1、苏州大学本科生毕业设计（论文）1万能铣床的改造设计目 录摘 要1第 1 章 X62W 型卧式万能铣床概述41.1X62W 型卧式万能铣床的结构41.2X62W 型卧式万能铣床的运动形式4第 2 章 X62W 型卧式万能铣床主电路分析72.1 主电路分析82.2 主轴电动机控制电路分析82.3 进给控制电路分析苏州大学本科生毕业设计（论文）29第 3 章 S7-200 做 PLC 电机正反转控制113.1 常规继电器控制线路113.2PLC 控制电机正反转 I/O 分配及硬件接线12第 4 章 X62W 型卧式万能铣床控制系统的硬件设计124.1 元器件的选择124.2I/O 地址分配144.3
2、 梯形图设计及概述14设计总结18参考文苏州大学本科生毕业设计（论文）3献18致谢19X62W 型卧式万能铣床控制系统 PLC 改造摘 要由于 X62W 型卧式万能铣床原有的电气控制系统是继电接触器控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，严重地影响生产。基于 FX2N PLC 对 X6132W 型卧式万能铣床进行改造。在原有的机械部分和电力拖动部分不变的情况下设计了电气控制系统。关键字：故障、改造、系统ABSTRACTBecause X62W type horizontal universal miling originai electric
3、 control system is relay contact device control system, due to electrical control line contact line contact line and more complex, failure rate high, maintenance cycle is long, production and maintenance to bring a lot of inconvenience, severely affecting production. FX2N X6132W based on PLC in modi
4、fication of horizontal universal miling machine. In the original machinery parts and electric drive part was designed under the condition of invariable electric control system.Key words: fault、the transformation 、the system前 言苏州大学本科生毕业设计（论文）4X62W 型卧式万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，它采用继电接触器电路实
5、现电气控制。PLC 专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将 X62W 型卧式万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。X62W 型卧式万能铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，X62W 型卧式万能铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械，以达到机电紧密配合完成预定的操作，是机械与电气结构联合动作的典型控制，是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，特别是在继电器接触控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与
6、维护带来诸多不便，严重地影响生产。从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。（1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 （2）可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高 37 倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了
7、“柔性自动化” 。 （3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配” 。 （4）可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 （5）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 （6）由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床） ，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行 FMC（柔性制造单元） 、FMS（柔性制造系统）以及 CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技
8、术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、80 年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS 外，还包括在产品开发中推行苏州大学本科生毕业设计（论文）5CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行 MIS （管理信息系统） 、CIMS 等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化） ，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在
9、信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到 1995 年只有 1.9，而日本在1994 年已达 20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。设计中主要针对 X62W 型卧式万能铣床控制系统进行改造。论文阐述了 X62W 型卧式万能铣床的电气控制线路的工作原理，设计了基于 PLC 的电气控制系统原理图以及控制系统的软件。论文的主要内容为：1X62W 型卧式万能铣床的简介2X62W 型卧式万能铣床的实图3. 主轴电动机控制电路分析4. S7-200 做 PLC 电机正反转控制 5. X62W 型卧式万
10、能铣床控制系统的硬件设计第 1 章 X62W 型卧式万能铣床概述X62W 型卧式万能铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构和产业机构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。X62W 型卧式万能铣床的特点：（1）能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。(2）采用 X62W 型卧式万能铣床可以提高零件的加工精度，稳定产
11、品的质量。（3）采用 X62W 型卧式万能铣床可以比普通机床提高 2-3 倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高十几倍甚至几十倍。（4）此机床具有柔性，只需要换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。（5）大大的减轻了工人的劳动强度。苏州大学本科生毕业设计（论文）61.1 X62W 型卧式万能铣床的结构X62W 型卧式万能铣床的实图与结构如图 1-1 和 1-2 所示。X62W 型卧式万能铣床的组成: X62W 型卧式万能铣床的主要结构由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回旋盘、横溜板和升降台等几部分组成.1.2 运动形式1)主轴转动是主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动结构,当机构
12、中的一个双联滑动齿轮块契合时,主轴即可旋转.2)作台面的运动是进给电动机驱动,它通过机械结构是工作台能进行三种形式六个方向的移动,即:工作台能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向 (左,右)移动;工作台面借助横溜板作横向(前,后) 移动 ;工作台面还能借助升降台作垂直(上,下)移动.图 1-1 X62W 型卧式万能铣床实图苏州大学本科生毕业设计（论文）7图 1-2 X62W 型卧式万能铣床结构示意图1底座 2进给电动机 3升降台 4进给变速手柄及变速盘 5溜板6转动部分 7工作台 8刀架支杆 9悬梁 10主轴 11主轴变速盘12主轴变速手柄 13床身 14主轴电动机第 2 章 X62W 型卧
13、式万能铣床主电路分析X62W 型卧式万能铣床的继电接触器控制电气原理图如图 1-3 所示。苏州大学本科生毕业设计（论文）8图 1-3 X62W 型卧式万能铣床主电路图2.1 主电路分析主电路中有三台电动机。M1 是主轴电动机带动铣刀进行铣削加工，要求不频繁的正苏州大学本科生毕业设计（论文）9反转，故采用组合开关 SA3 控制倒相；M2 是进给电动机，拖动升降台及工作台进给，其正反转频繁，用接触器 KM3、KM4 进行倒相；冷却泵电动机 M3 用手动开关 QS2 控制，FU 是三台电动机共用的短路保护，FR1 、FR2、FR3 分别为电动机 M1、M2、M3 的过载保护。2.2 主轴电动机控制电
14、路分析为了控制方便采用两地控制方式，有两组启动按钮 SB1、SB2 并联，两组停止按钮SB5-1、SB6-1 串联。KM1 是 M1 的控制接触器，YC1 是主制动用的电磁离合器，SQ1 位置开关用作主轴变速冲动开关，SA1-2 为换刀制动开关，主轴电动机 M1 的运作原理及操作方法如下：合上电源开关 QS1（1）主轴启动按下 SB1 或 SB2 使 KM1 线圈获电。KM1 常开自锁闭合（放松 SB1 或 SB2 时继续接通控制电路） 、KM1 常开辅助闭合（接通工作进给电动机控制电路电源） 、KM1 主触点闭合，按SA3 电动机 M1 正转，拖动主轴正方向旋转。SA3 倒相，电动机 M1
15、反转，拖动主轴反方向旋转。（2）主轴冲动（为使主轴变速齿轮啮合）操作冲动变速手柄，SQ1-2 先断开（切断控制电路，KM1 自锁保证点动）而后 SQ1-1闭合，KM1 吸合，电动机 M1 启动。通过机械凸轮放开弹簧杆，使 SQ1-1、SQ2-1 复位，KM1 释放，电动机 M1 脱离电源产生了一个冲动齿轮系统的力。使齿轮系统抖动，在抖动时齿轮得以顺利啮合。（3）主轴停止制动按下 SB5-1 或 SB6-1，KM1 线圈失电，KM1 主触点断开、KM1 常开恢复（断开进给控制） 、KM1 主触点断开，主轴电动机 M1 脱离电源。SB5-2 或 SB6-2 闭合，电磁离合器 YC1获直流电压，主轴
16、电动机 M1 制动。放松 SB5-1 或 SB6-1，SB5-2 或 SB6-2 复位，YC1 失电，制动结束。（4）主轴换刀制动将 SA1 拨向换刀位置，SA1-1 闭合，电磁离合器 YC1 或直流电源，主轴电动机 M1 处于制动状态，克服了主轴自由转动难以换刀的困难。SA1-2 断开（切断了 M1 控制电路，确保人身设备安全） ，换刀完毕，将 SA1 置于原位。苏州大学本科生毕业设计（论文）102.3 进给控制电路分析工作台的进给共有三个坐标，六个运动方向，即纵向（左、右） ，横向（前、后） ，垂直方向（上、下）移动。这些进给都由电动机 M2 拖动。(1) 向右工作进给将纵向操作手柄扳向右
17、边，压住位置开关 SB5，同时将电动机传动链和左、右移动丝杆相连，电机正转，则向右工作进给。电气动作简述如下：按下 SB1 或 SB2 起动主轴后，KM1 常开闭合接通 7 和 9，提供了进给控制电源，操作手柄扳向右。压住 SQ6，SB5-2 常闭断开、SB5-1 常开闭合，KM3 吸合，KM3 常闭互锁断开、KM3 主触头闭合，电动机 M2 正转运转，工作台向右进给。当进给到预定位置，手柄和工作台上挡块相撞，手柄恢复零位，SQ5-2 恢复常闭、SQ5-1 恢复常开，KM3 释放，KM3 常闭互锁复位、KM3 主触头断开，电动机 M2 停止向右工作进给。(2) 向左工作进给控制和操作过程和向右
18、进给相似，只是把纵向操作手柄扳向左边，压住位置开关SQ6，同时将电动机传动链和左右移动丝杆相连，电机反转，则向左工作进给。电气动作简述如下：主轴起动，操作手柄扳向左。压住 SQ6，SQ6-2 常闭断开、SQ6-1 常开闭合，KM4 吸合，KM4 常闭互锁断开、KM4 主触点闭合，电动机 M2 反转，工作台向左工作进给。当进给盗预定的位置，手柄和工作台上的挡块相撞手柄恢复零位，SQ6-2 恢复常闭、SQ6-1 恢复常开，KM4 释放，KM4 常闭互锁恢复、KM4 主触点断开，电动机 M2 停止向左工作进给。(3) 横向、垂直方向进给控制工作台升、降和前、后四个方向的移动，共用一个手柄操作控制。该
19、手柄有五个位置，即上、下、向前、向后和中间位置以下分别简述四个方向的动作原理和操作方法。工作台向前工作进给的条件：主轴电动机 M1 先起动，纵向（左、右）操作手柄置于零位（中间） 。操作时先将横向操作手柄扳向向前位置，电气控制必须保护压住 SQ3 位置开关，机械传动方向必须通过机构将电动机 M2 传动链和溜板下面丝杆相联。电动机 M2正转时，工作台向前工作进给。 向前工作进给，扳操作手柄向前：压住 SQ3，SQ3-2 常闭断开联锁，SQ3-1 常开闭合，KM3 吸合，KM3 常开断开 M2 反转控制、KM3 主触点闭合，电动机 M2 正转，工作台向前工作进给。进给到预定位置，手柄和工作台上挡块相撞手柄恢复到中间放松 SQ3，SQ3-2 常闭恢复闭合、SQ3-1 常开复位，
