摘要：设计了一种用在钻孔时的液压控制系统，该系统具有自动控制切削扭矩，自动控制轴向力的功能，并能自动清除切屑，整个系统实现了自动循环和自动调整，有效地避免了钻深孔时存在的钻头温升快、容易折断的问题，通过液压、电气控制的密切配合，实现定时自动排屑（按时间原则）。为提高工作效率，液压系统通过电磁阀控制，使主轴有快进、慢进和共进等几种运动速度，具有较高的推广价值。设计思路和设计过程为其他电气控制系统的设计提供了参考。

　　【论文关键词】       深孔钻    油泵电动机     电磁阀    工作给进一、设计目的和意义电气系统用在在生产过程中，有可能发生各类故障或者是各种不正常情况，尤其是在工业生产中深孔钻的应用故障十分普遍。在钻深孔时，为保证零件加工质量，提高工效，加工中钻头冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。本文就深孔钻所设计的系统有严格的自保，通过液压、电气控制的密切配合，实现定时自动排屑（按时间原则）。为提高工作效率，液压系统通过电磁阀控制，使主轴有快进、慢进和共进等几种运动速度。这是用在钻孔时的液压控制系统，该系统具有自动控制切削扭矩，自动控制轴向力的功能，并能自动清除切屑，整个系统实现了自动循环和自动调整，有效地避免了钻深孔时存在的钻头温升快、容易折断的问题，具有较高的推广价值。

　　二、设计原理（一）专用设备基本情况介绍深孔钻是加工深孔的专用设备。在钻深孔时，为保证零件加工质量，提高工效，加工中钻头冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。本设备设计中，通过液压、电气控制的密切配合，实现定时自动排屑（按时间原则）。为提高工作效率，液压系统通过电磁阀控制，使主轴有快进、慢进和共进等几种运动速度。

　　图1.1深孔钻循环工作图油泵电动机为JD3-100L，容量为3kW，主轴拖动电动机为1.5kW，电磁阀采用直流24V电源。表1.1列出了电磁阀的动作节拍。

　　表1.1电磁阀状态表（二）工作情况介绍①原位。原位时挡铁2压着原位行程开关SQ1，慢进给挡铁4支承在向前挡铁3上，终点复位挡铁8被拉杆9顶住。

　　②快速前进。当发出启动信号，电磁阀YV1通电，三位五通换向阀右移，主轴快速前进，带着拉杆1及拉杆1上可滑动的工作进给挡铁5一起前进。

　　③慢进给。当快进到慢进给挡铁4压下SQ2，导致电磁阀YV2通电，与此同时，工作进给挡铁5压下SQ3，使YV3通电，这样YV1、YV2、YV3均得电，于是主轴转为慢进给，国际贸易论文范文并带着拉杆1及工作进给挡铁5同时慢进。此图1.2深孔钻结构示意图时，主轴电动机自动启动。

　　④工作进给。当慢进到工作进给挡铁5顶在死挡铁10上，挡铁5不再前进。但由于拉杆1被主轴带着继续前进，于是挡铁5在拉杆上滑动，同时向前挡铁3离开慢进给挡铁4，使SQ2松开，YV2断电。主轴转为正常工作进给速度加工（第一工进）。

　　⑤快退排屑。由时间继电器KT控制工作进给时间，由它发出信号，使YV1、YV3断电，同时接通YV4，使主轴快退排屑，在主轴带动下，拉杆1及挡铁5一起后退。

　　⑥再次快速前进。当快退到挡铁3压下原位开关SQ1时，YV4断电，并使YV1再次得电，主轴快进，但由于第一次工进时，已使挡铁5在拉杆1上后移一段距离（正好等于钻孔深度），所以慢进给挡铁4离开挡铁3，SQ2不会受压，因而快进不会转为慢进，而是一直快进到挡铁5顶在死挡铁10上。

　　⑦重复进给。挡铁5再次压下SQ3，YV3又得电，转为工进，（从上次钻孔深度开始）由时间继电器控制进给时间，后又转为快退排屑，如此多次循环。

　　⑧慢进给钻出。每工进一次，挡铁5就在拉杆1上后移一段距离，经多次重复，使挡铁5逐渐向终点挡铁6靠拢，然后由终点挡铁6之凸块拨转挡铁4，使SQ2受压，主轴慢进给转出，到达终点，并推动杠杆9，放开高位挡铁8，并压下SQ4，使YV1断电，YV4得电，主轴快退。 ⑨复位。挡铁5后退一段距离，即被挡铁8钩住，使其沿拉杆1向前滑动，直到挡铁3通过SQ1（因SQ4受压，故压下SQ1不起作用），并顶开挡铁8，从而放开挡铁5和SQ4，挡铁9由拉杆9顶住，原位挡铁2压下SQ1，YV4断电，主轴停止后退，恢复原位。

　　在加工过程中，若出现故障，可按停止按钮，使主轴停止进给，然后再按动力头上的复位推杆11，拨动终点复位挡铁8，使SQ4受压发出快退复位指令，从而恢复到始状态。

　　三、设计步骤（一）总体方案选择说明由于电磁阀通电即动作，但没有触头进行各电磁阀间的连锁控制，故选择了通过中间继电器来控制电磁阀的方案。中间继电器KA1～KA4分别对应电磁阀YV1～YV4，由中间继电器的常开触点接通电磁阀，实现对其的电气控制。同时中间继电器的其他触点可以进行相互之间的连锁控制，并接通信号灯。

　　（二）电气控制原理图1.主电路设计①由KM1、KM2分别控制主轴电动机的正反转。

　　②FU1实现短路保护，并由隔离开关QF作为电源控制。

　　③由KR实现对主轴电动机的过载保护。

　　由以上要求得主电路如图所示：

　　图3.1 主电路图2.控制电路设计①在原位时，形成开关SQ1压下，当启动按钮SB2按下后接通线圈KM3，KM3常开触点闭合自锁，同时给KA1～KA4所在控制回路供电，即发出启动信号。

　　②快速前进。当发出启动信号，KA1线圈得电，常开触点闭合，电磁阀YV1通电，三位五通换向阀右移，主轴快速前进，带着拉杆1及拉杆1上可滑动的工作进给挡铁5一起前进。基本电路为：

　　图3.2 快速给进电路图③慢进给。当快进到慢进给挡铁4压下SQ2，线圈KA2得电，常开触点闭合，导致电磁阀YV2通电，与此同时，工作进给挡铁5压下SQ3，使线圈KA3得电，常开触点闭合，KA3通电，这样YV1、YV2、YV3均得电，于是主轴转为慢进给，并带着拉杆1及工作进给挡铁5同时慢进。此时，主轴电动机自动启动。慢给进基本电路为：

　　图3.3 慢给进电路图④工作进给。当慢进到工作进给挡铁5顶在死挡铁10上，挡铁5不再前进。但由于拉杆1被主轴带着继续前进，于是挡铁5在拉杆上滑动，同时向前挡铁3离开慢进给挡铁4，使SQ2松开，继电器KA2断电使电磁阀YV2断电。主轴转为正常工作进给速度加工（第一工进）。工作给进基本电路为：

　　图3.4 工作给进电路图⑤快退排屑。由时间继电器KT控制工作进给时间，由它发出信号，使KA1、KA3断电，同时接通KA4，使得电磁阀YV1、YV3断电，电磁阀YV4得电，主轴快退排屑，在主轴带动下，拉杆1及挡铁5一起后退。其基本电路为：

　　图3.5 快退排屑电路图⑥再次快速前进。当快退到挡铁3压下原位开关SQ1时，继电器KA4断电使得电磁阀YV4断电，并使KA1得电，YV1再次得电，主轴快进，但由于第一次工进时，已使挡铁5在拉杆1上后移一段距离（正好等于钻孔深度），所以慢进给挡铁4离开挡铁3，SQ2不会受压，因而快进不会转为慢进，而是一直快进到挡铁5顶在死挡铁10上。其基本电路为：

　　图3.6 再次快速前进电路图⑦重复进给。挡铁5再次压下SQ3，继电器KA3再次得电使电磁阀YV3又得电，转为工进，（从上次钻孔深度开始）由时间继电器控制进给时间，后又转为快退排屑，如此多次循环。基本电路为：

　　图3.7 重复给进电路图⑧慢进给钻出。每工进一次，挡铁5就在拉杆1上后移一段距离，经多次重复，使挡铁5逐渐向终点挡铁6靠拢，然后由终点挡铁6之凸块拨转挡铁4，使SQ2受压，KA2得电导通YV2，主轴慢进给转出，到达终点，并推动杠杆9，放开高位挡铁8，并压下SQ4，使KA1断电，KA4得电，主轴快退。基本电路为：

　　图3.8 论文网慢给进钻出电路图⑨复位。挡铁5后退一段距离，即被挡铁8钩住，使其沿拉杆1向前滑动，直到挡铁3通过SQ1（因SQ4受压，故压下SQ1不起作用），并顶开挡铁8，从而放开挡铁5和SQ4，挡铁9由拉杆9顶住，原位挡铁2压下SQ1，KA4断电，断开YV4，主轴停止后退，恢复原位。把放开SQ4，压下SQ1，YV4断电，转化为压下SQ4或放开SQ1，YV4得电，其电路为：

　　图3.9 复位电路图⑩根据表1.1，在工作过程中，KA1、KA3和KA4不可能同时导通，形成互锁，故KA4的常闭触点串入KA1、KA3供电回路中，同时SQ1串入KA4供电回路，形成互锁。在整个过程中的点动控制，通过按钮SB3完成。各过程均有指示灯进行指示。

　　发生故障时，按下停止按钮SB1，同时经手动操作，使得SQ4按下，KA4通电，导通YV4进行复位。

　　⑾辅助电路设计灯光显示是给工作情况的很好提示，L1：快进指示灯，L2：慢进指示灯，L3：工进指示灯，L4：快退指示灯。其电路图为：

　　⑿综合所有部分功能，设计出完整控制电路四、设计结果及分析系统最终设计结果为以下内容。

　　主电路图为：

　　图4.1 控制系统主电路图控制电路为：

　　图4.2 控制系统辅电路图设计完成功能分析：

　　1.       在工件加紧及油泵起动后，按下开工按钮SB1，开始钻孔并能自动完成办自动循环功能已实现。

　　2.       主轴电机在第一次快进时自动起动，加工完成，退回原位并自动停止功能已完成。

　　3.       具有可靠连锁，保护，以及动作显示功能。

　　4.       具有点动调整环节，包括主轴电机起停，快退（在YV4支路上并联点动快退按钮SB4，），慢进（在YV1，YV2，YV3支路上同时并联SB5慢进点动按钮），工进点动控制（在YV1，YV3支路上并联工进点动按钮SB6）功能均实现。

　　5.       系统各部分功能均通过反复验证，均已实现。

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