铣床的电气控制

第四节铣床的电气控制铣床是用铣刀进行铣削加工的机床，它可用来加工各种形式的表面（平面、成形面）、各种形式的沟槽，甚至还可加工回转体。铣床按结构型式和加工性能的不同，可分为卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、仿形铣床和各种专用铣床等。一、卧式铣床的主要结构及运动形式X62W型万能铣床是卧式铣床，主要由床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和升降台等组成。箱形的床身固定在底座上，在床身内装有主轴传动机构及主轴变速操纵机构，在床身的顶部有水平导轨，其上装有一个或两个刀杆支架的悬梁。刀杆支架用来支承安装铣刀心轴的一端，而心轴另一端则固定在主轴上，在床身的前方有垂直导轨，一端悬持的升降台可沿垂直导轨作上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可平行于主轴轴线方向移动（横向移动）的溜板，工作台可沿溜板上部转动部分的导轨在垂直于主轴轴线的方向移动（纵向移动）。这样，安装在工作台上的工件，可以在三个方向调整位置或完成进给运动。此外，由于溜板可绕垂直轴线转动一个角度（通常为士450），因而，工作台除能平行或垂直于主轴轴线方向进给外，还能在倾斜方向上进给，以加工螺旋槽。卧式铣床有主运动、进给运动和辅助运动等三种运动形式。主运动是主轴带动刀具的旋转运动；进给运动是工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动），或圆工作台的旋转运动；辅助运动是工作台在三个相互垂直方向上的快速直线运动。二、铣床拖动特点及控制要求1）铣床在铣削加工时，小进刀量用高速铣削，反之用低速铣削，要求主传动系统能够调速，而且在各种铣削速度下保持功率不变，即恒功率调速。为此，主轴电动机采用笼型异步电动机，经齿轮变速箱拖动主轴。2）铣床一般有顺铣和逆铣两种加工方式，要求主轴能够正反转，但不需经常变换，只需在加工前预选主轴转动方向。3）铣床的主传动系统在空载下迅速起动，但由于传动系统装有惯性轮，惯性大，因此设有电气制动环节。4）为使变速时变速箱内齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在主轴变速时具有变速冲动，进给电动机在进给变速时也具有变速冲动。5）多向进给运动由一台电动机拖动，且在任一时刻只能接通一个方向的传动。由操作手柄实现机电联合控制，通过改变电动机转向实现进给给的改变。6）为避免损坏刀具或工件，要求主运动和进给运动有顺序控制，即主轴电动机起动后方可起动进给电动机。三、X62W型卧式铣床的电气控制1、线路组成及动作原理图中M1为主轴电动机，M2为工作台进给电动机，M3为冷却泵电动机。SQ1与SQ2为工作台纵向（左右）进给位置开关，SQ3与SQ4为工作台横向（前后）和竖向（上下）进给位置开关，其工作状态如表3-1和表3-2所示。SA1为圆工作台转换开关，其工作状态如表3-3所示。SA3为冷却泵控制开关，SA4为照明灯开关，SA5为主轴转换开关。SQ6与SQ7为由各自变速手轮控制的工作台进给变速和主轴变速冲动开关。表3-1工作台纵向行程开关工作状态纵向操作手柄触点向左中间（停）向右SQ1-1--+SQ1-2++-SQ2-1+--SQ2-2-++注：①SQ1-1表示的SQ1第一个触点，SQ1-2表示的SQ1第二个触点。②表中“+”表示触点闭合，“-”表示触点断开。表3-2工作台横向、竖向行程开关工作状态横向、竖向操作手柄触点向前、向下中间（停）向后、向上SQ3-1+--SQ3-2-++SQ4-1--+SQ4-2++-表3-3圆工作台转换开关工作状态位置触点接通圆工作台断开圆工作台）SA1-1-+SA1-2+-SA1-3-+1）主轴电动机的控制主轴电动机M1由接触器KM1控制，其旋转方向由组合开关SA5预先选择，其起动和停止采用两地控制，一处装在升降台上，另一处设在床身上。由于传动系统装有惯性轮，自由停车时间长，为此主轴设有反接制动。同时，为使主轴变速时变速箱内齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，主轴电动机变速时设有变速冲动。①起动起动前先通过组合开关SA5预选主轴方向，然后按下SB1（或SB2），接触器KM1通电并自锁，主轴电动机M1正向起动，当转速升到一定值时，速度继电器KV动作，触点KV（6-7）闭合，为电动机反接制动作准备。②停车按下停止按钮SB3（或SB4）SB3±KM1-（互锁）——KM2+自（M1串电阻R反接制动）当电动机转速较低时，速度继电器复位，触点KV（6-7）断开，KM2断电，电动机反接制动结束。在操作停止按钮时一定按到底，否则只将动断触点断开而未将动合触点闭合，电动机只是自由停车。③变速冲动主轴变速采用圆孔盘式结构，集中操纵。它既可以在停车时变速，也可以在运转时变速。变速操作为：先将主轴变速手柄拉出，使齿轮组脱离啮合，用变速数字孔盘调到新的转速后，将手柄以较快的速度推回原处，使改变了传动比的齿轮重新啮合。在变速手柄拉出推向左边及把手柄推回原位时，凸轮将压弹簧杆，进而推动冲动开关SQ7并使其动作。触点SQ7（3-7）每闭合一下，KM2瞬间通电一次，电动机M1拖动主轴变速箱中的齿轮转动一下，使变速齿轮顺利地滑入啮合位置，完成变速过程。在推回变速手柄时，动作要迅速，以免压合SQ7时间过长，主轴电动机转速升得过高，不利于齿轮啮合甚至打坏齿轮。但在变速手柄推回接近原位时，应减慢推动速度，以利齿轮啮合。若主轴在运行中变速，也不需按停止按钮。为压合SQ7时始终是触点SQ7（3-5）先断开，使KM1先断电。触点SQ7（3-7）后闭合，再使KM2通电，对M1先进行反接制动，电动机转速迅速下降，以后再进行变速操作。变速完成后尚需再次起动电动机，主轴才在新的转速下运行。2）进给运动的控制X62W卧式万能铣床工作台的左右、前后和上下各种进给运动，均是依靠进给电动机M2的正反转来拖动。M2的正反转是由接触器KM3和KM4控制。工作台之所以能实现几个方向的进给运动而又不相互干涉，是因为进给操作手柄在通过各位置开关接通KM3和KM4的同时，也接通了相应方向的机械离合器的结果。根据铣削加工的需要，只有当铣刀转动起来后才能进给。所以，只有KM1通电，KM1（11-12）闭合后，进给电动机M2才能启动。①工作台左右进给工作台左右进给由工作台纵向操作手柄控制，手柄有三个位置：左、中、右。当操作手柄扳在向右位置时，通过联动机构，机械上接通纵向离合器，同时电气上压下行程开关SQ1，接触器KM3通电，进给电动机M2正转，拖动工作台向右运动。当需要停止时，将手柄扳回中间位置，于是纵向进给离合器脱开，同时SQ1不再受压，触点SQ1-1（18-29）断开，KM3断电，电动机M2停转，工作台停止运动。工作台左右行程长短，由安装在工作台前方操作手柄两侧的挡铁来决定。当工作台左右运动到预定位置时，挡铁撞动纵向操作手柄，使它返回中间位置，工作台停止，实现终端保护。②工作台上下进给和前后进给工作台上下进给和前后进给由工作台竖向与横向操纵手柄控制，该手柄共有五个位置：上、下、前、后和中间位置。在扳动操纵手柄的同时，将有关机械离合器挂上，同时压合行程开关SQ3或SQ4。现以工作台向上运动为例分析电路工作情况。将操作手柄扳到向上位置，垂直运动的离合器挂上，同时压下SQ4开关，触点SQ4-2（15-16）断开，SQ4-1（18-23）闭合，反转接触器KM4通电，M2反转，拖动升降台连同工作台一起向上运动。当需要停止时，将操作手柄扳回中间位置，此时离合器脱开，同时SQ4不再受压而复位，触点SQ4-1（18-23）断开，KM4断电，电动机M2停止旋转，工作台停止运动。在铣床床身导轨旁设置了上、下两块挡铁，当升降台上下运动到一定位置时，挡铁撞动操作手柄，使其回到中间位置，从而实现工作台竖向运动的终端保护。操作手柄如扳在向前位置，则横向运动机械离合器挂上，同时压下SQ3，触点SQ3-1（18-19）闭合，SQ3-2（16-17）断开，KM3通电，M2电动机正转，拖动工作台在升降台上向前运动。工作台横向运动的终端保护由安装在工作台左侧底部的挡铁撞动操作手柄返回中间位置来实现。3）工作台的快速移动控制工作台在三个方向的快速移动也是由进给电动机M2拖动的。当工作台已经进行工作时，如再按下快速移动按钮SB5或SB6，KM5通电，接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸上，经杠杆将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工作台按原运动方向实现快速移动。SB5或SB6松开时，KM5、YA相继断电，衔铁释放，摩擦离合器脱开，快速移动结束，工作台仍按原进给速度且按原方向继续运动。所以快速移动是点动控制。工作台也可在主轴电动机不转情况下进行快速移动，这时应将主轴换向开关SA5扳在“停止”位置，然后按下SB1或SB2，使KM1通电并自锁，操纵工作台手柄，使进给电动机M2起动旋转，再按下快速移动按钮SB5或SB6，工作台便可在主轴不转的情况下快速移动。4）进给变速“冲动”控制在进给变速时，为使齿轮易于啮合，电路中设有变速“冲动”控制环节。进给变速“冲动”是由进给变速手柄配合进给变速“冲动”开关SQ6实现的。操作过程是：将蘑菇形进给变速手柄向外拉出，转动蘑菇手柄，速度转盘随之转动，将所需进给速度对准箭头，然后再把变速手柄继续向外拉至极限位置，随即推回原位。就在将蘑菇手柄拉到极限位置的瞬间，其连动杠杆压合行程开关SQ6，使触点SQ6-2（12-15）先断开，而触点SQ6-1（15-19）后闭合，KM3通电，M2正转起动。由于在操作时只使SQ6瞬时压合，所以电动机只瞬动一下，拖动进给变速机构瞬动，利于变速齿轮啮合。5）圆工作台运动控制为加工螺旋槽、弧形槽等，X62W型万能铣床附有圆形工作台及其传动机构。使用时，将附件安装在工作台和纵向进给传动机构上，由进给电动机拖动旋转。圆工作台工作时，首先将开关SA1扳到“接通”位置，这时触点SA1-2（19-22）闭合，触点SA1-1（17-18）与SA1-3（12-22）断开，接着，将工作台两个进给操纵手柄置于中间位置。按下起动按钮SB1或SB2，主轴电动机M1启动，同时KM3因KM1通电自锁而通电，于是M2起动，并经传动机构使圆工作台旋转。由此可知，圆工作台只能作单方向旋转，不能实现正反转。另外，圆工作台控制电路是经行程开关SQ1～SQ4的四对动断触点形成闭合回路的，所以操作任何一个长工作台进给手柄，都将切断圆工作台控制电路，这就实现了圆形工作台和长方形工作台的闭锁关系。圆工作台要停止工作，只需按下停止按钮SB3或SB4，此时KM1、KM3相继断电，圆工作台停止旋转。6）冷却泵电动机的控制与照明电路冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由转换开关SA3操作，当扳至“接通”位置时，触点SA3（3-4）闭合，接触器KM6通电，M3起动旋转，拖动冷却泵，送出冷却液，供铣削加工冷却用。机床局部照明由照明变压器T2输出36V安全电压，由开关SA4控制照明灯EL。7）控制电路的联锁与保护①进给运动与主运动的顺序联锁进给电气控制线路接在主电动机接触器KM1触点（11-12）之后。保证了主轴电动机起动后（若不需M1旋转，则可将SA5开关扳至中间位置）进给电动机方可起动。而主轴停止时，则进给立即停下。②工作台六个运动方向间的联锁铣床工作时，只允许一个方向运动，为此工作台上下左右前后六个运动方向间都应有联锁。工作台有纵向操作手柄与横向、垂直操作手柄，这就具有了左与右方向间的联锁和上下前后四个方向间的联锁。但关键的是如何实现这两个操作手柄间的联锁。为此，可采用两个操作手柄间的机械联锁，但将使机构复杂化，在此采用了较为简便的电气联锁。在图3-9电路中，接点15-17以及22～17的两条支路，一条由SQ3、SQ4动断触点串联组成，另一条由SQ2、SQ1动断触点串联，分别串接在进给接触器KM3与KM4线圈电路中，构成进给的联锁控制。当扳动纵向进给操作手柄时，SQ1或SQ2开关压下，使支路22～17断开，但KM3或KM4仍可经另一支路供电，若再扳动横向与垂直进给操作手柄，又将压下SQ3或SQ4开关，使另一支路又断开，进给电动机无法通电，工作台不能自动进给。这就保证了不允许同时操纵两个进给手柄，从而实现了工作台六个运动方向间的联锁。③长工作台与圆