安庆职业技术学院
2016届毕业设计材料目录
姓名 专业 机电一体化 指导教师 辅导员
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2016年4月1日
安庆职业技术学院 毕业论文（设计）任务书
题目：卧式铣床电气控制系统设计 姓名： 聂师怀 学号：
系别： 专业： 班级： 13机电（一）班 指导教师： 刘 畅
2016年4月10日
安庆职业技术学院 毕业论文（设计）指导记录册
题目：卧式铣床电气控制系统设计 姓名： 学号：系别： 专业： 机电一体化
班级： 13机电（一）班 指导教师：
2016年 4 月1日
安庆职业技术学院
（ 2016）届毕业论文（设计）
题目： 卧式铣床电气控制系统设计
题目：卧式铣床电气控制系统设计 姓名：
学号：
系别： 机电工程系
专业： 机电一体化
班级：
指导教师：
铣床可以用来加工平面、斜面和各种形式的沟槽等。装上分度头后可以铣 切直齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽, 是一种常见的机床 设备；床的种类很多，有立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣和各种专业的铣床，而 其中常见用的卧式万能铣床有X62W 和XA6132等型号。
X62W 和XA6132的结构形式和电气控制原理基本相同。 不同之处是XA613 2型万能铣床在X62W 的基础上设了三个电磁离合器装置，分别用于工作台工进， 快速进给传动和立轴制动。
关键词：
电磁离合器工进 快进 上到制动变速冲动
引言…………………………………………………………… 4
一.XA6132型卧式万能铣床概述及内容………………………… 5
1.1. 铣床种类………………………………………………… 5
1.2.XA6132型卧式万能铣床的结构简介和运动形式……… 5
二.XA6132型万能铣床的系统设计……………………………… 6 2.1. 万能铣床的运动要求………………………………………… 6
2.2.主控制电路…………………………………………………… 8
2.3.控制电路分析………………………………………………… 9
三. 万能铣床的常见故障与维修………………………………………10
四．结束语…………………………………………………………… 11 参考文献……………………………………………………………… 12
引 言
生产中广泛采用各种机床设备，不过传统的机床电气控制系统一般采用电器接触器控制方式。这种控制方式由于控制方法简单、成本低等特点，在传统机械设备中应用广泛。但是由继电器构成的电气控制系统有着体积大、耗电多，可靠性差，寿命短等明显缺点。尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计并改变硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。
随着科学技术的发展，PLC 技术被逐渐引入到各种生产机械 设备中。与传统继电器控制相比，可编程控制器具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于机床控制系统的开发和应用，通过使用 PLC 设计机床控制系统，可减少强电气元件数目，提高电气控制系统的稳定和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。目前，国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC 代替继电器控制。
可编程逻辑控制器（PLC ），是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，近年来发展最迅速，应用最广泛的工业自动控装置之一。目前PLC 技术很成熟，所以基于PLC 的机床电气控制系统具有良好的可行性。早我过 PLC 的应用比例还不足10%,有广阔的市场前景。因此该课题的研究具有一定的应用价值。
一． XA6132卧式万能铣床概述及内容
1.1 铣床种类
铣床种类很多，有立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣及各种专用铣床等。现以XA6132型卧式万能铣床为例介绍型号中的有关含义：
XA6132型号含义如下：
X ：类别代号
6：级别代号（卧式升降台铣床组）
1：系别代号（万能升降台铣床组
32：主参数（工作台面宽度的1/10，mm ）
1.2 XA6132型卧式万能铣床的结构简介和运动形式
1. 床身
床身用来支撑和固定铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨，前侧有燕尾形的垂直导轨导轨，供升降台上下移动，内部装 有主轴、主轴变速箱、电器设备及润滑泵等部件。
2横梁
横梁上装有支架，用以支持刀杆的外端，以减少刀杆的弯曲和颤动。横梁伸出的长度可根据刀杆的长度来调整。
3. 主轴
主轴用来安装刀杆并带动铣刀旋转。主轴为空心的，前端有7：24的锥孔，以便安装刀杆的锥柄，并用拉杆紧固。
4. 升降台
升降台位于工作台、转台、横向滑板的下面，并带动它们沿床身垂直导轨移动，以调整工作台面到铣刀间的高度距离。升降台内部装有进给运动的电动机及传动和变速系统。
5横滑板
用以带动工作台升降台水平导轨作横向移动，在对刀时调整工件与铣刀间的横向位置。横滑板通过上面的转台与工作台相连，工作台可沿其转台在水平内作+450的偏转。
6. 工作台
用来安装工件和夹具。台面上有三条直通的T 形槽，槽内放入螺栓就可以紧固工件和夹具。工作台的下部有传动丝杠，通过它使工作台带动工件作纵向的进给运动。丝杠和螺母之间的间隙可以调整，以减少铣削时工作台可能产生的窜动。工作台的前侧面还有一条T 形槽，可用来安装行程换向挡板，以便实现机床的自动换向或停止进给。
二． XA6132型万能铣床的系统设计
2.1万能铣床的运动要求
1．主轴能正、反转运动；主轴变速时，主轴电动机瞬时冲动一下，有利于齿轮的啮合；主轴能制动停车。
2. 工作台上下、左右、前后6个方位均可移动；且可实现自动、手动、快速移动。
2.2 主电路控制
1. 中间继电器KA3控制冷却泵电动机M1.
2.KM1、KM2控制主轴电动机M2正、反转。
3.KM3、KM4控制进给电动机M3正、反转。
其他，还有短路、过载保护器件。
主轴：主轴在加工前，由选择开关SA4选择主轴电动机M2的转动方向（顺、逆铣）。
1. 起停：SB1、SB2及SB3、SB4和KA1用以实现主轴电动机M2的两地起停控
制，两套起停控制按钮分别装在铣床正面和侧面操作板上。
停车时SB1、SB2的常开触点闭合，使主轴制动电磁离合器的电磁铁YB 线圈通电，同时电磁线圈YC2通电，沟通工作台快速进给传动链，此时进给电动机M2断电，工作台快停（顺控要求），实现主轴电动机迅速停车制动。
2. 上刀制动：转换开关SA2常开触点闭合，电磁离合器电磁铁YB 线圈通电，实
现上刀制动。
3. 主轴变速冲动：主轴电动机（M2）在转动过程中，拉出主轴变速手柄时，位
置开关SQ5动作，KM1或KM2线圈断电、主轴电动机（M2）停止转动，主轴变速手柄在复位过程中，压下SQ5、KM1或KM2线圈通电，M2作瞬时正或反向变速冲动。反复推位变速手柄，直至手柄放回原位，齿轮啮合为止。 冷却泵：转动旋转式转换开关SA1→中间继电器KA3线圈通电→冷却泵电动机M1转动。
1. 传动方式及控制特点
工作台矩形直线运动和圆形圆弧运动的机械传动链如上图所示。
矩形工作台的直线运动：
运动方向（三维空间）：纵向（左右）、横向（长后）、升降（上、下）。 操纵方法：纵向操纵手柄，左、0、右（3工位）位置。
十字操纵手柄（两个机械联动），前、上、0、下、后（5工位）位置。
圆形工作台的圆弧旋转运动：矩形工作台的纵向操纵手柄和十字操纵手柄均在0位上，通过操作转换开关SA3控制圆形工作台的圆弧旋转运动。 矩形工作台的三维空间6个方向的直线运动和圆形工作台的圆弧运动要互锁。每个时刻只允许有一个运动方向。
主轴与进给顺序控制：和KA2常开触点并联KA1常开触点作顺序控制，KA2
用做工作台快进控制。
工作台选择：选择开关SA3常态为矩形工作台，动态为圆形工作台操作状态。
2. 矩形工作台的纵向进给：（SA3在常态）纵向操纵手柄向右，沟通纵向机
械传动链并压下位置开关SQ1；操纵手柄向左，沟通纵向机械传动链并压下位置开关SQ2；操纵手柄在中间0位为停止状态。
2.3控制电路分析
手柄向右压下SQ1→电流过SQ6、SQ4、SQ3、SA3的常闭触点和SQ1的常开动合触点使KM3线圈通电→工作台进给电动机M3正转，拖动工作台向左进给。
手柄回到0位→SQ1常开触点断开→KM3线圈断电→M3停转。
手柄向左→压下SQ2→KM4线圈通电，工作台进给电动机M3反转。拖动工作台向右进给。控制电流的必经路径SQ3、SQ4、SA3的常闭触点，满足了互锁要求。
工作台移动到终点，终点档铁撞击手柄的凸起部分可使其返回中间位置，实现终点停车。
机械传动：十字操纵手柄。前、后位置沟通横向机械传动链。上、下位置沟通垂直机械传动链。
电气控制：十字手柄向下和右(后) 压下位置开关SQ3，上和左（前）压下位置开关SQ4. 压下SQ3时，控制电流经SA3、SQ1、SQ2常闭触点和SQ3动合的常开触点使KM3线圈通电，进给电动机M3正转，通过相应的机械传动链，驱动矩形工作台向下或向右运动。压下SQ4时，控制电流经SA3、SQ1、SQ2常闭触点和SQ4动合的常开触点使KM4线圈通电，进给电动机M3正转，矩形工作台向上或向左运动。
互锁：矩形工作台的垂直和横向运动中，SA3、SQ1、SQ2常闭触点的闭合条件要求纵向手柄在0位及SA3选择矩形工作台，否则横向和垂直运动无法进行。安放在床身上的限位档铁，能使十字手柄自动返回0位。实现横向、垂直的终点停车。在进给运动状态下(KM3或KM4常开触点闭合) ，按下SB5或SB6（两地快进控制）→KA2线圈通电→快移电磁铁YC2线圈通电，沟通快
移机械传动链，实现矩形工作台快速移动。松开SB5或SB6→YC1线圈通电、YC2线圈断电，工和台改进为工进。圆形工作台的回转运动：矩形工作台各个操作手柄在0位，电动机沟通圆形工作台回转机械传动链。SA3在动态→电流经SQ6、SQ4、SQ3、SQ1、SQ2的常闭触点和SA3动合触点→使KM3线圈通电→进给电动机M3正转，圆形工作台工步回转。
互锁分析：SQ1~SQ4常闭触点闭合的条件是纵向和十字手柄均在0位。 工作台的变速冲动：变速手轮在复位的过程中，瞬时压动位置开关SQ6→使KM3线圈瞬时通电（其电流经过SA3，SQ1~SQ4常闭触点，目的是变速时各手柄均在零位，SA3选圆形工作台）→电动机M3做变速冲动（蠕动）。
三． 万能铣床的常见故障与维修
1. 按停止按钮后主轴不停
根据对主轴电动机控制电路的分析可知，故障的可能原因有：
接触器KM1主轴头故障：如发生熔焊等，以致无法分断主轴电动机的电源。 主轴制动离合器YC1线圈未通电，其可能原因是常开触点未闭合或离合器YC1故障。
2. 主轴变速时无冲动过程
发生此故障有两个原因。第一个原因，也是主要原因行程开关SQ5的常开触头SQ5-1闭合接触不好；第二个原因是主轴变速手柄上机械顶销未碰上主轴冲动行程开关SQ5. 对这两个部位检查后，确定故障部位修复后即可。 3. 工作台各个方向都不能进给
此故障发生的原因主要是接触器接触不良，电动机接线脱落和老组断路、检查方法；用万用表先检查控制回路电压是否正常，正常，可扳动操纵手柄至一运动方向，观察其相关接触器是否吸合；吸合，则断定控制回路正常；这时着重检查电动机主回路。
4. 工作台前后进给正常，但左右不能进给。
由于工作台向前后进给正常，证明进给电动机M3主回路和接触器KM3/KM4及行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4的工作正常，因此最可能的故障时其行程开关的副触头，只要有一处接触不良或损坏，就会使工作台向左右不能进给。检查方法；用万用表分别测量这几个触头之间的电压，以判断哪个损坏。
5. 工作台不能快速进给。
发生这种故障的常见原因是牵引电磁铁电路布通，线圈损坏或机械卡死。按下SB5/SB6A时，应首先观察接触器KM3、KM4与YC2是否吸合。这应检查电压，在看电磁离合器线圈是否损坏，并及时更换。
结束语
这不单是一个毕业设计课题，同时也是对我们整个大学三年的学习的一
个深刻总结。老师的严谨治学态度，渊博的知识无私的奉献精神使我深受启迪。在这里要感谢指导老师刘畅老师给我的悉心指导，并且为我提供了设计的思路和方法，帮我解决了在设计过程中遇到许多困难，也要感谢在设计中给予我帮助的同学。与此同时也衷心感谢三年来教过我的所有老师，在他们的辛勤的培养和悉心教育下，不仅使我具备了坚实的专业知识，还掌握了学习的方法。再次向老师和同学们致以最衷心的感谢和深刻的敬意。
参考文献
[1].孙平. 电气控制与PLC[M].北京：高等教育出版社，2004
[2].陈则钧，龚文. 机电设备故障诊断与维修技术. 高等教育出版社，2008 [3].张力真，徐允长. 金属工艺实习材料. 北京：高等教育出版社，2001 [4].王柄实. 机床电气控制[M].北京：机械工业出版社，1999 [5].许晓峰. 电机及拖动 .北京：高等教育出版社，2004.6 [6].王永华, 王东云等. 现代电气及可编程控制技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002
安庆职业技术学院 毕业论文（设计）成绩评定
题目： 卧式铣床电气控制系统设计 姓名：
学号：
系别： 专业：
班级： 13机电（一）班
指导教师：
2016年 4月1日
安庆职业技术学院 毕业论文（设计）答辩记录
题目：卧式铣床电气控制系统设计 姓名： 学号：
系别： 专业： 机电一体化
班级： 13机电（一）班
指导教师：
年 月 日