c650-卧式车床电气控制

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1、项目2 C650 卧式车床电气控制,【学习目标】 1.了解C650卧式车床的主要结构与运动形式。 2.了解C650卧式车床的电力拖动及控制要求。 3.掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度继电器的结构特点、符号、型号。 4.掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使用。 5.掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。 6.熟悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路的设计方法。 7.掌握C650卧式车床的电气控制原理图的分析方法。,2.1 项目简述,C650型卧式车床结构如图2-1所示。它是机床中应用最为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹，车床在加工工

2、件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。,2.1.1 C650卧式车床结构及工作要求,C650卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。 C650车床进行

3、车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。 为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具有严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以C650车床可以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。,C650卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，因此，要配备一台冷却泵及电动机。由于C650车床的床身较长，为减少辅助工时，提高加工

4、效率，专门设置了一台2.2kW的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。 一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，调速范围可达40倍以上。C650车床的主电动机采用普通笼型异步电动机，功率为30kW。 由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法。,2.1.2 C650卧式车床电力拖动特点及控制要求 （1）主电动机M1（功率为30kW）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。 （2）电动机M2拖动冷

5、却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。 （3）快速移动电动机M3可根据使用需要，随时手动控制起停。 完成对C650卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍以后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学习行程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯等与卧式车床电气控制相关知识。,2.2 电气控制器件相关知识 2.2.1 行程开关,行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、位移方向和位置保护等。 1.行程开关的基本结构 行程开关的基本结构有三大部分：感受外部

6、作用力的操作机构，内部执行部分的触头系统和外壳。图2-2给出LX19系列行程开关的外形示意图。当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断开，动合触点闭合。,常用的行程开关有LX29系列、JW系列、LXW9（831060）系列。其中，JW系列及831060系列为微动开关系列，具有微量动作行程、瞬时动作特点。LX29系列是取代LX19系列的理想产品，它具有单轮、双轮、径向传动等多种形式。其中单轮式径向式行程开关可自动复位，而双轮行程开关要靠外力来复位。,2.行程开关的型号 行程开关LX19的型号及含义如下。,3.行程开关的符号 行程开关的图形符号和文字符号如图2-3所示

7、。,2.2.2 接近开关 接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触式检测控制装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。当运动着的物体接近它到一定距离之内，它就能发出控制信号。特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。 1.接近开关的分类 接近开关按工作原理可分为以下几种类型： （1）涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出

8、有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。,（2）电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状物等。 （3）霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件

9、因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。,(4）光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便有信号输出，由此便可“感知”有物体接近。 （5）热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。 （6）其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改

10、变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。,2.接近开关的工作原理 接近开关的种类很多，但不论何种接近开关，基本都是由感应头、振荡器、检波器、鉴幅器、输出电路、稳压电源等组成。 接近开关目前国内普遍采用高频振荡电感式，其精度较高控制距离较远。高频振荡电感式LJ2型系列接近开关原理如图2-4所示。,当无金属物体接近时，由VT1、L、C1、C2等元件组成的耦合振荡器输出信号加至VT2基极，放大后的高频波经V

11、D7、VD8整流后的直流信号加至VT3基极，使VT3导通，由VT4、VT5组成的斯密特电路中VT4截止，VT5导通，使VT6截止，则,近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号和文字符号+如图2-5所示。,开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属体接近线圈L时，由于金属中产生涡流而吸取了振荡能量，使振荡减弱至停止，VD7、VD8整流电路无输出电压，则VT3截止，斯密特电路翻转，则VT6饱和导通，负载中有电流流过，开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成的。,3.接近开关的选型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统

12、中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则： （1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏。 对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。 （2）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。 （3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。 （4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。,4.接近开关技术指标检测 （1）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作

13、距离，测得的数据应在产品的参数范围内。 （2）释放距离的测定：当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。 （3）回差H的测定：最大动作距离和释放距离之差的绝对值。 （4）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。,（5）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关动作距

14、离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复10次，最后计算10次测量值的最大值和最小值与10次平均值之差，差值大者为重复精度误差。 2.2.3 时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理、机械动作及电子线路实现触点延时接通或断开的自动控制电器。当其感测部分接受输入信号以后，需要经过一定的时间来延时，其执行部分才会动作，并输出信号来操纵控制回路。从动作原理来看，时间继电器可以分为：直流电磁式，空气阻尼式（又称气囊式），电动式，电子式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。,通电延时

15、型时间继电器在其感测部分接收信号后，立即开始延时，一旦延时完毕，立即通过执行部分输出信号来操纵控制回路。当输入信号消失时，继电器就立即恢复到动作前的状态。动作情况可用图2-6来说明，图中的T即是延时时间。 断电延时型时间继电器在其感测部分接收到输入信号以后，执行部分立即动作，但输入信号消失后，继电器必须经过一定的延时，才能恢复到原来的状态，并有信号输出。动作情况可用图2-7来说明，图中T为延时时间。,目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼式时间继电器及电子式时间继电器。现以JS7-A型KT为例介绍空气阻尼式时间继电器的结构、工作原理及符号。 1.空气阻尼式时间继电器 （1）空气阻尼式

16、时间继电器的外形结构及符号,JS7-A时间继电器的结构和外形图如图2-8所示。 时间继电器的文字符号和图形符号如图2-9所示。,（2）空气阻尼式时间继电器的动作原理 图2-10为JS7-A时间继电器原理示意图。空气阻尼式时间继电器，既可以是通电延时型，也可以是断电延时型。图2-10（a）为通电延时型，将其电磁机构翻转180安装时，即为断电延时型，如图2-10（b）所示。,图2-10（a）中，当线圈通电后，衔铁3被铁心2吸合，活塞杆6在塔形弹簧8的作用下，带动活塞12及橡皮膜10向上移动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此活塞杆6只能缓慢向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而定，可通过调节螺杆13进行调整。经过一定的延迟时间后，活塞杆才能移动到最上端，这时通过杠杆7将微动开关15压动，使其常闭触点断开，常开触点闭合，起到通电延时的作用。当线圈1断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧4的作用下释放，并通过活塞杆6将活塞12推向下端，这时橡皮膜10下方气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧9和活塞12的肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方气室缝隙中排掉。因此，杠杆7和微动开关1