Курсовая работа по электрике на тему Электрическая схема управления агрегатным станком для глубокого сверления

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ ДЛЯ ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ
1.1 Обзор устройств данного класса
Агрегатные станки представляют собой специализированные металлорежущие станки, скомпонованные из стандартизированных узлов и агрегатов с добавлением небольшого количества оригинальных деталей. Эти станки являются высокопроизводительным оборудованием, предназначенным для комплексной обработки деталей в условиях крупносерийного и массового производства. По своей конструкции они относятся к полуавтоматам или автоматам и позволяют выполнять такие операции, как сверление, растачивание, зенкерование, развёртывание, нарезание резьбы и фрезерование
Для операций глубокого сверления применяются специальные насадки, закрепляемые на пинели силовой головки. Агрегатные станки могут иметь различную компоновку: горизонтальную, вертикальную, наклонную, смешанную, одностороннюю или многостороннюю. По числу рабочих позиций они делятся на однопозиционные и многопозиционные. На однопозиционных станках заготовка остаётся неподвижной, а каждый инструмент обрабатывает только одну поверхность. На многопозиционных станках с поворотным или прямолинейным столом заготовка последовательно обрабатывается на нескольких позициях, что позволяет одной поверхности обрабатываться несколькими инструментами, например, сверлиться, зенкероваться и развёртываться.
Важнейшим узлом агрегатного станка является силовая головка, которая сообщает инструменту главное вращательное движение, рабочую подачу и вспомогательные перемещения. Силовые головки могут быть гидравлическими, пневмогидравлическими и электромеханическими (винтовые, кулачковые, барабанные). Для глубокого сверления применяются головки с выдвижной полостью, оснащённые многошпиндельными насадками.
Управление агрегатными станками может осуществляться разомкнутыми, замкнутыми или самонастраивающимися системами автоматического управления (САУ). В современных условиях они часто интегрируются в автоматические станочные линии и гибкие производственные системы.

1.2 Анализ технического задания
Техническое задание на разработку электрической схемы управления агрегатным станком для глубокого сверления формируется на основе требований к технологическому процессу, производительности, точности и надёжности оборудования. Анализ задания включает следующие аспекты:
1. Операция глубокого сверления характеризуется большой глубиной отверстия, превышающей 5–10 диаметров сверла. Это предъявляет особые требования к системе подачи СОЖ, жёсткости шпиндельного узла и стабильности подачи инструмента. Станок должен обеспечивать необходимые режимы резания (скорость вращения шпинделя, величину и стабильность подачи) и возможность отвода стружки.
2. Управление станком должно обеспечивать автоматический цикл работы, включающий быстрый подвод инструмента, рабочую подачу, выдержку в конце хода и быстрый отвод. Для глубокого сверления критически важна стабильность подачи при меняющихся силах резания, что может потребовать применения замкнутой системы управления с обратной связью по положению, скорости или усилию.
3. Электрическая схема должна управлять главным приводом (вращение шпинделя), приводом подачи силовой головки, а также вспомогательными механизмами (зажим заготовки, подача СОЖ, транспортировка). Выбор типа привода подачи (электромеханический, гидравлический) влияет на структуру схемы управления. Гидравлические приводы обеспечивают большие усилия, но нестабильны при переменных нагрузках и не подходят для нарезания резьбы, электромеханические — более точны и управляемы.
4. В зависимости от сложности цикла и требуемой гибкости система управления может быть построена на основе релейно-контакторной схемы, программируемого логического контроллера (ПЛК) или числового программного управления (ЧПУ). Схема должна реализовывать защитные функции (аварийная остановка, контроль перегрузок, температура), блокировки и сигнализацию. Для агрегатных станков, встраиваемых в линии, важно обеспечить интерфейс связи с верхним уровнем управления.
5. Электрическая схема должна соответствовать нормам электробезопасности и промышленной безопасности. Необходимо предусмотреть дублирование критических датчиков, защиту от коротких замыканий, перегрузок, "сухого хода" шпинделя. Учитывая высокую концентрацию операций, отказоустойчивость системы управления является ключевым фактором.
Таким образом, электрическая схема управления агрегатным станком для глубокого сверления является сложным техническим решением, синтезирующим требования технологии, механики, силовой электроники и автоматики. Её разработка должна основываться на детальном анализе каждого этапа рабочего цикла и всех взаимодействующих узлов станка.
1.3 Выбор и обоснование принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема электропривода вертикально-сверлильного станка 2Н125 разработана с учётом требований надёжности, безопасности и удобства эксплуатации. Схема включает в себя цепи питания, управления, защиты и сигнализации, соответствующие техническим характеристикам станка и условиям его работы в мелкосерийном производстве. В качестве основы была выбрана схема, представленная в курсовой работе (см. Рис. 2), которая обеспечивает:
1. Питание от трёхфазной сети переменного тока напряжением 380 В.
2. Управление главным двигателем М1 (4A100S4У3) и двигателем насоса охлаждения М2 (4А63А2У3).
3. Реверсивное вращение шпинделя с возможностью плавного пуска и остановки.
4. Динамическое торможение шпинделя.
5. Защиту от перегрузок, коротких замыканий и перегрева.
6. Сигнализацию включения и аварийных состояний.
Ниже приведены расшифровки условных обозначений, использованных на принципиальной схеме управления электроприводом вертикально-сверлильного станка 2Н125:
A, B, C – Вводные силовые линии трёхфазной сети переменного тока с номинальным напряжением 380 В, 50 Гц.
F5 – Силовые контакты теплового реле, выполняющего функцию защиты электродвигателей от продолжительных перегрузок.
K1, K3 – Главные силовые контакты линейных контакторов, осуществляющих непосредственную коммутацию цепи питания главного электродвигателя.
M1, M2 – Исполнительные электродвигатели: главный привод (M1) и привод насоса системы охлаждения (M2).
T1, T2 – Понижающие трансформаторы напряжения: один предназначен для питания цепи управления, второй – для цепи динамического торможения.
H1, H2 – Устройства индикации и освещения: общее освещение рабочей зоны (H1) и сигнальная лампа, указывающая на наличие напряжения в схеме управления (H2).
F3, F4, F5 – Плавкие предохранители, обеспечивающие защиту отдельных цепей (управления, освещения, торможения) от токов короткого замыкания.
K1, K2, K3, K4, K5, K7 – Катушки (обмотки управления) электромагнитных контакторов и реле. При подаче на них напряжения они приводят в действие соответствующие силовые или блокировочные контакты.
S1 – Кнопка «Стоп» с нормально-замкнутыми контактами, предназначенная для аварийного или планового отключения электропривода.
S2 – Кнопка «Пуск Вперед» (нормально-разомкнутая), инициирующая вращение шпинделя в основном рабочем направлении.
S3 – Кнопка «Реверс» (нормально-разомкнутая), предназначенная для включения вращения шпинделя в обратном направлении.