镗床的电气控制

第五节镗床的电气控制镗床是一种精密加工机床，主要用来加工各种复杂和大型工件，如箱体零件、机体等，除了镗孔外，还可进行钻孔、扩孔、铰孔、车削内外螺纹、用丝锥攻丝、车外圆柱面和端面、用端铣刀或圆柱铣刀铣削平面等。镗床按用途不同，可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床及专门化镗床等。一、卧式镗床的主要结构及运动形式卧式镗床主要由床身、镗头架、前后立轴、工作台、溜板和尾座等组成。1-床身2-镗头架3-前立柱4平旋盘5-镗轴6-工作台7-后立柱8-尾座9-上溜板10-下溜板11-刀具溜板床身由整体的铸件制成，在它的一端装有固定不动的前立柱，在前立柱的垂直导轨上装有镗头架，它可上下移动，并由悬挂在前立柱空心部分内的对重来平衡，在镗头架上集中了主轴部件、变速箱、进给箱与操纵机构等。切削刀具安装在镗轴前端的锥孔里，或装在平旋盘的刀具溜板上。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。平旋盘只能旋转，装在它上面的刀具溜板可在垂直于主轴轴线方向的径向作进给运动，平旋盘主轴是空心轴，镗轴穿过其中空部分，通过各自的传动链传动，因此可独立转动。在大部分工作情况下使用镗轴加工，只有在用车刀切削端面时才使用平旋盘。后立柱上的尾架用来夹持装夹在镗轴上的镗杆的末端，它可以随镗头架同时升降，因而两者的轴心线始终在同一直线上。后立柱可沿床身导轨在镗轴轴线方向上调整位置。安装工件的工作台安放在床身中部的导轨上，它由下溜板、上溜板与工作台组成，其下溜板可沿床身导轨作纵向移动，上溜板可沿下溜板上的导轨作横向移动，工作台相对于上溜板可回转。这样，配合镗头架的垂直移动，工作台的横向、纵向移动和回转，就可加工工件上一系列与轴心线相互平行或垂直的孔。卧式镗床有主运动、进给运动和辅助运动等三种运动形式。主运动是镗轴的旋转运动与平旋盘的旋转运动；进给运动包括镗轴的轴向进给、平旋盘刀具溜板的径向进给、镗头架的垂直进给、工作台的横向进给与纵向进给；辅助运动包括工作台的回转、后立柱的轴向移动及尾架的垂直移动。二、卧式镗床的拖动特点及控制要求1）主轴应有较大的调速范围，且要求恒功率调速，一般采用机电联合调速。2）变速时，为使滑移齿轮顺利进入正常啮合位置，应有低速或断续变速冲动。3）主轴能作正反转低速调整，要求主轴电动机实现正反转。4）为使主轴迅速、准确停车，主轴电动机应具有电气制动。5）由于进给运动直接影响切削量，而切削量又与主轴转速、刀具、工件材料、加工精度等因素有关，所以一般卧式镗床主运动与进给运动由一台电动机拖动，由各自传动链传动。主轴和工作台除工作进给外，为缩短辅助时间，还应有快速移动、由另一台快速移动电动机拖动。6）由于镗床运动部件较多，应设置必要的联锁与保护，并使操作尽量集中。三、T68型卧式镗床电气控制1、线路组成及动作原理图中M1为主轴与进给电动机，它是一台4／2极的双速电动机，绕组接法为△／YY。M2为快速移动电动机。电动机M1由五只接触器控制，其中KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为制动电阻短接接触器，KM4为低速运转接触器，KM5为高速运转接触器（KM5是一只双线圈接触器或由两只接触器并联使用）。主轴电动机正反转停车时，均由速度继电器KV控制实现反接制动，另外还设有短路保护和过载保护。电动机M2由接触器KM6、KM7实现正反转控制，设有短路保护。因快速移动为点动控制，所以M2为短时运行，无需过载保护。1）主轴电动机的正反转起动控制合上电源开关Q，信号灯HL亮，表示电源接通。调整好工作台和镗头架的位置后，便可起动主轴电动机M1，拖动镗轴或平旋盘正反转起动运行。由正、反转起动按钮SB2、SB3，中间继电器KA1、KA2和正反转接触器KM1、KM2等组成主轴电动机正反转起动控制环节，另设有高、低速选择开关SQ。主轴低速运转时，将速度选择手柄置于低速档，此时与速度选择手柄有联动关系的行程开关SQ不受压，触点SQ（11-13）断开。如要使主轴电动机正转起动，则可按下正转起动按钮SB2。SB2±KA+自KM3+短接电阻RKM1+，KM4+M1在△接法下全压起动并以低速运行主轴低速运转时，将速度选择手柄置于高速档，经联动机构将行程开关SQ压下，触点SQ（11-13）闭合，这样，在KM3通电的同时，时间继电器KT也通电。于是，电动机M1在低速△接起动并经一定时限后，因KT通电延时断开的触点KT（14-23）断开，使KM4断电；触点KT（14-21）延时闭合，使KM5通电。从而使电动机M1由低速△接自动换接成高速YY接。构成了双速电动机高速运转起动时的加速控制环节，即电动机按低速起动再自动换接成高速运转的自动控制。2）主轴电动机的点动控制主轴电动机由正反转点动按钮SB4、SB5，接触器KM1、KM2和低速接触器KM4构成正反转低速点动控制环节，实现低速点动调整。点动控制时，由于KM3未通电，所以电动机串入电阻接成△接低速起动。点动按钮松开后，电动机自然停车，若此时电机转速较高，则可按下停止按钮SB1，但要按到底，以实现反接制动，实现迅速停车。3）主轴电动机的停车与制动控制主轴电动机M1在运行中，按下停止按钮SB1，可实现主轴电动机的停止并反接制动（当将SB1按到底时）。由SB1、KV、KM1、KM2和KM3构成主轴电动机正反转反接制动控制环节。以主轴电动机运行在低速正转状态为例，此时KA1、KM1、KM3、KM4均通电吸合，速度继电器触点KV（14-19）闭合、为正转反接制动作准备。当停车时，按下SB1，触点SB1（4-5）断开，使KA1、KM3断电释放，触点KA1（15-18）、KM3（5-18）断开，使KM1断电，切断了主轴电动机正向电源。而另一触点SB1（4-14）闭合，经KV（14-19）触点使KM2通电，其触点KM2（4-14）闭合，使KM4通电，于是主轴电动机定子串入限流电阻进行反接制动。当电动机转速降低到KV释放值时，触点KV（14-19）释放，使KM2、KM4相继断电，反接制动结束，M1自由停车至零。若主轴电动机已运行在高速正转状态，当按下SB1后，立即使KA1、KM3、KT断电，再使KM1断电，KM2通电，同时KM5断电，KM4通电。于是主轴电动机串入限流电阻，接成△接，进行反接制动，直至KV释放，反接制动结束，以后自由停车至零。停车操作时，务必将SB1按到底，否则将无反接制动，只是自由停车。4）主运动与进给运动的变速控制T68镗床主运动与进给运动速度变换，是通过“变速操纵盘”改变传动链的传动比来实现的。它可在主轴与进给电机未起动前预选速度，也可在运行中进行变速。下面以主轴变速为例说明其变速控制。①变速操作过程主轴变速时，首先将“变速操纵盘”上的操纵手柄拉出，然后转动变速盘，选好速度后，将变速操纵手柄推回。在拉出或推回变速操纵手柄的同时，与其联动的行程开关SQ1（主轴变速时自动停车与起动开关）、SQ2（主轴变速齿轮啮合冲动开关）相应动作，在手柄拉出时开关SQ1不受压，SQ2受压。推上手柄时压合情况正好相反。②主轴运行中的变速控制过程主轴在运行中需要变速，可将主轴变速操纵手柄拉出，这时与变速操纵手柄有联动关系的行程开关SQ1不再受压，触点SQ1（5-10）断开，KM3、KM1断电，将限流电阻串入M1定子电路；另一触点SQ1（4-10）闭合，且KM1已断电释放，于是KM2经KV（14-19）触点而通电吸合，使电动机定子串入电阻R进行反接制动。若电动机原运行在低速档，则此时KM4仍保持通电，电动机接成△接串入R进行反接制动；若电动机原运行在高速档，则此时将YY接换接成△接，串入R进行反接制动。然后转动变速操纵盘，转至所需转速位置，速度选好后，将变速操纵手柄推回原位，若此时因齿轮啮合不上变速手柄推不上时，行程开关SQ2受压，触点SQ2（17-15）闭合，KM1经触点KV（14-17）、SQ1（14-4）接通电源，同时KM4通电，使主轴电动机串入R、接成△接低速起动，当转速升到速度继电器动作值时，触点KV（14-17）断开，使KM1断电释放；另一触点KV（14-19）闭合，使KM2通电吸合，对主轴电动机进行反接制动，使转速下降。当速度降至速度继电器释放值时，触点KV（14-19）断开，KV（14-17）闭合，反接制动结束。若此时变速操纵手柄仍推合不上，则电路再重复上述过程，从而使主轴电动机处于间歇起动和制动状态，获得变速时的低速冲动，便于齿轮啮合，直至变速操纵手柄推合为止。手柄推合后，压下SQ1，而SQ2不再受压，上述变速冲动才结束，变速过程才完成。此时由触点SQ2（17-15）切断上述瞬动控制电路，而触点SQ1（5-10）闭合，使KM3、KM1相继通电吸合，主轴电动机自行起动，拖动主轴在新选定的转速下旋转。至于在主轴电动机未起动前预选主轴速度的操作方法及控制过程与上述完全相同，不再复述。T68卧式镗床进给变速控制与主轴变速控制相同。它是由进给变速操纵盘来改变进给传动链的传动比来实现的。5）镗头架、工作台快速移动控制由快速电动机M2经传动机构拖动镗头架和工作台作各种快速移动。运动部件及其运动方向的预选由装设在工作台前方的操纵手柄进行，而控制则用镗头架上的快速操作手柄控制。当扳动快速操作手柄时，将压合行程开关SQ7（或SQ8），接触器KM6（或KM7）通电，实现M2的正转（或反转），再通过相应的传动机构使运动部件按选定方向作快速移动。当快速移动操作手柄复位时，行程开关SQ7（或SQ8）不再受压，KM6（或KM7）断电释放，M2停止旋转，快速移动结束。6）机床的联锁保护T68卧式镗床具有较完善的机械和电气联锁保护。如当工作台或镗头架自动进给时，不允许主轴或平旋盘刀架进行自动进给，否则将发生事故，为此设置了两个联锁保护行程开关SQ5和SQ6。其中SQ5是与工作台和镗头架自动进给手柄联动的行程开关，SQ6是与主轴和平旋盘刀架自动进给手柄联动的行程开关。将SQ5、SQ6动断触点并联后串接在控制电路中，若扳动两个自动进给手柄，将使触点SQ5（3-4）与SQ6（3-4）断开，切断控制电路，使主轴电动机，快速移动电动机均不能起动或运转，实现联锁保护。2、常见故障及处理1）主轴实际转速比变速盘指示转速多1倍或少1倍主轴是依靠电气、机械变速来获得18种速度的，主轴电动机高、低速的转换则通过与高低速选择手柄联动的行程开关SQ来控制。SQ安装在主轴变速操纵手柄旁，当主轴变速机构转动时，将推动撞钉，再由撞钉去推动簧片去压合SQ，实现触点SQ（11-13）的通与断。所以在安装调整时，应使撞钉动作与变速盘指示转速相对应。否则出现主轴实际转数比变速盘指示数多1倍或少1倍的情况。2）主轴电动机只有高速而无低速，或只有低速而无高速常见的有时间继电器KT不动作；或因行程开关SQ安装位置移动，造成SQ始终处于接通或断开的状态。若SQ常通，则主轴电动机只有高速，否则只有低速。3）主轴变速后推上变速操纵手柄，主轴电动机无变速冲动，或运行中进行变速，变速完成后主轴电动机不能自行起动主要原因是行程开关SQ1或SQ2安装不牢、位置偏移、触点接触不良等。甚至有时因SQ1开关绝缘性能差，触点SQ1（5-10）发生短路。4）双速电动机定子电源接线错误高速档时，双速电动机接成YY，电源应从端子4、5、6引入，而端子1、2、3短接。低速档时，双速电动机接成△，电源应由端子1、2、3引入，端子4、5、6断开，如图所示。双速电动机定子接线图