈕13s后，

19、夾緊機(jī)構(gòu)工作，將搖臂夾緊，整套動(dòng)作結(jié)束。以搖臂上升為例動(dòng)作過程如下：按下SB3KT線圈得電KT（13-14）閉合同時(shí)KT(17-18)斷開YV通電、KM4通電夾緊裝置放松SQ3復(fù)位，其SQ3（1-17）閉合為KM5通電準(zhǔn)備放松完成SQ2動(dòng)作SQ2（6-13）斷開 KM4斷電M3停止同時(shí)SQ2（6-7）閉合KM2通電M2正轉(zhuǎn)搖臂上升。上升到預(yù)定位置放開SB3KM2斷電電動(dòng)機(jī)M2停止搖臂停止上升；放開SB3KT也斷電，經(jīng)過1至3秒的延時(shí)KT（17-18）閉合，同時(shí)KT（1-17）斷，因SQ3（1-17）閉合KM5得；又由于YV通電夾緊裝置開始夾緊SQ2復(fù)位，為下次升降準(zhǔn)備。六 元件選擇1、主回路元件選擇（1）刀開關(guān)：由于刀開關(guān)在主回路應(yīng)為總額定電流的3倍，Zn=3（6+2.2+1.2+0.25）=28.95A。應(yīng)選用型號(hào)為HK1-30刀開關(guān)。（2）熔斷器：因四臺(tái)電動(dòng)