《数控机床电气控制》第二章

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1、数控机床电气控制第二章 机床电气控制线路的分析第一节 电气控制线路分析基础（课时1） 第二节 C650卧式车床的电气控制线路（课时2） 第三节 X62W卧式万能铣床的电气控制线路（课时2 ）数控机床电气控制（1）了解几种典型普通机床的基本结结构。 （2）掌握几种典型普通机床的电电气控制原理。 （3）熟练练掌握阅读阅读 分析电电气控制原理图图的方法与 步骤骤。v本章重点： 数控机床电气控制通过本章的学习，要求读者具有正确分析 典型普通机床控制原理的能力。 v本章的能力要求: 数控机床电气控制第一节 电气控制线路分析基础一、电气控制线路分析内容 （1）设备说明书1）设备的构造，技术指标，机械、液压

2、、气动 原理。2）电气传动方式，电动机、执行电器的数目、 型号规格、安装位置、用途及控制要求。3）设备使用方法，各操作手柄、开关、旋钮、 指示装置的布置以及在控制电路中的作用。4)与机械和液压关联的电器位置、工作状态、作 用。数控机床电气控制（2）电气控制原理图 （3）电气设备总装接线图 阅读分析总装接线图，了解系统的组成分布状 况，各部分的连接方式，主要电气部件的布置和安 装要求，导线和穿线管的规格型号等。 （4）电器元件布置图与接线图 在调试和检修中可通过布置图和接线图方便 地找到各种电器元件和测试点，进行必要的调试 、 检测和维修保养。 数控机床电气控制二、电气原理图阅读和分析的步骤（2

3、）分析控制电路根据主电路中各电动机和执行电器的控制要 求，按功能不同将控制线路“化整为零”来进行分 析 。 （1）分析主电路根据每台电动机和执行电器的控制要求去分 析电动机的起动、转向控制、调速、制动。 （3）分析辅助电路分析电源指示、各执行元件的工作状态显示、 参数测定、照明和故障报警等辅助电路。 数控机床电气控制（4）分析联锁与保护环节分析控制线路中的电气保护和必要的电气联 锁。 （5）总体检查用“集零为整”的方法，从整体角度检查整个 控制线路，理解各控制环节之间的联系。数控机床电气控制（1）三相异步电动机的起动方法。 （2）三相异步电动机的运行控制方式。 （3）三相异步电动机的制动方法。

4、 （4）电动机的保护环节。知识回顾： 数控机床电气控制一、主要结构与运动分析第二节 C650卧式车床的电气控制线路主要结构：床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、刀架、溜板箱等。数控机床电气控制1、4带轮 2进给箱 3挂轮架 5主轴箱 6床身 7刀架 8溜板 9尾架 10丝杆 11光杆 12床腿数控机床电气控制主运动是主轴通过卡盘或鸡心夹头带动工件 的旋转运动，进给运动是溜板带动刀架的纵向或 横向运动。车床的辅助运动包括刀架的快速进给 与快速退回，尾架的移动与工件的夹紧与松开等 。主轴采用三相笼型异步电动机拖动，其变速 是靠齿轮箱的机械有级调速来实现的 。加工时一 般不要求反转，但在加工螺纹时

5、，为避免乱扣， 要求反转退刀。 数控机床电气控制为了保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转 速度与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系 。为此，车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮 传动来连接，用同一台电动机拖动。车床刀架的 快速移动由一台单独的电动机来拖动，并采用点 动控制。车床备有一台冷却泵电机，拖动冷却泵，实 现刀具的冷却。数控机床电气控制二、电力拖动形式及控制要求（1）主电机功率为30kW。主电机由接触器控制 实现正反转，其调速通过主轴变速机构的操作手柄 ，主电机采用了反接制动。 （2）刀架的进给运动由主轴电动机带动，用进给 箱调节加工时的纵向和横向进给量。 （3）快移电动机功率为2.2kW

6、，并采用点动控制 。（4）单向旋转的三相异步电动机拖动冷却泵，供 给刀具切削时使用的冷却液。数控机床电气控制数控机床电气控制1. 主电路三、电气控制线路分析QS为电源开关。熔断器FU1为主电动机 M1的 短路保护，热继电器FR1为其过载保护。限流电阻 R在主轴点动时，限制起动电流，在停车反接制动 时又限制过大的反向制动电流。 电流表PA用来监视主电动机M1的绕组电流， 由于 M1功率很大，故 PA接入电流互感器 TA回 路。当主电动机启动时，电流表PA被短接，机床 工作时，可调整切削用量，使电流表 PA的电流接 近主电动机 M1额定电流的对应值。数控机床电气控制KM1、KM2为正反转接触器，K

7、M3用于短接 电阻R接触器。 KM4为接通冷却泵电动机 M2的接 触器，热继电器FR2为 M2的过载保护。KM5接通 快速电动机M3的接触器，由于M3点动短时运转， 故不设置热继电器。主电机切削消耗功率大，但起动电流小，全压 起动。数控机床电气控制2. 控制电路 （1）主轴电动机的点动控制按下点动按钮SB2 不松手接触器KM1 线圈通电主轴电动 机M1进行降压起动和 低速运转（限流电阻 R串入电路中）。当 松开SB2KM1线圈 随即断电主轴电动 机M1停转。 原理 ：数控机床电气控制（2）主轴电动机的正反转控制数控机床电气控制正向起动按钮SB3KM3线圈通电常开辅助 触点KM3（515）闭合K

8、A线圈通电KA常开 触点（510）闭合KM3线圈自锁保持通电，同 时KA线圈也保持通电。SB3未松开时，由于KA的另一常开触点（9 6）闭合KM1线圈通电KM1的辅助常开触点（ 910）也闭合（自锁）主电动机M1全压正向起 动运行。松开SB3后，由于KA的二个常开触点（5 10 、96 ）闭合，形成自锁通路。KM3线圈通电时，通电延时时间继电器KT通 电，使电流表避免受起动电流的冲击。 SB4为反向 起动按钮，反向起动过程同正向时类似。数控机床电气控制（3）主电动机的反接制动控制C650车床采用反接制动方式，用速度继电器 KS进行检测和控制。4（线号）SB1常闭触点（45）KA常 闭触点（51

9、1）KS正向常开触点KS-1（1113 ）KM1常闭触点（1314）KM2线圈（148 ）FR1常闭触点（83）3（线号） 主电动机M1就被串电阻反接制动，正向转速 很快降下来，当降到很低时，KS的正向常开触点 KS-l断开复位，从而切断了上述电流通路。数控机床电气控制（4）刀架的快速移动和冷却泵控制转动刀架手柄，限位开关SQ（519）被压动 而闭合接触器KM5线圈通电快速移动电动机 M3运转；当刀架手柄复位时，M3随即停转。 按下SB6（1617）接触器KM4线圈得电并 自锁冷却泵电动机M2起动运转；按下SB5（5 16）接触器KM4线圈失电M2停转。 数控机床电气控制3.辅助电路TC为控制

10、变压器，二次侧有二路，一路为 127V，提供给控制电路；另一路为36V（安全电压 ），提供给照明电路。置灯开关SA（3031）于 通状态时，照明灯EL（3033）点亮；置SA为断 状态时，EL就熄灭。 数控机床电气控制l）主轴的正反转不是通过机械方式来实现，而是 通过电气方式，从而简化了机械结构。2）主电动机的制动采用了电气反接制动形式，并 用速度继电器进行控制。3）控制回路由于电器元件很多，故通过控制变压 器TC同三相电网进行电隔离，提高操作和维修时 的安全性。 4）采用时间继电器KT对电流表PA进行保护。 5）中间继电器KA起着扩展接触器KM3触点的作 用。四、C650卧式车床电气控制线路

11、的特点数控机床电气控制第三节 X62W卧式万能铣床的电气控制线路主要结构：底座、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板箱和升降台等。床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。 床身的顶部有水平导轨，其上装有带一个或两个 刀杆支架的悬梁，刀杆支架用来支承铣刀心轴的 一端，心轴的另一端固定在主轴上，并由主轴带 动旋转。悬梁可沿水平导轨移动，以便调整铣刀 的位置。 一、主要结构与运动分析数控机床电气控制1底座 2主轴变速手柄 3主轴变速数字盘 4床身 5悬梁 6刀杆支架 7主轴 8工作台 9工作台纵向操纵手柄 10回转台 11床鞍 12工作台升降及横向操纵手柄 13进给变速手柄及数字盘 14升降台数控机床

12、电气控制主轴的拖动由一台主电机承担，并能完成顺 铣和逆铣。床身的前侧面装有垂直导轨，升降台 可沿导轨上下移动。在升降台上面的水平导轨上， 装有可在平行于主轴轴线方向移动（横向移动即 前后移动）的溜板，溜板上部有可以转动的回转 台。工作台装在回转台的导轨上，可作垂直于轴 线方向的移动（纵向移动即左右移动）。各运动 部件在三个方向上的运动由同一台进给电动机拖 动（正反转），但是，在同一时间内，只允许一 个方向上的运动，通过机械和电气方式来联锁。数控机床电气控制溜板可绕垂直轴线左右旋转45，因此工作 台还能在倾斜方向进给，以加工螺旋槽。工作台 上还可以安装回转工作台，使用回转工作台可铣 削圆弧、凸轮

13、。这时，其他三个方向的移动必须 停止，要求通过机械和电气方式进行联锁。 数控机床电气控制（1）主轴电动机M1能进行正反转，采用倒顺开 关控制。主电动机常采用反接制动停车方式。（ 2）进给电动机M2实现进给，由操纵手柄改变传 动链来实现三个方向的选择，每个方向上有正反 向运动，同一时间只允许工作台向一个方向移动 ，故三个方向的运动之间应有联锁保护。 （3）工作台在三个方向上必须能进行快速移动 控制，另外，回转工作台能快速回转，采用快速 电磁铁YA吸合来改变传动链的传动比来实现快速 移动的。 二、电力拖动形式及控制要求数控机床电气控制（4）主轴与进给采用机械变速的方法，改变变速 箱传动比来实现的，

14、要求变速时有电动机冲动（ 短时转动）控制。 （5）进给运动要在铣刀旋转之后才能进行，加工 结束必须在铣刀停转前停止进给运动；回转工作 台旋转时，工作台不能向其他方向移动。 （6）为操作方便，应能在两处控制各部件的起动 停止。 （7）由一台电动机M3拖动，供给铣削时的冷却 液。 数控机床电气控制数控机床电气控制各转换开关、限位开关的作用，各指令开关的 状态以及与相应控制手柄的动作关系如表所示。 三、电气控制线路分析工作台纵向限位开关工作状态 纵向手柄 触 点向左中间 （停 ）向右SQ1-1-+SQ1-2+-SQ2-1+-SQ2-2-+数控机床电气控制工作台升降、横向限位开关工作状态 升降、横向手

15、柄触 点向前 向下中间（ 停）向后 向上SQ3-1+-SQ3-2-+ SQ4-1-+SQ4-2+-数控机床电气控制回转工作台转换开关工作状态 位 置 触 点接通回转 工作台断开回转 工作台SA1-1-+SA1-2+-SA1-3-+数控机床电气控制QS为电源总开关。 1）主电机M1由KM3控制，由倒顺开关SA5预选 转向，KM2的主触点串联两相电阻与速度继电器 KS配合实现停车反接制动。另外还通过机械结构 和接触器KM2进行变速冲动控制。 2）工作台拖动电动机M2由接触器KM4、KM5的 主触点控制，并由接触器KM6主触点控制快速电 磁铁YA。3）冷却泵拖动电动机由接触器KM1控制，单方向 旋转

16、。 1.主电路数控机床电气控制2控制电路 （1）主电动机的起停控制数控机床电气控制在非变速状态，主轴变速冲动限位开关SQ7 （37、38）不受压。由SA5选择转向，合上 QS，按下SB1（1213）或SB2（1213） KM3线圈通电并自锁主电动机M1起动运行。停止时，按下SB3（89、1112）或SB4（ 89、811）KM3线圈随即断电，但此时速 度继电器KS的正向触点（97）或反向触点（9 7）总有一个闭合着制动接触器KM2线圈立 即通电主电动机M1串入电阻R进行反接制动。 数控机床电气控制（2）主轴变速冲动控制主轴变速冲动开关SQ7（37、38）动作 ，接触器KM2线圈短时通电，电动机M1串入电阻 R低