第5章典型机床电气控制系统分析

第5章典型机床电气控制系统分析1.掌握分析常用机床的电气控制电路的方法通过常用机床控制电路的分析，加深对典型控制环节的理解、掌握及其应用.2.了解机床等电气设备上机械、电气、液压之间的配合关系.3.运用电气控制的典型环节进行电气控制系统的设计、了解电气控制系统的安装、调试、故障检修等.学习目标教学内容15.1车床电气控制25.2铣床电气控制35.3磨床的电气控制45.4摇壁钻床电气控制线路第5章典型机床电气控制系统分析在学习了常用低压电器与继电-接触器控制电路基本环节基础上，下面将对生产机械的电气控制进行分析和研究。本章从常用机床的电气控制入手，以期学会阅读、分析机床电气控制电路的方法、步骤，加深对典型控制环节的理解和应用，了解机床上机械、液压、电气三者的紧密配合，从机床加工工艺出发，掌握各种典型机床的电气控制，为机床及其生产机械电气控制的设计、安装、调试、运行等一定基础。机床的电气控制，不仅要求能够实现起动、制动、反向和调速等基本要求，更要满足生产工艺的各项要求，还要保证机床各运动的准确和相互协调，具有各种保护装置，工作可靠，实现操作自动化等。学习与分析机床电气控制电路时，应注意以下几个问题：（1）对机床的基本结构、运动情况、加工工艺要求等应有一定的了解，做到了解控制对象，明确控制要求。（2）应了解机械操作手柄与电器开关元件的关系；了解机床液压系统与电气控制的关系等。（3）将整个控制电路按功能不同分成若干局部控制电路，逐一分析，分析时应注意各局部电路之间的连锁与互锁关系，然后再通观整个电路，形成一个整体概念。（4）抓住各机床电气控制的特点，深刻理解电路中各电器元件、各触点的作用，学会分析的方法，养成分析的习惯。下面以几台典型机床控制电路为例，分析其电气控制。5.1车床电气控制1.了解CA6140车床的电力拖动特点、控制要求。2.掌握CA6140车床电气控制线路的工作原理。学习目标一、车床简介课程内容二、车床的电力拖动特点及控制要求三、车床的电气控制普通车床是最常见的一种机床，约占机床总数的20～35％，其电气控制系统较简单。车床可以车削外圆、内圆、端面、螺纹、螺杆和车削定型表面，并可以装上钻头或铰刀进行钻孔或铰孔等加工。教学内容CA6140车床型号意义5.1.1CA6140型卧式车床的结构CA6140型普通车床主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、尾架等部分组成。车床的切削运动包括工件旋转的主运动和刀具的直线进给运动。方刀架卡盘主轴箱挂轮架进给箱床身左床座纵溜板横溜板右床座尾架小滑板溜板箱光杠丝杠5.1.2CA6140型卧式车床的电力拖动及控制要求运动种类运动形式控制要求主运动主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动（1）主轴电动机选用三相笼型异步电动机，不进行调速，主轴采用齿轮箱进行机械有级调速（2）车削螺纹时要求主轴有正反转，一般由机械方法实现，主轴电动机只作单向旋转（3）主轴电动机的容量不大，可采用直接启动进给运动刀架带动刀具的直线运动进给运动由主轴电动机拖动，主轴电动机的动力通过挂轮箱传递给进给箱来实现刀具的纵向和横向进给。加工螺纹时，要求刀具移动和主轴转动有固定的比例关系辅助运动刀架的快速移动由刀架快速移动电动机拖动，该电动机可直接启动，也不需要正反转和调速尾架的纵向移动由手动操作控制工件的夹紧与放松由手动操作控制加工过程的冷却冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，冷却泵电动机也不需要正反转和调速电力拖动特点及控制要求：主轴电动机：选用三相鼠笼型异步电动机。启动、停止——按钮操作。调速——机械有级调速（齿轮箱）正反转——机械方法（摩擦离合器）只须单向连续旋转。自锁正转控制线路冷却泵电动机与主轴电动机之间是顺序启动、同时停止。刀架快移电动机——短时单向旋转。刀架移动与主轴转动的固有比例关系由机械传动保证。必须有过载、短路、欠压、失压保护。具有信号、照明电路。顺序控制线路5.1.3CA6140型卧式车床电气控制线路分析一、主电路QS1—电源开关M1—主电机，KMl控制，不设短路保护；M2—冷却电机，KM2控制M3—快移电机，KM3控制FU1—M2和M3短路保护FR1、FR2和FR3—过载保护二、控制电路控制电路由控制变压器TC将380V交流电压降为110V控制电压供电，并由熔断器FU2作短路保护。1．启动准备合上电源开关QS1，变压器TC副边有电，指示灯HL亮。合上SA3，照明灯EL点亮。2.主轴电动机M1的控制按下启动按钮SB2，接触器KM1的线圈得电吸合，KM1主触头闭合，主轴电动机M1启动。按下停止按钮SB1，电动机M1停转。三、电路控制原理分析3.冷却泵电动机M1的控制只有在KM1得电吸合，主轴电动机M1启动后，再合上开关SA，才能使KM2线圈得电吸合，冷却泵电动机M2启动。4.刀架快速移动的控制刀架快速移动电动机M3的启动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制。将操纵手柄扳到所需的方向，压下按钮SB3，接触器KM3得电吸合，电动机M3得电启动，刀架就向指定方向快速移动。5.照明和信号电路照明灯ELTC次级24V供电，QS2控制；指示灯HLTC次级6V供电，QS1按下HL亮。6.电气控制线路的保护短路保护：FU过载保护：FR零压欠压保护：自锁电路实现。刀架快速移动电动机M3由接触器KM3控制,于是点动控制,故未设过载保护。FUl作为冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3、控制变压器TC的短路保护。5.2铣床电气控制1.了解X62W铣床的电力拖动特点、控制要求。2.掌握X62W铣床电气控制线路的工作原理。学习目标一、铣床简介课程内容二、铣床的电力拖动特点及控制要求三、铣床的电气控制铣床是一种用途十分广泛的金属切削机床，其使用范围仅次于车床。铣床可用于加工平面、斜面和沟槽；如果装上分度头，可以铣削直齿齿轮和螺旋面；如果装上圆工作台，还可以加工凸轮和弧形槽等。教学内容铣床的分类卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、仿形铣床、专用铣床卧式铣床立式铣床常用的万能铣床有X62W型卧式万能铣床和X53K型立式万能铣床5.2.1X62W型卧式铣床的结构1）床身用于安装铣床的其它部件。2）主轴、悬梁及刀杆支架用于固定铣刀。3）工作台用于安装夹具和工件，可作垂直于主轴轴线方向的纵向移动。4）横向溜板及回转盘安装于工作台的下方，提供工作台的横向和左右斜向的移动。5）升降台提供工作台的上下移动。6）圆工作台铣切凸轮和弧形槽等曲线时所用的铣床附件，使用时安装在工作台上。铣床的运动形式1．主运动X62W万能铣床的主运动是主轴带动铣刀的旋转运动。2．进给运动进给运动是指工件随工作台在前后、左右和上下六个方向上的运动以及随圆形工作台的旋转运动。3．辅助运动辅助运动包括工作台的快速运动及主轴和进给的变速冲动。1．铣床的主运动由一台笼型异步电动机拖动，直接起动，能够正反转，并设有电气制动环节，能进行变速冲动。2．工作台的进给运动和快速移动均由同一台笼型异步电动机拖动，直接起动，能够正反转，也要求有变速冲动环节。3．冷却泵电动机只要求单向旋转。4．三台电动机之间有联锁控制，即主轴电动机起动之后，才能对其余两台电动机进行控制。5.2.2X62W型卧式铣床的控制要求与特点5.2.3X62W型卧式铣床的控制电路分析一、电气控制线路分析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.主电路的控制与保护电器名称及代号功能控制电器过载保护电器主轴电动机M1拖动主轴带动铣刀旋转接触器KM1、KM2和组合开关SA3热继电器FR1进给电动机M2拖动进给运动和快速移动接触器KM3和KM4热继电器FR2冷却泵电动机M3供应冷却液接触器KM3热继电器FR33.X62W万能铣床电气控制线路分析1）主轴电动机的控制①SB1、SB2与SB3、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。主轴电动机变速时的瞬时（冲动）控制变速时，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，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。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。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。M2电机在主轴电机M1起动后才能进行工作。2）工作台进给电动机的控制①左右进给控制左右进给手柄左右进给操作手柄与行程开关SQ1和SQ2联动，有左、中、右三个位置控制手柄手柄位置行程开关动作接触器动作电动机M2转向传动链搭合丝杠工作台运动方向左右进给手柄左SQ2KM4反转左右进给丝杠向左中————停止——停止右SQ1KM3正转左右进给丝杠向右②工作台的上下和前后进给控制上下与前后进给手柄控制手柄手柄位置行程开关动作接触器动作电动机M2转向传动链搭合丝杠工作台运动方向上下和前后进给手柄下SQ4KM4反转上下进给丝杠向下上SQ3KM3正转上下进给丝杠向上中————停止————后SQ3KM3正转前后进给丝杠向后前SQ4KM4反转前后进给丝杠向前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。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。进给变速手柄及变速盘进给变速时，必须先把进给操纵手柄放在中间位置，然后将进给变速盘（在升降台前面）向外拉出，选择好速度后，再将变速盘推进去。在推进的过程中，挡块压下行程开关SQ2，接触器KM3得电动作，电动机M2启动；但随着变速盘复位，行程开关SQ2跟着复位，使KM3断电释放，M2失电停转。变速时的瞬时点动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。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，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