电气控制与plc第四章

4.3 平面磨床电气控制
磨床是以砂轮周边或端面对工件进行磨削加工 的精密机床，不仅能加工一般金属材料，而且能加 工一般刀具不能加工的硬质合金和淬火钢等硬材料。 利用磨削加工能够获得较高的加工精度和光洁度， 广泛应用于零件的精加工。 磨床的种类很多，有平面磨床、外圆磨床、内圆 磨床、无心磨床以及专用磨床（如螺纹磨床、球面 磨床、齿轮磨床、导轨磨床）等。其中以平面磨床 应用最为广泛。下面以M7130型平面磨床为例分析磨 床的基本结构和电气控制原理。
4.3.2 M7130平面磨床的电气控制
1.主电路分析
砂轮电动机M1由接触器KM1控制。冷却泵电 动机M2经KM1和插头XP1控制。液压泵电动机M3 由接触器KM2控制。三台电动机均直接起动，单 向旋转。共用熔断器FU1作短路保护。M1和M2分 别由热继电器FR1与FR2作长期过载保护。
图4-6
2.控制电路
4.4.1 X62W铣床的主要工作情况
X62W卧式万能铣床由主轴、刀杆、横梁、工作台、 回转盘、横溜板、升降台、床身等部分组成。 铣床的主要运动形式有： 1.主轴（带刀具）旋转运动和工作台（固定工件） 的进给运动，两种运动分别用两台电动机拖动。 2.主轴所带铣刀的旋转运动有顺铣和逆铣两种工作 方式，升降台分为矩形和圆形两层结构，矩形工作台 可实现工作台纵向、横向和垂直三种直线进给运动， 对应左右、前后、上下六个移动方向。 3.装有圆工作台的万能铣床还有圆形工作台的回转 运动，万能铣床的矩形、圆形工作台共有4种运动形式。
1-砂轮箱 2-滑座 3-立柱 4-工作台 5-床身 6-横向进给手轮 7-工作台手轮 8-电磁吸盘
电气控制的要求
1）砂轮电动机M1、冷却泵电动机M2和液压泵电动机 M3在电气上均要求单向转动。 2）使用电磁吸盘的正常工作和不用电磁吸盘的机床 调整时，各运动部件均能动作。 3）具有完善的电路保护环节。 4）电磁吸盘具有吸持、松开工件，并使工件去磁的 控制环节。
1-主轴 2-刀杆 3-横梁 4-工作台 5-回转盘 6-横溜板 7-升降台 8-床身
图4-7 X62W卧式万能铣床结构示意图
铣床对电气控制的要求
1）主轴电动机M1空载时直接起动，要求实现两地控制的正 反转（顺逆铣）运动及反接制动停车。 2）工作台驱动电动机M2要求能够实现正、反转，并要求两个 工作台（矩形、圆形）各个方向的运动互锁，矩形工作台的六 个运动方向和圆形工作台的旋转运动要求互锁，任何时刻，只 允许存在一种运动形式的一个方向运动 3）主轴旋转与工作台进给运动均采用机械齿轮变速箱调速， 要求主轴电动机和工作台电动机在主轴和进给变速时能够瞬时 冲动，保证变速时齿轮的正确啮合和设备的安全。 4）为避免打刀，要求主轴驱动电动机起动后，工作台驱动电 动机方能起动。 5）电气控制系统有完善的保护环节和照明装置。
4.1.2 C650卧式车床的电气控制
（1）主轴电动机M1的控制
①M1的点动控制； ② M1正、反转控制； ③ M1的反接制动控制；
图4-2
（2）冷却泵电动机M2的控制 （3）刀架快速移动电动机M3的控制 （4）照明电路与保护环节
车床局部照明由变压器TC输出36V安全电压， 通过开关SA控制照明灯EL。 熔断器FU1～FU5分别作主电路和控制电路的短 路保护，FR1与FR2分别为M1和M2的过载保护，电阻 R作为M1的反接制动限流保护。此外，接触器KM1 与KM2的线圈之间利用各自的辅助触点实现互锁保 护。
(4) 冷却泵电动机M4的控制
电动机M4由转换开关SA2直接控制起停。 图4-4
M1
M2
M3
图4-4 Z3040摇臂钻床电气控制原理图
3. 保护环节和照明线路
熔断器FU1～FU4分别实现电路的短路保护。热继电器FR1 和FR2分别作为M1与M3的过载保护，M2电动机正反转具有双重 互锁，M3电动机正反转具有电气互锁。立柱与主轴箱松开、夹 紧按钮SB5、SB6的常闭触点串接在电磁阀YV线圈电路中，实现 立柱与主轴箱松开、夹紧操作时，压力油只进入立柱与主轴箱 夹紧油腔而不进入摇臂夹紧油腔的联锁。此外，摇臂升降有限 位保护，当摇臂上升到极限位置时压动限位开关SQ1-1，或下降 到极限位置时压动限位开关SQ1-2，使摇臂停止升或降。 照明线路由变压器T提供36V交流照明电源电压，通过转换开 关SA1控制照明灯EL。
4.2.1 Z3040摇臂钻床的主要工作情况
Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立柱、摇 臂、主轴箱和工作台等组成，如图4-3所示。内 立柱固定在底座的一端，在它外面套有外立柱， 由于升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂只能与外 立柱一起绕内立柱回转。摇臂的一端为套筒，套 装在外立柱上，并借助丝杠的正、反转可沿外立 柱作上下移动。
4.1.1 C650卧式车床的主要工作情况
C650卧式车床属中型车床，加工工件旋转半 径最大可达1020mm，长度可达3000mm。其结构 主要由床身、主轴变速箱、卡盘、尾座、进给箱、 刀架和溜板箱等组成，外形如图4-1所示。 C650卧式车床由主轴电动机M1、冷却泵电动 机M2和刀架快速移动电动机M3拖动。
图4-1 C650卧式车床结构示意图
1-主轴变速箱 2-卡盘 3-刀架 4-尾座 5-床身 6-溜板箱 7-进给箱
各电动机的控制要求：
1）主轴电动机M1采用空载直接起动，能实现正、反向 旋转的连续运行。为便于对工件作调整，主轴电动 机能实现单方向的点动控制。停车采用反接制动。 2）冷却泵电动机M2采用直接起动，单向连续工作。 3）快速运动电动机M3为单向点动、短时运转。 4）控制电路应有必要的保护环节和照明装置。
Z3040摇臂钻 床由主轴电动机 M1、升降电动机 M2、液压泵电动 机M3和冷却泵电 动机M4拖动。
图4-3 Z3040摇臂钻床结构示意图
1-主轴箱 2-摇臂 3-工作台 4-底座 5-立柱
各电动机的控制要求
1）主轴电动机M1采用直接起动方式，单向旋转，主轴的正反转采用机 械方法实现。主轴变速机构和进给变速机构均装在主轴箱内。 2）摇臂升降电动机M2要求正反转。 3）液压泵电动机M3用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、 带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的 夹紧与放松，故液压泵电动机M3要求正反转。 摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的程 序进行。因此，摇臂的夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。 4）冷却泵电动机M4拖动冷却泵以提供冷却液，M4采用直接起动，单向 连续工作。 控制电路应有必要的联锁与保护环节和照明装置。
3.电磁吸盘控制
充磁 SA1扳向“充磁”位置，SA1的触头SA1-3、SA1-4 闭合，电流继电器触点KA（6-8）闭合，按下按钮SB2， 接触器KM1通电，M1转动；按下按钮SB4，接触器KM2 通电，M3转动，此时可进行磨削加工。表4-1开关SA1 的触点通断情况 去磁 SA1扳向“去磁”位置，SA1的触头SA1-1、SA1-2 闭合，电磁吸盘通以反向电流实现去磁。去磁结束， SA1扳向“断电”位置，电磁吸盘断电，取下工件。 图4-6
4.3.1 M7130平面磨床的主要工作情况
M7130型平面磨床是 利用砂轮周边进行磨削 加工的平面磨床，主要 由床身、工作台、电磁 吸盘、砂轮箱（磨头）、 滑座、立柱等部分组成。 主运动：砂轮的旋转运动 进给运动：工作台和砂轮 的往复运动 辅助运动：砂轮架的快速 移动和工作台的移动
图4-5 M7130平面磨床结构示意图
砂轮电动机M1和冷却泵电动机M2的工作过程：合上刀 开关QK并插上插头XP1，按下起动按钮SB2，接触器KM1 通电，电动机M1 、M2同时起动。按下停止按钮SB1，接 触器KM1断电，电动机M1 、M2同时停止。 液压泵电动机M3的工作过程：按下起动按钮SB4，接触 器KM2通电，液压泵电动机M3起动。按下停止按钮SB3， 接触器KM2断电，M3停止。 特别注意：电动机的起动必须在电磁吸盘YH工作、且欠电 流继电器KA通电吸合，其常开触点KA（6-8）闭合，或 YH不工作，但转换开关SA1置于“去磁”位置，其触点 SA1-5（6-8）闭合的情况下方可进行。 图4-6
图4-4
（3）主轴箱与立柱的夹紧与放松控制
主轴箱和立柱的夹紧与松开是同时进行的，均采用液压机 构控制。工作过程如下： 1) 松开。按下松开按钮SB5，接触器KM4通电，液压泵电动机 M3正转，推动松紧机构使主轴箱和立柱分别松开，松开后限 位开关SQ4复位，使指示灯HL1亮，表示已松开。 2) 夹紧。按下松开按钮SB6，接触器KM5通电，液压泵电动机 M3反转，推动松紧机构使主轴箱和立柱分别夹紧，压下限位 开关SQ4，使指示灯HL2亮，表示已夹紧。
4.2.2 Z3040摇臂钻床的电气控制
1.主电路分析
电源由总开关QK引入，主轴电动机M1单向旋转， 由接触器KM1控制。主轴的正、反转由机床液压系统 操作结构配合摩擦离合器实现。摇臂升降电动机M2 由正、反转接触器KM2 、KM3控制，液压泵电动机 M3拖动液压泵送出压力夜，由接触器KM4 、KM5控 制其正、反转。冷却泵电动机M4用转换开关SA2控制。
图4-4
2. 控制电路分析
（1）主轴电动机M1的控制 按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，电 动机M1转动。按停止按钮SB1，接触器KM1断 电，M1停止。
图4-4
（2）摇臂升降电动机M2的控制
摇臂上升控制：按上升起动按钮SB3，时间继电器KT通电，使 电磁阀YV通电，推动松开机构使摇臂松开；同时接触器KM4通电， 液压泵电动机M3正转，松开机构压下限位开关SQ2，使接触器KM4断 电，M3停转，停止松开，与此同时，上升接触器KM2通电，升降电 动机M2正转，摇臂上升，到预定位置时松开SB3，上升接触器KM2断 电，M2停转，摇臂停止上升；时间继电器KT断电，延时t（s）后， 其延时闭合常闭触点闭合，接触器KM5通电，M3反转，电磁阀推动 夹紧机构使摇臂夹紧，夹紧机构压动限位开关SQ3后，电磁阀YV断 电，接触器KM5断电，液压泵电动机M3停转，夹紧停止。 摇臂下降过程和上升情况相同，不同的是由下降起动按钮SB4和下 降接触器KM3实现控制。