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1、Z3040摇臂钻床电气控制课程设计说明书范文课程名称：机床电气控制技术设计题目：Z3040型摇臂钻床电气控制课程设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机械0904学生姓名：张飞翔学号:0912110433指导教师:吴吉平湖南工业大学科技学院教务部制年月口一、引言21、设计目的22、预备知识23、设计要求4二、系统总体实际51、系统硬件配置及组成原理52、硬件接线图53、系统变量定义及分配表64、系统接线图设计三、控制系统设计71、控制程序流程图设计72、控制程序设计思路83、摇臂钻床PLC程序设计8（1）主程序8（2）主轴起停9(3)摇臂上升10(4)摇臂下降12(5)主轴箱和立柱限位15四、
2、系统调试及结果分析161、调试前安全检查162、调试16一、引言1、设计目的：(1)了解Z3040摇臂钻床的操作顺序，并作出功能图。(2)、进一步熟悉西门子S7-200编程软件，学会使用S7-200编辑一个完整的控制系统。(3)、熟悉并会接较复杂的PLC控制系统电路。(4)、领悟电气控制电路PLC改造的要领。2、预备知识：钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、较孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活,适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工
3、，是一般机械加工车间常见的机床。摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转的钻床。摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和
4、回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。此次试验就是要将滑座式Z3040摇臂钻床的控制系统改为PLC控制。摇臂钻床加工时，主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削一边进行纵向进给，其运动形式为：(1)摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；(2)进给运动为主轴的纵向进给；(3)辅助运动有：摇臂沿外立柱垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。Z3040型摇臂钻床采用4台电动机拖动，他们分别是主轴电动机，摇臂升降
5、电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机主轴电动机控制钻床的进给运动；摇臂升降电动机要求能正反向旋转，可用手动操作；摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现，液压电动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开3移动3摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。冷却泵电动机带动冷却泵提供冷却液，只要求单向旋转。系统具有连锁与保护环节以及安全照明、信号指示电路。3、设计要求：(1)按下主轴起动按钮SB2,接触器KMl得电吸合且自保持，主轴电动机MI运转。按下停止按钮SBI,主轴电动机停止。(2)需要摇臂上升时，按下摇臂上升按钮SB3,时间继电器KT得电，其瞬动触头和瞬时闭合延时
6、打开的动合触头使接触器KM4和电磁阀YA动作，液压电动机M3起动，液压油进入摇臂装置的油缸，使摇臂松开。待完全松开后，行程开关Q2动作,其动断触头断开使接触器KM4断电释放,液压电动机M3停止运转，其动合触头接通使接触器KM2得电吸合，摇臂升降电动机M2正向起动，带动摇臂上升。上升到所需的位置后，松开上升按钮SB3,时间继电器KT、接触器KM2断电释放，摇臂升降电动M2停止运转，摇臂停止上升。延时13后，时间继电器KT的动断触头闭合，动合触头断开，但由于夹紧到位行程开关SQ3动断触头处于导通状态，故YA继续处于吸合状态，接触器KM5吸合，液压电动机M3反向起动，向夹紧装置油缸中反向注油，使夹紧
7、装置动作。夹紧完毕后，行程开关SQ3动作，接触器KM5断电释放，液压电动机M3停止运转，电磁阀YA断电。时问继电器KT的作用是适应SB3松开到摇臂停止上升之间的惯性时间，避免摇臂惯性上升中突然夹紧。(3)需要摇臂下降时，按下摇臂下降按钮SB4,动作过程与摇臂上升时相似。(4)立柱和主轴箱同时夹紧和同时松开。按下立柱和主轴箱松开按钮SB5,接触器KM4得电吸合，液压电动机：M3正向起动。由于电磁阀YA没有得电，处于释放状态，所以液压油经2位6通阀分配至立柱和主轴箱松开油缸，立柱和主轴箱夹紧装置松开。按下立柱和主轴箱夹紧按钮SB6,接触器KM5得电吸合，M3反向起动，液压油分配至立柱和主轴箱夹紧油
8、缸，立柱和主轴箱夹紧装置夹紧。(5)摇臂升降限位保护是靠上下限位开关SQlU和SQlD实现的。上升到极限位置后，SQlU动断触头断开，摇臂自动夹紧，同松开上升按钮SB3动作相同；下降到极限位置后，SQID动触头断开，摇臂自动夹紧，同松开下降按钮SB4动作相同。二、系统总体设计1、系统硬件设计机组成原理摇臂和主轴之间的夹紧、发松可用电气、液压、机械来实现，液压电动机需可正反转，摇臂的移动严格按照摇臂松开-移动-摇臂夹紧的程序进行。因此摇臂的夹紧与摇臂升降按自动控制进行。2、硬件接线图3、系统定义量分配表三、控制系统设计1、系统流程图2、控制设计思路利用顺控指令，根据机床的运行原理，把机床分成四个
9、字程序：主轴起停、摇臂上升、摇臂下降、主轴箱立柱的限位，并用一个主程序来分别调用子程序来实行机床的功能。、3、摇臂钻床PLC程序设计(1)主程序(2)主轴起停(3)摇臂上升(4)摇臂下降(5)主轴箱和立柱限位四、系统调试及结果分析:1、测试前安全检查：(1)、检测电路时，确定三相电源只接进去一端，防止二相进入单相电源供电的电路否则直接烧毁PLC或开关电源。(2)、检查开关连接是否正常，是否连错或少。(3)、确定熔断器应与电源相线L端相连；确定电路没有短路。(4)、经老师同意后，才能通电测试，并按实验步骤操作。2、开始测试：等待通电HLl亮按SB3一KMl吸合，HL2亮(主轴转动)按SB2KMl断开，HL2灭(主轴停转)按SB4KM5断开，KM4吸合，YA亮，再按SQ2KM4断开，KM2吸合指示灯点亮(摇臂上升)按SB5一KM5吸合，KM4吸合，YA亮，再按SQ2一KM4断开，KM3吸合指示灯点亮(摇臂下降)断开SB4SB5一段时间后一一KM5吸合按SB7一KM4吸合，YA灭按SBl全部断开，按SQ5全部电源断开
