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运动,由垂直和横向进给手柄操纵。此手柄也是复式的,有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。手柄的联动机械一方面压下行程开关SQ3或SQ4,同时能接通垂直或横向进给离合器。操纵手柄有五个位置(上、下、前、后、中间),五个位置是联锁的,工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁,将操纵十字手柄撞到中间位置,使M2断电停转。
工作台向后(或者向上)运动的控制:将十字操纵手柄扳至向后(或者向上)位置时,机械上接通横向进给(或者垂直进给)离合器,同时压下SQ3,使SQ3-2断,SQ3-1通,使KM3吸合,M2正转,工作台向后(或者向上)运动。
其通路为:11-21-22-17-18-19-20-KM3线圈-0;工作台向后(或者向上)运动的控制:将十字操纵手柄扳至向前(或者向下)位置时,机械上接通横向进给(或者垂直进给)离合器,同时压下SQ4,使SQ4-2断,SQ4-1通,使KM4吸合,M2反转,工作台向前(或者向下)运动。其通路为:11-21-22-17-18-24-25-KM4线圈-0。
③ 进给电动机变速时的瞬动(冲动)控制:变速时,为使齿轮易于啮合,进给变速与主轴变速一样,设有变速冲动环节。当需要进行进给变速时,应将转速盘的蘑菇形手轮向外拉出并转动转速盘,把所需进给量的标尺数字对准箭头,然后再把蘑菇形手轮用力向外拉到极限位置并随即推向原位,就在一次操纵手轮的同时,其连杆机构二次瞬时压下行程开关SQ6,使KM3瞬时吸合,M2作正向瞬动。其通路为:11-21-22-17-16-15-19-20-KM3线圈0,由于进给变速瞬时冲动的通电回路要经过SQ1-SQ4四个行程开关的常闭触点,因此只有当进给运动的操作手柄都在中间(停止)位置时,才能实现进给变速冲动控制,以保证操作时的安全。同时,与主轴变速时冲动控制一样,电动机的通电时间不能太长,以防止转速过高,在变速时打坏齿轮。
④ 工作台的快速进给控制:为提高劳动生产率,要求铣床在不作铣切加工时,工作台能快速移动。工作台快速进给也是由进给电动机M2来驱动,在纵向、横向和垂直三种运动形式六个方向上都可以实现快速进给控制。
主轴电动机启动后,将进给操纵手柄扳到所需位置,工作台按照选定的速度和方向作常速进给移动时,再按下快速进给按钮SB5(或SB6),使接触器KM5通电吸合,接通牵引电磁铁YA,电磁铁通过杠杆使摩擦离合器合上,减少中间传动装置,使工作台按运动方向作快速进给运动。当松开快速进给按钮时,电磁铁YA断电,摩擦离合器断开,快速进给运动停止,工作台仍按原常速进给时的速度继续运动。
(3) 圆工作台运动的控制:铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时,可在工作台上安装圆形工作台及其传动机械,圆形工作台的回转运动也是由进给电动机M2传动机构驱动的。圆工作台工作时,应先将进给操作手柄都扳到中间(停止)位置,然后将圆工作台组合开关SA3扳到圆工作台接通位置。此时SA3-1断,SA3-3断,SA3-2通。准备就绪后,按下主轴启动按钮SB3或SB4,则接触器KM1与KM3相继吸合。主轴电机M1与进给电机M2相继启动并运转,而进给电动机仅以正转方向带动圆工作台作定向回转运动。其通路为:11-15-16-17-22-21-19-20-KM3线圈-0,由上可知,圆工作台与工作台进给有互锁,即当圆工作台工作时,不允许工作台在纵向、横向、垂直方向上有任何运动。若误操作而扳动进给运动操纵手柄(即压下SQ1-SQ4、SQ6中任一个),M2即停转。
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2.3 本章小结
本章主要介绍了X62W万能铣床控制系统的机械和电气控制部分,重点分析了电气控制控制部分(主要工作原理、控制线路、以及常见原因)。通过对X62W万能铣床控制系统的机械和电气控制部分的分析,可以熟练的通过PLC的设计来改造X62W万能铣床,来提高万能铣床的精度和安全性能。
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第三章 X62W万能铣床电气控制线路的PLC的硬件设计
3.1 控制线路改造方法
进行电气控制线路改造时,X62W万能铣床电气控制线路中的电源电路、主电路及照明电路保持不变,在控制电路中,变压器TC的输出及整流器VC的输出部分去掉,用可编程控制器实现,为了保证各种联锁功能,将SQ1~SQ6,SB1~SB6分别接入PLC的输入端,换刀开关SA1和圆形工作台转换开关SA2分别用其一对常开和常闭触头接入PLC的输入端子。输出器件分三个电压等级,一个是接触器使用的110V交流电压,另一个是电磁离合器使用的36V直流电,还有一个是照明使用的24V交流电压,这样也将PLC的输出口分为三组连接点。
3.2 PLC硬件设计
由于X62W型万能铣床采用继电器设计,整套控制部分为完成控制要求,各控制部件间要进行复杂的连锁或互锁,所以线路接点多,控制连线多。由于普通继电器损坏频率高,且生产条件恶劣等原因,给铣床的使用和维修带来许多不便。为了提高生产效率,尤其是减少维修工作量,采用工业可编程控制器PLC对该设备进行改造。
经过对X62W万能铣床的控制系统进行详细的分析可知,该系统需要输入点数为16点,输出点数为7点,根据输入输出口的数量,可选择三菱FX2N—32MR型PLC。所有的电器元件均可采用改造前的型号。万能铣床各个输入输出点数及地址分配见下表3-1所示:
表3-1 输入输出点数及地址
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 输入器件 输入地址 序号 1 2 3 4 5 6 7 输出器件 输出地址 SB1、SB2主轴启动 SB3、SB4快速进给 SB5-1、SB6-1 制动 SB5-2、SB6-2 制动 SA1 换刀开关 SA2 圆工作台开关 SA4 照明开关 SQ1 主轴冲动 SQ2 进给冲动 SQ3-1、SQ5-1 SQ3-2、SQ4-2 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 10
EL 照明 KM1主轴启动 KM2主轴启动 KM3 M2正转 KM4 M2反转 YC1 主轴制动 YC3快速进给 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
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12 13 14 15 16 SQ4-1、SQ6-1 SQ5-2、SQ6-2左右进给 FR1 热保护触点 FR2 热保护触点 FR3 热保护触点 X13 X14 X15 X16 X17 FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时高达0.08us每条指令,用户存储器容量可扩展到16K步,各点状态均有指示灯显示,便于用户不带负载调试程序。PLC的供电电源为220V,由380V/220V的隔离变压器提供,这样可以减少电网波动或噪声对PLC的干扰。PLC的输入输出地址如图3-1接线图。
图3-1 PLC的输入输出地址接线图
3.3 本章小结
本章首先介绍了X62W万能铣床电气控制线路的PLC的硬件设计系统的总体设计,然后分别介绍了X62W万能铣床电气控制线路的设计、PLC的硬件线路控制系统的设计、PLC控制系统I/O分配和接线设计、X62W的PLC电气控制I/O 接线等,全面的阐述了系统的硬件组成。改变以前铣床单一采用继电器接触式控制系统,电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,从而降低铣床安全隐患和维修费用。
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第四章 X62W万能铣床电气控制线路的PLC的软件设计
4.1系统软件设计
我们根据X62W型万能铣床原电器器线路原理,设计了PLC的控制系统。由于该系统采用自动、手动二种控制方式,选用模块化程序结构,因而具有结构简单清楚,编写方便等优点,系统的程序总体结构框图如图4-1所示
图4-1系统的程序总体结构框图
铣床的自动控制功能子程序是整个控制软件中较为复杂的一部分,也是整个程序设计的重点,图4-2给出了自动功能子程序流程图。程序开始后首先判断工作是否紧定位,加紧定位准确后,移动工作台至刀具位置。由光检测触头和行程开关控制工作台的移动方向和位置。工作台到位,同时进行零件加工参数的设置和检测。准备状态完成,启动油泵,然后进行铣削加工。
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