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1、第八章典型设备电气控制线路分析 第一节车床电气控制线路 第二节铣床电气控制线路 1March2020 机床电气控制系统图的分析方法及步骤 1 了解金属切削机床的主要技术性能 了解其中的机械 液压 电气各部分的分工 作用及工作原理 2 分析并明确机床所具有的运动 各运动执行元件的运动性质 规律以及对这些运动属性的控制要求 3 根据对运动的要求 对电气控制系统的主电路进行分析 包括用电设备的数量 线路的连接情况 各触点及保护环节的作用与功能等 4 控制线路分析时 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联锁与互锁关系 然后再统观整个电路 形成一个整体观念
2、 1March2020 机床的类别代号 1March2020 机床的特性代号 1March2020 2 结构特性代号结构特性代号在型号无统一的含义 它只是在同类型机床中起区分结构 性能不同的作用 例 CA6140沈阳第一机床厂CY6140云南机床厂CDE6140大连机床厂 1March2020 3 组 系代号 每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组 用数字0 9表示 在同一组机床中 又按主参数 主要结构等划分为10个系 用数字0 9表示 例 组 系代号CA6140A 卧式车床ZQ3040为 摇臂钻床X5036B 立式升降台铣床 1March2020 4 主参数折算值 用阿拉伯数字给出主参
3、数的折算值 表示机床规格大小 位于机床组 系代号之后折算系数一般是1 10或1 100 少数是1 例 主参数CA6140A CJ0625 X5036B B6066 Z5125 GB4028 1March2020 5 重大改进顺序号 当机床的性能及结构有重大改进 在机床型号尾部加改进顺序号 用字母A B C 例 CA6140A 第一次重大改进X5036B 第二次重大改进 1March2020 车床是一种应用极为广泛的金属切削机床 能够车削外圆 内圆 端面 螺纹 螺杆以及车削定型表面等 普通车床有两种主要运动 一是卡盘或顶尖带动工件的旋转运动 另外一个是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动 称为进给运
4、动 车床的辅助运动 刀架的快速进给与快速退回 尾座的移动与工件的夹紧与松开等 下面以CA6140车床为例进行分析 型号意义 第一节车床电气控制线路 1March2020 1 主要结构及运动形式 CA6140型普通车床主要由床身 主轴箱 进给箱 溜板箱 刀架 丝扛 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 车床的进给运动是刀架带动刀具的直线运动 车床的辅助运动为车床上除切削运动以外的其他一切必需的运动 如尾架的纵向移动 工件的夹紧与放松等 1March2020 图8 1CA6140型普通车床外形图 1March2020 刀架 夹持车刀 尾座 在尾座套筒内安装顶
5、尖 可支承工件 床身 连接各主要部件并保证各部件之间有正确的相对位置 床腿 光杠 实现纵向或横向自动进给 丝杠 将进给运动传给溜板箱 完成螺纹车削 溜板箱 将光杠传来的旋转运动变为车刀的纵向或横向的直线移动 进给箱 将运动传至光杠或丝杠 主轴箱 支承主轴部件 挂轮 床腿 1March2020 2 电力拖动特点及控制要求 1 主拖动电动机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 主拖动电动机通过几条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 由主拖动电动机正反转或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
6、移动和主轴转动有固定的比例关系 以便满足对螺纹的加工需要 6 车削加工时 由于刀具及工作温度过高 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 必须有过载 短路 欠压 失压保护 8 具有安全的局部照明装置 1March2020 3 电气控制线路分析 图8 2CA6140型普通车床电路图 1March2020 1 主电路分析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作进给运动 M2为冷却泵电动机 用以输送切削液 M3为刀架快速移动电动机 将钥匙开关SB向右旋转 再扳动断路器QF将三相电源引
7、入 主轴电动机M1由接触器KM控制 热继电器FR1作过载保护 熔断器FU作短路保护 接触器KM作失压和欠压保护 冷却泵电动机M2由中间继电器KA2控制 热继电器FR2作为它的过载保护 刀架快速移动电动机M3由中间继电器KA2控制 由于是点动控制 故未设过载保护 FU1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 2 控制电路分析控制电路的电源由控制变压器TC二次侧输出110V电压提供 在正常工作时 位置开关SQ1的常开触头闭合 打开床头皮带罩后 SQ1断开 切断控制电路电源 以保证人身安全 钥匙开关SB和位置开关SQ2在正常工作时是断开的 QF线圈不通电 断路器QF能合闸
8、 打开配电盘壁龛门时 SQ2闭合 QF线圈获电 断路器QF自动断开 1March2020 M2的停止 按下SB1 KM线圈失电 KM所有触头复位 M1失电停止主轴的正反转是采用多片摩擦离合器实现的 2 冷却泵电动机M2的控制由于主轴电动机M1和冷却泵电动机M2在控制电路中采用顺序控制 所以 只有当主轴电动机M1启动后 即KM常开辅助触头 10 区闭合 合上旋钮开关SB4 冷却泵电动机M2才可能启动 当M1停止运行时 M2自行停止 1 主轴电动机M1的控制 1March2020 3 刀架快速移动电动机M3的控制刀架快速移动电动机M3的启动是由安装在进给操作手柄顶端的按钮SB3控制 它与中间继电器
9、KA2组成点动控制线路 刀架移动方向 前 后 左 右 的改变 是由进给操作手柄配合机械装置实现的 如需要快速移动 按下SB3即可 4 照明 信号电路的分析控制变压器TC二次侧分别输出24V和6V电压 作为车床照明灯和信号灯电路的电源 EL作为车床的低压照明灯 由开关SA控制 HL为电源信号灯 它们分别由FU4和FU3作为短路保护 1March2020 C650卧式车床电路图 1March2020 主电动机M1控制 接通电源QS 正向点动 SB1 KM1 无自保 M1串R正向点动 SB1 表示按SB1并保持 正向起动 SB2 KM3 KT 短接R KA KM1 自保 M1全压正向起动 当n 12
10、0r min时 KS 1 KT延时到 起动完成 转速达n 电流表A接入 正向停止制动 SB0 KM1 KM3 KT KA 当KS 1 时 KM2 M1串R反接制动n 当n 100r min时 KS 1 KM2 反向制动 按SB3 与停车制动 KS 2 过程与正向类似 冷却泵电动机SB5 KM4 自保 M2起动 快速电动机SQ 刀架手柄压动 KM5 M3起动 1March2020 铣床型号意义 第二节铣床电气控制线路 1March2020 铣床 millingmachine 系主要指用铣刀在工件上加工多种表面的机床 通常铣刀旋转运动为主运动 工件 和 铣刀的移动为进给运动 它可以加工平面 沟槽
11、也可以加工各种曲面 齿轮等 1March2020 一 铣床的主要结构和运动形式 加工运动示意图 1March2020 2 1X62W型卧式万能铣床的主要结构及运动形式 X62W型卧式万能铣床的外形结构如图8 3所示 它由床身 主轴 刀杆 悬梁 工作台 回转盘 横溜板 升降台 底座等几部分组成 刀杆支架在悬梁上以及悬梁在床身顶部的水平导轨上都可以作水平移动 在床身的前面有垂直导轨 升降台可沿着它上下移动 在升降台上面的水平导轨上 装有可在平行主轴轴线方向移动 前后移动 的溜板 溜板上部有可转动的回转盘 工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动 左右移动 安装在工作台上的工件就可
12、以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给 工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给外 还能在倾斜方向进给 可以加工螺旋槽 故称万能铣床 铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动 铣床工作台的前后 横向 左右 纵向 和上下 垂直 6个方向的运动是进给运动 1March2020 2 2X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 该铣床共用3台异步电动机拖动 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能正反转 2 铣床的工作台要求有前后 左右 上下6个方向的进给运动和快速移动 所以也要求进给电动机能正反转 并通过操纵手柄和
13、机械离合器相配合来实现 3 根据加工工艺的要求 该铣床应具有以下电气联锁措施 1 为防止刀具和铣床的损坏 要求只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速移动 2 为了减小加工工件表面的粗糙度 只有进给停止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 6个方向的进给运动中同时只能有一种运动产生 该铣床采用了机械操纵手柄和位置开关相配合的方式来实现6个方向的联锁 4 主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择 为保证变速齿轮进入良好啮合状态 两种运动都要求变速后作瞬时冲动 5 当主轴电动
14、机或冷却泵电动机过载时 进给运动必须立即停止 以免损坏刀具和铣床 1March2020 2 3X62W万能铣床电气控制线路分析 X62W万能铣床的电路如图8 4所示 该线路分为主电路 控制电路和照明电路 1March2020 1March2020 电磁离合器又称电磁联轴节 是利用表面摩擦和电磁感应原理在两个旋转运动的物体间传递力矩的执行电器 电磁离合器便于远距离控制 控制能量小 动作迅速 可靠 结构简单 因此广泛用于机床的自身控制 铣床上采用的是摩擦式电磁离合器 来实现铣床工作能的快速进给与常速进给 电磁离合器为单片式与多片式两种 机床上普遍采用多片式电磁离合器 电磁离合器 主页 主页 1Ma
15、rch2020 电磁离合器工作原理 当线圈通电后产生磁场 将摩擦片吸向铁芯 衔铁也被吸住 紧紧压住各摩擦片 于是 依靠主动摩擦片与从动摩擦片之间的摩擦力使从动齿轮随主动轴转动 实现力矩的传递 当电磁离合器线圈电压达到额定值时的85 105 时 离合器就能可靠地工作 当线圈断电时 装在内外摩擦片之间的圆桩弹簧使衔铁和摩擦片复原 离合器便失去传递力矩的作用 1March2020 多片摩擦式电磁离合器结构示意图 主页 主页 1March2020 1 主电路的控制与保护电器 三 X62W万能铣床电气控制线路分析 1March2020 控制电路分析 启动主轴电动机M1 三 X62W万能铣床电气控制线路分
16、析 1March2020 1March2020 1March2020 左右进给手柄 控制电路分析 左右进给控制 左右进给操作手柄与行程开关SQ5和SQ6联动 有左 中 右三个位置 1March2020 1March2020 控制电路分析 工作台的左右进给控制 1March2020 1March2020 1March2020 上下与前后进给手柄 控制电路分析 工作台的上下和前后进给控制 1March2020 1March2020 1March2020 1March2020 1March2020 1March2020 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 控制电路分析 进给变速时的瞬时点动 1March2020 1March2020 1March2020 1March2020 1March2020 四 Z3040控制线路分析 1March
