机床电气控制电路分析

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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 3.1.1CA6140 车床主要结构及运动形式
• 1. 主要结构 • 普通车床主要由床身、主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀
架、尾架、丝杠、光杠等部分组成，如图 3.3 所示。 • 2. CA6140 车床主要运动形式 • 车床主要用于加工各种回转表面，在进行车削加工时，工件被夹在卡
转控制，而与接触器 KM2﹑制动电阻器及速度继电器的配合，能实现串电阻瞬时冲动和正、反转反接制动控制，并能通过机械进行变速。 • 进给电动机 M2 能进行正反转控制，通过接触器 KM3、KM4 与行程开关及KM5、牵引电磁铁 YA 配合，能实现进给变速时的瞬时冲动、 6 个方向的常速进给和快速进给控制。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• （4）接地保护 • 机壳接地、变压器副边可靠接地，防止意外触电，通过 XB 接地实现。
• 3.1.3CA6140 车床的电器元件明细表（表 3.1） • 3.1.4CA6140 车床常见的电气故障诊断与维修
（表 3.2）
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3.2 普通铣床电气控制电路分析
• 铣床可以用来加工各种形式的表面，如平面、成型面，各种形式的沟槽；也可以用来加工各种回转体。铣床按结构和形式可以分为升降台式铣床、无升降台式铣床、仿形铣床、龙门铣床等。升降台式铣床又可以分为卧式铣床、卧式万能铣床和立式铣床，X62W 就是卧式万能铣床。
• X62W 型号的组成形式及含义如图 3.5所示。
• CA6140 车床的电气原理图如图 3.4 所示。 • 1. 主电路分析 • 该机床主电路有 3 台控制电机。 • 一是主电机 M1，完成主轴主运动和刀具的纵横向进给运动的驱动。
该电动机为不能调速的笼型感应电动机，主轴采用机械变速，正反向运动采用机械换向机二是冷却泵电动机 M2，加工时提供冷却液，以防止刀具和工件的温升过高。 • 三是电动机 M3，为刀架快速移动电动机，可根据使用需要，随时手动控制启动或停止。
盘上由主轴带动旋转；加工工具——车刀被装在刀架上，由溜板、溜板箱带动作横向和纵向运动，以改变车削的位置和深度。这样看来，车床的主运动是主轴的旋转运动，进给运动是溜板箱带动刀架的直线运动，辅助运动是刀架的快速移动和工件的被加紧与放松。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 3.1.2CA6140 车床电气控制线路分析
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 刀架快速移动电动机 M3 的控制：采用点动控制。按下按钮 SB3， KM3 得电吸合，其主触头闭合，对 M3 电动机实施点动控制。电动机 M3 经传动系统，驱动溜板带动刀架快速移动。松开 SB3、KM3 失电释放，电动机 M3 停转。
• 3. 照明与电源信号电路 • 电源同样由 TC 提供，照明电压 24 V 为安全电压，EL 由转换开关
•
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3.2 普通铣床电气控制电路分析
• 3.2.2 X62W 铣床电气控制线路分析
• X62W 铣床的电气原理图如图 3.8 所示，铣床的电气控制较车床要复杂得多。
• 1. 主电路分析 • 主电路有 3 台电动机：M1 是主轴电动机；M2 是进给电动机；M3 是
冷却泵电动机。 • 主轴电动机 M1 通过换相开关 SA5 与接触器 KM1 配合，能进行正反
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• （3）过载、过热保护 • 如果电动机长时间处于过载工作，电动机的转子电流因此而长时间地
超过额定值工作，转子绕组产生的热量也同样超出自身的散热能力，从而引起转子绕组过热而被烧毁。可见，连续运动电动机的电路必须要有过热、过载保护装置。 • 热继电器 FR1、FR2 分别对连续运动的电动机 M1、M2 作过载保护， M3 为短时工作电动机，因此未设过载保护。
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3.2 普通铣床电气控制电路分析
• （2）铣床对电气线路的主要要求 • ① 机床要求有 3 台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷
却泵电动机。 • ② 由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及
在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。 • ③ 工作台的 3 种运动形式、6 个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直 3 种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬时冲动、快速进给及两地控制等。 • ④ 冷却泵电动机只要求正转。 • ⑤ 进给电动机与主轴电动机需实现两台电动机的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。
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3.2 普通铣床电气控制电路分析
• 冷却泵电动机 M3 只能正转。 • 熔断器 FU1 做机床的总短路保护，也兼做 M1 的短路保护；FU2 作
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 分别作为M1、M2、M3 的过载保护。 • 2. 控制电路分析 • （1）主轴电动机的控制（电路如图 3.8 所示） • ① SB1、SB3 与 SB2、SB4 是分别装在机床两边的停止（制动）和启动按钮，实现两地控制，方便操作。 • ② KM1 是主轴电动机的启动接触器，KM2 是反接制动和主轴变速的冲动接触器。 • ③ SQ7 是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。 • ④ 主轴电动机需启动时，要先将 SA5 扳到主轴电动机所需要的旋转方向，然后再按启动按钮 SB3 或 SB4 来启动电动机 M1。
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3.2 普通铣床电气控制电路分析
• 2. X62W 铣床主要运动形式 • （1）运动形式 • 主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动机构，当机构中
的一个双联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。工作台面的移动是由进给电动机驱动，它通过机械机构使工作台能进行 3 种形式 6 个方向的移动，即：工作台面能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向（左、右）移动；工作台面借助横溜板做横向（前、后）移动；工作台面还能借助升降台做垂直（上、下）移动。
• 中国生产的金属切削机床型号的组成形式及含义如图3.1所示。 • 以 CA6140 车床为例进行解释，如图 3.2所示。 • 车床是机械加工行业中应用最广泛的一种机床，占机床总数的 1/3 以
上，普通车床是车床中应用最多的。普通车床主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹、倒角、割槽、切断等，还可以安装钻头或者铰刀进 • 行钻孔、铰孔等加工。
第3章机床电气控制电路分析
• 本章前言 • 3.1 普通车床电气控制电路分析 • 3.2 普通铣床电气控制电路分析 • 3.3 数控车床电气控制线路分析 • 3.4 数控铣床电气控制线路分析
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本章前言
• 在进行机械设备的加工过程中，机床是实际加工的设备。从功能上，可以将机床分为车床、铣床、幢床、刨床、钻床、磨床等;从外形上，可以将机床分为立式、臣「式等;从控制方式上，可以将机床分为普通电控机床与数控机床等。除此之外，机床还有具体的加工尺寸、精度等方面的要求。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• KM1、KM2 和 KM3 分别控制电动机 M1、M2 和 M3 的启停就可以实现失电压、欠电压保护。
• （2）短路保护 • 称某电路的电流瞬间增大为原来 10 倍以上时的现象为短路。短路对
电路、用电器、低压电器、电动机等都具有强大的破坏作用，可以轻而易举地烧毁任何电器。可以达到保护功能的电器通常用熔断器、断路器等。 • 熔断器 FU 用作总电源的短路保护，FU1、FU2 分别对主电路、控制电路和辅助电路实行短路保护。FU3、FU4 分别对照明与电源信号电路实行短路保护。另外，总电源开关通常用断路器，也有短路保护功能。
• 3.2.1X62W 铣床主要结构及运动形式
• 1. 主要结构 • 铣床主要结构由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板
和升降台等几部分组成，如图 3.6、图 3.7 所示。
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3.2 普通铣床电气控制电路分析
• 箱形的床体固定在底座上，在床身内装有主轴传动机构及主轴的变速机构。顶部有水平导轨，导轨上带有一个或两个刀杆支架的悬梁。刀杆支架用来支承安装铣刀心轴的一端，而心轴的另一端固定在主轴上。在床身的前方有垂直导轨，一端悬持的升降台可沿轨道上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可平行于主轴轴线方向移动的溜板（横向移动），工作台可以沿着溜板上部转动部分的导轨在垂直于主轴轴线的方向移动（纵向移动）。这样，安装在工作台上的工件，可以在 3 个方向调整位置完成进给运动。此外，由于转动部分对溜板可绕垂直轴线转动一个角度（通常为±45°）。这样，工作台于水平面上除了那个平行于或者垂直于主轴轴线方向进给以外，还在倾斜方向上进给，从而完成铣螺旋槽的加工。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 电动机均采用全压直接启动，皆为接触器控制的单向运行控制电路。三相交流电源通过低压断路器 QS 引入，接触器 KM1 的主触头控制 M1 的启动和停止；接触器 KM2 的主触头控制 M2 的启动和停止；接触器 KM3 的主触头控制 M3 的启动和停止。
• 机床电气控制电路相对来说比较复杂，而目，与各部件的执行功能对应。所以，分析机床电气控制电路必须结合实际控制过程与执行情况。一般来说，机床电Leabharlann Baidu控制电路分析步骤如下。
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本章前言
• ①了解机床的卞要结构、运动方式、各部分对电气控制的要求。 • ②分析卞电路。了解各电动机的用途、传动方案、控制方法及其工
按下启动按钮 SB2，接触器 KM1 得电吸合，其辅助动断触头 KM1 闭合自锁，KM1 的主触头闭合，主轴电动机 M1 启动；同时其辅助动合触头 KM1 闭合，作为 KM2 得电的先决条件，按下停止按钮 SB1，接触器 KM1 失电释放，电动机 M1 停转。 • 冷却泵电动机 M2 的控制：采用两台电动机 M1、M2 顺序连续控制的典型环节，以满足生产要求，使主轴电动机启动后，冷却泵电动机才能启动；当主轴电动机停止运行时，冷却泵电动机也自动停止运行。主轴电动机 M1 启动后，即在接触器 KM1 得电吸合的情况下，其辅助动合触头 KM1 闭合，因此合上开关 SQ1，使接触器 KM2 线圈得电吸合，冷却泵电动机 M2 才能启动。
作状态。 • ③分析控制电路和执行电路。拆分成基本环节来分析各卞令电器
(如操作乎柄、开关、按钮)在电路中的功能。 • ④分析电路中所能实现的保护、联锁及信号和照明电路的控制。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 金属切削机床的机械运动分为3类:对金属工件进行切削的运动成为主运动(一般为机床卞轴的旋转运动);持续把金属工件的被切削层投入到切削的运动成为进给运动;其他运动统称为辅助运动。
• M1、M2 为连续运动的电动机，分别利用热继电器 FR1、FR2 作过载保护；M3为短时工作电动机，因此未设过载保护。熔断器 FU1、 FU2 分别对主电路、控制电路和辅助电路实行短路保护。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 2. 控制电路分析 • 控制电路的电源为制变压器 TC 次级输出 110 V 电压。 • 主轴电动机的控制：采用了具有过载保护全压启动控制的典型环节。
SQ2 控制；HL 为电源信号灯，信号电压为 6.3 V，只要三相电源正常，HL 就工作，分别由FU3、FU4 作短路保护。
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3.1 普通车床电气控制电路分析
• 4. 电气保护 • （1）失电压、欠电压保护 • 电动机正常工作时，如果因为电源电压消失或者欠压而停转，一旦电
源电压恢复时，有可能自行启动，电动机的自行启动将造成人身事故或机械设备损坏。 • 为防止电压恢复时电动机自行启动或电器元件自行投入工作而设置的保护，电磁感应加热，称为失电压、欠电压保护。采用接触器和按钮控制的启动、停止，就具有失电压、欠电压保护作用。这是因为当电源电压消失或者欠压时，接触器就会自动释放而切断电动机电源，当电源电压恢复时，由于接触器自锁触头已断开，不会自行启动。如果不是采用按钮而是用不能自动复位的手动开关、行程开关来控制接触器，必须采用专门的零压、欠压继电器。工作过程中一旦失电或者欠压，零压、欠压继电器释放，其自锁电路断开，电源电压恢复时，不会自行启动。