卧式万能铣床(精选7篇)
卧式万能铣床 篇1
1 引言
X62W卧式万能铣床是应用广泛、控制较复杂的机床。由于传统铣床采用继电器—接触器控制,硬连接线路多,线路复杂,因而可靠性差、故障率高、自动化程度不高。笔者在实践中采用OMRON CPM1A型PLC对该型机床的电气控制系统进行了改造,大大提高了控制系统的可靠性和自动控制程度,为企业提供了更可靠的生产保证。
2 X62W卧式万能铣床继电控制原理分析
参照图1所示,对X62W万能铣床进行线路分析[1]。
2.1 主电路分析
由图1可知,主电路中共有三台电动机,其中M1为主轴拖动电动机,M2为工作台进给拖动电动机,M3为冷却泵拖动电动机。QS为电源隔离开关。
各电动机的控制过程如下:
1)M1由KM3实现起动—运行—停止控制,由转向选择开关SA5预选转向,KM2的主触点串联两相电阻与速度继电器SR配合实现M1的停车反接制动;
2)工作台拖动电动机M2由接触器KM4、KM5的主触点实现加工中的正、反向进给控制,并由接触器KM6主触点控制快速电磁铁,决定工作台移动速度,KM6接通为快速移动,断开为慢速自动进给;
3)冷却泵拖动电动机由接触器KM1控制,单方向运转。
M1、M2、M3均为直接启动连续运行。
2.2 控制电路分析
2.2.1 控制电路电源
控制电路电压为127V,由控制变压器TC供给。
2.2.2 主轴电动机的起、停控制
在非变速状态,SQ7不受压。根据所用的铣刀,由SA5选择转向,合上QS,起动控制过程为:
按下SB1(或SB2)→KM3线圈得电并自锁→M1直接启动→n≥120r/min→KS1-1(或KS1-2)触点闭合,为反接制动做准备;
加工结束,需要停止时,按下SB3(或SB4)→KM3线圈失电→KM2线圈得电并自锁→M1串R反接制动n↓→n<100r/min→KS1-1(或KS1-2)断开→KM2失电制动结束。
2.2.3 主轴变速冲动控制
X62W卧式万能铣床主轴的变速采用孔盘机构,集中操纵,为使传动机构齿轮在新速度下很好啮合,采用了变速冲动控制。从电路结构看,既可以在停车和M1运转时进行变速。其变速冲动控制过程如下。
1)M1停车时变速扳动变速手柄→机械变速→推回手柄→SQ7短时受压→SQ7-2分断,SQ7-1闭合→M1在反接制动状态下短时低速运行→推回手柄SQ7复位→变速结束。
2)M1运转时变速扳动变速手柄SQ7短时受压→SQ7-2分断,SQ7-1闭合→M1反接制动→机械变速→推回手柄→SQ7短时受压→M1在反接制动状态下短时低速运行→推回手柄SQ7复位→主轴在新转速下运行。
2.2.4 工作台进给控制
电路的电源是从13点引出,串入KM3的自锁触点,以保证主轴旋转与工作台进给的顺序动作。进给电动机M2由KM4、KM5控制,实现正反转。工作台移动方向由各自的操作手柄来选择。各方向进给控制分述如下。
2.2.4.1 工作台左右(纵向)进给
工作台左右运动,需要先启动M1(13点KM3闭合),SA1置于断开圆工作台位置(SA1-1、SA1-3闭合,SA1-2断开),十字开关位置居中(SQ3、SQ4复位)。其操作方法与电路工作过程是:工作台纵向进给是由纵向操作手柄控制的。此手柄有左、中、右三个位置。扳动手柄,合上纵向进给的机械离合器,相应传动链接通,同时压下SQ1或SQ2,实现纵向按选定的进给速度自动进给。控制过程如下:
1)工作台向右进给手柄扳向右→合上纵向进给机械离合器,压下SQ1(SQ1-2断开、SQ1-1闭合)→KM4线圈得电→M2正转→纵向进给传动机构正转→工作台右移。
电流流经路径为:13→SQ6-2→SQ4-2→SQ3-2→SA1-1→SQ1-1→KM4线圈→KM5常闭触点→20。
将手柄扳回中间位置,此行程开关SQ1不受压,KM4释放,工作台停止移动。
2)工作台向左进给手柄扳向左→合上纵向进给机械离合器,压下SQ2(SQ2-1闭合、SQ2-2断开)→KM5线圈得电→M2反转→纵向进给传动机构反转→工作台左移。
电流流经途径为:13→SQ6-2→SQ4-2→SQ3-2→SA1-1→SQ2-1→KM5线圈→KM4常闭触点→20。
工作台纵向进给有限位保护,进给至终端时,利用工作台上安装的左右终端撞块,撞击操纵手柄,使手柄回到中间停车位置,实现限位保护。
2.2.4.2 工作台前后(横向)和上下(升降)进给控制
工作台横向和升降运动是通过十字开关操纵手柄来控制的。该手柄有五个位置:即上、下、前、后和中间零位。在扳动十字开关操纵手柄时,将控制运动方向的机械离合器合上,同时压下相应的行程开关SQ3或SQ4。进给时,需要先启动M1(13点KM3闭合),SA1置于断开圆工作台位置(SA1-1、SA1-3闭合,SA1-2断开),左右(纵向)操作手柄居中。
1)工作台向上进给控制将手柄板向上→合上垂直进给机械离合器,压下SQ4(SQ4-1闭合、SQ4-2断开)→KM5线圈得电→M2反转→垂直进给传动机构反转→工作台向上运动。
电流流经路径为:13→SA1-3→SQ2-2→SQ1-2→SA1-1→SQ4-1→KM5线圈→KM4互锁触点→20。
把手柄扳回中间位置工作台向上进给即可停止。
2)工作台向下进给控制只要将手柄扳向下,SQ3被压下(SQ3-1闭合、SQ3-2断开),则KM4线圈得电,使M2正转即可,其控制过程与上升类似。
电流流经路线:13→SA1-3→SQ2-2→SQ1-2→SA1-1→SQ3-1→KM4线圈→KM5互锁触点→20
3)工作台向前进给控制将手柄板向前→合上纵向进给机械离合器,压下SQ3(SQ3-1闭合、SQ3-2断开)→KM4线圈得点→M2正转→工作台向前运动。
由于同为SQ3被压下电流流经路径同向下进给一致。
4)工作台向后运动控制过程与向前类似,只需将手柄板向后,则SQ4被压下,其控制过程和向前进给类似,电流流经路线和向上进给一致。
工作台上、下、前、后运动都有限位保护,当工作台运动到极限位置时,利用固定在本身上的挡铁,撞击十字手柄,使其回到中间位置,工作台便停止运动。
2.2.4.3 工作台快速进给
在慢速移动过程中按下SB5或SB6→KM6线圈得电→快速电磁铁YA通电→工作台按原移动方向快速移动。
快速移动为短时点动,松开SB5或SB6,快速移动停止,工作台仍按原方向继续进给。
2.2.5 工作台各运动方向的联锁
在同一时间内,工作台只允许向一个方向运动,这种联锁是利用机械和电气的方法来实现的。工作台向左、向右控制,是同一手柄操作的,手柄本身起到左右运动的联锁作用。同理,工作台的前后和上下进给四个方向的联锁是由同一十字手柄本身实现。而工作台的左右进给两个方向与上、下、前、后进给四个方向之间的联锁由电气方法实现。由左、右进给操作手柄控制的SQ1-2→SQ2-2和上、下、前、后进给操作手柄控制的SQ4-2→SQ3-2的两个并联支路控制接触器KM3、KM4线圈,在两个手柄都处于工作位置时,KM3、KM4都不工作。
2.2.6 工作台进给变速冲动控制
与主轴变速类似,为了使变速时齿轮易于啮合,控制电路中也设置了瞬时冲动控制环节,变速应在工作台停止移动时进行。进给变速冲动时SQ6被短时压下。
其电流流过的的路径为:13→SA1-3→SQ2-2→SQ1-2→SQ3-2→SQ4-2→SQ6-1→KM4线圈→KM5常闭触点→20。
2.2.7 圆工作台控制
在使用圆工作台时,工作台纵向及十字操作手柄都应置于中间位置。在机床开动前,先将圆工作台转换开关SA1扳到“接通”位置,此时SA1-2闭合、SA1-1和SA1-3断开,当按下主轴起动按钮SB1或SB2,主轴电动机便起动,而进给电动机也因接触器KM4得电而旋转,电动机M2正转并带动圆工作台单向运转。
电流的路径为:13→SQ6-2→SQ4-2→SQ3-2→SQ1-2→SQ2-2→SA1-2→KM4线圈→KM5常闭触点→20。
由于圆工作台的控制电路中串联了SQ1~SQ4的常闭触点,所以扳动工作台任一方向的进给操作手柄,都将使圆工作台停止转动,这就起到圆工作台转动与工作台三个方向移动的联锁保护。
2.2.8 冷却泵电动机M3的控制
由转换开关SA3控制接触器KM1来控制冷却泵电动机M3的启动和停止。
2.3 辅助电路及保护环节
机床的局部照明由变压器T供给36V安全电压,转换开关SA4控制照明灯。M1、M2、M3为连续工作,由FR1、FR2、FR3热继电器的常闭触点串在控制电路中实现过载保护。当主轴电动机M1过载时,FR1动作切除整个控制电路的电源;冷却泵电动机M3过载时,FR3动作切除M2、M3的控制电源;进给电机M2过载时,FR2动作切除自身控制电源。
由FU1、FU2实现主电路的短路保护,FU3实现控制电路的短路保护,FU4作为照明电路的短路保护。
3 PLC控制系统的分析与设计
3.1 X62W卧式万能铣床电机控制要求及I/O地址分配[2]
3.1.1 各电动机控制要求
1)主轴电机控制要求
(1)起动:空载时直接起动,两地控制。
(2)正反转:SA5完成。
(3)调速:机械结构完成,变速时若电动机停止要求电动机短时冲动,若电动机运行时则要求制动并短时冲动。
(4)制动:反接制动,两地控制。
2)冷却泵电动机控制要求:单向运行,直接起动,自由停车。
3)进给电机控制要求
(1)直接起动,自由停车,可以正反转。
(2)进给电机停止时允许调速,调速时进给电机短时冲动。
(3)六个进给方向互锁。
(4)圆工作台与六个进给方向互锁。
4)快速进给,电磁铁控制要求
(1)进给电机得电时才允许电磁铁得电。
(2)工作台快速移动可以两处控制。
5)过载保护控制要求
(1)M1过载FR1,切断整个控制电路。
(2)M3冷却泵过载FR3,切断M2、M3控制电路。
(3)M2进给电机过载FR2,切断M2控制电路。
根据控制要求确定输入输出点数及地址,如表1所示。
3.1.2 X62W PLC电气控制I/O接线图
按照给出的控制要求,PLC改造X62W电气控制线路的I/O接线图如图2所示。
3.1.3 程序设计
参考梯形图如图3所示。
3.1.3.1 主轴的程序设计
主轴运行(01001)采用两地启动、两地停止,因此梯形图中采用00000和00001相“或”以及00002和00003相“与”。主轴电机停止采用反接制动,在设计程序时用定时器T0实现KM3延时0.1s切换至KM2,防止停止时发生KM3(01001)和KM2(01000)因物理动作延迟而导致的短路事故。主轴变速冲动时SQ7(00011)被短时压下,SQ7(00011)常闭触点切断KM3(01001),常开触点接通KM2(01000)。
3.1.3.2 工作台的程序设计
在设计梯形图程序时,进给电动机的正反转分别由接触器KM4和KM5分别控制,由于工作台的六个方向分别由两个操作手柄控制,在程序上以及外部接线上都实现了联锁。每一个操作手柄都有一个零位,在切换时必须经过零位,这样就在机械上实现了切换延时。因此在设计程序时可以不必考虑两个接触器的切换延时问题。
为区分六方向的工作台进给和圆工作台控制采用分支IL(02)和ILC(03)指令。IL(02)之前的SA1(00100)实现转换,KM3(01001)实现主轴和工作台的顺序控制。IL(02)和ILC(03)之间的程序为六方向的工作台进给,ILC(03)之后为控制圆工作台程序。内部辅助继电器20001表示右、下、前向进给,内部辅助继电器20002表示左、上、后向进给,内部辅助继电器20003表示进给变速冲动控制,内部辅助继电器20004表示圆工作台的控制。再根据六方向进给、圆工作台、进给变速冲动所对应电机正、反转状态编写KM4(01002)KM5(01005)的程序。KM6(01004)控制快速进给电磁铁,采用两地点动控制。
4 结束语
X62W卧式万能铣床是普遍使用的机械加工机床。在采用PLC控制后,解决了以往存在的故障多、生产效率低等问题,控制性能得到显著提高,具有一定的推广价值,用PLC对该型机床的改造对类似生产机械的技术改造具有借鉴意义。
参考文献
[1]王炳实.机床电气控制[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]缴瑞山.机电技术实训[M].北京:机械工业出版社,2004.
卧式万能铣床 篇2
关键词:加工工艺,升降台,切削力,高速切削
沈阳机床生产的TPX6111B型卧式铣镗床是最新开发的标准型产品, 在积五十余年制造经验的基础上, 吸收国内外精华, 具有优良的性能。TPX6111B/2型卧式铣镗床增加了整体式辅助导轨。工作台在横向运动时均在刚性较好的下滑座上移动。机床变形小, 刚性好, 对加工精度的提高极其有利。TPX6111B/3型卧式铣镗床, 增加了工作台横向和主轴箱垂直行程, 扩大了加工范围。工作台面积增大, 承载能力可达3 000kg。主轴可选用ISO7:24 No50锥孔, 可自动装卸刀 (后立柱为特供) 。
TPX6111C/3型卧式铣镗床, 改变了传统交流电机集中传动特点, 主电机为变频电机, 进给为伺服进给电机拖动, 实现无级传动;上下滑座采用贴塑导轨;主轴锥孔7:24No50 (后立柱为特供) 。
1 铣床升降台加工现状
如今我国的一些企业在铣床升降台的加工制造中还是选用传统的方法进行加工, 因为传统的加工流程主要是针对特定时期的刀具状况、设备所打造的, 未经过任何的改进和优化, 一直沿用到了今天, 势必会出现质量和效率方面的不足问题, 所呈现出来的弊端已经完全不能满足当前的市场环境。
一些铣床的生产厂家也在逐步加大研发力度, 寻求是和现行市场的高端产品。只有拥有了自己的核心技术, 才能成功抢占市场。
沈阳机床所生产的D165属于功能相对比较全面的高速机床, 对合金铝、石墨、淬硬钢及超硬合金等材料的加工有独到之处, 用于中小型工件的加工。丰富的选项使得该机床具有加工复杂形面所需的高速和准确的特性, 应用广泛。其强大的功能使得该铣削中心可以用于各种模具的加工及小批量生产。D165高速加工中心可以根据用户要求选配3轴、3+1轴、4轴和5轴。适用于二三层工业厂房、餐厅、酒楼楼层间的货物传输。最低高度在150mm~300mm, 尤其适合不能开挖坑的工作场所。并且无须上部吊点。形式多样化 (单柱、双柱、四柱) 。设备运行平稳, 操作简单可靠, 具有液压、电气多种保护, 货物传输经济便捷。
2 传统铣床升降台的应用分析
铣床升降台属于上世纪七八十年代的产品, 由于受到当时的刀具、设备等相关条件的具体限制, 在镗床和铣床上加工过程, 存在很多的问题。
2.1 问题分析
工件刚性不足, 壁厚不均。为了进一步地减少所有工序之间的切削量, 这些传统的加工工艺通常被划分为半精加工、粗加工、精加工, 它的特点就是效率低工序长;主轴的转速相对较低, 所加工出来的工件通常表面上都比较粗糙;设备的落后, 定位和重复定位的精度相比较差, 不能确保部件加工的质量;装卸工件的辅助周期比较太长;对于刀具的磨损很难进行监控, 生产过程中总是很难避免大量废品的出现;换刀过程也是完全由人工来完成, 所以造成了强大的劳动量;旧工装的刚性比较差, 很容易产生振动现象。
2.2 解决方法
针对传统工艺中所存在的这些问题, 沈阳机床把高速切削加工的技术引入倒了新工艺生产过程中, 对铣床升降台平面和孔系的加工做了进一步的优化设计:把在普通设备上进行加工的替换为高速加工中心进行加工;选用了高速切削加工, 切削力相对减少很多, 同时将精加工和半精加工进行整改合并, 从而减少了生产工序, 进一步提高了其生产的效率。改用机械手进行自动的换刀, 多大回避了强度更大的劳动;对主轴的转速也进过了改进, 大大提高了其转速, 所加工的工件粗糙度降低了很多;设备定位以及重复定位的精度有了更高层次的提高, 从而确保了部件加工的质量;工况的监测系统完全实现了监测刀具磨损实时情况和刀具断裂的具体状态;两个工作台, 确保了工件的连续性加工, 大大缩短了生产周期;在工装系统的改进上主要做了:A增大夹紧力, 在传统工装系统上添设了一个夹紧位置, 并在每一个夹紧位置进行适当的增加夹紧力;B增加了辅助支撑:毛坯铸造过程中, 在薄壁位置增加了2个~3个加强竖肋;C增加定位面的面积, 使用面积较大的定位块取代定位销。
2.3 应用实例
以前, 沈阳机床D165铣床的年产量只有几十台, 现在年产量达到200台以上, 而且逐年看涨。原因是多方面的, 其中主要的一个原因是铣床关键零件升降台的机加工工艺做了重大改进。铣床升降台属于较大型铸铁箱体 (体积1 200mm×800mm×700mm) , 壁厚不均, 刚性不足。现在, 铣床升降台的加工由原来在镗床和铣床进行, 改在高速加工中心HPC800 (最高转速为6 000r/min) 进行;最后一道工序手工铲刮改为磨削加工。高速加工切削力平均减小了30%以上, 因此, 半精、精加工合二为一进行加工, 工件没有变形, 减少了工序, 提高了效率。
平面和孔系加工都改在加工中心加工。其中, 镗孔工序在高速加工中心改用Si3N4基陶瓷刀具后, 主轴转速达到2500r/min以上, 切削速度达到600m/min, 进给速度为400mm/min以上, 加工效率比以前 (转速450r/min, 进给速度为50mm/min) , 表面粗糙度有明显好转, 达到了设计要求。采用高速切削加工技术后, 省去了半精铣工序, 加工效率提高了近3倍, 而且加工表面粗糙度也达到了设计要求。
3 结论
高速切削加工技术在沈阳机床铣床升降台的加工中, 起到了重要的作用, 大大提高了加工效率和质量, 使沈阳机床铣床年产量也成倍增长, 在当今激烈的国际市场的竞争中处于不败之地。
随着交通工具进一步地提速, 世界经济的发展被推向了新的历史高潮。陪伴高速切削加工技术的逐步完善, 高速切削在机床行业乃至其它行业将会发挥越来越大的作用。
参考文献
[1]艾兴高速切削加工技术[M].国防工业出版社, 2009.
卧式万能铣床 篇3
1 机械部分改造
底座、机身、工作台、中滑座、升降滑座等主要构件均采用高强度材料制成,并经人工改造,保证机床长期使用的稳定性;机床主轴轴承为圆锥滚子轴承,主轴采用三支承结构,主轴的系统刚度好,承载能力强,且主轴采用能耗制动,制动转矩大,停止迅速、可靠;工作台水平回转角度±45°,拓展机床的加工范围。主传动部分和工作台进给部分均采用齿轮变速结构,调速范围广,变速方便、快捷;工作台X、Y、Z方向有手动进给、机动进给和机动快进3种,进给速度能满足不同的加工要求;快速进给可使工件迅速到达加工位置,加工方便、快捷,缩短非加工时间;X、Y、Z三方向导轨副经超音频淬火、精密磨削及刮研处理,配合强制润滑,提高精度,延长机床的使用寿命;润滑装置可对纵、横、垂向的丝杠及导轨进行强制润滑,减小机床的磨损,保证机床的高效运转;同时,冷却系统通过调整喷嘴改变冷却液流量的大小,满足不同的加工需求;机床设计符合人体工程学原理,操作方便;操作面板均使用形象化符号设计,简单直观。
改造后,保留原机床的主轴旋转运动,工作台升降运动仍用手动操作,纵、横向进给系统改造后既可机动,进行复杂零件的计算机数控加工,又可手动操作,完成简单零件的加工或用于数控加工前的对刀工作。
原机床纵向进给的机动部分保留,将离合器脱开,去掉手轮。将手轮轴通过1对齿轮与步进电机相联,用微机数控系统控制纵向进给运动。加工时,将离合器脱开,使原来的机动进给停止工作。
工作台横向运动原来用手动进给,在原手轮安装位置,安装减速齿轮及步进电机,用微机数控系统控制横向进给运动。
2 电气控制部分改造
电气控制部分采用SIEMENS S7-200 PLC实现对整个系统的主控制。它具有价格低、功能强、使用灵活等优点。
2.1 控制系统原理图(如图1所示)
由三相380 V供电,电机带动变速箱传动到主轴及工作台。用装在主轴上的刀具对装在工作台的工件进行切削。冷却水泵泵出冷却液对切削部分进行冷却。变速箱可选择合理的转速和线速。X62W万能铣床电气控制线路由主电路、控制电路和照明电路3部分组成。主电路有3台电动机,分别为主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。冷却泵电动机的控制在主电路中通过开关QS2实现,并且在主轴电动机M1启动后才能启动。
控制电路中,对主轴电动机M1的控制为两地控制,启动按钮SB1和停止按钮SB5安装在工作台上,另一对启动按钮SB2和停止按钮SB6安装在床身上,电动机的正反转由主电路中的倒顺开关SA3实现。SQ1控制变速冲动。
工作台的进给控制在KM1 (主轴)或KM2 (快进)得电后才能实现。SB3和SB4控制工作台的快速移动,工作台前后和上下进给运动由一个手柄控制SQ3和SQ4配合机械装置来实现,即SQ3控制工作台的向下和向前移动,SQ4控制工作台的向上和向后移动,左右进给运动由另一操作手柄控制行程开关SQ5和SQ6配合机械装置来实现,各方向的进给控制实现电气联锁。SQ2控制变速冲动。
SA2控制圆工作台的工作,图上的位置为不需要圆工作台工作的位置,即SA2-1和SA2-3闭合,SA2-2断开。当需要其工作时,SA2各触点位置状态反之分析。
2.2 PLC改造
改造前,应对要改造的铣床进行全面的检查和修理,使其恢复原有的精度或拥有尽量高的精度,这样才能保证改造后机床的精度。改造时,尽可能保留铣床的手动功能,以便操作人员对刀及调整机床。改造后仍采用铣床原来的T型丝杠,但应准确测量出丝杠传动间隙,并在编程时予以补偿。减速齿轮全部采用双片齿轮错齿法消除啮合间隙。改造后应测出有关参数,如最大空行程速度、加工时最大实载切削速度、最大背吃刀量、回零精度等,作为编程时的参考依据。
X62W型万能铣床PLC输入/输出端子接线图如图2所示。在图2中正反转接触器KM3和KM4互相串联对方常闭触点,实现联锁保护,提高了保护作用的可靠性。为了使用方便,接触器线圈采用220 V额定电压,与编程控制器电源电压保持一致,电磁离合器线圈用直流36 V电源供给。
X62W型万能铣床的PLC控制梯形图如图3所示。该程序共有10个网络,反映了原继电器电路中的各种逻辑内容。在第1网络中,因SB5、SB6都采用常闭触头分别接至输入端子I0.2,则I0.2的常开触点闭合,按下启动按钮SB1或SB2时I0.1常开触点闭合,Q0.0线圈得电并自锁,第4网络中M0.1常开触点闭合,为以下程序执行做好准备,保证了只有主轴旋转后才有进给运动。Q0.0的输出信号使主轴电动机M1启动运转。当按停止按钮SB5或SB6时,I0.2常开触点复位,Q0.0线圈失电,主轴惯性运转,同时I0.0常开触点闭合,Q0.4线圈得电接通电磁离合器YC1,主轴制动停转。第3网络表达了KM2及YC3的工作逻辑,当按下快速移动按钮SB3或SB4时,I0.4常开触点闭合,则Q0.6线圈得电,KM2常闭触头断开,电磁离合器YC2失电,YC3得电,工作台沿选定方向快速移动;松开SB3或SB4则YC2得电,YC3失电,快速移动停止。第6、7、8、9网络表达了工作台6个方向的进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。当圆形工作台转换开关SA2动作,I1.2的常开触点分断,常闭触头复位,使KM3得电,电动机M2启动,圆形工作台旋转;当SA2复位时,M0.3线圈失电,圆形工作台停止旋转。左右进给时,SQ5或SQ6被压合,I1.0或I1.1常开触点闭合,Q0.1或Q0.2线圈得电,电动机M2正转或反转,拖动工作台向左或向右运动。同样,工作台上下、前后进给时,SQ3或SQ4被压合,10.7或10.6常开触点闭合,电动机M2正转或反转,拖动工作台按选定的方向(上下、前后中某一方向)作进给运动。该程序及PLC的硬接线不仅保证了原电路的工作逻辑关系,而且具有各种联锁措施,电气改造的投资少、工作量较小。
2.3 改造后的调试
由于用PLC改造原机床电气系统是以不改变原控制功能为前提,此时可对原线路进行分块处理,分成输出处理程序,输入处理程序和顺序控制逻辑程序,这种处理对于程序调试和设备维修都带来很大的方便,根据手动和自动2种工作方式分别进行模拟运行。使用I/O表在输出表中“强制”调试,即检查输出表中输出端口为“1”状态时,外部设备是否运行;为“0”状态时,设备是否真的停止。也可以交叉做“1”与“0”的“强制”,观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化,并与工艺过程对照。模拟调试完成后,要对现场进行完整的检查。其主要目的是去掉多余的中间检查用的临时布置信号,使现场处于正常的使用状态。
3 结语
改造后的X62W型铣床电气控制系统具有体积小、可靠性高于继电器控制系统、抗干扰能力强等优点。使用过程中应确保机床按照说明书的要求接好电源,且正确可靠接地;对机床作任何调整、维修或保养时,一定要切断电源;机床上所有可移动的部件在锁紧状态时,不允许移动该部件,以免损坏机床;当主轴电机正在运转时,不得变速,变速时应在停车状态下进行。文章阐述用西门子PLC对X62W型万能铣床控制系统进行改造,在生产实践中有着重要意义。
摘要:PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、成本低等优点,与继电器控制系统相比其具有明显优势,是用于工业自动化控制的理想工具。文章介绍了利用SIEMENS S7-200 PLC对X62W型万能铣床控制系统进行数控改造,详细叙述了改造的各个环节,在生产实践中有重要意义。
关键词:S7-200 PLC,X62W型万能铣床,系统改造
参考文献
[1]李敬梅.电力拖动控制线路[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
[2]孙平.可编程控制器原理及应用[M].北京:高等教育出版社, 2010.
[3]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工程出版社,2005.
卧式万能铣床 篇4
关键词:工艺,精密,柔性,辅助,通用
由于近几年农业机械化进程的快速发展, 提高柴油机缸体的加工效率已是迫在眉睫的问题, 于是我公司专门针对柴油机缸体顶、底面的加工成立了攻坚小组。
技术难点如下:
1) 同时加工缸体顶、底面, 节拍短, 机床功能部件要有很好的刚性;2) 切削余量大, 而且精度要求高要求刀具有很好的性能;3) 为避免划伤工件, 零件在加工完成后, 铣头要自动让刀;4) 缸体是薄壁零件, 且具有开档, 夹具要求既要有足够的刚性又要有很好的柔性;5) 底面既定位又加工, 定位点既要准确定位工件, 又要在工件夹紧后撤离底面。
1技术原理及方案
总体技术方案:
机床为卧式双面双轴布置形式, 两个铣削头固定在侧底座上不动, 铣头可自动让刀。夹具采用油缸交错布局方式, 实现多点压紧;油缸辅助支撑定位面;底面采用齿轮齿条连杆机构定位;一端设置定位点以消除切削力。夹具固定在变频调速强力铣削机械滑台上, 随滑台移动工件加工完成以后, 铣头自动让刀以免划伤工件, 滑台退回原位。
2刀具的调研与选取
前角的选择原则与车刀基本相同, 只是由于铣削时有冲击, 故前角数值一般比车刀略小, 尤其是硬质合金面铣刀, 前角数值减小得更多些。铣削强
度和硬度都高的材料可选用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择。
铣刀的磨损主要发生在后刀面上, 因此适当加大后角, 可减少铣刀磨损。常取a 0=5°~12°, 铣削时冲击力大, 为了保护刀尖, 硬质合金面铣刀的刃倾角常取l s=-15°~15°。只有在铣削低强度材料时, 取ls=5°。
主偏角K r在45°~90°范围内选取, 铣削铸铁常用45°, 铣削一般钢材常75°, 铣削带凸肩的平面或薄壁零件时要用90°。
传统的精加工工艺为了满足精度要求, 切深余量一般都在0.5mm以下, 而新的加工工艺为了满足市场要求, 加快生产节拍, 把加工余量定为0.8mm~1mm, 而且精度要求不放宽, 这就要求刀具具有很好的切削性能。
最终选用的进口面铣刀具有以下特点:
1) 大直径, 刀体为整体式, 刚性好;2) 刀具的前角、后角、主偏角均适合高强度的切削;3) 刀片切削刃为大圆弧, 可获得良好的光洁度
3功能部件的调研与选取
由于切削余量大, 因此要求机床具有很高的刚性, 经过调研和计算, 选择了强力铣削滑台和强力精密铣铣削头, 机床为卧式双面双轴布置形式, 两个ф120和ф160大功率单轴强力精密铣铣削头固定在侧底座上不动, 自动让刀行程为270mm, 如果余量过大一次走刀不能满足加工要求, 可以分余量二次进刀定位进行加工;工件固定在变频调速强力铣削机
械滑台上, 随滑台移动;工件加工完成以后, 铣头自动让刀以避免划伤工件, 滑台退回原位, 铣头油压锁紧有很强的刚性和很好的柔性。
柔性夹具的设计:
由于缸体是薄壁零件, 铣削余量大, 如果夹紧力过小会产生振动, 夹紧力过大容易产生夹紧变形, 会影响加工精度, 为了避免这两种情况的发生, 采用两点固定支承, 两点辅助支
承, 在缸体顶面采用液压缸带动齿杆齿条机构控制初定位, 在缸体前面设置侧夹紧缸把工件顶到侧定位块上, 侧定位块消除铣削, 然后多点夹紧油缸夹紧工件, 初定位撤除。
机床具体工作循环过程:
1) 人工吊装工件→右手推工件靠上底面定位顶杆;2) 按"夹紧"按钮, 侧定位油缸推工件至侧定位块到位, 一次夹紧油缸夹紧, 辅助支承升起顶紧工件, 二次油缸夹紧、同时辅助夹紧油缸也夹紧工件, 定位油缸后退, 初定位顶杆撤离工件;3) 按"向前"按钮, 铣削滑台及铣头自动工作循环:主轴电机启动、铣削滑台快进, 滑台工进 (终点停留) , 铣头导轨锁紧柱塞油缸放松, 铣头后退让刀, 滑台快退到原位, 铣头前进到原位, 夹具放松, 初定位到位, 卸下工件, 完成一个工作循环。
4结论
该机床强力精密铣削的特点以及柔性夹具的设计, 受到了用户好评, 加快了用户与我公司在组合机床领域更深层次的合作;本机床的成功对于要求短节拍, 强力高速精铣的大中型铸铁壳体类零件, 是一个飞跃性突破, 具体来说, 主要有以下几个主要特点:
1) 高精度, 以铣代磨, 是本机床的最大特点, 加工的精度大大超出了产品精度要求 (见表1) ;2) 大余量, 高切削, 高效率, 大大缩短节拍, 提高了生产效率 (见表2) ;3) 夹具体设计为整体结构, 刚性好, 带有可靠的液压辅助支承, 实现多点夹紧, 既有很好的刚性又很好的消除了因夹紧变形而影响加工精度的因素;4) 采用了新型刀具, 由于切削余量大, 要求精度高, 很多刀具厂家都拒绝加工余量超过0.5mm的精加工刀具的供应, 经过比较和试验, 最后大胆采用美国肯纳公司的铣刀, 达到了加工要求。新刀具的采用, 对于打破传统加工工艺和加工要求有非常重大的意义;5) 由于铣削滑台可以变频调速, 强力铣削头让刀行程为270mm, 所以用户只需更换夹具, 就可以实现其它同类产品的铣削加工, 既方便又节省。
参考文献
[1]乐兑谦主编.金属切削刀具[M].2版.机械工业出版社, 2006, 1.
[2]大连组合机床研究所编.组合机床设计[M].机械工业出版社, 1975, 6.
[3]沈阳工业大学等编.组合机床设计[M].上海科学技术出版社, 1985.
X62W万能铣床的PLC控制 篇5
PLC是一种数字运算操作的电子系统 , 专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程的存储器, 用来在其内部存储程序, 执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计数和算术运算等操作指令, 并通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。 用PLC实现电路的控制, 主要包括对电路的控制要求进行分析、 确定输入/输出点数及其地址分配、进行主电路及PLC接线、 进行程序设计、 对程序进行仿真调试和带负荷调试运行这几个步聚。
2 要求
该铣床共用3台异步电机拖动, 它们分别是主轴电动机D-Z、 进给电动机D-G和冷却泵电动机D-L。
2.1 主要特点
(1) 铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式 , 所以要求主轴电动机能正反转。 对主轴电动机D-Z的控制是通过换相5H与接触器C-Z; C-D进行正反转和反接制动及冲动控制, 并通过机械机构进行变速。
(2) 铣床的工作台要求有前后 、 左右 、 上下6个方向的进给运动、 快速移动和限位控制, 并能过机械机构使工作台能上下、 左右、 前后方向的改变, 对D-G要正反转控制; 以T-K工作台快速牵引电磁阀实现工作台快慢移动 。
(3) D-L只要求能进行正转控制 。
2.2 电气控制要求与联锁措施
(1) 为防止刀具和铣床的损坏 , 要求只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速移动。
(2) 6个方向的进给运动中同时只能有一种方向运动 , 该铣床采用了机械操纵插槽和位置形状相配合的方式来实现6个方向的联锁及接触器联锁。
(3) 主轴运动和进给运 动采用变 速盘来进 行速度选 择 ,为保证变速齿轮进入良好啮合状态, 两种运动都要求变速后作瞬时点动。
(4) 当主轴电动机或冷却电动机过载时 , 进行运动必须立即停止, 以免损坏刀具和铣床。
(5) 要求有冷却系统 、 照明设备及各种保护措施 。
(6) 停止 、 快进和启动要求实现两地控制
3 确定输入/输出 (I/O) 点数及其地址分配
3.1 确定输入点数及其地址分配
确定输入点数及其地址分配即为确定输入信号的个数及其对应的输入继电器的地址分配。 根据上述对铣床的控制要求及分析, PLC控制系统的输入包括: 停止、 过载保护、 圆工作台转换开关、 自动与机动转换开关、 快速移动、 主轴启动、 进给冲动、 主轴冲动、 冷却启动、 照明、 测速继电 器 、工作台自动工作中快速与送进的转换开关、 右移开关、 前下移开关、 后上移开关, 共计18个开关量输入信号, 即18个相对应地址输入继电器, 其地址分配如表1所示。
3.2确定输出点数及其地址分配
确定输出点数及其地址分配即为确定输出信号的个数及其对应的输出继电器的地址分配。 PLC控制系统的输出包括: 主轴电动机接触器、 主轴电动机制动接触器、 工作台正转接触器、 工作台反转接触器、 工作台快速进给接触器、 冷却泵、照明接触器, 共计7个输出执行信号, 即7个相对应地址输出继电器, 其地址分配如表2所示。
4 主电路及 PLC 接线
进行主电路及PLC接线就是进行硬件上的线路连接。 进行PLC接线就是根据控制要求对PLC的输入、 输出端及电源进行线路上的连接, 接线图如图1所示。
连接时要注意元件安装要符合安装工艺要求, 线路布局合理, 避免交错, 导线与接线柱的连接要注意安全可靠, 符合布线及导线连接工艺标准。
5 程序设计
进行程序设计可通过三菱PLC编程软件 “GX Developer”进行。 在PLC中常用的编程方法有梯形图法和指令表法两种。应用梯形图进行编程时, 只要按梯形图逻辑行顺序输入到计算机中去, 计算机就可自动将梯形图转换成指令表及PLC能接受的机器语言, 存入并执行。
指令表类似于计算机汇编语言的形式, 用指令的助记符来进行编程。 所以, 采用指令表法进行编程时首先要根据电路控制要求通过编程软件GX Developer编写出由多个指令语句组成的相对应电路控制功能的程序列表。 根据控制 要求 ,X62W万能铣床的PLC控制的程序列表如表3所示。
6 软件仿真调试
程序编写好后, 先转换成梯形图, 然后利用PLC编程软件 “GX Developer” 中的软元件测试功能分别对X62W万能铣床各动作控制要求进行仿真测试。 在仿真测试中执行各动作要求时各软元件能按预定目标进行动作, 说明程序编写成功,可进行下一个步聚的操作; 如果执行各动作指令时各软元件不能按预定目标进行动作, 无法实现预定目标动作, 说明编写好的程序存在一定的问题, 必须重新修改程序, 再进行仿真测试, 测试成功后才能进行下一步的操作。
7 带负荷调试运行
PLC程序进行仿真调试没问题后 , 要把程序从电脑写入到PLC中, 才能进行带负荷调试。 带负荷调试也就是对硬件进行通电调试。 通电调试前, 必须先检查电路连接是否正确才能进行。
调试时, 要分别对主轴电动机D-Z、 进给电动机D-G和冷却泵电动机D-L进行调试。 如果均能按预定目标运行, 则说明硬件接线正确, 调试成功; 如出现调试不成功时, 必须要根据故障现象对硬件接线相应部分进行反复检查, 排查出故障原因, 然后重新进行接线, 直到主轴电动机D-Z、 进给电动机D-G和冷却泵电动机D-L均能成功按预期目标运行为止。
8 结语
卧式万能铣床 篇6
X62W万能铣床在普通机床中是应用较广泛、控制较复杂的机床,其长期以来采用的继电器-接触器控制,是机械与电气结构联合动作最典型的控制。但在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,随着工业自动化技术的发展,对生产设备和自动生产线的控制系统需要更高的可靠性与灵活性,需要采用新技术取代传统的控制方式。基于这些问题,本文采用FX1S-30MR型PLC对X62W型万能铣床的继电接触式电控系统进行技术改造,并详细介绍了改造方案。X62W万能铣床的电气控制原理图如图1所示[1]。
2 电路分析[2]
X62W万能铣床是一种通用的多用途机床,它是通过操纵手柄实现电气与机械上的配合,实现对各种零件进行平面、螺旋面、斜面、沟槽、成形表面的加工;还可以加装万能铣头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。
2.1 主电路分析
主电路共有三台电动机。
(1)主轴电动机M1。拖动主轴带动铣刀进行铣削加工,其正反转通过组合开关来实现。KMl是Ml的启动接触器,SA3是主轴换向开关。
(2)进给电动机M2。是通过操纵手柄和机械离合器的配合后进行工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动,其正反转是由接触器KM3、KM4来实现的,6个方向的运动为联锁控制。
(3)冷却泵电动机M3。是供应切削液用。主轴电动机M1和冷却泵电动机M3采用顺序控制,只有当M1启动后M3才能启动,由转换开关SA3控制。
(4)三台电动机M1、M2、M3共用熔断器FU作短路保护,热继电器FRl、FR2、FR3分别是三台电动机M1、M2、M3的过载保护。
2.2 控制电路分析
控制电路主要包括圆工作台的控制、工作台左右进给控制、工作台快速移动控制、进给变速冲动控制和工作台前后、上下进给控制。下面以工作台前后、上下进给控制为例进行分析。
工作台的前后和上下运动是由垂直和横向手柄控制,该手柄有上、下、前、后、中间五个位置,中间位置为停位。由十字槽保证手柄在任意时刻只能处于一种位置,当手柄扳向中间位置时,限位开关SQ3和SQ4均未被压合,进给控制电路处于断开状态,当手柄扳向前或下位置时,由压合限位开关SQ3、SQ4控制工作台向前或下移动。
将手柄扳到向上(或向后)位,压下开关SQ4,接触器KM4得电吸合,进给电动机M2反转,工作台作向上(或向后)运动。KM4线圈得电路径为:10→SA2-1→19→SQ5-2→20→SQ6-2→15→SA2-3→16→SQ4-1→21→KM3常闭触点→22→KM4线圈。
若将手柄扳到向下(或向前)位,SQ3被压下,接触器KM3得电吸合,进给电动机M2正转,带动工作台作向下(或向前)运动。
2.3 辅助电路及保护环节
辅助电路及保护环节包括冷却泵电动机控制和照明电路控制。
因为主轴电动机M1和冷却泵电动机M3采用顺序控制,主轴电动机启动后,扳动组合开关QS2可控制冷却泵电动机M3。铣床的照明由变压器T输出36V的安全电压,由开关SA4控制。熔断器FU5作为照明电路的短路保护。
3 PLC控制系统的分析与设计
3.1 改造方法
对X62W万能铣床进行电气控制线路的PLC改造,主要是改造控制电路,而对电源电路、主电路及照明电路可保持不变。去掉变压器TC的输出及整流器的输出部分,采用PLC控制,为了确保各种联锁功能,需要将位置开关SQ1~SQ6、按钮开关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分别用一对常开和常闭触头接入PLC的输入端子。输出器件有三个不同等级的电压,一个是接触器使用的220V交流电压,另一个是电磁离合器使用的24V直流电压,还有一个是照明使用的36V交流电压。把PLC的输出口分成三组连接点。
3.2 PLC硬件设计
X62W万能铣床控制系统的输入点数为16点,输出点数为9点,根据输入输出口的数量,可选择三菱FX1S-30MR型PLC。所有的电器元件还可采用改造前的型号,电器元件的安装位置也不变。X62W万能铣床各个输入/输出点的PLC地址分配如表1所示,X62W万能铣床的PLC I/O接线图如图2所示。
3.3 PLC程序设计[3,4]
根据X62W万能铣床的控制电路,设计该电气控制系统的PLC控制梯形图,如图3所示。该程序共有9条支路,在梯形图中已反映了原继电器电路中的各种逻辑关系。
第1支路,主轴电动机的启动与停止控制。当按下按钮SB1(或SB2)、SB5(或SB6)及位置开关SQ1接入PLC的X0、X2、X7输入接点。主轴启动后,通过输出继电器Y1将进给控制电路电源接通。
第2支路,主轴制动及更换铣刀功能。反映KM2及YC3的工作逻辑关系,当需要快速停车时,按下SB5或SB6时,X2常开触点闭合,Y10输出,当KM2常闭触头断开,使电磁离合器YC2失电,同时电磁离合器YC3得电,抱紧主轴;当更换铣刀时,按下松紧开关SA1(接点X4),将主轴抱紧,换刀很方便,与此同时,X4的常闭触头断开,切断控制电路电源。
第3支路,表达工作台六个方向的进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。这是一支非常重要的支路,也是PLC程序设计的重点和难点。主要包括4个方面。
(1)圆工作台的控制:按下主轴启动按钮SBl或SB2,接触器KMl得电吸合,因为SQ2-2(对应接点X10)、SQ3-2(对应接点X12)、SQ4-2(对应接点X12)、SQ6-2(对应接点X14)、SQ5-2(对应接点X14)、SA2-2(对应接点X5)、KM4(对应接点Y4)常闭触点闭合,主轴电动机M1启动,接触器KM3得电,进给电动机M2启动正转。工作台沿一个方向做旋转运动。
(2)工作台向右运动的控制:当压下限位开关SQ5-1(对应接点X11),因为SQ2-2(对应接点X10)、SQ3-2(对应接点X12)、SQ4-2(对应接点X12)、SA2-3(对应接点X5)、KM4(对应接点Y4)常闭触点闭合,正向接触器KM3得电,进给电动机M2启动正转,工作台向右运动。
(3)工作台作向下(或向前)运动的控制:当压下限位开关SQ3-1(对应接点X11),因为SA2-1(对应接点X5)、SQ5-2(对应接点X14)、SQ6-2(对应接点X14)、SA2-3(对应接点X5)、KM4(对应接点Y4)常闭触点闭合,正向接触器KM3得电,进给电动机M2启动正转,工作台作向下(或向前)运动。
(4)进给变速的冲动控制:压下开关SQ2,SQ2-2先断开,SQ2-1后接通,SA2-l(对应接点X5)、SQ5-2(对应接点X14)、SQ6-2(对应接点X14)、SQ4-2(对应接点X12)、SQ3-2(对应接点X12)、SQ2-1(对应接点X10)、KM4(对应接点Y4)常闭触点闭合,接触器KM3得电,进给电动机M2启动正转。
第4支路,反转控制,即工作台向左移动的控制。压下限位开关SQ6-1(对应接点X13),因为SQ2-2(对应接点X10)、SQ3-2(对应接点X12)、SQ4-2(对应接点X12)、SA2-3(对应接点X5)、KM3(对应接点Y3)常闭触点闭合,正向接触器KM4得电,进给电动机M2启动反转,工作台向左移动。常闭触头串联在左右进给控制电路中,可实现联锁。
工作台作向上(或向后)运动的控制。压下限位开关SQ4-1(对应接点X13),输出Y4,因为SA2-1(对应接点X5)、SQ5-2(对应接点X14)、SQ6-2(对应接点X14)、SA2-3(对应接点X5)、KM3(Y对应接点3)常闭触点闭合,正向接触器KM4得电,进给电动机M2反转。工作台做向上(或向后)运动。电路同样可实现联锁。
第6支路,冷却泵电动机M3的启停控制电路。由开关QS2(对应接点X3)控制,该电路与主轴电动机之间采用顺序控制:主轴电路启动后,冷却泵才能启动;主轴停止,它随着停止。
第5、7、8支路,工作台快速进给启动控制。可通过操作快速移动按钮SB3(或SB4)对应输入接点X1,使KM2得电,控制Y6、Y7的输出,分别接通快速电磁离合器YC3和切断常速电磁离合器YC2,再配合各个方向的操纵手柄,实现工作台向相应方向的快速移动。
第9支路,照明控制。由转换开关SA4(对应输入接点X6)控制Y0实现。
这里值得注意的是:对输入常闭接点的编程,要特别仔细,否则将造成编程错误。如图2中的SQ1、SQ2、SQ3-2、SQ4-2、RF1、RF2、RF3常闭接点如不改成常开接点,那么常闭接点和PLC的公共端COM就会接通,在PLC内部电源作用下输入继电器(X7、X10、X12、X14、X15、X16、X17)线圈也接通,常闭接点已断开,输出继电器是不会动作的。解决这类问题的方法是把常闭接点改为常开接点,这样就可采用常规的方法画梯形图了,采用这种方法比较简单,也不易出错。
4 结束语
X62W万能铣床是普遍使用的机械加工机床,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。X62W万能铣床的电气控制系统,由于线路触点多、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。若将电气控制系统进行PLC改造,不但可保证原电路的工作逻辑关系和整机的安全性能,而且改造后的PLC控制系统还能适应经常变动的工艺条件。PLC工作稳定可靠,抗干扰能力很强,可大大减轻控制系统故障,提高整机效率,并取得较好的经济效益。
参考文献
[1]王兵.常用机床电气检修[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2006.
[2]刘祖其.机床电气控制与PLC[M].北京:高等教育出版社,2009.
[3]周斌.PLC在X62万能铣床电气控制系统改造中的应用[J].机电工程技术,2009,38(1):20-23.
卧式万能铣床 篇7
一、X62W万能铣床电气原理图教学
X62W万能铣床电气故障检修作为整体教学项目, 弄清楚机床电气控制线路中机械部分与电器元件的配合、电器元件的操作顺序、电动机的动作过程及各指示灯的电气控制, 是学生掌握X62W万能铣床电气故障检修方法和提高检修效率的关键。这要求学生能够识读X62W万能铣床电气工作原理图, 原理图教学主要从以下三方面入手。
1. 原理图识图教学
只有真正具备了原理图的识读能力, 才能够进行故障维修、安装调试等工作, 培养学生电气原理图的识图能力至关重要。识读电气原理图教学, 一看主电路, 看电路有几台电动机, 各有什么特点, 采用什么启动方法, 有无调速和制动。二看控制电路, 控制电路是电气原理图的核心所在, 从主电路的接触器入手, 按动作的先后次序一个一个分析, 弄清楚它们的动作条件和作用, 先化整为零进行局部分析, 再完成整体分析, 此外还要看电路中有哪些保护环节。
X62W万能铣床电气工作原理图主电路包括主轴电动机M1正转或反转接线是通过组合开关SA5手动选择的, 控制接触器KM1的主触点只控制电源的接入与切断。进给电动机M2在工作过程中可频繁变换转动方向, 因而仍采用接触器正反转控制。冷却泵电动机M3根据加工要求提供切削液, 单向运行, 由接触器KM6控制。控制电路分析包括主轴电动机M1的控制;主轴变速时的瞬时冲动控制;进给电动机M2的控制。进给电动机M2的控制电路分为三部分:第一部分为顺序控制部分, 当主轴电动机启动后, 接触器KM1辅助动合触点闭合, 进给用接触器KM3与KM4的线圈电路方能通电工作;第二部分为工作台各进给运动之间的联锁控制部分, 实现水平工作台各运动之间的联锁, 也可实现水平工作台与圆工作台工作之间的联锁;第三部分为进给电动机正反转接触器线圈电路部分。冷却泵电动机M3的控制, 合上开关SA1, 接触器KM6得电, 启动冷却泵;断开开关SA1, 接触器KM6失电, 冷却泵停止。
2. 分知识点教学
X62W万能铣床电气原理图包括按顺序启动控制电路、多地点控制电路, 串电阻启动电路和反接制动等基本电路, 这些都是构成X62W万能铣床电气原理图的基本知识点。学习X62W万能铣床电气原理图整体电路之前必须掌握以上最基本的电路。整个“X62W万能铣床控制系统运行维护”项目包括四个子任务, 任务 (1) :安装和操作三相笼型异步电动机能耗制动控制线路;任务 (2) :安装和操作顺序控制电路;任务 (3) :安装和操作多地点控制线路;任务 (4) :X62W铣床电气控制线路常见故障分析及排除。前三个任务是分知识点, 是完成任务 (4) 的技术支撑, 是为最后任务 (4) 服务的。通过分知识点的学习, 掌握最基本的电气控制规律, 常用元器件的结构、用途、性能以及选用方法。
3. 采用动画辅助教学
教学中辅以Flash动画, 使静止和抽象的电器元件结构和工作原理变成形象的动画, 使回路和系统中的元器件的先后动作顺序及电流的流向一目了然, 对学生读懂复杂的电气原理图起到了帮助作用。采用动画演示辅助教学, 提高了教学过程的生动性, 好教易学, 强化了学生对元器件结构和工作原理的理解, 以及对电气原理图的工作原理的理解, 很受学生的欢迎。
二、故障检修方法教学
1. 故障检修方法
机床的电气控制系统在运行过程中往往会发生一些故障, 电气故障的检修查找是一项技术性较强的工作, 也是实际工作中一项十分重要的工作。而电气故障现象是不同的, 具有同一性和多样性, 这种故障现象的同一性和多样性给查找故障带来了复杂性。但是, 故障现象是检查电气故障的基本依据, 是电气故障检查的起点, 因而要对电气故障现象进行仔细观察、分析, 查找出故障现象中最主要的、最典型的方面。电气故障的检修是有一定的规律可循的, 一般应按照如下步骤和方法进行。
问。询问机床操作人员故障发生前后的情况如何, 有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的部位, 分析出故障的原因。看。观察熔断器内的熔体是否熔断, 其他电气元件有无烧毁、发热、断线, 导线连接螺钉是否松动, 触点是否氧化、积尘等。要特别注意高电压、大电流的地方, 活动机会多的部位, 容易受潮的接插件等。听。电动机、变压器、接触器等正常运行时的声音和发生故障时的声音是有区别的, 听声音是否正常, 可以帮助寻找故障的范围、部位。摸。电动机、电磁线圈、变压器等发生故障时, 温度会显著上升, 因此可在切断电源后用手去触摸判断元件是否正常。
在教学中所有的电气故障主要是人为设置的故障, 故障现象较为明显, 用于训练学生的机床电气控制系统故障检查判断能力, 学生应根据机床通电操作, 观察到故障的具体体现, 先用逻辑分析法判断出故障可能出现的部位, 缩小检查范围, 然后再用电压法或电阻法确定出具体的故障点。所谓逻辑分析法就是根据机床控制线路工作原理、控制环节的动作程序以及它们之间的联系, 结合故障现象作具体的分析, 迅速地缩小检查范围, 然后判断故障所在。其特点就是可以快速而准确地判断出故障范围。
2. 故障检修时的注意事项
在维修机床线路时, 若不遵守安全操作规范, 容易造成机床损坏, 甚至发生人身伤害事故。因此, 在维修中, 必须遵守下面的安全操作规范: (1) 维修要停电, 带电检修必须有监护人。 (2) 维修人员必须熟悉机床电气的电路原理。 (3) 掌握一般检修方法, 合理选择元件。 (4) 检修照明使用安全电压。 (5) 有储能元件的电路停电后一定要放电。 (6) 维修时应在消除产生故障的原因后再更换损坏元件。 (7) 维修后各种保护性能必须满足安全要求。 (8) 拆装电机等使用专用工具。 (9) 修理后的机床电气装置要达到质量标准。 (10) 排除故障后必须通电试车。11文明维修预防火灾。12注意积累维修经验。
在实际教学中, 要强调安全用电的重要性, 防止危害人身安全和使设备受损。一是进行通电试车时, 要做到用电安全, 双脚必须站在绝缘垫上, 尽量采用单手操作。二是合理使用测量工具, 使用万用表要注意档位的选择, 先看档位再测量。一般测量线圈时选用R×10档, 其余选用R×1档。三是采用电阻法测量时, 要保证断电操作。四是带电测量电压时, 必须有指导教师监护。五是严禁扩大故障范围或产生新的故障, 排除故障时, 必须修复故障点。
三、故障排查教学案例分析
让学生到机床电气维修实训柜上, 进行X62W万能铣床电气故障检修训练。学生练习前, 教师做好示范讲解, 举一反三, 使学生能够安全规范地操作。学生可以分组进行、相互配合、自由讨论, 教师辅以指导, 充分发挥教学做一体化的优势, 不仅做到理论与实践的联系与沟通, 而且能提高学生的学习兴趣以及激发学生学习的主动性。
故障现象举例:主轴电动机不能启动。根据原理图分析, 故障原因可能为: (1) 熔断器FU1、FU2、FU3中有熔断; (2) 热继电器触点FR1 (1—2) 触点接触不良; (3) 变速冲动开关SQ7的触点接触不良, 开关位置移动或撞坏; (4) 接触器常闭点KM2 (9—10) 接触不良; (5) 接触器KM1线圈损坏;排除方法: (1) 检查熔断器FU1、FU2、FU3是否有熔断, 并给予相应的处理或更换; (2) 检查热继电器常闭点FR1 (1—2) 触点是否接触不良, 并予以修复。 (3) 检查冲动开关SQ7的触点, 调整开关位置, 并予以修复或更换; (4) 检查接触器KM2 (9—10) 常闭点接触是否正常, 并予以修复; (5) 用万用表检查接触器KM2线圈有无断线, 并给予相应的处理或更换。
学生完成任务后教师与学生共同对设备进行质量检测。在这一阶段, 学生可以学习到电气故障检测的原理和方法, 对检测中发现的问题进行判断与分析, 学会判断产生问题的原因, 了解自己的失误, 并学会解决问题的方法, 使知识更加完善。同时, 教师强调理论知识的作用, 使学生形成理论指导实践的意识。
四、课程考核
课程采取以过程考核为主的多元化考核方式, 主要考核学生的职业素质和技能。职业素质考核方法:沿纵向以项目为单元, 逐项考核。当本项目的全部工作任务和实操训练完成后, 将各任务考核成绩累加。横向重点考核学生能力发展的渐进过程, 即随着学习内容的扩展, 评价学生完成工作任务的质量、合作能力及个人素质等, 将纵向和横向的考核成绩按比例综合, 即为学生学习本项目的最终成绩。
机床电气故障检修采用项目化教学能很好地体现理论与实践的有机结合, 在完成工作任务的同时, 能让学生直接体会专业理论知识在实践中的具体运用, 理解企业实践离不开理论的指导, 明确学习理论知识的目的, 使学生做到“懂原理, 会操作, 能维护”。项目化教学使学生掌握了与从业相关的职业技能, 培养了学习能力和学习习惯, 发展了综合解决问题的能力, 培养了学生的团队合作精神, 对学生职业持续发展和终身学习有着重要意义。
参考文献
[1]徐朔.项目教学法的内涵、教育追求和教学特征[J].职业技术教育, 2008 (28) .