机床电气控制线路第3章2

金属切削机床的电气控制线路之二第3章《机床电气控制》配套多媒体教程3.1卧式车床的电气控制线路电气控制系统是金属切削机床的重要组成部分，在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的控制，能驱动生产机械，实现各种运行状态达到加工生产的目的。不同的生产机械设备，或者同类型的机床设备，由于各自的工作方式，工艺要求不同，其电气控制系统也不尽相同。分析金属切削机床的电气控制电路，以下几个方面尤其需要注意：了解金属切削机床的主要结构、运动方式、主要技术性能，液压气压传动系统的工作原理，机械设备对电气控制系统的要求。分析主电路，了解各电动机的用途、传动方案、采用的控制方法及其工作状态。了解各主令电器(如操作手柄、开关、按钮等)在电路中的功能和操作方式，以及由那些电路环节实现保护、联锁、信号指示和照明等电路控制。能按工艺过程、工作方式，分析整个控制电路，能分块分区域总结出控制电路的功能、规律、信号的走向。总之，任何一个复杂的电气控制系统，按其功能要求都是由一些基本控制环节构成，因此分析电路时应先按功能将电路分解成基本功能环节(即化整为零)，然后再一个个对基本功能环节进行分析，最后根据系统总功能，再积零为整，达到对整个电气控制系统的理解。卧式车床是车床中应用最广泛的一种，它可以完成车削外圆内孔、端面、钻孔、铰孔、切槽切断、螺纹及成形表面等加工工序。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，需选择合适的主轴转速及进给速度，需提供主轴的正反转，需提供切削时的对刀具的冷却润滑功能等，这都需要控制电路发挥作用。3.1.1卧式车床主要结构及运动形式普通车床的结构示意图进给箱挂轮箱主轴变速箱溜板与刀架溜板箱尾架丝杆光杆床身3.1.2卧式车床的工作特性1．通常车削加工近似于恒功率负载，同时考虑经济性、工作可靠性等因素，主拖动电动机选用笼型异步电动机。2．为了满足车削加工调速范围大的要求，车床主轴主要采用机械变速方法，但在较大型车床上也采用电动机变极调速的方法，进行速度分档。3．车削螺纹时，要求主轴能正、反向旋转，对于小型车床采用控制电动机正、反转来实现，这样可大大简化机械结构。对于较大型的车床，直接控制电动机正、反转时，为了避免对电网的冲击，同时便于平滑过渡加工过程，因此很多采用了机械传动方法来实现主轴正、反转，如摩擦离合器、多片式电磁离合器等。4．车削螺纹时，刀架移动与主轴旋转运动之间必须保持正确的比例关系，故主运动和进给运动只由一台电动机拖动，它们之间通过一系列齿轮传动来实现配合。3.1.2卧式车床的工作特性5．主电机的起动与停止，当主电机功率小于5kW时且电网容量满足要求的情况下，可控制直接起动，否则应采用降压起动的控制方法。6．较大型车床拖板是由一台可以正、反向旋转的电动机单独拖动。这样可以有效减轻工人劳动强度，提高机加工的效率。3.1.2卧式车床的工作特性7．车削加工中，为防止刀具和工件的温度过高，延长刀具使用寿命，提高加工质量，车床都附有一台冷却泵电动机，只需单方向旋转，且只在主轴电动机起动加工时，方可选择起动与否，主轴电动机停止时它也应停止。当加工铸件或高速切削钢件时，不采用冷却液，以保护机床与刀具，因此，冷却泵驱动电动机还应设有单独操作的控制开关。8．必要的保护环节、联锁环节、照明和信号电路。3.1.2卧式车床的工作特性3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路(1)主轴电动机正、反向旋转控制M1为主轴电动机，功率3kW，它拖动车床的主运动和进给运动，通过操作转换开关SA1于向上或向下位置，使接触器KM1或KM2线圈得电，主触点分别接通电动机定子绕组的正或反电源相序而实现正、反向旋转控制。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路1．主轴电动机控制当电源开关部分的断路器QF合上后，机床的控制部分和工作部分引入了电源。触点操作手柄位置向上中间向下SA1-1（1-2）－＋－SA1-2(2-5)＋－－SA1-3(2-7)－－＋SA1-1闭合、KA得电自锁、控制线路得电SA1-2闭合、KM1得电，与KM2互锁，主轴电机正转SA1-3闭合、KM2得电，与KM1互锁，主轴电机正转KT线圈得电触头瞬时闭合为制动作准备3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路(2)主轴电机的停机制动控制主轴制动控制采用电磁离合器机械制动方法。主轴停机时，将SA1开关扳到中间位置，SA1-1接通、SA1-2断开，同时SA4接通使得YC得电为制动做准备，当接触器KM1或KM2线圈失电，它们的常开触点断开，主轴电动机M1停转，同时它们的常闭触点返回，使制动电磁离合器线圈得电，此时时间继电器KT线圈虽也断电，但其断电延时打开的常开触点尚未断开，从而整流桥VC整流电路接通，对电磁离合器YC提供直流电实现制动，在KT延时断开触点打开时，切断整流桥电路，则YC线圈失电，制动结束。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路SA1-1到中位，KM1、KM2线圈掉电KT延时断开、制动结束SA4闭合、接通YC开始制动KM1、KM2动断触头闭合3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路(3)主轴的变速控制主轴的变速是利用液压机构操纵两组拨叉进行改变速度的。变速时只需转动变速手柄，将液压变速阀转到相应的位置，使得两组拨叉都移到相应的位置进行位置定位，并压动微动开关SQl和SQ2，HL2灯亮，表示变速完成。若滑移齿尚未啮合好。则HL2灯不亮，此时应操作SAl于向上或向下位置，接通KMl或KM2，使主轴稍许转动，让齿轮正常啮合，HL2灯亮，说明变速结束，可进行正常工作起动。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路2．冷却泵电动机控制M2是冷却泵电动机，功率0.125kW，单向旋转，由转换开关SA2手动操作控制。M2电动机的电源接在KMl、KM2主触点之后，实现了冷却泵电动机应在主轴电动机起动之后才能起动的顺序起动控制要求。3．液压泵电动机控制M3是拖动液压泵的电动机，功率0.12kW，单向旋转，提供主轴变速装置和润滑的用油，因为电动机容量小，采用转换开关SA1-1控制中间继电器KA实现控制。液压泵电动机的起动、停止通过自动开关控制。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路4．联锁、保护环节、信号与照明电路控制(1)联锁环节接触器KM1、KM2，常闭触点实现正、反向电气互锁，同时实现起动工作与停机制动互锁。利用转换开关SAl机械定位，实现正、反转及工作与停机的机械联锁。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路(2)保护环节通过自动开关QF，实现主轴电动机的短路、过载保护。熔断器FU1实现对M2电动机的短路保护，熔断器FU2实现对M3电动机的短路保护，熔断器FU2实现对控制电路及变压器的短路保护，熔断器FU4实现照明电路的短路保护，熔断器FU5实现直流电路的短路保护。热继电器KR1实现M2电动机的过载保护，热继电器KR2实现M3电动机的过载保护。转换开关SA1与继电器KA实现零位、零压保护。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路(3)信号显示电路信号灯HL1为电源指示灯。HL2为主轴变速完成指示灯，变速完成SQ1、SQ2压合，HL2灯亮。(4)照明电路通过转换开关SA3控制EL照明灯电路，照明电路具有一定的独立性。3.1.3CM6132型卧式车床电气控制线路3.2摇臂钻床的电气控制线路钻床为孔加工机床，按其结构型式不同，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床及摇臂钻床等，摇臂钻床是机械加工中常见的机床，它适用于单件或批量生产中带有多孔的零件的加工。Z3040型摇臂钻床即为常见的一种摇臂钻床。摇臂钻床主要的运动包括：①主运动：主轴的旋转运动及进给运动。②辅助运动：摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂的径向移动及摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动，后两者为手动。另外还需考虑主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧和松开。内外立柱主轴箱摇臂主轴工作台底座SB1-主电机停止按钮SB2-主电机起动按钮SB3-摇臂上升按钮SB4-摇臂下降按钮SB5-松开按钮SB6-夹紧按钮3.2.1摇臂钻床主要结构及运动形式Z3040摇臂钻床有4台工作电动机，一般采用笼式异步电机，其中M1主电机：控制主轴旋转运动和进给运动，单向旋转，用机械变换完成加工螺纹所需的正、反向；M2摇臂升降电机：控制摇臂升降运动，双向旋转；M3液压泵电机：控制摇臂夹紧、放松，主油箱及外立柱相对内立柱的夹紧与放松，双向旋转；M4冷却泵电机：手动控制，单向旋转。3.2.1摇臂钻床主要结构及运动形式主电机由KM1接触器控制，SB2、SB1为起动和停止按钮。当自动开关QF接通电源后，按下SB2按钮时，KM1接触器得电并自锁，主电机M1起动旋转。按下停止按钮SBl，KM1断电，M1电机停止。3.2.1摇臂钻床主要结构及运动形式内立柱固定在底座的一端，外立柱套在内立柱上，并可绕内立柱回转360°，摇臂的一端为套筒，它套在外立柱上，借助升降丝杠的正、反向旋转可沿外立柱作上下移动。由于升降丝杠与外立柱构成一体，而升降螺母则固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装于摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作使主轴箱沿摇臂水平导轨移动。3.2.1摇臂钻床主要结构及运动形式钻削加工时，主轴旋转为主运动，而主轴的直线移动为进给运动。当进行钻孔工作时钻头—面作旋转运动，一面作纵向进给运动。此时，主轴箱应通过夹紧装置紧固在摇臂的水平导轨上，摇臂与外立柱也应通过夹紧装置紧固在内立柱上。摇臂钻床的辅助运动有：摇臂沿外立柱作上下移动、主轴箱沿摇臂水平导轨作长度方向移动、摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。3.2.1摇臂钻床主要结构及运动形式3.2.2摇臂钻床电气控制特点摇臂钻床的工作特性与电力拖动控制要求如下：1．一般为了简化机床传动装置的结构，常采用多电动机拖动。2．主轴的旋转运动、纵向进给运动及其变速机构均通过主轴箱的一台异步电动机进行拖动。3．为了适应多种加工方式的要求，主轴的旋转与进给运动均有较大的调速范围，一般情况下由机械变速机构实现，有时采用可变极调速的笼型异步电动机来简化变速箱的结构设计。4．加工螺纹时，要求主轴能正、反向旋转，若采用机械方法来实现，则拖动主轴的电动机只需单向旋转，否则也需要设计正反转控制电路。5．摇臂的升降由升降电动机拖动，要求电动机能正、反向旋转，一般采用笼型异步电动机配合正反转控制电路实现。6．内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开，有采用手柄机械操作、电气-机械装置、电气-液压装置、电气-液压-机械装置等控制方法。Z3040型摇臂钻床采用电动机带动液压泵，通过夹紧机构实现的。其夹紧与松开是通过控制电动机的正、反转，送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现。因此拖动液压泵的电动机要求能正、反向旋转。3.2.2摇臂钻床电气控制特点7．摇臂钻床主油箱、立柱的夹紧与松开由一条油路控制，且能同时动作。而摇臂的夹紧、松开是与摇臂升降工作连成一体，由另一条油路控制，根据钻床工作要求，通过控制电磁铁操纵两条油路，使其中一条处于工作状态。由于主轴箱和立柱的夹紧、松开动作是点动操作的，因此液压泵电动机能采用点动控制。3.2.2摇臂钻床电气控制特点3.2.2摇臂钻床电气控制特点8．根据加工的不同需要，操作者可以手动操作冷却泵电动机作单向旋转。9．机床必须有相对独立的安全照明和信号指示电路。3.2.2摇臂钻床电气控制特点3.2.3Z3040型摇臂钻床电气控制线路Z3040型摇臂钻床的电器大部分安装在摇臂后面的壁龛内。主轴电动机安装在主轴箱上方，摇臂升降电动机安装在立柱上方，液压泵电动机安装在摇臂后面电气盒下部，冷却泵电动机安装在底座上。该机床采用先进的液压技术，具有两套液压控制系统，一套由主轴电动机拖动齿轮泵输送压力油，通过操纵机构实现主轴正、反转、停车制动、空挡、预选与变速。另一套由液压泵电动机拖动液压泵输送压力油，实现摇臂的夹紧与松开，主轴箱和立柱的夹紧