机电传动课程设计--用PLC改造Z35摇臂钻床电气控制回路

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1、 1 1. 1. 引言引言 钻床是一种用途广泛的通用机床，包括立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多 轴钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，在钻床中具有一定的典型性，主要用于对 大型零件进行钻孔、扩孔、铰孔和攻螺纹等，如果增加辅助设备，还可以进行辖 孔。 传统 Z35 型摇臂钻床为继电器控制电路，此控制线路接触触点多，故障也 多，机械使用率较低；用 PLC 控制技术改造其继电器控制电路，可以克服其缺 点。 2. 2. 系统方案设定系统方案设定 2.1 Z352.1 Z35 摇臂钻床的结构摇臂钻床的结构 图 1 Z35 摇臂钻床结构 Z35 的外形图如图所示，主要由底座，工作台，主轴，摇臂，主轴箱，内立

2、柱，外立柱等部分组成。 内立柱固定不动安装在底座上，外立柱套在内立柱外，并可以绕内立柱旋转 一周，摇臂的一端套在外立柱上，借助丝杠的正转或者反转，摇臂可以沿外立柱 上升或下降，但摇臂不能和外立柱做相对回转运动，它跟外立柱在一起绕内立柱 2 回转， 主轴箱安装在摇臂的水平导转轨上通过手轮操作可以使其沿导轨做径向移 动，当需要钻削加工时，利用夹紧机构将外立柱紧固在内立柱上将摇臂固定在外 立柱上，将主轴箱固定在摇臂上。 2.2 Z352.2 Z35 摇臂钻床的运动形式摇臂钻床的运动形式 Z35 摇臂钻床的主运动包过主轴带动刀具的旋转运动和主轴带动道具的轴 向进给运动。 Z35 摇臂钻床的辅助运动包括

3、外立柱绕内立柱的回转运动，摇臂沿外立柱的 上升下降，主轴箱沿摇臂的水平径向移动以及加紧动作等。 3 4 2.4 Z352.4 Z35 摇臂钻床的电气控制分析摇臂钻床的电气控制分析 2.3.1 主轴电动机的控制 将十字开关 SA3 扳到左边，其触头（2-3）闭合，KV 得电吸合并自锁，然后 将 SA 扳到右边，触头 SA3（3-4）闭合，KM1 吸合，主轴电动机转动。 将十字开关 SA3 扳到中间位置，SA 的所有触头均断开，KM1 释放，主轴电机 也随之停止。 2.3.2摇臂的升降控制 摇臂升降控制是在零压继电器FV 通电并自锁的前提下进行的，用来调整工 件与钻头的相对高度。 摇臂升降前必须将

4、夹紧装置放松， 升降完毕后又必须夹紧， 这些动作是通过十字开关SA、接触器KM2、KM3、位置开关SQl、SQ2 控制电动机 M3 来实现的。 SQl 是能够自动复位的鼓形转换开关，其两对触点都调整在常闭状态；SQ2 是不能自动复位的鼓形转换开关，它的两对触点调整在常开状态，由机械装置来 带动其通断。 以摇臂上升为例，将十字开关手柄从中间位置扳到向上位置，SA 的上触头 接通，接触器KM2通电，电动机M3 正转启动。由于机械结构关系，在M3 开始运 转时，摇臂暂不会上升，而是通过传动装置使摇臂夹紧机构放松，同时将位置开 关SQ2 的常开触头SQ2-2 闭合，为夹紧摇臂做好准备。当夹紧机构放松后

5、，电动 机M3 通过升降丝杆，带动摇臂上升，当上升到预定位置时，将十字开关手柄扳 回中间位置，接触器KM2 断电，电动机M2 停车，摇臂停止上升。由于KM2 的互 锁触头恢复闭合，而SQ2-2 在摇臂上升前已合上，故接触器KM3 通电吸合，电动 机M3 反转，通过机械夹紧机构使摇臂自动夹紧。夹紧后，位置开关SQ2-2 断开， KM3 断电释放，电动机M3 停转，上升过程结束。 如果要使摇臂下降，只需将十字开关手柄扳到下降位置，使SA 的下触头闭 合，其工作过程与上升相同，只是运动方向相反而已。 由此可知，摇臂的升降是由机电联合控制实现的，它能自动完成摇臂“放松 上升(或下降)夹紧”工作过程，S

6、Q2 是控制摇臂夹紧的位置开关，它的两个 触点SQ2-2、SQ2-1 分别在摇臂上升、下降时起作用。为了使摇臂上升或下降时 不致超过允许的极限位置，在摇臂上升和下降的控制电路中，分别串入位置开关 5 SQ1-1、SQl-2 的常闭触点。当摇臂上升或下降到极限位置时，挡块将相应的位 置开关压下，使电动机停转，从而避免事故的发生。 2.3.3 立柱夹紧与松开的控制 立柱的夹紧与放松是通过接触器KM4 和KM5 控制电动机M4 的正、反转来实 现的。当需要摇臂和外立柱绕内立柱转动时，应先按下按钮SB1 使接触器KM4 通 电吸合，电动机M4 正转，通过齿式离合器驱动齿轮式油泵，送出高压油。经一 定油路系统和传动机构将内外立柱松开，放开SB1，电动机M4 停转，这时，摇臂 在人力推动下转动，当转到所需位置时，再按下按钮SB2，使接触器KM5 通电， 电动机M4 反转，在液压推动下立柱被夹紧；SB2 松开后，电动机M4 停转，整个 “松开移动夹紧”过程结束。由于主轴箱在摇臂上的夹紧与放松和立柱的夹 紧与放松是用同一台电动机和液压机配合进行的，因此，在对立柱夹紧与放松的 同时，也