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1、模块九 B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修,龙门刨床是现代机械工业的主要设备之一,是自动化程度较高的机床,主要用来加工各种平面、斜面、槽及大型而狭长的机械零件。,龙门刨床对主传动系统的要求非常高,不仅需要有较大的切削功率,而且要有较宽的调速范围。,由于工作台经常运行于频繁正反向过度过程状态下,要求具有过度过程块、传动平稳等特点,因此对主传动系统提出更高的要求。 B2012A型龙门刨床,采用K-G-M系统自动调速电路,本模块中将阐述其电气控制原理和常见故障及其排除方法。,课题一 B2012A型龙门刨床控制系统及电气设备概况,1生产工艺及其对控制的要求 龙门刨床在进行刨削加工时,其主运动
2、是工作台传动系统直线往复运动,进给运动是刀具垂直于主运动的位移,辅助运动是横梁的夹紧、放松及升降运动等。,(1)工作台直线往复运动。自动往复循环运动要求是:自动循环、速度可调,能满足速度图的要求。,当高速加工时,为减少刀具承受的冲击力、防止工件边缘剥裂,要求刀具切削工件的起始以慢速切入,在工件切削结束前应自动减速,以保证刀具慢速离开工件。,为了提高生产效率,要求工作台退回速度要高于切削速度。,0t1为工作台前进起动阶段,t1t2为刀具慢速切入工件阶段,t2t3为加速至稳定工作速度阶段,t3t4为切削工件阶段,t4t5为刀具减速退出工件阶段,t5t6为反向制动到后退起动阶段,t6t7为高速返回阶
3、段,t7t8为后退减速阶段,t8t9为后退反向制动阶段。,(2)刀架进给运动。刀架进给运动要能点动、自动控制,能进行快进和慢进。 (3)横梁要有夹紧、放松及上下运动。,2B2012A型龙门刨床电气设备概况,由图1.9.2、图1.9.3可见,电气系统共有电动机13台,其中交流电动机9台,直流电机4台。,图1.9.2 B2012A型龙门刨床电气设备方框图,图1.9.3 B2012A型龙门刨床交流电气控制线路图,交流电动机M2与交磁电机扩大机K同轴连接,拖动K旋转。 交流电动机M1与直流发电机G1及励磁发电机G2同轴连接,并拖动G1、G2旋转。 直流电动机M控制工作台运动。,交流电动机M3装在M上面
4、作通风用。 刀架电动机M5、M6、M7用作刀架运动控 制。 交流电动机M8、M9用作控制横梁。M4为润滑泵电动机。,3工作台直流调速系统及电磁抬刀电路原理,图1.9.4所示为工作台直流调速系统及电磁抬刀电路原理图。 (1)K-G-M直流自动调速系统。交磁电机扩大机K、直流发电机G1、直流电动机M组成刨台K-G-M直流自动调速系统。,励磁发电机G2提供了直流电动机M励磁电源、抬刀电磁铁的电源以及交磁电机扩大机K励磁绕组给定电压电源。 KI、KII、KIII为交磁电机扩大机K的控制绕组,分别引入给定信号和各种反馈信号。,图1.9.4 工作台直流调速及电磁抬刀电路原理图,(2)交磁电机扩大机K的给定
5、电压回路。控制绕组KIII与调速电位器RP3、RP4,电阻R1、R2组成交磁电机扩大机给定信号回路,供给交磁电动机扩大机励磁电压。,当工作台前进时,励磁发电机G2发出的直流电压就加在RP3、R1、RP4上,并从RP3的滑臂上取出相对于R1中点的极性为正的给定电压,经过R2加在控制绕组KIII上。,当工作台后退时,从RP4的滑臂上取出相对于R1中点的极性为负的给定电压,经过R2加在控制绕组KIII上。,(3)交磁电机扩大机K的电压负反馈电路。控制绕组KIII与电阻R2组成电压负反馈电路。 电阻R2与发电机G1的电枢并联,从R2的一段电阻上取出电压负反馈信号,该信号与给定信号反极性串联后加在控制绕
6、组KIII上,起到提高系统运行性能的作用。,(4)交磁电机扩大机K的电流截止负反馈电路。控制绕组KIII与电阻R1,加速调节电阻RP1、RP2,二极管VD1、VD2组成电流截止负反馈电路。,当直流发电机G1的换向绕组,电动机M的换向绕组,电流继电器K12的线圈,电阻RP1、RP2上的总压降大于电阻R1的210-205段或者210-206段电压时,二极管VD1或者VD2导通,使控制绕组KIII有电流截止负反馈信号输入,以防止电动机M过载,同时电阻RP1、RP2在工作台自动运行过程中,也起到限制电动机M的转动速度的作用。,(5)交磁电机扩大机K的电流正反馈电路。控制绕组KII与电阻R4组成电流正反
7、馈电路。直流发电机G1的输出电压经过电阻R4分压后形成的电流正反馈信号输入控制绕组KII,可以进一步提高系统运行性能的作用。,(6)直流电动机M稳定电路。交磁电机扩大机K的控制绕组KI,电阻R3、10RT、8RT 组成电桥稳定电路,以消除电动机M的振荡现象。,(7)抬刀控制电路。抬刀控制电路与工作台自动循环控制过程相配合,在工作台返回过程中,由电磁铁完成抬刀动作。,操作一 了解生产工艺,观察龙门刨床的电气设备分布状况 (1)现场观察龙门刨床的电气设备,找到主发电机组M1、G1、G2,扩大机组M2、K,主拖动直流电动机M,通风电动机M3,左右侧刀架电动机M6、M7,垂直刀架电动机M5,横梁夹紧电
8、动机M9,横梁升降电动机M8。,(2)观察B2012A型龙门刨床的工作台直线往复运动的状况,自动往复循环运动要求为:自动循环、速度可调,能满足速度图的要求。 (3)观察B2012A型龙门刨床的刀架自动抬刀运动和自动进刀运动。,操作二 熟悉B2012A型龙门刨床的电气控制电路图 (1)根据图1.9.3分析9台交流电动机的作用和控制要求。电动机M1采用Y-降压启动的方法启动,电动机M2、M3、M4直接启动,M2必须在M3启动后方可启动。电动机M5、M6、M7、M8、M9都是正反转控制。,(2)根据图1.9.4,画出电动机扩大机的控制绕组KI、KII、KIII的给定电压回路、电压负反馈回路、电流截止
9、负反馈回路、电流正反馈回路的支路电路图,并且分析各种控制功能的控制原理,以及对直流电动机M的不同作用效果。,课题二 B2012A型龙门刨床控制线路分析,1主发电机组起动控制电路 (1)主发电机组由交流电动机M1、发电机G1、励磁发电机G2组成,M1拖动G1、G2运转。 电动机M1采用Y-降压启动方法启动,由接触器KM1、KMY、KM共同控制。如图1.9.3所示。,(2)励磁发电机G2给直流电动机M提供励磁电压,由于时间继电器KT1、KT3、KM2的共同作用,保证了直流电动机M不会在没有磁场或弱磁的情况下运行,如图1.9.5、图1.9.4所示。,图1.9.5 交流电动机控制电路原理图,2交流电动
10、机M1的停止控制,交流电动机M1的停止控制由停止按钮SB1控制实现。另外,由于中间继电器KA5、KA3、KA9的共同作用,当电动机M1如果出现过载得到保护时,电动机不会马上停止,只有在工作台后退到末尾位置时才能停止,保证了工作台始终停止在后退末尾位置。 见图1.9.5的41、42号区所示。,3交磁电机扩大机K的启动控制电路,电动机M1正常运行、接触器KM2线圈得电后,合上开关QS1,电动机M3、M2启动,交磁电机扩大机K启动。,它将输入到其控制绕组的各种控制信号综合后放大,进而控制发电机G1的励磁电压,改变发电机G1的输出电压,达到调节直流电动机M电枢电压、控制电动机转速的目的。,4工作台的控
11、制电路,工作台的运行具有自动循环、步进和步退、制动和调速等控制功能,由直流电动机M拖动,工作台的运动速度、运动方向的改变都由M直接控制。,(1)工作台自动循环控制,工作台自动循环控制是由装在床身侧面的6个位置开关SQ12、SQ7、SQ9,SQ11、SQ8、SQ10配合工作台交流控制电路及直流电路部分来完成。,利用位置开关的动作控制交流接触器、中间继电器的通断,由接触器、中间继电器控制直流电路,使交磁电机扩大机K的控制绕组得到不同的给定信号和反馈信号。,信号经过放大后改变发电机G1励磁电压的强弱,直流电动机M1电枢电压随着发电机G1输出电压改变而改变,从而达到调节转速的目的。,(2)工作台撞块和
12、位置开关的关系,图1.9.7所示为是工作台自动循环控制位置图。 图中撞块A、B、B,C、D、D位于不同的平面内。,图1.9.7 工作台自动循环控制位置图,工作台前进到一定位置时,A块将压杆AB压下一段距离,开关SQ12发出“前进减速”信号,使刀具在工作台低速时离开工件,然后B块将压杆再压下一段距离,开关SQ7发出“前进停止”和“反向后退”信号,工作台经过一段越位后,开始后退。,如果B块将位置开关SQ9压下,此时工作台应该立刻停止运动,称之为终端保护。 工作台后退情况类似,由C、D、D完成。,(3)工作台自动循环过程速度控制,每个自动循环过程都是按照如下程序自动完成:慢速前进工作速度前进减速前进
13、反向快速退回减速退回。 控制电路如图1.9.4、图1.9.5和图1.9.6所示。,图1.9.6 工作台自动循环交流控制电路原理图,假设工作台在循环开始前已经返回到最初位置,即撞块C、D、D中的C、D通过压杆CD压下位置开关SQ11和SQ8,而位置开关SQ12和SQ7处于未动作状态。, 工作台慢速前进,按下“前进”按钮SB9后,在工作台自动循环速度控制电路中,由于继电器的控制作用,工作台自动工作、工作台前进及前进减速(慢速切入)的电路全部接通,如图1.9.6所示。,直流电路中,电位器RP3、RP4接通直流电源,提供极性为正的给定电压。 电位器RP1的全部电阻、RP2的部分电阻接入控制绕组K回路中
14、,扩大机的控制绕组K中便加入了综合电压。,K励磁回路为+ 221223225220200A2- G1KRP1210 204,如图1.9.4所示。,这时K控制绕组回路中,由于励磁电压减低并且串联了较大的阻值,扩大机控制绕组给定电压较低,扩大机和直流发电机G1的输出电压也较低,直流电动机M以低速运行,使工作台在慢速下切入工件。, 工作台以工作速度前进,当刀具切入工件后,要求工作台转为工作速度前进,这时撞块C、D、D中的D离开压杆CD,位置开关SQ8复位,通过继电器控制电路切断工作台慢速前进回路,电位器RP1、RP2从控制绕组K回路中切除。,通过调节电位器RP3的手柄位置,可以调节控制绕组K的励磁电
15、压,也即改变了扩大机、直流发电机的输出电压,改变电动机M的转速,使工作台按照指定的速度前进。,K励磁回路为 +221223220200A2-G1K210204。, 工作台转为减速前进,工作台以工作速度前进时,C、D、D离开压杆,撞块A碰撞压杆AB,位置开关SQ12动作,通过继电器的控制作用,电位器RP2的全部电阻、RP1的部分电阻串联到控制绕组K回路中,使控制绕组K回路中的励磁电压减小,电动机M减速,工作台改为减速前进。, 工作台快速退回,当刀具离开工件,工作台前进行程结束时,撞块B压动位置开关SQ7,电位器RP2、RP1继续串联在K励磁回路中,同时,通过继电器的控制,控制绕组K的正向励磁回路
16、断开,控制绕组K的反向励磁回路接通。,由于控制绕组K给定电压极性相反,扩大机和发电机的输出电压极性也相反。,电动机M在反接制动状态下被制动停止,然后反向启动并加速,使工作台加速退回,此时K励磁的回路为222224 220200A2-G1 K210 201+。,在工作台加速退回的同时,直流控制电路中的接触器KM线圈得电,控制某一个方向的抬刀电磁铁导电动作,使刀架在工作台快速退回行程中自动抬刀,以防止工件表面被刀具损伤,如图1.9.4所示。, 工作台转为减速后退,当工作台快速后退到一定行程时,撞块A离开压杆AB,撞块C碰压CD杆,压下位置开关SQ11,电位器RP2、RP1又串联在K励磁回路中,从而接通后退减速励磁回路,工作台转为减速后退。K励磁的回路自行分析。, 工作台转为下一个工作循环过程,工作台后退结束时,撞块D压动压杆CD,工作台后退,换向控制电路接通,控制绕组K给定电压极性又