下面是小编为大家整理的炮塔铣床说明书,供大家参考。希望对大家写作有帮助!
炮塔铣床说明书2篇
炮塔铣床说明书篇1
X62W万能铣床说明书
目录
1.摘要
2. x62w万能铣床简介
3. x62w万能铣床的基本组成
4. x62w万能铣床工作原理
5. x62w万能铣床原理图
6. x62w机床分析
7. X62W万能铣床电气线路的故障与维修
8.X62W万能铣床模拟装置的安装与试运行操作
9. X62W万能铣床电气控制线路故障排除训练指导
10. 教学演示、故障图及设置说明
一.摘要
铣床是用铣刀对工件进行铣床前加工的机床。铣床除了能铣前平面、沟槽、齿轮、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的平面；
效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创造的卧式铣床，为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创立了第一台万能铣床，这是升降的邹形；
1884年又出现了龙门铣床；
二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换，1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提升了铣床的自动化程度。尤其是70年代后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到了应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度和效率。
二、x62w万能铣床简介
卧式万能升降台铣床简称万能铣床，它是铣床中应用最多的一种。图8-55所示为X6132型卧式万能铣床。其主要组成部分：
1．床身床身用来固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。内部装有主电动机，主轴变速机构，主轴，电器设备及润滑油泵等部件。
2．横梁横梁一端装有吊架，用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动，其伸出长度由刀杆长度来进行调整。
3．主轴是用来安装刀杆并带动铣刀旋转的。主轴是一空心轴，前端有7:24的精密锥孔，其作用是安装铣刀刀杆锥柄。
4．纵向工作台纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动, 以带动台面上的工件作纵向进给。台面上的 T形槽用以安装夹具或工件。
5．横向工作台横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。
6．转台转台可将纵向工作台在水平面内扳转一定的角度(正、反均为0～45o)，以便铣削螺旋槽等。具有转台的卧式铣床称为卧式万能铣床。
7．升降台 升降台可以带动整个工作台沿床身的垂直导轨上下移动, 以调整工件与铣刀的距离和垂直进给。
8．底座底座用以支承床身和升降台，内盛切削液。
车载式液压升降台 单叉固定式升降台 固定式液压升降台 固定式油压升降台 豪华式液压升降台
三、X62W万能铣床的基本组成
1、面板1
面板上安装有机床的所有主令电器及动作指示灯、机床的所有操作都在这块面板上进行，指示灯可以指示机床的相应动作。
2、面板2
面板上装有断路器、熔断器、接触器、热继电器、变压器等元器件，这些元器件直接安装在面板表面，可以很直观的看它们的动作情况。
3、电动机
三个380V三相鼠笼异步电动机，分别用作主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。
4、故障开关箱
设有32个开关，其中K1到K29用于故障设置；
K30到K31四个开关保留；
K32用作指示灯开关，可以用来设置机床动作指示与不指示。
四、x62w万能铣床工作原理
机械部分是由机架、工作台、卧铣主轴、可拆装立铣头、工作台传动变速箱、主轴传动变速箱组成。电路由控制线路、主轴电机（约7.5KW)、工作台电机（2.4KW)、冷却水泵电机（0.12KW)、离合线圈、24V照明线路组成。原理：由三相380V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。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为线切割的电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、 切割 成型。
线切割主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如线切割可以加工冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、线切割还可以加工各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等.线切割有许多无可比拟的优点,比如: 线切割 具有加工余量小、 线切割 具有加工精度高、 线切割具有生产周期短、线切割具有制造成本低等突出优点，线切割已在生产中获得广泛的应用
五、x62w万能铣床原理图
六、x62w万能铣床机床分析
1、机床的主要结构及运动形式
（1）主要结构 由床身、主轴、刀杆、
横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等
几部分组成，如右图所示。
（2）运动形式
1）主轴转动是由主轴电动机通过弹性
联轴器来驱动传动机构，当机构中的一个双
联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。
1）工作台面的移动是由进给电动机驱动，它通过机械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动，即：工作台面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。
2、机床对电气线路的主要要求
（1）机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。
（2）由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。
（3）工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬间冲动、快速进给及两地控制等要求。
（4）冷却泵电动机只要求正转。
（5）进给电动机与主轴电动机需实现两台电动的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。
3．电气控制线路分析
机床电气控制线路见图。电气原理图是由主电路 、控制电路和照明电路三部分组成。
（1）主电路 有三台电动机。M1是主轴电动机；
M2是进给电动机；
M3是冷却泵电动机。
1）主轴电动机M1通过换相开关SA5与接触器KM1配合，能进行正反转控制，而与接触器KM2﹑制动电阻器R及速度继电器的配合,能实现串电阻瞬时冲动和正反转反接制动控制,并能通过机械进行变速。
2）进给电动机M2能进行正反转控制，通过接触器KM3、KM4与行程开关及KM5、牵引电磁铁YA配合，能实现进给变速时的瞬时冲动、六个方向的常速进给和快速进给控制。
3）冷却泵电动机M3只能正转。
4）熔断器FU1作机床总短路保护，也兼作M1的短路保护；
FU2作为M2、M3及控制变压器TC、照明灯EL的短路保护；
热继电器FR1、FR2、FR3分别作为M1、M2、M3的过载保护。
（2）控制电路
1）主轴电动机的控制（电路见图1）
①SB1、SB3与SB2、SB4是分别装在机床两边的停止（制动）和启动按钮，实现两地控制，方便操作。
②KM1是主轴电动机启动接触器，KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。
③SQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。
④主轴电动机需启动时，要先将SA5扳到主轴电动机所需要的旋转方向，然后再按启动按钮SB3或SB4来启动电动机M1。
⑤M1启动后，速度继电器KS的一副常开触点闭合，为主轴电动机的停转制动作好准备。
⑥停车时，按停止按钮SB1或SB2切断KM1电路，接通KM2电路，改变M1的电源相序进行串电阻反接制动。当M1的转速低于120转/分时，速度继电器KS的一副常开触点恢复断开，切断KM2电路，M1停转，制动结束。
据以上分析可写出主轴电机转动（即按SB3或SB4）时控制线路的通路：1－2－3－7－8－9－10－KM1线圈－O ；
主轴停止与反接制动（即按SB1或SB2）时的通路：1－2－3－4－5－6－KM2线圈－O
⑦主轴电动机变速时的瞬动（冲动）控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上联动机构进行控制的。
变速时，先下压变速手柄，然后拉到前面，当快要落到第二道槽时，转动变速盘，选择需要的转速。此时凸轮压下弹簧杆，使冲动行程SQ7的常闭触点先断开，
切断KM1线圈的电路，电动机M1断电；
同时SQ7的常开触点后接通，KM2线圈得
电动作，M1被反接制动。当手柄拉到第二
道槽时，SQ7不受凸轮控制而复位，M1停转。
接着把手柄从第二道槽推回原始位置时， （2 主轴变速冲动控制示意图）
凸轮又瞬时压动行程开关SQ7，使M1
反向瞬时冲动一下，以利于变速后的齿轮啮 合。
（图2是主轴变速冲动控制示意图）
但要注意，不论是开车还是停车时，都应以较快的速度把手柄推回原始位置，以免通电时间过长，引起M1转速过高而打坏齿轮。
2）工作台进给电动机的控制，工作台的纵向、横向和垂直运动都由进给电动机M2驱动，接触器KM3和KM4使M2实现正反转，用以改变进给运动方向。它的控制电路采用了与纵向运动机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4、组成复合联锁控制。即在选择三种运动形式的六个方向移动时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态，如书中附图所示。
由原理图可知：M2电机在主轴电机M1起动后才能进行工作。在机床接通电源后，将控制圆工作台的组合开关SA3-2（21-19）扳到断开状态，使触点SA3-1（17－18）和SA3-3（11－21）闭合，然后按下SB3或SB4，这时接触器KM1吸合，使KM1（8－12）闭合，就可进行工作台的进给控制。
①工作台纵向（左右）运动的控制，工作台的纵向运动是由进给电动机M2驱动，由纵向操纵手柄来控制。此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的顶面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有三个：向左、向右、零位。当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构压下行程SQ2或SQ1，使接触器KM4或KM3动作，控制进给电动机M2的转向。工作台左右运动的行程，可通过调整安装在工作台两端的撞铁位置来实现。当工作台纵向运动到极限位置时，撞铁撞动纵向操纵手柄，使它回到零位，M2停转，工作台停止运动，从而实现了纵向终端保护。
工作台向左运动：在M1启动后，将纵向操作手柄扳至向右位置，一方面机械接通纵向离合器，同时在电气上压下SQ2，使SQ2-2断，SQ2-1通，而其他控制进给运动的行程开关都处于原始位置，此时使KM4吸合，M2反转，工作台向右进给运动。其控制电路的通路为 ：11－15－16－17－18－24－25－KM4线圈－O，工作台向右运动：当纵向操纵手柄扳至向左位置时，机械上仍然接通纵向进给离合器，但却压动了行程开关SQ1，使SQ1-2断，SQ1-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向右进给运动，其通路为：11－15－16－17－18－19－20－KM3线圈－O 。
②工作台垂直（上下）和横向（前后）运动的控制：工作台的垂直和横向运动，由垂直和横向进给手柄操纵。此手柄也是复式的，有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。手柄的联动机械一方面压下行程开关SQ3或SQ4，同时能接通垂直或横向进给离合器。操纵手柄有五个位置（上、下、前、后、中间），五个位置是联锁的，工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁，将操纵十字手柄撞到中间位置，使M2断电停转。
工作台向后（或者向上）运动的控制：将十字操纵手柄扳至向后（或者向上）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ3，使SQ3-2断，SQ3-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向后（或者向上）运动。
其通路为：11－21－22－17－18－19－20－KM3线圈－O；
工作台向后（或者向上）运动的控制：将十字操纵手柄扳至向前（或者向下）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ4，使SQ4-2断，SQ4-1通，使KM4吸合，M2反转，工作台向前（或者向下）运动。其通路为：11－21－22－17－18－24－25－KM4线圈－O。
③进给电动机变速时的瞬动（冲动）控制：变速时，为使齿轮易于啮合，进给变速与主轴变速一样，设有变速冲动环节。当需要进行进给变速时，应将转速盘的蘑菇形手轮向外拉出并转动转速盘，把所需进给量的标尺数字对准箭头，然后再把蘑菇形手轮用力向外拉到极限位置并随即推向原位，就在一次操纵手轮的同时，其连杆机构二次瞬时压下行程开关SQ6，使KM3瞬时吸合，M2作正向瞬动。
其通路为：11－21－22－17－16－15－19－20－KM3线圈O，由于进给变速瞬时冲动的通电回路要经过SQ1-SQ4四个行程开关的常闭触点，因此只有当进给运动的操作手柄都在中间（停止）位置时，才能实现进给变速冲动控制，以保证操作时的安全。同时，与主轴变速时冲动控制一样，电动机的通电时间不能太长，以防止转速过高，在变速时打坏齿轮。
④工作台的快速进给控制：为提高劳动生产率，要求铣床在不作铣切加工时，工作台能快速移动。
工作台快速进给也是由进给电动机M2来驱动，在纵向、横向和垂直三种运动形式六个方向上都可以实现快速进给控制。
主轴电动机启动后，将进给操纵手柄扳到所需位置，工作台按照选定的速度和方向作常速进给移动时，再按下快速进给按钮SB5（或SB6），使接触器KM5通电吸合，接通牵引电磁铁YA，电磁铁通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按运动方向作快速进给运动。当松开快速进给按钮时，电磁铁YA断电，摩擦离合器断开，快速进给运动停止，工作台仍按原常速进给时的速度继续运动。
3）圆工作台运动的控制：铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时，可在工作台上安装圆形工作台及其传动机械，圆形工作台的回转运动也是由进给电动机M2传动机构驱动的。
圆工作台工作时，应先将进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，然后将圆工作台组合开关SA3扳到圆工作台接通位置。此时SA3-1断，SA3-3断，SA3-2通。准备就绪后，按下主轴启动按钮SB3或SB4,则接触器KM1与KM3相继吸合。主轴电机M1与进给电机M2相继启动并运转，而进给电动机仅以正转方向带动圆工作台作定向回转运动。其通路为：11－15－16－17－22－21－19－20－KM3线圈－O，由上可知，圆工作台与工作台进给有互锁，即当圆工作台工作时，不允许工作台在纵向、横向、垂直方向上有任何运动。若误操作而扳动进给运动操纵手柄（即压下SQ1－SQ4、SQ6中任一个），M2即停转。
七、X62W万能铣床电气线路的故障与维修
铣床电气控制线路与机械系统的配合十分密切，其电气线路的正常工作往往与机械系统的正常工作是分不开的，这就是铣床电气控制线路的特点。正确判断是电气还是机械故障和熟悉机电部分配合情况，是迅速排除电气故障的关键。这就要求维修电工不仅要熟悉电气控制线路的工作原理，而且还要熟悉有关机械系统的工作原理及机床操作方法。下面通过几个实例来叙述X62W铣床的常见故障及其排除方法。
（1）主轴停车时无制动 主轴无制动时要首先检查按下停止按钮SB1或SB2后，反接制动接触器KM2是否吸合，KM2不吸合，则故障原因一定在控制电路部分，检查时可先操作主轴变速冲动手柄，若有冲动，故障范围就缩小到速度继电器和按钮支路上。若KM2吸合，则故障原因就较复杂一些，其故障原因之一，是主电路的KM2、R制动支路中，至少有缺一相的故障存在；
其二是，速度继电器的常开触点过早断开，但在检查时，只要仔细观察故障现象，这两种故障原因是能够区别的，前者的故障现象是完全没有制动作用，而后者则是制动效果不明显。
以上分析可知，主轴停车时无制动的故障原因，较多是由于速度继电器KS发生故障引起的。如KS常开触点不能正常闭合，其原因有推动触点的胶木摆杆断裂；
KS轴伸端圆销扭弯、磨损或弹性连接元件损坏；
螺丝销钉松动或打滑等。若KS常开触点过早断开，其原因有KS动触点的反力弹簧调节过紧；
KS的永久磁铁转子的磁性衰减等。
应该说明，机床电气的故障不是千篇一律的，所以在维修中，不可生搬硬套，而应该采用理论与实践相结合的灵活处理方法。
（2）主轴停车后产生短时反向旋转 这一故障一般是由于速度继电器KS动触点弹簧调整得过松，使触点分断过迟引起，只要重新调整反力弹簧便可消除。
（3）按下停止按钮后主轴电机不停转：产生故障的原因有：接触器KM1主触点熔焊；
反接制动时两相运行；
SB3或SB4在启动M1后绝缘被击穿。这三种故障原因，在故障的现象上是能够加以区别的：如按下停止按钮后，KM1不释放，则故障可断定是由熔焊引起；
如按下停止按钮后，接触器的动作顺序正确，即KM1能释放，KM2能吸合，同时伴有嗡嗡声或转速过低，则可断定是制动时主电路有缺相故障存在；
若制动时接触器动作顺序正确，电动机也能进行反接制动，但放开停止按钮后，电动机又再次自启动，则可断定故障是由启动按钮绝缘击穿引起。
（4）工作台不能作向上进给运动 由于铣床电气线路与机械系统的配合密切和工作台向上进给运动的控制是处于多回路线路之中，因此，不宜采用按部就班地逐步检查的方法。在检查时，可先依次进行快速进给、进给变速冲动或圆工作台向前进给，向左进给及向后进给的控制，来逐步缩小故障的范围（一般可从中间环节的控制开始），然后再逐个检查故障范围内的元器件、触点、导线及接点，来查出故障点。在实际检查时，还必须考虑到由于机械磨损或移位使操纵失灵等因素，若发现此类故障原因，应与机修钳工互相配合进行修理。
下面假设故障点在图区20上行程开关SQ4-1由于安装螺钉松动而移动位置，造成操纵手柄虽然到位，但触点SQ4-1（18－24）仍不能闭合，在检查时，若进行进给变速冲动控制正常后，也就说明向上进给回路中，线路11－21－22－17是完好的，再通过向左进给控制正常，又能排除线路17－18和24－25－O存在故障的可能性。这样就将故障的范围缩小到18－SQ4－1－24的范围内。再经过仔细检查或测量，就能很快找出故障点。
（5）工作台不能作纵向进给运动 应先检查横向或垂直进给是否正常，如果正常，说明进给电动机M2、主电路、接触器KM3、KM4及纵向进给相关的公共支路都正常，此时应重点检查图区17上的行程开关SQ6（11－15）、SQ4-2及SQ3-2，即线号为11－15－16－17支路，因为只要三对常闭触点中有一对不能闭合有一根线头脱落就会使纵向不能进给。然后再检查进给变速冲动是否正常，如果也正常，则故障的范围已缩小到在SQ6（11－15）及SQ1-1、SQ2-1上，但一般SQ1-1、SQ2-1两副常开触点同时发生故障的可能性甚小，而SQ6（11－15）由于进给变速时，常因用力过猛而容易损坏，所以可先检查SQ6（11－15）触点，直至找到故障点并予以排除。
（6）工作台各个方面都不能进给 可先进行进给变速冲动或圆工作台控制，如果正常，则故障可能在开关SA3-1及引接线17、18号上，若进给变速也不能工作，要注意接触器KM3是否吸合，如果KM3不能吸合，则故障可能发生在控制电路的电源部分，即11－15－16－18－20号线路及0号线上，若KM3能吸合，则应着重检查主电路，包括电动机的接线及绕组是否存在故障。
（7）工作台不能快速进给 常见的故障原因是牵引电磁铁电路不通，多数是由线头脱落、线圈损坏或机械卡死引起。如果按下SB5或SB6后接触器KM5不吸合，则故障在控制电路部分，若KM5能吸合，且牵引电磁铁YA也吸合正常，则故障大多是由于杠杆卡死或离合器摩擦片间隙调整不当引起，应与机修钳工配合进行修理。需强调的是在检查中11－15－16－17支路和11－21－22－17支路时，一定要把SA3开关扳到中间空档位置，否则，由于这两条支路是并联的，将检查不出故障点。
八、X62W万能铣床模拟装置的安装与试运行操作
1．准备工作
（1）查看各电器元件上的接线是否紧固，各熔断器是否安装良好。
（2）独立安装好接地线，设备下方垫好绝缘垫，将各开关置分断位置。
（3）插上三相电源
2．操作试运行
插上电源后，各开关均应置分断位置。参看电路原理图，按下列步骤进行机床电气模拟操作运行：
（1）先按下主控电源板的启动按钮，合上低压断路器开关QS。
（2）SA5置左位（或右位），电机M1“正转”或“反转”指示灯亮，说明主轴电机可能运转的转向。
（3）旋转SA4开关，“照明”灯亮。转动SA1开关，“冷却泵电机”工作，指示灯亮。
（4）按下SB3按钮（或SB1按钮），电机M1起动（或反接制动）；
按下SB4按钮（或SB2按钮），M1起动（或反接制动）。注意：不要频繁操作“起动”与“停止”，以免电器过热而损坏。
（5）主轴电机M1变速冲动操作
实际机床的变速是通过变速手柄的操作，瞬间压动SQ7行程开关，使电机产生微转，从而能使齿轮较好实现换档啮合。
本模板要用手动操作SQ7，模仿机械的瞬间压动效果：采用迅速的“点动”操作，使电机M1通电后，立即停转，形成微动或抖动。操作要迅速，以免出现“连续”运转现象。当出现“连续”运转时间较长，会使R发烫。此时应拉下闸刀后，重新送电操作。
（6）主轴电机M1停转后，可转动SA5转换开关，按“起动”按钮SB3或SB4，使电机换向。
（7）进给电机控制操作（SA3开关状态：SA3-1、SA3-3闭合，SA3-2断开）
实际机床中的进给电机M2用于驱动工作台横向（前、后）、升降和纵向（左、右）移动的动力源，均通过机械离合器来实现控制“状态”的选择，电机只作正、反转控制，机械“状态”手柄与电气开关的动作对应关系如下：
工作台横向、升降控制（机床由“十字”复式操作手柄控制，既控制离合器又控制相应开关）。
工作台向后、向上运动—电机M2反转—SQ4压下
工作台向前、向下运动―电机M2正转―SQ3压下
模板操作：按动SQ4，M2反转。按动SQ3，M2正转。
（8）工作台纵向（左、右）进给运动控制：（SA3开关状态同上）
实际机床专用一“纵向”操作手柄，既控制相应离合器,又压动对应的开关SQ1和SQ2，使工作台实现了纵向的左和右运动。
模板操作:将十字开关SA3扳到左边，M2正转。将十字开关SA3扳到右边, M2反转。
（9）工作台快速移动操作。
在实际机床中，按动SB5或SB6按钮，电磁铁YA动作，改变机械传动链中间传动装置，实现各方向的快速移动。
模板操作：在按动SB5或SB6按钮，KM5吸合，相应指示灯亮。
（10）进给变速冲动(功能与主轴冲动相同，便于换档时，齿轮的啮合)
实际机床中变速冲动的实现：在变速手柄操作中,通过联动机构瞬时带动“冲动行程开关SQ6”，使电机产生瞬动。
模拟“冲动”操作，按SQ6，电机M2转动，操作此开关时应迅速压与放，以模仿瞬动压下效果。
（11）圆工作台回转运动控制：将圆工作台转换开关SA3扳到所需位置，此时，SA3-1、SA3-3触点分断，SA3-2触点接通。在起动主轴电机后，M2电机正转，实际中即为圆工作台转动（此时工作台全部操作手柄扳在零位，即SQ1－SQ4均不压下）。
九、X62W万能铣床电气控制线路故障排除训练指导
1.实训内容
(1)用通电试验方法发现故障现象，进行故障分析，并在电气原理图中用虚线标出最小故障范围。
(2)按图排除X62W万能铣床主电路或控制电路中，人为设置的两个电气自然故障点。
2.电气故障的设置原则
(1)人为设置的故障点，必须是模拟机床在使用过程中，由于受到振动、受潮、高温、异物侵入、电动机负载及线路长期过载运行、启动频繁、安装质量低劣和调整不当等原因造成的“自然”故障。
(2)切忌设置改动线路、换线、更换电器元件等由于人为原因造成的非“自然”的故障点。
(3)故障点的设置，应做到隐蔽且设置方便，除简单控制线路外，两处故障一般不宜设置在单独支路或单一回路中。
(4)对于设置一个以上故障点的线路，其故障现象应尽可能不要相互掩盖。否则学生在检修时，若检查思路尚清楚，但检修到定额时间的2/3还不能查出一个故障点时，可作适当的提示。
(5)应尽量不设置容易造成人身或设备事故的故障点，如有必要时，教师必须在现场密切注意学生的检修动态，随时作好采取应急措施的准备。
(6)设置的故障点，必须与学生应该具有的修复能力相适应。
3.实训步骤
(1)先熟悉原理，再进行正确的通电试车操作。
(2)熟悉电器元件的安装位置，明确各电器元件作用。
(3)教师示范故障分析检修过程（故障可人为设置）。
(4)教师设置让学生知道的故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分
析，逐步引导到采用正确的检查步骤和检修方法。
(5)教师设置人为的自然故障点，由学生检修。
4.实训要求
（1）学生应根据故障现象，先在原理图中正确标出最小故障范围的线段，然后采用正确的检查和排故方法并在定额时间内排除故障。
（2）排除故障时，必须修复故障点，不得采用更换电器元件、借用触点及改动线路的方法，否则，作不能排除故障点扣分。
（3）检修时，严禁扩大故障范围或产生新的故障，并不得损坏电器元件。
5.操作注意事项
(1)设备应在指导教师指导下操作，安全第一。设备通电后，严禁在电器侧随意扳动电器件。进行排故训练，尽量采用不带电检修。若带电检修，则必须有指导教师在现场监护。
(2)必须安装好各电机、支架接地线、设备下方垫好绝缘橡胶垫，厚度不小于8mm，操作前要仔细查看各接线端，有无松动或脱落，以免通电后发生意外或损坏电器。
(3)在操作中若发出不正常声响，应立即断电，查明故障原因待修。故障噪声主要来自电机缺相运行，接触器、继电器吸合不正常等。
(4)发现熔芯熔断，应找出故障后，方可更换同规格熔芯。
(5)在维修设置故障中不要随便互换线端处号码管。
(6)操作时用力不要过大，速度不宜过快；
操作频率不宜过于频繁。
(7)实训结束后，应拔出电源插头，将各开关置分断位。
(8)作好实训记录。
十、教学演示、故障图及设置说明
故障设置一览表
炮塔铣床说明书篇2
第一章 绪论1.1研究内容的现状据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。
在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术，计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它技能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。
由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替代，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。
据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。
在机械工业生产中，多品种，中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床，专用机床或数控机床，其中数控机床最能适应这种生产需要的。
1.2 选题的意义数控机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上。通过理论的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；
柔性强，；
易于实现机电一体化；
2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。
X-Y数控工作台机电系统是一个开环控制系统,其结构简单,实用方便而且能够保证一定的精度。X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。因此，选择X-Y数控工作台作为课程设计是对我们机械电子专业的学生具有普遍意义.
1.3 设计内容本文结合普通数控铣床的基本结构，设计了一台X-Y数控工作台，为铣床的数控化奠定了基础。首先，确定了X-Y数控工作台的总体设计方案，包括机械传动部件的选择和数控系统的设计，机械传动部件的选择如导轨副选用，丝杆螺母副的选用，减速装置的选用，步进电动机的选择等。其次，对X-Y数控工作台进行机械部分设计，包括直线导轨副的计算与选型，滚珠丝杠螺母副的计算与选型等。最后，对X-Y数控工作台系统控制的设计。
第二章 总体方案的设计2.1 设计任务
题目：小型数控铣床X-Y工作台的设计
任务：设计一种立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：
1）立铣刀最大直径d=15mm
2）立铣刀齿数Z=3
3）最大铣削宽度
4）最大背吃刀量
5）加工材料为碳素钢
6）X、Y方向的脉冲当量 /脉冲
7）X、Y方向的定位精度均为±0.01 mm
8）工作台空载最快移动速度
9）工作台进给最快移动速度word/media/image5.gif
10）工作台尺寸为300 mm×300 mm
11）加工范围伟350 mm×350 mm
2.2 方案的确定
本设计采用如图2-1所示的总体方案
图2-1 系统结构总体框图
2.2.1机械传动部件的选择（1）导轨副的选用
要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点，广泛应用于精密机床，数控机床和测量仪器等。直线滚动导轨副由滑块和导轨组成，一般滑块装有两组滚珠，当滚珠从工作轨道滚到滑块端部时，会经过端面挡板和滑块中的返回轨道返回，在导轨和滑块之间的滚道内循环滚动。
（2）丝杆螺母副的选用
伺服电动机的旋转运动需要通过丝杆螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量±0.01 mm和的定位精度，滑动滑动丝杆副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。
（3）减速装置的选用
选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙结构。为此，决定采用谐波齿轮减速器，其特点是传动精度与传动效率高，传动平稳，体积小，重量轻等。
（4）伺服电动机的选用
任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快速度也只有3000mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。
（5）检测装置的选用
选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杆螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。
2.2.2控制系统的设计1)设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。
2)对于步进电动机的半闭环控制，选用s7-200系列的plc单片机s7-226作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。
第三章 机械传动部件的计算与选型3.1导轨上移动部件的重量估算
按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为1300N。
3.2铣削力的计算
设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。则查表得立铣时的铣削力计算公式为：
word/media/image7.gif (1)
今选择铣刀直径d=15mm，齿数Z=3，为了计算最大铣削力，在不对称铣削的情况下，取得最大铣削宽度，背吃刀量，每齿进给word/media/image8.gif，铣刀转速n=300r/min。则由(1)式求得最大铣削力：
word/media/image9.gif
采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由表查得，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为word/media/image10.gif=1.1word/media/image11.gif≈1609N, word/media/image12.gif=0.38word/media/image11.gif≈556N, word/media/image13.gif=0.25word/media/image11.gif≈366N,工作台受到垂直方向的铣削力word/media/image14.gif= word/media/image12.gif =556N，受到水平方向的铣削力分别为word/media/image10.gif和word/media/image10.gif。今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向（丝杠轴线方向），则纵向铣削力word/media/image15.gif，径向铣削力word/media/image16.gif=word/media/image13.gif= 366N。
3.3直线滚动导轨副的计算与选型3.3.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取
工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本设计中的X-Y工作台为水平布置，采用双导轨、四滑块的支承形式。考虑最不利的情况，即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为：
word/media/image17.gif+F
其中，移动部件重量word/media/image18.gif，外加载荷word/media/image19.gif，得最大工作载荷word/media/image20.gif。
根据工作载荷word/media/image21.gif，初选直线滚动导轨副的型号为KL系列的JSA-LG15型，其额定动载荷word/media/image22.gif，额定静载荷word/media/image23.gif=12.3 kN。；
图3-2所示为直线滚动导轨副；
各项尺寸参数如下表3-1。
图3-2 JSA-KL型直线导轨副
表3-1 直线滚动导轨副尺寸参数
任务书规定工作台台面尺寸为300mm×300mm，加工范围为350mm×350mm，考虑工作行程留有一定余量，查表，按标准系列，选取导轨长度是640mm。
3.3.2距离额定寿命L的计算
上述选取的KL系列JSA—LG15型导轨副的滚道硬度为HRC60，工作温度不超过100摄氏度，每根导轨上配有两只滑块，精度为4级，工作速度较低，载荷不大。查表3-2word/media/image26.gif表3-5，分别取硬度系数word/media/image27.gif=1.0,温度系数word/media/image28.gif=1.00,接触系数word/media/image29.gif=0.81,精度系数word/media/image30.gif=0.9,载荷系数word/media/image31.gif=1.5，得距离寿命：
word/media/image32.gif
远大于期望值50km，故距离额定寿命满足要求。
表3-2 硬度系数
表3-3 温度系数
表3-4 接触系数
表3-5 精度系数
表3-5 载荷系数
3.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型3.4.1最大工作载荷的计算
如前页所述，在立铣时，工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）word/media/image33.gif=1609N，受到横向的载荷（与丝杠轴线垂直）word/media/image16.gif= 366N，受到垂直方向的载荷（与工作台垂直）word/media/image14.gif= 556N。
已知移动部件总重量G=1300N，按矩形导轨进行计算，查表3-29，取颠覆力矩影响系数K=1.1，滚动导轨上的摩擦因数μ=0.005 。求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：
word/media/image34.gif
3.4.2最大动载荷FQ的计算
设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min，初选丝杠导程word/media/image35.gif=5 mm，则此时丝杠转速n=v/word/media/image35.gif = 80 r/min。
取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h，代入L0=60nT/106，得丝杠寿命系数L0=72（单位为：106 r）查表，取载荷系数 fW =1.2，滚道硬度为HRC60时，取硬度系数fH=1.0，求得最大载荷：
word/media/image36.gif
3.4.3初选型号
根据计算出的最大载荷和初选的丝杠导程，查表，选择G系列2006-3型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为20mm，导程为5mm，滚珠直径是3.5mm，丝杠底径是15.8mm，丝杠外径是19.3mm。循环滚珠为3圈×1列，精度等级取5级，额定动载荷为9366N。大于FQ，满足要求。
3.4.4传动效率η的计算
将公称直径word/media/image37.gif，导程word/media/image38.gif，代入word/media/image39.gif= arctan[Ph/(πd0)]，得丝杠螺旋升角λ=4 33′将摩擦角φ=10′代入η=tanλ / tan(λ+φ)，得传动效率η=96.4%。
3.4.5刚度的验算
1)X-Y工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“单推—单推”的方式。丝杠的两端各采用一对推力角接触球轴承，面对面组配，左、右支承的中心距离约为a=500mm ；
钢的弹性模量E＝2.1 Mpa；
查表，得滚珠直径D=3.5mm，丝杠底径d2=15.8，丝杠截面面积word/media/image40.gif。忽略式（3-25）中的第二项，算得丝杠在工作载荷word/media/image41.gif作用下产生的拉/压变形word/media/image42.gif
根据公式Z＝(word/media/image43.gif) -3，求得单圈滚珠数Z=20；
该型号丝杠为单螺母，滚珠的圈数×列数为，代入公式 word/media/image44.gif＝Z×圈数×列数，得滚珠总数量word/media/image44.gif=60。丝杠预紧时，取轴向预紧力word/media/image45.gif。则由式（3-27），求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量word/media/image46.gif。
因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可减小一半，取word/media/image47.gif。将以上算出的word/media/image48.gif和word/media/image49.gif代入word/media/image50.gif，求得丝杠总变形量（对应跨度500mm）word/media/image51.gif0.0218 mm=21.8μm。
丝杠的有效行程为350mm，由表3-5知，5级精度滚珠丝杠有效行程在315～400mm时，行程偏差允许达到25μm，可见丝杠刚度足够。
3.4.6丝杠稳定性校核
根据公式word/media/image52.gif，计算失稳时的临界载荷word/media/image53.gif。查表3-6，取支承系数word/media/image54.gif=1；
由丝杠底径word/media/image55.gif=16.2 mm求得截面惯性矩word/media/image56.gif；
丝杠稳定安全系数K取3（丝杠卧式水平安装）；
滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值500mm。代入上式，得临界载荷word/media/image57.gif，远大于工作载荷word/media/image58.gif，故丝杠不会失稳。综上所述，初选的滚珠丝杠副满足使用要求。
表3-6 丝杠支承系数
3.5步进电动机减速箱的选用为了满足脉冲当量的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也是为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机转轴上尽可能地小，今在步进电动机的输出轴上安装一套谐波齿轮减速箱。其特点是结构简单，传动比大，传动精度高，回程误差小，噪声低，传动平稳，承载力强，效率高，等一系列优点。本设计采用XB1型谐波减速器（卧式/电机直连），系列产品如下表3-7。由于本设计的减速器是柔轮固定，即word/media/image60.gif，设word/media/image61.gif，word/media/image62.gif
word/media/image63.gif
所以选用XB1系列谐波齿轮减速器的XB1-50，其结构图如图3-3
图3-3 谐波减速器结构图
表3-7 XB1型通用减速器产品类型系列
3.6步进电动机的计算与选型（1）计算加在步进电机转轴上的总转动惯量word/media/image67.gif
已知：滚珠丝杠的公称直径word/media/image68.gif，总长word/media/image69.gif，导程word/media/image35.gif＝5mm，材料密度word/media/image70.gif；
移动部件总重力G=1300N；
查表，算得各个零件部件的转动惯量如下（具体计算过程从略）：滚珠丝杠的转动惯量word/media/image71.gif=0.617 word/media/image72.gif；
拖板折算到丝杠上的转动惯量word/media/image73.gif=0.517 word/media/image72.gif；
钢轮的转动惯量word/media/image74.gif；
柔轮的转动惯量word/media/image75.gif=4.877 word/media/image72.gif
初选步进电动机型号为90BYG2602，为两相混合式，二相八拍驱动时步距角0.75º，从表查得该型号电动机转子的转动惯量word/media/image76.gif。
则加在步进电机转轴上的总转动惯量为：
word/media/image67.gif= word/media/image77.gif+word/media/image78.gif+(word/media/image75.gif+word/media/image73.gif+word/media/image71.gif)/ word/media/image79.gif =30.35 word/media/image72.gif
(2)计算加子在步进电机转轴上的等效负载转矩word/media/image80.gif分快速空载起动和承受最大工作负载两种情况进行计算。
1） 快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩word/media/image81.gif，word/media/image81.gif包括三部分：一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩word/media/image82.gif；
一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩word/media/image83.gif；
还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩word/media/image84.gif。因为滚珠丝杠副传动效率很高，word/media/image84.gif相对于word/media/image82.gif和word/media/image83.gif很小，可以忽略不计。则有：
word/media/image81.gif=word/media/image82.gif+word/media/image83.gif（1）
考虑传动链的总效率η，计算快速空载起动时折算到电动机转轴的最大加速矩：
word/media/image85.gif（2）
式中word/media/image86.gif——对空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为r/min；
word/media/image87.gif——步进电动机由静止到加速到n转速所需的时间，单位为s。
其中：
word/media/image88.gif
式中word/media/image89.gif——空载最快移动速度，任务书指定为3000mm/min；
word/media/image90.gif——步进电动机步距角，预选电动机为word/media/image91.gif；
word/media/image92.gif ——脉冲当量，word/media/image92.gif =0.005mm/脉冲。
将以上各值代入，算得nm=1250r/min
设步进电动机由静止到加速至n转速所需时间word/media/image87.gif=0.4s，传动链总效η=0.7。则由式（2）求得：
word/media/image93.gif
移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为：
word/media/image83.gif=word/media/image94.gif（3）
式中word/media/image95.gif——导轨的摩擦因数，滚动导轨取0.005;
word/media/image14.gif——垂直方向的铣销力，空载时取0;
word/media/image96.gif——传动链总效率，取0.7。
则由式(3)，得：
word/media/image97.gif
最后由式(1)求得快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩：
word/media/image98.gif
2)最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩T由式可知，T包括三部：一部分是折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩T;一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩T;还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩T，T相对于T和T很小，可以忽略不计。则有：
word/media/image99.gif
其中，折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩T由式计算。本例中在对滚珠丝杠进行计算的时候，已知沿着丝杠轴线方向的最大进给载荷Fx=1609N，则有：
word/media/image100.gif
再由式可知，移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为：
word/media/image83.gif=word/media/image101.gif
最后由式，求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩为：
word/media/image99.gif=0.884（Nword/media/image102.gif
经过上述计算后，得到加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩应为：
word/media/image103.gif
（3） 步进电动机最大静转矩的选定 考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据T来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。本例中取安全系数K=4，则步进电动机的最大静转矩应满足：
word/media/image104.gif
上述初选的步进电动机型号为90BYG2602，查该型号电动机的最大静转矩word/media/image105.gif。可见，满足要求。
（4）步进电动机的性能校核
1）最快工进速度时电动机输出转矩校核
任务书给定工作台最快工进速度v=400mm/min，脉冲当量 =0.005mm/脉冲，由式(4-16)求出电动机对应的运行频率f=[400/(60word/media/image106.gif0.005)]Hz =1333Hz。从90BYG2602电动机的运行矩频特性曲线图3-4可以看出，在此频率下，电动机的输出转矩word/media/image107.gif，远远大于最大工作负载转矩word/media/image108.gif，满足要求。
图3-4 距频特性曲线
2)最快空载移动时电动机运行频率校核任务书给定工作台最快空载速度v=3000mm/min，对应的电动机运行频率为10000Hz，查表可知电动机的运行频率可达20000Hz,可见没有超出上限。
3)起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量word/media/image110.gif，电动机转子的转动惯量word/media/image76.gif，电动机转轴不带任务负载时的空载起动频率word/media/image111.gif。则由公式可以求出步进电动机克服惯性负载的起动频率：
word/media/image112.gif
上式说明，要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于614Hz。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有100Hz(即100脉冲/s)。
综上所述，本例中工作台的进给传动选用90BYG2602步进电动机，满足设计要求。参数见下表3-6。
表3-6 永磁感应式步进电动机的技术参数
第四章 工作台控制系统的设计4.1 PLC的定义及其特点4.1.1 PLC的定义
PLC是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各个类型的机械或生产过程，PLC及其有关设备，都应该按易于工业控制系统形成一个统一的整体、易于扩充其功能的原则设计。
4.1.2 PLC的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强
2.通用性强，使用方便。
3.功能强，适用性广。
4.编程方法简单，容易掌握。
5.PLC控制系统的设计、安装、调试维护方便。
6.体积小、重量轻、功耗低。
4.2 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
a、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
b、中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；
检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
c、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器，存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
d、输入输出接口电路
1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
e、功能模块
如计数、定位等功能模块。
f、通信模块
如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。
4.3 PLC型号选择目前，国内外众多生产厂家提供了多种系列功能各异的PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要满足系统功能需要为宗旨，不要盲目地贪大求全，以免造成投资和设备的浪费。机型的选择可以从一下几个方面考虑。
1.对输入/输出点的选择
盲目选择点数多的机型会造成一定的浪费。要先弄清楚控制系统的I/O总数，再按照实际需要的总点数的15~20%留出备用量（为系统的改造留有余地）后确定所需PLC的总点数。另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时连接的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点数的60%；
PLC每个输出点的驱动能力（A/点）也是有限制的，有的PLC其每点输出的电流的大小还随所加负载电压的不同而异；
一般PLC允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时候要注意这些问题。
PLC的输出点可以分为供点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种PLC平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应该选择前两种输出方式的PLC。
2.对存储容量的选择
对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘10字/点+输出的总点数乘5字/点估算；
计数器/定时器按（3word/media/image26.gif5）字/个估算；
有运算处理时按（5word/media/image26.gif10）字/量估算；
在有模拟量输入/输出的系统中，可以按每输入/（或输出）一路模拟量约需（80word/media/image26.gif100）字左右的存储容量来估算；
有通信处理时按每个接口200字以上的数量粗略估算。最后一般按估算容量的50word/media/image26.gif100%留有余量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有的余量要大些。
3.对I/O响应时间的选择
PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫面工作方式引起的时间延迟（一般在2word/media/image26.gif3个扫面周期）等。对开关量控制的系统，PLC和I/O响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量控制系统、特别是闭环控制系统就要考虑这个问题。
4.根据输出负载的特点选型
不同负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型，而不应该选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对平便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC。
5.对在线和离线编程的选择
离线编程是指主机和编程器功用一个CPU,通过编程器的方式选择开关来选择PLC的编程、监控和运行工作状态。编程状态时，CPU只为编程器服务，而不对现场进行控制。专用编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机与编程器各有一个CPU，主机CPU完成对现场的控制，在每个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按照新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需要购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。
6.根据是否联网通信选型
若PLC控制系统需要连入工厂自动化网络，则PLC需要有通信连网功能，即要求PLC应具有连接其他PLC、上位计算机及CRT等的接口。大中型机都有通信功能，目前部分小型机也具有通信功能。
7.对PLC结构形式的选择
在相同功能和相同I/O点数的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便，容易判断故障等优点，要按照实际情况选择PLC的结构形式。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价格比。S7-200集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 226分别输出400mA,可用作负载电源。
根据以上选用原则，选用西门子公司的S7-200型PLC，CPU选用226型,CPU 226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
X-Y数控工作台的控制系统设计，在硬件电路上需要考虑步进电机反馈信号的处理，在软件上实现半闭环的控制算法。
4.4控制系统程序的设计本设计采用PLC控制，通过判断X向或Y向工作台是否需要正向移动，来控制电机的正反转，然后在判断工作台是否到达指定的位置来确定是否停止电机。控制流程图如下4-1所示。
图4-1 程序流程图
4.5 控制系统硬件电路图电气原理图如下图4-2所示
图4-2 电气原理图
I/O口 地址分配表，如下表5-1所示。
表5-1 I/O地址分配表
第五章 结论本设计完成了数控小型数控铣床的X-Y工作台的系统化设计，该数控机床可以对工件在加工时提供较准确的加工位置。具体的设计内容包括数控机床的机械结构设计和控制系统设计。机械部分设计包括对丝杠螺母的设计与选型和滑块的设计与选型，然后根据传动部分所计算的总转矩来选择电动机。本设计选用了90BYG2602型电机，由于电机的输出转速较大，在电机的输出部分加了一个谐波齿轮减速器，通过计算选用了XB1-50型号的减速器。
在机械系统的设计计算之后，开始确定控制系统的总体方案，在经过老师指导和查阅资料之后，选择了以西门子S7-200PLC为主控制器，利用BD28nb驱动器实现对两相八拍电机的控制方案，然后确定了电路原理图，最后根据总体设计绘制小型数控X-Y工作台流程图。
参考文献[1] 赵则祥.公差配合与质量控制[M].开封：河南大学出版社，1999
[2] 牛永生.李力.机械制造技术[M].西安：陕西科技大学，2002
[3] 王只行.邓宗全.机械原理[M].北京:高等教育出版社，2006
[4] 黄大宇.梅英.机械设计课程设计[M].长春:吉林大学出版社,2006
[5] 濮良贵.纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006
[6] 尹志强. 系统设计课程设计指导书[M].北京:机械工业出版社，2007
[7] 大连理工大学工程图学教研室.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2007
[8] 巫付专.王晓雷.控制电机及其应用[M].北京：电子工业出版社，2008
[9] 倪小军.单片机原理与接口技术教程[M].北京：清华大学出版社，2009
[10] 陈兴云、姜庆华.数控机床编程与加工[M].北京:机械工业出版社 2009
[11] 王兵.数控车床加工工艺与编程操作[M].北京:机械工业出版社,2009
[12] 田林红.数控技术.郑州大学出版社[M].郑州：郑州大学出版社，2008
[13] 刘淑华. 数控机床与编程[M]. 北京：机械工业出版社，2001
[14] 张春良.数控加工技术[M].北京：科学出版社，2011
[15] 张建民.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2014
[16] 张春良.数控加工技术[M].北京：科学出版社，2011
[17] 廖常初.S7-300/400应用教程[M].北京：机械工业出版社，2011
[18] 刘美俊.可编程控制器应用技术[M].福州：福建科学技术出版社，2006
[19] 于梦生.机械零部件手册[M].北京：机械工业出版社，1996
[20] 吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2006
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究内容的现状 1
1.2 选题的意义 2
1.3 设计内容 2
第二章 总体方案的设计 3
2.2.1机械传动部件的选择 4
2.2.2控制系统的设计 5
第三章 机械传动部件的计算与选型 6
3.3直线滚动导轨副的计算与选型 6
3.3.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 6
3.3.2距离额定寿命L的计算 8
3.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型 9
3.4.1最大工作载荷的计算 9
3.4.2最大动载荷FQ的计算 9
3.4.3初选型号 9
3.4.4传动效率η的计算 10
3.4.5刚度的验算 10
3.4.6丝杠稳定性校核 10
3.5步进电动机减速箱的选用 11
3.6步进电动机的计算与选型 12
第四章 工作台控制系统的设计 16
4.1 PLC的定义及其特点 16
4.1.1 PLC的定义 16
4.1.2 PLC的特点 16
4.2 PLC的基本结构 16
4.3 PLC型号选择 17
4.4控制系统程序的设计 20
4.5 控制系统硬件电路图 21
第五章 结论 24
参考文献 25