第三章典型機床的電氣控制

第3?章?典型機床的電氣控制從常用機床的電氣控制入手，會閱讀、分析機床電氣控制電路的方法、步驟；加深對典型控制環(huán)節(jié)的理解和應(yīng)用；了解機床上機械、液壓、電氣三者的緊密配合從機床控制的設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行等打下一定基礎(chǔ)。不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)起動、制動、反向和調(diào)速等基本要求，更要滿足生產(chǎn)工藝的各項要求，還要保證機床各運動的準確和相互協(xié)調(diào)，具有各種保護裝置，工作可靠，實現(xiàn)操作自動化等。3.1?電氣控制線路分析基礎(chǔ)3.2普通車床的電氣控制線路3.3Z3040型搖臂鉆床的電氣控制線路3.4M7130平面磨床的電氣控制線路注意的問題對機床的基本結(jié)構(gòu)、運動情況、加工工藝要求等應(yīng)有一定的了解，做到了解控制對象，明確控制要求。應(yīng)了解機械操作手柄與電器元件的關(guān)系；了解機床液壓系統(tǒng)與電氣控制的關(guān)系等。將整個控制電路按動能不同分成若干局部控制電路，逐一分析，分析時應(yīng)注意各局部電路之間的聯(lián)鎖與互鎖關(guān)系，然后再統(tǒng)觀整個電路，形成一個整體觀念。抓住各機床電氣控制的特點，深刻理解電路中各電器元件、各接點的作用，學(xué)會分析的方法，養(yǎng)成分析的習(xí)慣。3.1?電氣控制線路分析基礎(chǔ)3.1.1?電氣控制線路分析的內(nèi)容詳細閱讀說明書。了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)，技術(shù)指標，機械傳動、液壓與氣動的工作原理；電機的規(guī)格型號；各操作手柄、開關(guān)、旋鈕等的作用；與機械、液壓部分直接關(guān)聯(lián)的行程開關(guān)、電磁閥、電磁離合器等的位置、工作狀態(tài)及作用。電氣控制原理圖。電氣控制線路原理圖主要由主電路、控制電路及輔助電路等組成，這是分析控制線路的關(guān)鍵內(nèi)容。電器元件布置圖與電氣總裝接線。主要電氣部件的布置、安裝要求；電器元件布置與接線；在調(diào)試、檢修中可通過布置圖和接線圖很方便地找到各種電器元件和測試點，進行維護和維修保養(yǎng)。3.1.2電氣控制原理圖的分析方法電氣控制原理圖的分析主要包括主電路、控制電路和輔助電路等幾部分。1.分析主電路2.分析控制電路3.分析輔助電路4.分析聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)5.總體檢查3.2普通車床的電氣控制線路3.2.1普通車床的結(jié)構(gòu)及工作情況車床是一種應(yīng)用最為廣泛的金屬切削機床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、定型表面，并可以用鉆頭、鉸刀等進行加工。組成:床身、主軸變速箱、尾座進給箱、絲杠、光杠、刀架和溜板箱等。3.2普通車床的電氣控制線路主運動：主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動，承受車削加工時的主要切削功率。進給運動是溜板帶動刀架的縱向或橫向直線運動。輔助運動包括刀架的快速進給與回退，尾座的移動、工件夾緊與松開等。為保證螺紋加工的質(zhì)量，要求工件的旋轉(zhuǎn)速度與刀具的移動速度之間具有嚴格的比例關(guān)系，并且加工完畢后要求反轉(zhuǎn)退刀。C650車床溜板箱與主軸變速箱之間通過齒輪傳動來連接，主電動機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)，當主軸反轉(zhuǎn)時，刀架也跟著后退。進行車削加工時，刀具的溫度高，需備有一臺冷卻泵電動機。C650車床的床身較長，為減少輔助工作時間，專門設(shè)置了一臺2．2kW的電動機來拖動溜板箱快速移動，并采用點動控制。要求主軸有大的調(diào)速范圍：齒輪變速機構(gòu)來調(diào)速，調(diào)速范圍可達40倍以上。C650

車床的主電動機采用普通籠型異步電動機，功率為30kW。為提高工作效率，該機床采用了反接制動。C650型車床是一種中型車床，除有主軸電動機M1和冷卻泵電動機M2外，還設(shè)置了刀架快速電動機M3?？刂铺攸c是：主軸電動機M1采用電氣正反轉(zhuǎn)控制。M1容量為30kW，采用電氣反轉(zhuǎn)控制，實現(xiàn)快速停車。為便于對刀操作，主軸設(shè)有點動控制。采用電流表來檢測電動機負載情況。3.2.2普通車床的電氣控制?C650車床電氣控制線路圖KSKSRKSF33一、主電路電源引入開關(guān)為組合開關(guān)，空氣開關(guān)QF為電源總短路保護。主軸電動機：FU1為主電動機M1的短路保護用熔斷器；FRl為其過載保護用熱繼電器；R為限流電阻，在主軸點動時，限制起動電流，在停車反接制動時，又起限制過大的反向制動電流的作用；電流表PA用來監(jiān)視主電動機M1的繞組電流，M1功率很大，故PA接入電流互感器TA回路。機床工作時，可調(diào)整切削用量，使電流表PA的電流接近主電動機M1額定電流的對應(yīng)值(經(jīng)TA后減小了的電流值)，以便提高生產(chǎn)效率和充分利用電動機的潛力；KM1、KM2為正反轉(zhuǎn)接觸器，KM3用于短接電阻R接觸器，主觸點直接連接M1。冷卻泵電動機M2：KM4為啟動接觸器；FR2為過載保護用熱繼電器。刀架快速移動電動機M3：KM5為啟動接觸器，M3點動短時運轉(zhuǎn)，故不設(shè)置熱繼電器。二、控制電路分析

1．主電動機的點動調(diào)整控制

當按下點動按鈕SB2不松手時，接觸器KMl線圈通電，KMl主觸點閉合，經(jīng)限流電阻R接通電動機M1，減少了起動電流。中間繼電器KA未通電，KM1不自鎖。當松開SB2后KM1線圈斷電，電動機M1停轉(zhuǎn)。2．主電動機的正反轉(zhuǎn)控制M1額定功率為30kW，但是其啟動負載很小，起動電流很大，所以，在非頻繁點動的一般工作時，采用了全壓直接起動。按下正向起動按鈕SB3時，KM3通電，并保持，主觸點閉合，短接限流電阻R；常開輔助觸點閉合，KA通電，其常開觸點閉合，KM3保持通電，進而KA也保持通電。當SB3尚未松開時，SB3閉合，KA常開觸點已閉合，故KM1通電，主觸點閉合，電動機M1全壓啟動。KM1輔助觸點閉合。當松開SB3后，可形成自鎖通路，KM1保持通電。KM3得電同時，通電延時繼電器KT通電，使電流表避免起動電流的沖擊。SB4為反向起動按鈕，反向起動過程同正向時類似。

3.主軸電動機反接制動主軸停車時，由停止按鈕SB1與正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2及反接制動接觸器KM3、速度繼電器KS，構(gòu)成電動機正反制動控制電路，在KS控制下實現(xiàn)反接制動停車。4.主軸電動機負載檢測及保護環(huán)節(jié)車床采用電流表檢測主軸電動機定子電流。為防止起動電流的沖擊，采用時間繼電器KT的常閉通電延時斷開觸點接連在電流表的兩端，為此KT延時應(yīng)稍長于M1的起動時間。而當M1制動停車時，當按下停止按鈕SB1時，KM3、KA、KT線圈相繼斷電釋放，KT觸點瞬時閉合，將電流表短接，不會受到反接制動電流的沖擊。5.刀架快速移動的控制刀架的快速移動由快速移動電動機M3拖動，由于架快速手柄操作。當扳動刀架快速移動手柄時，壓下行程開關(guān)ST，接觸器KM5線圈通電吸合，使M3電動機直接起動，拖動刀架快速移動。當將快速移動手柄扳回原位時，ST不受壓，KM5斷電釋放，M3斷電停止，刀架快速移動結(jié)束。6.冷卻泵電動機的控制由按鈕SB5、SB6和接觸器KM4構(gòu)成電動機單方向起動、停止電路，實現(xiàn)對冷卻蚌電動機M2的控制。三、C650臥式車床電氣控制線路的特點主軸的正反轉(zhuǎn)不是通過機械方式來實現(xiàn)，而是通過電氣方式，即主電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，從而簡化了機械結(jié)構(gòu)。主電動機的制動采用了電氣反接制動形式，并用速度繼電器進行控制?？刂苹芈酚捎陔娖髟芏?，故通過控制變壓器TC同三相電網(wǎng)進行電隔離，提高了操作和維修時的安全性。中間繼電器KA起著擴展接觸器KM3觸點的作用。從電路可見KM3的常開觸點直接控制KA故KM3和KA的觸點的閉合和斷開情況相同。3.3Z3040型搖臂鉆床的電氣控制線路3.3.1搖臂鉆床的結(jié)構(gòu)及工作情況鉆床是一種孔加工機床，可用來鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋及修刮面等多種形式的加工。結(jié)構(gòu)型式很多，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床及多軸鉆床等。搖臂鉆床是一種立式鉆床，適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常用的機床。主要由底座、內(nèi)立柱、外立、搖臂、主軸箱、工作臺等組成。內(nèi)立柱固定在底座上，在它的外面空套著外立柱，外立柱可繞著不動的內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360°。搖臂一端為套筒，套裝在外立柱上，不能繞外立柱轉(zhuǎn)動，而只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)，還可借助絲杠的正、反轉(zhuǎn)沿外立柱作上下垂直移動。主軸箱：由主電動機、主軸和主軸傳動機構(gòu)、進給和進給變速機構(gòu)及機床的操作機構(gòu)等組成。安裝在搖臂水平導(dǎo)軌上，借助手輪操作使其在水平導(dǎo)軌上沿搖臂作徑向運動。加工時，由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導(dǎo)軌上，外立柱緊固在內(nèi)立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進行鉆削加工。鉆削加工時，鉆頭一面旋轉(zhuǎn)進行切削，同時進行縱向進給。3.3.2搖臂鉆床的運動形式鉆削加工時，鉆頭一邊進行旋轉(zhuǎn)切削，一邊進行縱向進給。其運動形式如下：

主運動搖臂鉆床的主運動是指主軸的旋轉(zhuǎn)運動。

進給運動搖臂鉆床的進給運動是指主軸的縱向進給運動。輔助運動搖臂鉆床的輔助運動是指：

搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動；

搖臂沿外立柱上導(dǎo)軌的上下垂直移動；

主軸箱沿搖臂長度方向的左右移動。3.3.3Z3040型搖臂鉆床的電力拖動特點及控制要求為了簡化機械傳動裝置，搖臂鉆床采用直接起動的方式起動四臺電動機進行拖動：主軸電動機，帶動主軸旋轉(zhuǎn)；搖臂升降電動機，帶動搖臂進行升降；液壓泵電動機，拖動液壓泵供出壓力油，使液壓系統(tǒng)的夾緊機構(gòu)實現(xiàn)夾緊與放松；冷卻泵電動機，驅(qū)動冷卻泵供給機床冷卻液。搖臂鉆床的主運動和進給運動均為主軸的運動，可由一臺主軸電動機拖動，并通過傳動機構(gòu)分別實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)和進給。主軸電動機和冷卻泵電動機只需要正向旋轉(zhuǎn)，搖臂升降電動機和液壓泵電動機，因需分別實現(xiàn)升降和夾緊與放松，要求能正反向旋轉(zhuǎn)。應(yīng)具備完善的保護環(huán)節(jié)和照明電路。3.3.4Z3040型搖臂鉆床的電氣控制Z3040型搖臂鉆床電氣控制原理圖搖臂延時夾緊電源保護冷卻電動機主軸電動機短路保護搖臂電動機上升下降上升液壓泵電動機夾緊放松控制電源指示燈放松主軸照明主軸控制搖臂下降上升液壓泵放松夾緊放松夾緊電磁鐵夾緊YV１．主電路電源由轉(zhuǎn)換開關(guān)ＱＳ引入。主電路有四臺電動機：M1為主軸電動機，主軸作鉆孔圓周運動，接觸器KM1控制M1的啟停，熱繼電器FR1進行過載保護；M2為搖臂升降電動機，可進行正、反轉(zhuǎn)由接觸器KM2，KM3控制，M2一般短時工作，不設(shè)長期過載保護；M3為液壓泵電動機，正、反轉(zhuǎn)由接觸器KM4、KM5控制，熱繼電器FR2對Ｍ３進行過載保護；Ｍ４為冷卻泵電動機，由轉(zhuǎn)換開關(guān)ＳＡ１控制,不斷地向工件和刀具輸送切削液，以降低它們在切削過程中產(chǎn)生的高溫。2.控制電路控制電路設(shè)有總起動按鈕和總停止按鈕，便于操縱和緊急剎車。主電路由隔離開關(guān)QS1、QS2進行保護。隔離開關(guān)中的電磁脫扣作為短路保護，從而取代了熔斷器。長期運轉(zhuǎn)的主電動機M1與液壓泵電動機M3設(shè)有熱繼電器KR1、KR2作長期過載保護。采用4臺電動機拖動，4臺電動機容量都較小，均采用直接起動控制。搖臂的移動嚴格按照搖臂松開→移動→搖臂夾緊的程序進行。為此，要求M3與M2順序起動，由搖臂松開、夾緊行程開關(guān)ST2，ST3實現(xiàn)。具有信號指示裝置：對機床的每一主要動作作出顯示，這樣便于操作和維修。搖臂的夾緊放松與升降按自動控制進行，而立柱和主軸箱的夾緊放松可以單獨操作，也可以同時進行，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SC和按鈕SB5或SB6控制。3.4M7130平面磨床的電氣控制線路3.4.1M7130平面磨床的結(jié)構(gòu)磨床的一種主要用砂輪旋轉(zhuǎn)研磨工件以使其可達到要求的平整度。根據(jù)工作臺形狀：矩形工作臺和圓形工作臺。矩形工作臺主參數(shù)：工作臺寬度及長度圓臺平面磨床主參數(shù)：工作臺面直徑。根據(jù)軸類的不同：臥軸及立軸磨床之分。M7432立軸圓臺平面磨床,M7130臥軸矩臺平面磨床。

M7130結(jié)構(gòu)組成：床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座和立柱等機床在加工過程中，必須形成一定形狀的發(fā)生線（母線和導(dǎo)線），才能獲取所需的工件表面形狀。因此，機床必須完成一定的運動，這種運動稱為表面成形運動。此外，還有多種輔助運動3.4.2M7130平面磨床運動形式磨床主運動及進給運動示意圖主運動

:

砂輪的旋轉(zhuǎn)運動，線速度30～50米/秒。為保證消磨加工質(zhì)量，要求砂輪有較高轉(zhuǎn)速，通常采用兩級籠型異步電機拖動；為提高砂輪主軸的剛度，采用裝入式砂輪電動機直接拖動，電動機與砂輪主軸同軸；砂輪電動機只要求單方向旋轉(zhuǎn)，可直接啟動無調(diào)速和制動要求。進給運動:

工件或砂輪的往返運動為進給運動，有垂直進給、橫向進給及縱向進給三種。工作臺每完成一次縱向往返運動時，砂輪箱做一次間斷性的橫向進給；當加工完后，砂輪箱作一次間斷性的垂直進給。輔助運動其功能是實現(xiàn)機床的各種輔助動作，為表面成形運動創(chuàng)造條件。如進給運動前后的快進和快退；調(diào)整刀具和工件之間正確相對位置的調(diào)位運動；工件夾緊；工作臺橫向運動；工作冷卻等操縱控制運動。3.4.2M7130平面磨床電氣控制線路分析L1L2L3KM1M3～QS1U11V11W11FU1M3～M3～U12W12V12KM1KM2U13W13V13U14V14W14KH1KH21U1V1W2U2V2W3U3V3WM1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321L1L2L3KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321合上QS1L1L2L3KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449扳動QS2,電磁吸盤吸合電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321L1L2L3KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449按下SB1電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449按下SB3L1L2L3電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449合上SAL1L2L3電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204205206207208209210VCR2QS2R3KAX2YHT2FU3101102SAELXSI＜X退放吸磁松合22274449按下SB2，SB4扳動QS2,電磁吸盤放松L1L2L3電源開關(guān)及保護砂輪電動機冷卻泵電動機液壓泵電動機控制電路保護砂輪控制液壓泵控制整流變壓器整流器電磁吸盤照明1112131415161710987654321KM1M3～QS1FU1M3～M3～KM1KM2KH1KH2M1M2M3PEX1FU2012345678QS2SB1SB2SB3SB4KH1KH2KAKM2KM1KM2T1R1C201202203204