电机与电气控制课件：典型机床的电气控制

典型机床的电气控制8.1CA6140型普通车床的电气控制8.2M7120型平面磨床的电气控制8.3X62W型万能铣床的电气控制8.4T68型卧式镗床的电气控制8.5组合机床的电气控制本章小结

8.1CA6140型普通车床的电气控制

8.1.1CA6140型普通车床的主要结构及运动形式1.CA6140型普通车床的实物图CA6140型普通车床的实物图如图8－1所示。图8－1CA6140型普通车床的实物图

2.CA6140型普通车床的型号

CA6140型普通车床型号的意义:C—车床,A—改进,6—普通型,1—基本型,40—最大加工直径Φ400mm。

3.CA6140型普通车床的主要结构

CA6140型普通车床主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、卡盘、尾架、丝杠和光杠等部分组成,如图8－2所示。图8－2CA6140型普通车床的结构示意图

4.CA6140型普通车床的运动形式

CA6140型普通车床有三种运动形式:

(1)主运动:卡盘或顶尖带动工件的旋转运动。

(2)进给运动:溜板带动刀架的直线运动。

(3)辅助运动:溜板箱的快速移动、尾架的移动及工件的夹紧和放松等。

8.1.2CA6140型普通车床电力拖动和控制的特点

CA6140型普通车床电力拖动和控制的特点如下:

(1)主拖动一般选用三相笼型异步电动机,不进行电气调速。

(2)采用齿轮箱进行机械有级调速。为减小振动,主拖动电动机通过V带将动力传递到主轴箱。

(3)在车削螺纹时,要求主轴有正、反转,可采用机械方法来实现。

(4)主拖动电动机的启动、停止采用按钮操作。

(5)刀架移动和主轴旋转有固定的比例关系,以满足对螺纹的加工需要。

(6)车削加工时,由于刀具及工件温度过高,有时需要冷却,因而应该配有冷却泵电动机,且要求在主拖动电动机启动后,方可决定冷却泵开动与否,而当主拖动电动机停止时,冷却泵应立即停止。

(7)具备必要的过载、短路、欠压、失压保护。

(8)具有安全的局部照明装置和信号电路。

8.1.3CA6140型普通车床的控制线路分析

CA6140型普通车床的电气原理图如图8－3所示。

1.主电路

主电路共有三台电动机:M1为主轴电动机,带动主轴旋转和刀架进给;M2为冷却泵电动机,用来输送冷却液;M3为刀架快速移动电动机。KM1控制M1运行,KM2控制M2运行,KM3控制M3运行,FU1、FU2作短路保护,FR1、FR2作过载保护。

2.控制电路

合上电源开关QS,为电路工作做好准备。

1)主轴电动机M1的控制

按下SB2,KM1得电,KM1主触头闭合,KM1(78)闭合自锁,主轴电动机M1启动。按下SB1,KM1失电,KM1主触头断开,主轴电动机M1停止。

2)冷却泵电动机M2的控制

在主轴电动机M1工作之后,即KM1(1011)闭合后,转动SA1,KM2得电,KM1主触头闭合,冷却泵电动机M2运行。

3)刀架快速移动电动机M3的控制

刀架快速移动电动机M3由安装在进给操作手柄顶端的SB3控制。将操作手柄扳到所需要的方向,按下SB3,KM3得电,KM3主触头闭合,M3运行,刀架按指定方向快速移动,到达指定位置后,松开SB3,KM3失电,M3停止运行。

4)信号与照明电路

合上电源开关QS时,信号灯HL亮,表示电源正常。由开关SA2控制照明灯EL。

8.1.4CA6140型普通车床常见电气故障分析

CA6140型普通车床电气控制线路常见故障分析如表8－1所示。

8.2M7120型平面磨床的电气控制

8.2.1M7120型平面磨床的主要结构及运动形式

1.M7120型平面磨床的实物图

M7120型平面磨床的实物图如图8－4所示。图8－4M7120型平面磨床的实物图

2.M7120型平面磨床的型号

M7120型平面磨床型号的意义:M—磨床,7—平面,1—卧轴矩台(即砂轮主轴与地面平行的矩形工作台),20—工作台面宽200mm。

3.M7120型平面磨床的主要结构

M7120型平面磨床主要由床身、工作台、砂轮箱、滑座、立柱、撞块等几部分组成,其外形结构如图8－5所示。工作台可在床身轨道上纵向往复运动,砂轮可在床身的横向轨道上横向运动,砂轮箱可在立柱导轨上垂直运动图8－5M7120型平面磨床的外形结构

4.M7120型平面磨床的运动形式

M7120型平面磨床有四种运动形式:

(1)主运动:砂轮的旋转运动。

(2)纵向进给运动:工作台的左右往复运动。

(3)横向进给运动:砂轮在床身导轨上的前后运动。

(4)垂直进给运动:砂轮箱在立柱导轨上的上下运动。

8.2.2M7120型平面磨床的电力拖动形式和控制要求

1.电力拖动形式

M7120型平面磨床采用四台电动机拖动。

液压泵电动机M1带动液压泵,产生的液压使工作台往复运动,使砂轮横向进给。砂轮电动机M2带动砂轮旋转。冷却泵电动机M3带动冷却泵供给砂轮和工件冷却液。砂轮升降电动机M4带动砂轮箱升降,用以调整砂轮与工件的相对位置。

2.控制要求

(1)只有当电磁吸盘的吸力足够大时,才能启动液压泵电动机M1和砂轮电动机M2。

(2)液压泵电动机M1、砂轮电动机M2、冷却泵电动机M3只单向旋转,全压启动。

(3)砂轮升降电动机M4要求能正反转,也采用全压启动。

(4)M2和M3应同时启动,保证砂轮磨削时能及时供给冷却液。

(5)电磁吸盘有去磁的控制环节。

8.2.3M7120型平面磨床的控制线路分析

M7120型平面磨床的电气原理图如图8－6所示。

1.主电路

M1为液压泵电动机,M2为砂轮电动机,M3为冷却泵电动机,M4为砂轮升降电动机。KM1控制M1电动机运行,KM2控制M2、M3电动机运行,KM3、KM4控制M4电动机运行。另外,电路中还设有短路和过载保护。

2.电磁吸盘控制电路

1)电磁吸盘的充磁控制

按下SB8,KM5得电并自锁,YH得电充磁。

2)电磁吸盘的退磁控制

工件加工完毕后,按下SB7,KM5断电,按下SB9,KM6得电,YH反向上磁,进行去磁,去磁时间不宜过长。松开SB9,去磁结束。

3)电磁吸盘的保护

电磁吸盘是一个大电感,当线圈断电时,将会产生一个较大的自感电动势,若无放电电路,将烧坏线圈绝缘及其他电器元件,故在线圈两端接有RC放电回路,以吸收线圈在断电瞬间释放出的磁场能量。

3.控制电路

当电压正常时,合上QS,KV吸合,KV(4PE)闭合,为加工做好准备。

1)液压泵电动机M1的控制

按下SB2,KM1得电,M1启动,拖动液压泵运行;停止时,按下SB1,KM1失电,M1停转。

2)砂轮电动机M2的控制

按下SB4,KM2得电,M2启动,拖动液压泵运行;停止时,按下SB3,KM2失电,M2停转。

3)冷却泵电动机M3的控制

冷却泵电动机M3是与砂轮电动机M2联动的,也由SB3、SB4控制启动与停止。

4)砂轮升降电动机M4的控制

按下SB5,KM3得电,M4正转,砂轮上升到预定位置,松开SB5,KM3失电,M4停转。

按下SB6,KM4得电,M4反转,砂轮上升到预定位置,松开SB6,KM4失电,M4停转。

4.信号与照明电路

EL为局部照明灯,由变压器T2供电,工作电压为36V,由开关QS2控制。各信号指示灯电压为6.3V。HL1为电源指示灯,HL2为M1运转指示灯,HL2为M2运转指示灯,HL3为M3运转指示灯,HL4为电磁工作台指示灯。

8.2.4M7120型平面磨床常见电气故障分析

M7120型平面磨床电气控制线路常见故障分析如表8－2所示。

8.3X62W型万能铣床的电气控制

8.3.1X62W型万能铣床的主要结构及运动形式

1.X62W型万能铣床的实物图

X62W型万能铣床的实物图如图8－7所示。图8－7X62W型万能铣床的实物图

2.X62W型万能铣床的型号

X62W型万能铣床的型号意义:X—铣床,6—卧式,2—工作台面宽320mm,W—表示万能(即可进行多种铣削加工)。

3.X62W型万能铣床的主要结构

X62W型万能铣床的外形结构如图8－8所示,它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转台、横溜板、升降台、底座等几部分组成。箱形的床身固定在底座上,床身内装有主轴的传动机构和变速操作机构。图8－8X62W型万能铣床的外形结构

4.X62W型万能铣床的运动形式

X62W型万能铣床有三种运动形式:

(1)主运动:主轴的旋转运动。

(2)进给运动:工作台三个互相垂直方向上的直线运动。

(3)辅助运动:工作台三个互相垂直方向上的快速直线运动。

8.3.2X62W型万能铣床电力拖动的特点及控制要求

X62W型万能铣床共用三台电动机拖动,它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。

(1)铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式,所以要求主轴电动机M1能正反转,但又不能在加工过程中改变铣削方式,须在加工前选好切削方式,故在铣床床身前侧电器箱上设置一个组合开关,用来改变电源相序,实现主轴电动机的正反转。

(2)由于主轴电动机传动系统中装有稳定转速和避免振动的惯性轮,使主轴停车困难,因此主轴电动机M1采用反接制动,以实现准确停车。

(3)铣床的工作台要求有前后、左右、上下六个方向的进给运动和快速移动,所以也要求进给电动机M2能正反转,并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动是通过电磁离合器和机械挂挡来完成的。为了扩大其加工能力,在其工作台上可加装圆工作台,圆工作台的回转运动是由进给电动机经过附加传动机构来驱动的。

(4)主轴运动和进给运动采用变速盘进行速度选择,为保证变速时齿轮啮合良好,两种运动都要求有变速冲动功能。

(5)根据加工工艺要求,该铣床应具有以下电气联锁措施:

①为防止刀具和铣床损坏,要求只有主轴旋转以后才允许进给和进给方向的快速移动。

②为了减小加工工件的表面粗糙度,只有进给停止以后主轴才能停止或同时停止。该铣床在电气上采用了主轴和进给同时停止的方式,但由于主轴运动的惯性很大,实际上就保证了进给运动先停止,主轴运动后停止的要求。

③六个方向的进给运动中在同一时间只能有一种运动产生,铣床采用了机械手柄与行程开关相配合的方式来实现六个方向的联锁,既有机械联锁,又有电气联锁。

(6)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。

8.3.3X62W型万能铣床的控制线路分析

X62W型万能铣床的电气原理图如图8－9所示。

1.主电路

M1为主轴电动机,M2为进给电动机,M3为冷却泵电动机。KM1、KM2控制主轴电动机M1的运行与制动,SA5控制主轴电动机M1的正反转运行,KM3、KM4控制进给电动机M2的运行,KM5控制电磁离合器。另外,电路中还设有短路和过载保护。

2.主轴电动机M1的控制

1)主轴电动机M1的启动控制

启动前,通过主轴变速手柄选择好主轴速度,合上电源开关QS1,将SA5扳至“正向运转”位置。主轴电动机M1采用两地控制方式,一组安装在工作台上,另一组安装在床身侧面。

按下启动按钮SB1或SB2,KM1线圈得电并自锁,KM1主触头闭合,M1正向运转。

2)主轴电动机M1的制动控制

M1正转时,KS1(8－9)闭合,为M1正转反接制动做好准备,停车时,按下停止按钮SB3或SB4使KM1线圈断电,切断M1电源,KM1(9－10)闭合,KM2得电并自锁,KM2主触头闭合,M1经制动电阻通入反相电源,进行反接制动,当速度下降到一定数值时,KS1(8－9)断开,KM2断电,M1自由停车。

3)主轴的变速冲动控制

主轴的变速冲动是用主轴变速操纵手柄与SQ7通过机械联动机构来实现的。主轴变速机构示意图如图8－10所示。变速时,将变速操纵手柄向下压的同时推向前面,在推动过程中,凸轮转动,压动弹簧杆,压下限位开关SQ7。选定好速度,齿轮啮合好后,将变速操纵手柄拉回原位,限位开关SQ7复位。图8－10主轴变速冲动控制示意图

3.进给控制电路

当主轴电动机启动后,方可进行进给运动。工作台的进给是通过操作手柄来完成的,工作台的进给有手动、自动和快速移动三种方式。

1)工作台的纵向(左右)进给运动控制

操纵工作台纵向进给有两个操作手柄,一个装在工作台底座顶端正中间,另一个装在底座左下方。它们之间有机械联锁,同时只能对一个进行操作。

(1)工作台向右进给。

(2)工作台向左进给。

2)工作台的横向(前后)和垂直(上下)进给运动控制

工作台的横向进给和垂直进给是通过十字手柄来完成的。十字手柄有两个,分别安装在工作台前方和后方,它们之间有机械联锁,同一时间只能对一个进行操作。十字手柄有五个位置,即上、下、前、后和中间位置。

(1)工作台向上进给。

(2)工作台向下进给。

(3)工作台向后进给。

(4)工作台向前进给。

3)工作台的快速移动控制

为了提高工作效率,缩短对刀时间,工作台六个方向都可进行快速移动。在工作台正常运行时,如果按下快速移动按钮SB5或SB6,KM5得电,其主触头闭合,使快速牵引电磁铁YA得电,接通快速行程离合器,则工作台按原方向快速移动。松开快速移动按钮SB5或SB6,KM5失电,快速移动结束,工作台按原方向继续进给。

4)圆工作台的控制

圆工作台由纵向传动机构拖动,先将SA1扳至“接通”位置,SA1－1(19－20)断开、SA1－2(23－18)闭合、SA1－3(16－23)断开,再将进给操作手柄扳至“中间”位置。

5)进给变速冲动控制

进给变速时,为使齿轮进入良好的啮合状态,也要进行变速时的冲动控制。

4.工作台自动循环控制

工作台自动循环控制是指工作台左右两个方向上的自动往复运行。

1)纵向进给控制

纵向进给控制机构示意图如图8－11所示。图8－11纵向进给控制机构示意图

纵向操作手柄由手柄、凸轮和套在同轴上的星轮组成。操作手柄向右扳动压下行程开关SQ1,向左扳动压下行程开关SQ2,同时挂上纵向离合器。星轮每转动一齿,行程开关SQ5轮换压动和复位一次,凸轮和星轮都可以被固定在工作台侧面的撞块碰动。X62W铣床六块撞块的作用如表8－3所示。

2)向左一次进给往复的单循环控制

(1)准备。

(2)工作台向左快速移动。

(3)工作台向左进给。

(4)工作台向左进动与停止。

(5)工作台向右快速移动。

(6)工作台右端停止。

5.冷却泵电动机的控制与照明电路

冷却泵电动机M3的控制由转换开关SA3控制,当将SA3扳至“接通”位置时,SA3(45)闭合,KM6得电,M3启动,冷却泵提供冷却液,供加工使用。机床的局部照明由SA4控制照明灯EL。

6.控制电路的联锁与保护

X62W型万能铣床运动较多,电气控制线路复杂,为保证安全可靠地工作,应具有必要的联锁与保护。

1)进给运动与主运动的顺序控制

进给电气控制接在KM1(12－15)之后,这样就保证了主轴运行后才能启动进给电动机,主轴停止,则进给立即停止。

2)工作台六个方向间的联锁

铣削加工时,每次只能有一个方向运动,为此六个方向运动之间应有联锁。

3)长工作台与圆工作台间的联锁一方面由SA1来实现,另一方面,将SQ4－2(17－18)、SQ3－2(18－19)、SQ1－2(27－19)、SQ2－2(26－27)串接在圆工作台控制电路中来实现。

4)完善的电气保护电路中有短路保护、过载保护、限位保护。

8.3.4X62W型万能铣床常见电气故障分析

X62W型万能铣床电气控制线路常见故障分析如表8－4所示。

8.4T68型卧式镗床的电气控制

8.4.1T68型卧式镗床的主要结构及运动形式1.T68型卧式镗床的实物图

T68型卧式镗床的实物图如图8－12所示。图8－12T68型卧式镗床的实物图

2.T68型卧式镗床的型号

T68型卧式镗床的型号意义:T—镗床,6—卧式,8—镗轴直径Φ85mm。

3.T68型卧式镗床的主要结构

T68型卧式镗床的结构示意图如图8－13所示,主要由床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。图8－13T68型卧式镗床的结构示意图

4.T68型卧式镗床的运动形式

T68型卧式镗床有三种运动形式:

(1)主运动:镗轴的旋转运动与平旋盘的旋转运动。

(2)进给运动: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。

(3)辅助运动:工作台的回转,后立柱的轴向移动及尾架的垂直移动。

8.4.2T68型卧式镗床对电力拖动及控制的要求

T68型卧式镗床的加工范围广,运动部件多,调速范围广,对电力拖动及控制提出了如下的要求:

(1)主轴应有较大的调速范围,且要求恒功率调速,往往采用机电联合调速。

(2)变速时,为使滑移齿轮顺利进入正常啮合位置,往往应有低速或断续变速冲动。

(3)为使主轴能做正反转低速点动调整,要求主轴电动机可以实现正反转运行。

(4)为使主轴迅速、准确停车,主轴应有电气制动。

(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,因此一般T68型卧式镗床的主运动与进给运动由一台主轴电动机M1拖动,由各自传动链传动。主轴和工作台除进给外,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M2拖动。

8.4.3T68型卧式镗床的控制线路分析

T68型卧式镗床的电气原理图如图8－14所示。图中M1为主轴电动机,M2为快速移动电动机。其中M1为一台4/2极的双速电动机,绕组接法为△/YY。

1.主电路

主电路中有两台电动机,M1电动机由5个接触器控制,KM1、KM2为电动机正、反转控制接触器,KM3为制动电阻短接接触器,KM4为低速运转控制接触器,KM5为高速运转控制接触器。主轴电动机正反转停车时,均由速度继电器KS实现反接制动。电动机M2由2个接触器控制,KM6、KM7为电动机M2正、反转控制接触器。另外,电路中还设有短路和过载保护。

2.主轴电动机的启动控制

合上电源开关QS1,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,便可开动主轴电动机M1,拖动镗轴或平旋盘正反转启动运行。

1)低速启动控制

2)高速启动控制

3.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,实现低速度点动调整。按下正向点动按钮SB4,使KM1、KM4相继通电,KM1、KM4主触头闭合,电动机M1在△接法下正向低速转动。

松开正向点动按钮SB4,KM1、KM4相继断电,电动机自然停车。

4.主轴电动机的停车与制动

主轴电动机M1在运行中可按下停止按钮SB1来实现主轴电动机的停车与反接制动(当将SB1按到底时)。由SB1、KS、KM1和KM2构成主轴电动机正反转反接制动控制环节。

5.主运动与进给运动的变速冲动

T68型卧式镗床主运动与进给运动的速度变换,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动机未启动前预选速度,也可在运行中进行变速。调速时,使M1电动机冲动以便齿轮顺利啮合。下面以主轴变速为例说明其变速过程。

1)变速操作过程

2)主轴运行中的变速冲动

6.镗头架、工件台、主轴快速移动的控制

为缩短辅助时间,提高生产率,由快速移动电动机M2经传动机构拖动镗头架、工作台和主轴做各种快速移动。运行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,而快速移动则通过快速操纵手柄控制。当扳动快速操纵手柄时,将压合相应的行程开关SQ7或SQ8,接触器KM6或KM7通电,实现M2的正、反转,再通过相应的传动机构使操纵手柄预选的运动部件按选定的方向快速移动。当快速移动操纵手柄复位时,行程开关SQ7或SQ8不再受压,接触器KM6或KM7断电释放,M2停止旋转,快速移动结束。

7.机床的联锁保护

T68型卧式镗床具有较完整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进给,否则将发生事故,为此设置了两个保护行程开关———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控制进给手柄联动的行程开关。将SQ5、SQ6常闭触头并联后串接在控制电路中,若扳动两个自动进给手柄,将使触头SQ5(4－5)与SQ6(4－5)断开,切断控制电路,使主轴电动机停止,快速移动电机也不能启动,实现联锁保护。

8.4.4T68型卧式镗床常见电气故障分析

T68型卧式镗床电气控制线路常见故障分析如表8－5所示。

8.5组合机床的电气控制

8.5.1机械动力滑台控制电路机械动力滑台由滑台、滑座及双电机传动装置三部分组成,滑台的自动工作循环由机械传动及电气控制完成。在一次循环中要实现速度差别很大的快进和工进。快进、快退由快速电动机实现,工进由工进电动机实现。当快进电动机与工进电动机同时工作时,快进速度加上一个工进速度,快退时原来快退速度减一个工进速度。

具有正反向工作进给的机械动力滑台工作循环图如图8－15所示。图8－15有正反向工作进给的机械动力滑台工作循环图

具有正反向工作进给的机械动力滑台控制电路如图8－16所示。图8－16具有正反向工作进给的机械动力滑台控制电路

1.原位－快进

按下启动按钮SB1,KM1线圈得电并自保,KM1主触头闭合,M1正转,KM1(4－5)辅助触头闭合,KM3线圈得电,KM3主触头闭合,M2正转,同时KM3(2－13)辅助触头闭合,YB得电放松制动,滑台快进。

2.快进正向工进

挡铁压下SQ2,SQ2－2(7－8)触头断开,KM3线圈断电,YB断电,M2电动机由机械制动器迅速制动,只有工进电动机M1拖动滑台正向工进。

3.正向工进

反向工进当正向工进到预定终点时,压动SQ3,SQ3－2(2－3)触头断开,使KM1线圈断电,M1停转,正向工进结束。同时,由于SQ3－1(10－11)触头闭合,接触器KM2通电吸合并自锁,M