PLC改造Z3040摇臂钻床的设计.pdfVIP

PLC改造Z3040摇臂钻床的设计

传统机床控制系统基本上采用继电—接触器电气控制方式。由

于这种控制线路触点多、线路复杂,使用多年后,常会因为故障多、

维修量大、维护不便及可靠性差而影响正常生产。还有部分机床虽

然还能正常工作,但其精度、效率以及自动化程度已不能满足当前

生产工艺要求,对这些机床进行改造势在必行。下面,笔者以三菱公

司的fx2n-32mr型plc为例,对z3040型摇臂钻床的电气控制线路

进行改造,探讨传统机床电气控制线路改造的设计方法。

一、z3040摇臂钻床的电气控制线路及控制原理

图1为z3040摇臂钻床的电气控制线路图,其控制过程简述如

下:

1.主电路分析

控制的电动机共有四台。

z3040摇臂钻床主运动和进给运动共用一台主电动机m1。加工

螺纹时要求主轴能正反向旋转,主轴正反转是采用机械方法来实现

的,所以m1只需单向旋转,主电动机功率为3kw,用sbl、sb2实现启

动和停止控制,用热继电器frl作过载保护。

摇臂的升降由升降电动机m2拖动,要求电动机能正反向旋转,m2

功率为1.1kw。sb3、sb4分别为摇臂上升和下降按钮,由km2、km3

控制电动机m2正反转以实现摇臂的升降移动。

立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开是采用电动机m3带动液压泵,

通过夹紧机构实现的。其夹紧与松开是通过控制电动机的正反转送

出不同流向的压力油推动活塞带动菱形块动作来实现的。所以,液

压泵电动机m3要求能正反向旋转,由km4、km5实现正反转控制,m3

功率为0.6kw,用热继电器fr2作过载保护。

冷却泵电动机m4只需单向旋转,其功率为0.125kw,由旋转开关

sa1直接控制单向旋转。

2.控制电路分析

(1)主轴电动机m1的控制。按启动按钮sb2→接触器km1吸合并

自锁→主轴电动机m1启动运行,同时指示灯hl3显亮。按停止按钮

sb1→km1释放→m1停止,同时指示灯hl3熄灭。

(2)摇臂升降控制。按下上升点动按钮sb3→时间继电器kt线圈

得电→km4、yv同时线圈得电,液压泵电动机m3启动,摇臂松开→sq2

动作,km2得电、km4断电→摇臂上升→摇臂上升到位后,松开按钮

sb3→km2和kt同时断电释放→m2停止,摇臂停止上升→由于kt线

圈失电,经1~3秒延时,其延时闭合的常闭触点复位→km5吸合→液

压泵电动机反转→压力油经分配阀体进入摇臂的“夹紧油腔”摇臂

夹紧。同时,活塞杆通过弹簧片使sq3的动断触点断开→km5断电释

放→液压泵电动机停止,最终完成摇臂的“松开—上升—夹紧”的

整套动作。摇臂的下降由sb4控制km3,启动m2反转来实现,与摇臂

上升过程类似。

其中,摇臂的松开及夹紧到位分别由行程开关sq2及sq3的动作

发出信号。摇臂升降的上下限位保护分别由sq1及sq5实现。kt为

断电延时型时间继电器,其作用是在摇臂升降到位后,延时1~3秒再

启动m3将摇臂夹紧。

(3)立柱和主轴箱的夹紧与松开控制。sb5和sb6分别为松开与

夹紧控制按钮,由它们点动km4、km5,去控制m3的正、反转,由于

sb5、sb6的动断触点(5-21-22)串联在yv线圈支路中。所以在操作

sb5、sb6点动m3的过程中,电磁阀yv断电,液压泵供出的压力油进

入主轴箱和立柱的松开、夹紧油腔,而不进入摇臂松开夹紧油腔,进

而推动松、紧机构实现主轴箱和立柱的松开、夹紧,同时“松开/夹

紧指示灯”hl1或hl2亮。

二、plc改造z3040摇臂钻床的设计过程

1.准备好所需的工具、仪表及器材

2.列出输入/输出元件的地址分配

根据图1所示的z3040摇臂钻床继电器控制线