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1、5.3 X62W型铣床电气控制分析铣床主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等型面，装上分度头以后，可以加工直齿轮或螺旋面，装上回转圆工作台则可以加工凸轮和弧形槽。铣床用途广泛，在金属切削机床中的使用数量仅次于车床。其种类很多，有卧铣、立铣、龙门铣、仿形铣及各种专用铣床。X62W型卧式万能铣床是应用最广泛的铣床之一。5.3.1 主要结构和运动特点X62W型万能铣床主要由床身、悬梁、刀杆支架、工作台、上下溜板和升降台等几部分组成。其正面外形结构如图5-5所示，床身固定在底座上，内装主轴电动机及传动、变速机构；床身顶部有水平导轨，悬梁可沿导轨水平移动，用以调整铣刀的位置；刀杆支架装在悬梁上，可在悬梁上
2、水平移动；升降台可沿床身上的垂直导轨上下移动；下溜板在升降台的水平导轨上可做平行于主轴轴线方向的横向移动；工作台安装在上溜板上，可在下溜板导轨上做水平方向垂直于主轴轴线的纵向移动。1底座；2进给电动机；3升降台；4进给变速手柄及数字盘；5工作台升降及横向操纵手柄；6下溜板；7上溜板；8纵向操纵手柄；9工作台；10刀杆支架；11悬梁；12主轴；13主轴变速数字盘；14主轴变速手柄；15床身（立柱）；16主轴电动机图5-5 X62W型万能铣床外形结构此外，溜板可绕垂直轴线左、右旋转45，所以工作台还能在倾斜方向进给，以加工螺旋槽。该铣床还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述分析可知，X62W型卧
3、式万能铣床有三种运动。 主运动：主轴带动铣刀的旋转运动； 进给运动：加工中工作台带动工件的移动（包括升降台的上下移动、下溜板的横向移动和上溜板工作台的纵向移动）或圆工作台的旋转运动； 辅助运动：工作台带动工件在三个方向的快速移动及悬梁、刀杆支架的移动。5.3.2 电力拖动特点与控制要求根据加工工艺要求，铣床对电力拖动和电气控制提出以下要求： X62W型万能卧式铣床的主运动和进给运动之间没有速度比例协调的要求，所以主轴与工作台各自采用单独的鼠笼式异步电动机拖动。 主轴电动机M1空载直接启动，可根据铣刀的种类预先选择正、反转，完成顺铣和逆铣，在加工过程中不变换转向。 为了减小负载波动对铣刀转速的影
4、响以保证加工质量，主轴上装有飞轮，其转动惯量较大。为此，要求主轴电动机有停车制动控制，以提高工作效率。 工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由一台进给电动机M2拖动，三个方向的选择由两套操纵手柄通过不同的传动链来实现。每个方向有正、反向运动，要求M2能正/反转。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。 为了缩短调整运动的时间，提高生产效率，工作台应有快速移动控制。X62W型铣床是采用快速电磁铁吸合改变传动链的传动比来实现快速移动控制的。 使用圆工作台时，要求圆工作台的旋转运动与工作台的垂直、横向和纵向三个方向的运动之间有联锁控制。即圆工作台旋转时，工作台不能
5、向其他方向移动。 为适应加工的需要，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围，X62W型铣床是采用机械变速的方法，通过改变变速箱传动比来实现速度调节的。为保证变速时齿轮易于啮合，减小冲击，要求变速时电动机有点动控制。 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，以免打坏刀具及出现安全事故。 冷却泵电动机M3单独进行控制。为操作方便，主轴电动机的启/停及工作台的快速移动需要多地控制。5.3.3 电气控制电路分析如图5-6所示为X62W型万能铣床的电气原理图。它由主电路、控制电路和照明电路组成。M1为主轴电动机，M2为进给电动机，M3为冷却泵电动机。由于该机床机械操作与电气
6、开关密切相关，因此，在分析电气原理图时，应对机械操作手柄与相应开关电路的动作关系、各开关的作用及状态都应先了解清楚，然后再分析电路。图5-6 X62W万能铣床的电气原理图1主电路分析电源由电源开关QS引入。主轴电动机M1由接触器KM1控制，由转向选择开关SA5预选转向。接触器KM2的主触点串接两相电阻并与速度继电器KS配合，实现M1的停车反接制动。另外还通过机械机构和接触器KM2实现主轴变速冲动控制。进给电动机M2由正/反转接触器KM3、KM4的主触点实现正/反转，并由快速移动接触器KM5的主触点控制快速电磁铁YA，来决定工作台的移动速度，当KM5接通时为工作台快速移动，当KM5断开时为工作台
7、慢速进给。冷却泵拖动电动机M3由接触器KM6控制，实现单方向旋转。熔断器FU1为机床总短路保护，兼做M1的短路保护；FU2为M2、M3及控制变压器TC、照明灯EL的短路保护；热继电器FR1、FR2、FR3分别为M1、M2、M3的过载保护。2控制电路分析该电路控制电器较多，控制电压采用交流110V，由控制变压器TL供给。（1）主轴电动机M1的控制控制电路中的SB3和SB4是两处控制的启动按钮，SB1和SB2是两处控制的停止按钮，分别装在床身侧面和工作台前方。M1通过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链拖动主轴，使主轴获得18级不同的转速。 Ml的启动控制。先合上电源开关QS，再将主轴换向转换开关SA
8、5扳到主轴所需要的旋转方向，然后按下启动按钮SB3（或SB4），接触器KM1的线圈得电自锁，KM1主触点闭合，M1实现全压启动。当主轴电动机M1的转速高于140r/min时，速度继电器KS的常开触点KS-l（或KS-2）闭合，为M1的反接制动做好准备。 M1的停车制动控制。当需要M1停转时，按下停止按钮SB1（或SB2），接触器KM1线圈断电释放，同时接触器KM2线圈通电吸合，KM2主触点闭合，M1进行反接制动。当M1转速低于100r/min时，速度继电器KS的常开触点复原，KM2线圈断电，其主触点断开，M1的反向电源切断，制动过程结束，以后依惯性旋转至零。 主轴变速时的冲动控制。主轴变速时的
9、冲动控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上的联动机构进行控制的。变速时，先将主轴变速手柄向下压，使手柄的榫块自槽中滑出。然后拉动手柄，使榫块落到第二道槽内为止，转动变速刻度盘，选择所需的转速，再将变速手柄以连续较快的速度推回原来的位置。当变速手柄推向原来位置时，其联动机构瞬时压合变速行程开关SQ7，使SQ7-2断开，SQ7-1闭合，KM2线圈通电，M1瞬时反向转动一下，以利于变速时的齿轮啮合。当变速手柄榫块落入槽内时SQ7不再受压，其触点即刻复原，KM2断电释放，M1断电停转，主轴变速冲动结束。另外，M1在旋转时，可以不按停止按钮直接进行变速操作，这是因为将变速手柄从原位拉向前面时
10、，压合行程开关SQ7，SQ7-2断开，切断了KM1线圈电路，电动机M1断电；同时SQ7-1闭合，使KM2线圈通电吸合，M1反接制动。当变速手柄拉到前面后，行程开关SQ7不再受压而复原，主轴电动机M1断电停转。此时再转动主轴变速盘选择所需转速，然后再将变速手柄推回，进行变速冲动，完成齿轮的啮合。但要注意，无论是开车还是停车变速时，都应以较快的速度将手柄推回到原始位置，以免通电时间过长，引起M1转速过高而打坏齿轮。（2）工作台进给电动机M2的控制工作台的纵向、横向和垂直运动都由进给电动机M2拖动。接触器KM3和KM4使M2实现正/反转，用以改变进给方向。它的控制电路采用与纵向运动操作手柄联动的行程
11、开关SQ1、SQ2和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4组成联锁控制。即在选择三种进给方式的六个方向时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态。由图5-6可知，M2在M1启动后才能进行工作。在机床接通电源后，将控制圆形工作台的组合开关SA3扳到断开，使触点SA3-1和SA3-3闭合，SA3-2断开，然后启动M1，接触器KM1线圈得电，使KM1（9-12）闭合，就可进行工作台的进给控制。 工作台纵向（左右）运动控制。工作台纵向运动是由进给电动机M2来拖动的，由工作台纵向操纵手柄来控制。此手柄是复式的，一个安
12、装在工作台底座的正面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有三个位置：向右、向左和中间零位。当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构一方面使纵向运动传动丝杠的离合器接合，为纵向运动丝杠的转动做准备；另一方面压下行程开关SQ1或SQ2，使接触器KM3或KM4线圈通电吸合，控制进给电动机M2的正转或反转，进而使纵向运动丝杆正、反转，拖动工作台向右或向左运动。若将手柄扳到中间位置时，纵向传动丝杠的离合器脱开，行程开关SQ1或SQ2断开，电动机M2断电，工作台停止运动。工作台纵向行程开关工作状态见表5-1。表5-1工作台纵向行程开关工作状态纵向手柄 触点向左中间向右SQ1-1断开断开闭合
13、SQ1-2闭合闭合断开SQ2-1闭合断开断开SQ2-2断开闭合闭合工作台纵向运动的行程可通过安装在工作台两端的挡铁位置来控制，当工作台纵向运动到极限位置时，挡铁撞动纵向操纵手柄，使它回到中间位置，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。 工作台垂直（上下）和横向（前后）运动控制。工作台的垂直运动和横向运动由工作台垂直与横向操纵手柄来控制。此操纵手柄有两个，分别安装在工作台的左侧前方和后方。操纵手柄的联动机构压下行程开关SQ3和SQ4时，同时接通垂直或横向离合器。此手柄有五个位置，上、下、前、后及中间位置，五个位置是联锁的，各方向的进给不能同时接通。工作台垂直和横向行程开关工作状态见表5-2
14、。当升降台运动到上限或下限位置，床身导轨旁的挡铁撞动该手柄，使其回到中间位置，行程开关SQ3或SQ4不再受压，KM3或KM4断电释放，进给电动机M2停止旋转，升降台便停止运动，从而实现垂直运动的终端保护。工作台的横向运动的终端保护是由安装在工作台左侧底部的挡铁来撞动垂直与横向操纵手柄的，使其回到中间位置来实现的。表5-2 工作台垂直横向行程开关工作状态垂直及横向手柄 触点向前向下中间停向后向上SQ3-1闭合断开断开SQ3-2断开闭合闭合SQ4-1断开断开闭合SQ4-2闭合闭合断开工作台向上（或向后）运动控制：将KM1通电吸合后，将垂直与横向操纵手柄扳至向上（或向后）位置，机械上由联动机构一方面
15、接通垂直（或横向）传动丝杠的离合器，为垂直（或横向）运动丝杠的转动做好准备；另一方面压下行程开关SQ4，其常闭触点SQ4-2断开，常开触点SQ4-1闭合，接触器KM3线圈得电，其主触点闭合，电动机M2正转，拖动升降台向上（或向后）运动，实现工作台向上（向后）运动。工作台向下（或向前）运动的控制：当垂直与横向操纵手柄向下（或向前）扳时，其联动机构一方面使垂直（或横向）传动丝杠的离合器接合。另一方面压下行程开关SQ3，使其常闭触点SQ3-2断开，常开触点SQ3-1闭合。接触器KM4线圈得电，KM4主触点闭合，电动机M2反转，拖动升降台向下（或向前）运动，实现工作台向下（或向前）运动。（3）工作台进给变速时的冲动控制在改变工作台进给速度时，为了使齿轮易于啮合，需要进给电动机M2瞬时冲动一下。变速时，先启动主轴电动机M1，再将进给变速的蘑菇形手柄向外拉出并转动手柄，转盘也跟着转动。将所需进给速度的标尺数字对准箭头，然后再将蘑菇形手柄用力向外拉到极限位置并随即推回原位。就在将蘑菇形手柄用力拉到极限位置瞬间，其连杆机构瞬时压合行程开关SQ6，使常闭触点断开，常开触点闭合，接触器KM4线圈通电吸合，进给电动机M2反转，因为只是瞬时接通，故进给电动机M2只是瞬时通电而瞬时冲动一下，从而保证变速齿轮易于啮合。当手柄
