電器控制與plc第2章 典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)

1、 生產(chǎn)中廣泛使用的機(jī)床設(shè)備有普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和加工中心等生產(chǎn)中廣泛使用的機(jī)床設(shè)備有普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和加工中心等類別。普通機(jī)床設(shè)備的電氣控制線路是典型的繼電接觸器控制系統(tǒng)，類別。普通機(jī)床設(shè)備的電氣控制線路是典型的繼電接觸器控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)；數(shù)控機(jī)床和加工中心以微計算機(jī)控制為核心，廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)；數(shù)控機(jī)床和加工中心以微計算機(jī)控制為核心，是計算機(jī)控制與繼電接觸器控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)。所以學(xué)習(xí)和掌握是計算機(jī)控制與繼電接觸器控制相結(jié)合的控制系統(tǒng)。所以學(xué)習(xí)和掌握繼電接觸器電氣控制系統(tǒng)的分析方法有著十分重要的意義。本章以常繼電接觸器電氣控制系統(tǒng)的分析方法有著十分重要的意義。本章以常見的機(jī)

2、床設(shè)備為例，分析具體電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，為電氣識圖、設(shè)見的機(jī)床設(shè)備為例，分析具體電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，為電氣識圖、設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)和修理打下一定的基礎(chǔ)，同時為繼電接觸器控制備安裝、調(diào)試、維護(hù)和修理打下一定的基礎(chǔ)，同時為繼電接觸器控制系統(tǒng)的原理設(shè)計奠定基礎(chǔ)。系統(tǒng)的原理設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 電氣控制線路的工作原理主要結(jié)合電氣原理圖進(jìn)行分析。通常電氣原理圖可分為主電路和控制電路及信號指示電路等幾部分，也可以按照電動機(jī)的編號將電路分成若干模塊，甚至可以將每臺電動機(jī)的控制系統(tǒng)按照其控制功能細(xì)分為若干個控制環(huán)節(jié)。通過對電路環(huán)節(jié)控制原理的分析，達(dá)到了解和掌握電動機(jī)各個控制環(huán)節(jié)以及整個設(shè)備電氣控制線路原理的目的。

3、2.7.1查線讀圖法查線讀圖法 1.了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系 在分析電氣線路前，充分了解機(jī)械設(shè)備的動作及工藝加工過程，明確各個動作之間的要求，以及機(jī)械動作與執(zhí)行電器間的關(guān)系，為分析線路提供線索、奠定基礎(chǔ)。2.分析主電路 線路的分析一般從電動機(jī)主電路入手，根據(jù)主電路控制元件的觸點、電阻和其它檢測、保護(hù)器件，大致判定電動機(jī)的控制和保護(hù)功能。 3.控制電路的分析方法 根據(jù)主電路控制元件主觸點和其它電器的文字符號，在控制電路中找出相應(yīng)控制環(huán)節(jié)，以及環(huán)節(jié)間的相互關(guān)系。對控制電路由上往下、由左往右閱讀，然后，設(shè)想按動某操作按鈕，查對線路，觀察那些元件受控動作，并逐一查看動作元件的觸點又如何控制其它元件

4、動作，進(jìn)而驅(qū)動的被控對象如何動作。 2.7.2 邏輯代數(shù)法邏輯代數(shù)法 邏輯代數(shù)法是通過電路邏輯表達(dá)式的運算分析控制電路的工作原理，任何一條電氣控制線路的支路都可以用邏輯表達(dá)式來描述。邏輯代數(shù)法的優(yōu)點是邏輯關(guān)系簡潔明了，有助于計算機(jī)輔助分析，主要缺點是復(fù)雜電路邏輯關(guān)系表達(dá)式很繁瑣，并且電路分析不如查線讀圖法直觀。 c650臥式車床主要由床身、主軸變速箱、尾座、進(jìn)給箱、絲杠、光杠、刀架和溜板箱組成。主要用作車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋螺桿等工作。最大加工工件回轉(zhuǎn)直徑1020mm，最大工件長度3000mm。 車床的主運動是主軸通過卡盤帶動工件作旋轉(zhuǎn)運動。進(jìn)給運動是溜板箱帶動刀具作縱向或橫向運動。為了滿

5、足機(jī)械加工工藝的要求，主軸旋轉(zhuǎn)運動與帶動刀具溜板箱的工步進(jìn)給運動由同一臺主軸電動機(jī)驅(qū)動。 2.8.1 c650車床電力拖動的控制要求及特點車床電力拖動的控制要求及特點 1. 主軸負(fù)載主要為切削性恒功率負(fù)載，要求正反轉(zhuǎn)、反接制動和調(diào)速控制，系統(tǒng)采用齒輪變速箱的機(jī)械調(diào)速方式，要求電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和反接制動控制 。 2. 由于c650車床床身較長，為減少輔助工作時間，提高加工效率，設(shè)置了一臺2.2kw的籠型三相交流異步電動機(jī)拖動刀架及溜板箱的快速移動，由于快速移動為短時工作制，要求采用點動控制。 3. 為在機(jī)加工過程中對刀具進(jìn)行冷卻，車床的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)采用一臺125w的三相交流異步機(jī)驅(qū)動冷卻

6、泵運轉(zhuǎn)，冷卻泵電機(jī)要求采用起?？刂?。 2.8.2 c650車床主電路分析車床主電路分析 主電路中組合開關(guān)qs為電源開關(guān)，開關(guān)右側(cè)分別為電動機(jī)m1、m2、 m3的主電路。 根據(jù)控制要求，主電路用接觸器km1 、km2主觸點接成主軸電動機(jī)m1的正、反轉(zhuǎn)控制電路；電阻r在反接制動和點動控制時起限流作用；接觸器km3在運行時起旁路限流電阻r的作用; 電流互感器ta、電流表pa和時間繼電器kt用于檢測主軸電機(jī)m1起動結(jié)束后的工作電流，起動過程中kt常閉延開觸點閉合，電流表pa被旁路，起動結(jié)束，kt常閉延時斷開觸點打開，電流表pa投入工作，監(jiān)視電動機(jī)運行時的定子工作電流。熔斷器fu1用于電動機(jī)m1的短路保

7、護(hù)，熱繼電器fr1用于過載保護(hù)，速度繼電器ks用于檢測電動機(jī)m1轉(zhuǎn)動速度的過零點。接觸器km4控制冷卻泵電動機(jī)m2的起動和停止，fr2用于電動機(jī)m2的過載保護(hù)。接觸器km5用于控制快速移動電動機(jī)m3工作，由于快速移動為短時操作，故電動機(jī)m3不設(shè)過載保護(hù)。 2.8.3 控制電路分析控制電路分析 控制電路采用變壓器tc隔離降壓的110v電源供電，熔斷器fu3用作控制電路的短路保護(hù)。控制電路: 主軸電機(jī)主軸電機(jī) 刀架拖板快速移動電機(jī)刀架拖板快速移動電機(jī) 冷卻泵電機(jī)冷卻泵電機(jī) 2.8.3.1 主軸電機(jī)主軸電機(jī)m1的控制的控制 主軸電動機(jī)m1（30kw）不要求頻繁起動，采用直接起動方式，要求供電變壓器的

8、容量足夠大，主軸電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、正向點動、反接制動等電氣控制，控制電路如圖3-2所示。2.8.3.1 主軸電機(jī)主軸電機(jī)m1的控制的控制 1. 正、反轉(zhuǎn)控制正、反轉(zhuǎn)控制 按動正向起動按鈕sb3時，兩個常開觸點同時閉合，sb3右側(cè)常開 觸點使接觸器km3通電、時間繼電器kt線圈通電延時，中間繼電器ka線圈通電自鎖，sb3左側(cè)常開觸點使接觸器km1線圈通電并通過ka的兩個常開觸點自鎖，主電路的主軸電動機(jī)m1 起動（全壓）。時間繼電器kt延時時間到，起動過程結(jié)束，主電機(jī)m1進(jìn)入正轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，主電路kt常閉延開觸點斷開，電流表pa投入工作，動態(tài)指示電動機(jī)運行工作的線電流。在電動機(jī)正轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，控制電

9、路線圈通電工作的電器有km1、km3、kt、ka等。反向起動的控制過程與正向起動類似，sb4為反向起動按鈕，在m1反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，控制電路線圈通電工作的電器有km2、km3、kt、ka等。2.8.3.1 主軸電機(jī)主軸電機(jī)m1的控制的控制 2.正向點動控制：正向點動控制：按下點動按鈕sb2（手不松開）時，接觸器km1線圈通電（無自鎖回路），主電路電源經(jīng)km1的主觸點和電阻r送入主電動機(jī)m1，主軸電動機(jī)m1作定子串r的正向點動。松開按鈕sb2后，接觸器km1線圈斷電，主電動機(jī)m1點動停止。 3.反接制動：反接制動：下面首先討論正轉(zhuǎn)的反接制動，m1正轉(zhuǎn)過程中，控制電路km1、km3、kt、ka線圈通電

10、，速度繼電器ks的正轉(zhuǎn)常開觸點(n0)閉合，為反接制動做好了準(zhǔn)備。按動停止按鈕sb1，依賴自鎖環(huán)節(jié)通電的km1、km3、kt、ka線圈均失電，自鎖電路打開，觸點復(fù)位，松開停止按鈕sb1后，控制電流經(jīng)sb1、ka、km1的常閉觸點和ks (n0)的常開觸點(動合)使接觸器km2線圈通電，主軸電動機(jī)m1定子串電阻r接入反相序電源進(jìn)行反接制動，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時，ks(n0)的常開觸點斷開，km2線圈斷電，電動機(jī)m1主電路斷電，反接制動過程結(jié)束。2.8.3.2冷卻泵電動機(jī)冷卻泵電動機(jī)m2的控制的控制 冷卻泵電動機(jī)m2為連續(xù)運行工作方式，控制按鈕sb5、sb6和接觸器km4構(gòu)成電動機(jī)m3的起停控制

11、電路，熱繼電器fr2起過載保護(hù)作用。熔斷器fu4用做主電路的短路保護(hù)。 2.8.3.3 刀架快速移動電動機(jī)刀架快速移動電動機(jī)m3的控制的控制 轉(zhuǎn)動刀架手柄，壓下位置開關(guān)sq，接觸器km5線圈通電，電動機(jī)m3起動，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動溜板箱帶動刀架快速移動。刀架手柄復(fù)位時，sq復(fù)位，km5線圈失電，快移電動機(jī)m3停轉(zhuǎn)，快移結(jié)束。熔斷器fu5用做電動機(jī)m3主電路的短路保護(hù)。由于電動機(jī)m3工作在手動操作的短時工作狀態(tài)，故未設(shè)過載保護(hù)。 車床照明電路采用36v安全供電，鈕子開關(guān)sa為照明燈el的控制開關(guān)，熔斷器fu6作照明電路的短路保護(hù)。 銑床可以用來加工平面、斜面和各種形式的溝槽等，裝上分度頭后可以銑切直

12、齒齒輪和螺旋面，裝上圓工作臺還可以銑切凸輪和弧形槽，是一種常用的機(jī)床設(shè)備。銑床的種類很多，有立銑、臥銑、龍門銑、仿形銑及各種專用銑床。臥式萬能銑床的工作臺為升降式工作臺，故又稱為升降臺式銑床，用于加工尺寸不太大的工件。 2.9.1 xa6132型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式 圖3-3 xa6132型臥式結(jié)構(gòu)萬能銑床結(jié)構(gòu)簡圖 xa6132型臥式萬能銑床有床身、懸梁、刀桿支架、升降臺等部分組成，結(jié)構(gòu)外形見圖3-3。 1-底座 2-進(jìn)給電動機(jī) 3-升降臺 4-進(jìn)給變速手柄及變速盤5-溜板 6-轉(zhuǎn)動部分 7-工作臺 8-刀架支桿 9-懸梁 10-主軸 11-主軸變速盤 1

13、2-主軸變速手柄 13-床身 14-主軸電動機(jī)2.9.1 xa6132型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式 銑床的主要運動形式運動形式有主軸（帶刀具）旋轉(zhuǎn)運動和工作臺（固定工件）的進(jìn)給運動，兩種運動分別用兩臺電動機(jī)拖動。 主軸所帶銑刀的切削運動有順銑和逆銑兩種工作方式，升降臺分為矩形和圓形兩層結(jié)構(gòu)，矩形工作臺可實現(xiàn)工作臺縱向、橫向和垂直三種進(jìn)給運動，對應(yīng)左右、前后、上下六個移動方向。 裝有圓工作臺的萬能銑床還有圓形工作臺的回轉(zhuǎn)運動，萬能銑床的矩、圓形工作臺共有4種運動形式。 工作臺進(jìn)給電動機(jī)m2經(jīng)機(jī)械傳動鏈傳動，由電磁離合器選擇工作臺的工步和快速進(jìn)給，并由機(jī)械離合器接通

14、相應(yīng)方向的機(jī)械傳動鏈，驅(qū)動工作臺實現(xiàn)各方向的移動進(jìn)給，進(jìn)給運動機(jī)械傳動鏈的傳遞示意圖見圖3-4所示。 2.9.1 xa6132型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式圖3-4 進(jìn)給運動機(jī)械傳動鏈的傳遞示意圖x6132型臥式萬能銑床的控制要求：型臥式萬能銑床的控制要求：2.9.1 xa6132型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式 1. 主軸電動機(jī)m1（7.5kw）空載時直接起動，要求實現(xiàn)兩地控制的正反轉(zhuǎn)（順逆銑）運動及電磁離合器的停車制動（采用電磁離合器），為安全和操作方便，換刀時，使主軸處于制動狀態(tài)。主軸的正、反轉(zhuǎn)不需要經(jīng)常變換，并且通常在加工前設(shè)置

15、。 2. 工作臺驅(qū)動電動機(jī)m2（1.5kw）要求能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并要求兩個工作臺（矩、圓形）各個方向的運動互鎖，矩形工作臺的六個運動方向和圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動要求互鎖，任何時刻，只允許存在一種運動形式的一個方向運動。 3. 主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺進(jìn)給運動均采用機(jī)械齒輪變速箱調(diào)速，要求主軸電動機(jī)和工作臺電動機(jī)在主軸和進(jìn)給變速時能夠瞬時沖動，保證變速時齒輪的正確嚙合和設(shè)備的安全。 4. 為避免打刀要求主軸驅(qū)動電動機(jī)m1起動后，工作臺驅(qū)動電動機(jī)m2方能起動。 2.9.1 xa6132型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式型臥式萬能銑床的結(jié)構(gòu)和運動形式2.9.2 銑床控制線路分析銑床控制線路分析 xa6132型臥式萬

16、能銑床控制線路如圖3-5所示， 銑床控制電路分為主電路、控制電路、直流電路為主電路、控制電路、直流電路（電磁離合器）和照明電路照明電路等部分。 2.9.2.1 主電路分析主電路分析 低壓斷路器qf1用作萬能銑床控制線路的總開關(guān)，兼有電流脫扣的短路保護(hù)功能。中間繼電器ka3的常開觸點控制冷卻泵電機(jī)m1；接觸器km1、km2的主觸點控制主軸電動機(jī)m2的正反轉(zhuǎn)；熔斷器fu1用于進(jìn)給電機(jī)m3和變壓器原邊的短路保護(hù)；接觸器km3、km4的主觸點控制進(jìn)給電動機(jī)m3的正反轉(zhuǎn)；熱繼電器fr1fr3用于電動機(jī)m1m3的過載保護(hù)。 控制變壓器tc副邊提供110v、48v、36v三組電源分別供給控制電路和照明負(fù)載，

17、其中48v電源經(jīng)整流后供給直流電磁離合器和電磁制動器電磁線圈的工作電路。 2.9.2.2 主軸電動機(jī)主軸電動機(jī)m2和冷卻泵電機(jī)和冷卻泵電機(jī)m1的控制線路分析的控制線路分析 主軸電機(jī)的正轉(zhuǎn)起動控制主軸電機(jī)的正轉(zhuǎn)起動控制： 切換開關(guān)sa4合向“正轉(zhuǎn)”，按動起動按鈕sb3或sb4，中間繼電器ka1線圈通電自鎖，接觸器km1線圈通電吸合，主軸電機(jī)m2正轉(zhuǎn)。 主軸電動機(jī)主軸電動機(jī)m2的制動控制的制動控制： 按動停車按鈕sb1或sb2（sb1和sb2為不具有自鎖功能的紅色蘑菇頭按鈕），接觸器km1線圈斷電，打開自鎖回路、切斷電動機(jī)m1、m2、m3供電電源，同時直流供電電路的電磁制動離合器yb線圈通電，主軸

18、電動機(jī)m2進(jìn)行電磁制動停車，同時快進(jìn)電磁鐵yc2線圈通電，進(jìn)給電動機(jī)m3迅速停轉(zhuǎn)。松開按鈕sb1或sb2，電磁制動器yb、yc2線圈斷電，制動過程結(jié)束。 主軸電動機(jī)主軸電動機(jī)m2的上刀制動：的上刀制動： 進(jìn)行上刀和換刀操作時，轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)sa2，其常閉觸點切斷ka、km1、km2的線圈電路，其常開觸點使主軸電磁制動器線圈yb通電，主軸電磁制動，保證上刀和換刀的順利進(jìn)行。 2.9.2.2 主軸電動機(jī)主軸電動機(jī)m2和冷卻泵電機(jī)和冷卻泵電機(jī)m1的控制線路分析的控制線路分析 主軸變速沖動：主軸變速沖動： 主軸變速可以在主軸不轉(zhuǎn)動時進(jìn)行，也可以在主軸轉(zhuǎn)動時進(jìn)行，主軸變速時拉出變速離合器手柄，變速手柄拉出

19、的過程中瞬時壓動位置開關(guān)sq5，其常閉觸點切斷接觸器km1線圈電路，使主軸電動機(jī)m2斷電，然后轉(zhuǎn)動變速手輪選擇轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速選定后將變速手柄復(fù)位，變速手柄復(fù)位的過程中又瞬時壓動位置開關(guān)sq5，sq5的常閉觸點斷開自鎖回路、常開觸點接通接觸器km1線圈電路，主軸電動機(jī)m2作瞬時沖動（點動），主軸電動機(jī)的瞬時沖動用以調(diào)整齒輪位置。齒輪進(jìn)入正常嚙合狀態(tài)時，變速手柄可以推回原位，位置開關(guān)sq5復(fù)位，接觸器km1線圈失電，主軸電動機(jī)m1停止，變速沖動過程結(jié)束。主軸傳動齒輪沒有正常嚙合時，變速手柄不能推回到位，應(yīng)立即將手柄拉出，以免sq5沒能及時復(fù)位，防止電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升，在齒輪沒有嚙合好的情況下打壞齒輪。重復(fù)

20、進(jìn)行復(fù)位瞬時沖動操作，直至變速手柄完全復(fù)位，齒輪正常嚙合工作。 2.9.2.2 主軸電動機(jī)主軸電動機(jī)m2和冷卻泵電機(jī)和冷卻泵電機(jī)m1的控制線路分析的控制線路分析 2.9.2.3 工作臺電動機(jī)工作臺電動機(jī)m3的控制的控制 根據(jù)工作臺的順序與互鎖控制要求，工作臺電動機(jī)用中間繼電器ka1的常開觸點作順序控制，用旋鈕開關(guān)sa3的常開觸點選擇圓形與矩形工作臺的操作。矩形升降式工作臺設(shè)有縱向和十字兩個操作手柄，各個操作手柄在機(jī)械上分別接通各自的機(jī)械傳動鏈，并通過擋鐵壓動位置開關(guān)接通相應(yīng)控制電路，使工作臺電動機(jī)m3正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，以帶動工件實現(xiàn)左右、前后、上下的三維空間移動，兩個操作手柄實現(xiàn)的動作之間互鎖。

21、2.9.2.3 工作臺電動機(jī)工作臺電動機(jī)m3的控制的控制 1. 矩形工作臺縱向進(jìn)給控制 2. 矩形工作臺橫向和升降運動控制 3. 工作臺快速移動 4. 圓工作臺回轉(zhuǎn)運動 5.工作臺電機(jī)m3的變速沖動 鉆床用來對工件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、絞絲、锪平面和攻螺紋等加工，在有工裝的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。鉆床的形式很多，主要有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床和專用鉆床等。臺式鉆床和立式鉆床結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用的靈活性及范圍受到一定的限定，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，多用于中、大型零件的加工，是常見的機(jī)加工設(shè)備。 下面以z3040型搖臂鉆床為例，介紹搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的工作原理。 2.10.1 搖臂

22、鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況 z3040型搖臂鉆床最大鉆孔直徑40mm，跨距1200mm。主要由底座、內(nèi)外立柱、搖臂、主軸箱、主軸及工作臺等部分組成，結(jié)構(gòu)外形如圖3-7所示。 1-電動機(jī) 2-搖臂 3- 立柱 4-主軸箱5- 絲桿6-導(dǎo)軌 7-燈 8-主軸 9-工作臺 10-底座 2.10.1 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況 搖臂鉆床的內(nèi)立柱固定在底座上，外立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)3600（不要沿一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動以防扭斷內(nèi)立柱中的電線）；搖臂可以借助絲杠在外立柱上作升降運動，并可以與外立柱一起沿內(nèi)立柱作回轉(zhuǎn)運動；主軸箱可以沿?fù)u臂上的導(dǎo)軌作水平移動?；?/p>

23、轉(zhuǎn)、升降、水平三種形式的運動構(gòu)成主軸箱帶動刀具在立體空間的三維運動，加工前，可以將主軸上安裝的刀具移至固定在底座上工件的任一加工位置。加工時，使用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動夾緊裝置將主軸箱夾緊固定在搖臂導(dǎo)軌上，搖臂夾緊在外立柱上，外立柱夾緊在內(nèi)立柱上，然后用主軸的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給帶動刀具對工件進(jìn)行孔的加工。 2.10.1 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況搖臂鉆床主要運動形式為：搖臂鉆床主要運動形式為： 1 主軸帶刀具的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運動主軸帶刀具的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運動 主軸的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運動由一臺三相交流異步電動機(jī)（3kw）驅(qū)動，主軸的轉(zhuǎn)動方向由機(jī)械及液壓裝置控制。 2 各運動部件的移位運動各運動部件

24、的移位運動 主軸在三維空間的移位運動有主軸箱沿?fù)u臂長度方向的水平移動（手動），搖臂沿外立柱的升降運動（搖臂的升降運動由一臺1.1kw籠型三相異步電動機(jī)拖動），外立柱帶動搖臂沿內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動（手動）等三種。各運動部件的移位運動用于實現(xiàn)主軸的對刀移位。 3 移位運動部件的夾緊與放松 2.10.1 搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況搖臂鉆床的主要結(jié)構(gòu)及運動情況圖3-8 搖臂鉆床液壓原理 雙向定量泵溢流閥m3 yv ya 搖臂液壓缸主軸箱液壓缸 立柱液壓缸 搖臂鉆床的三種對刀具移位裝置對應(yīng)三套夾緊與放松裝置，對刀移動時，需要將裝置放松，機(jī)加工過程中，需要將裝置夾緊。三套夾緊裝置分別為搖臂夾緊（搖臂與外立柱

25、之間），主軸箱夾緊（主軸箱與搖臂導(dǎo)軌之間），立柱夾緊（外立柱和內(nèi)立柱之間）等。通常主軸箱和立柱的夾緊/放松同時進(jìn)行。搖臂的夾緊與放松則要與搖臂升降運動結(jié)合進(jìn)行。z3040搖臂鉆床夾緊與放松機(jī)構(gòu)液壓原理如圖3-8，圖中液壓泵采用雙向定量泵。液壓泵電動機(jī)m3（0.6kw）的正、反轉(zhuǎn)時，驅(qū)動液壓缸中活塞的左、右移動，實現(xiàn)夾緊裝置的夾緊與放松運動。電磁換向閥yv的電磁鐵ya用于選擇夾緊、放松的對象，電磁鐵ya線圈不通電時，電磁換向閥yv工作在左工位，接觸器km4、km5控制液壓泵電機(jī)m3的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主軸箱和立柱（同時）的夾緊與放松；電磁鐵ya線圈通電時，電磁換向閥yv工作在右工位，接觸器km4、k

26、m5控制m3的正轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主軸箱和立柱（同時）的夾緊與放松；電磁鐵ya線圈通電時，電磁換向閥yv工作在右工位，接觸器km4、km5控制m3的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)搖臂的夾緊與放松。 2.10.2 搖臂鉆床的主電路搖臂鉆床的主電路 z3040型搖臂鉆床電氣控制線路見圖3-9。電源由低壓斷路器qf1引入，（fu1用作系統(tǒng)的短路保護(hù)，）主電動機(jī)m1由接觸器km2、km3控制正反轉(zhuǎn)；接觸器km4、km5的主觸點控制液壓泵電動機(jī)m3正反轉(zhuǎn)，fr2作過載保護(hù)；冷卻泵電動機(jī)m4的工作由組合開關(guān)sa1控制，低壓斷路器qf2用做電動機(jī)m1、m2、m3主電路的過流和短路保護(hù)。 2.10.2 搖臂鉆床的主電路搖臂鉆床的主電路

27、 1 主電動機(jī)主電動機(jī)m1的控制的控制 按鈕sb1，sb2與接觸器km1線圈及自鎖觸點構(gòu)成電動機(jī)m1的起停控制電路。熱繼電器fr1的常閉觸點在電動機(jī)m1過載時切斷接觸器km1線圈電流，km1的主觸點將電動機(jī)m1主電路的電源分?jǐn)唷Ｖ鬏S電動機(jī)工作時，km1的常開輔助觸點使信號燈hl3通電作運行指示。 2 搖臂的升降控制搖臂的升降控制 搖臂升降運動必須在搖臂完全放松的條件下進(jìn)行，升降過程結(jié)束后應(yīng)將搖臂夾緊固定。故搖臂升降運動的動作過程為： 搖臂放松搖臂升/降搖臂夾緊。 搖臂上升與下降控制的工作過程如下：搖臂上升與下降控制的工作過程如下： 2.10.2 搖臂鉆床的主電路搖臂鉆床的主電路 按下升/降控制

28、按鈕sb3/sb4，斷電延時時間繼電器kt線圈通電，接觸器km4線圈通電，同時，電磁鐵ya線圈通電，液壓夾緊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)搖臂的放松，行程開關(guān)sq3復(fù)位（搖臂夾緊時壓下），松至壓下行程開關(guān)sq2，接觸器km4線圈斷電（搖臂放松過程結(jié)束），接觸器km2/km3線圈通電，搖臂上升或下降，至需要高度后，松開按鈕sq3/sq4，km2/km3線圈斷電，搖臂升/降運動停止，時間繼電器kt線圈斷電延時，延時時間到，其常閉延時閉合觸點閉合，接觸器km5線圈通電（電磁鐵ya線圈仍通電），搖臂做夾緊運動，kt常開延時斷開觸點斷開，行程開關(guān)sq3投入工作，搖臂夾緊后，壓下行程開關(guān)sq3，接觸器km5線圈和電磁鐵ya線圈

29、斷電。搖臂升/降運動結(jié)束。 2.10.2 搖臂鉆床的主電路搖臂鉆床的主電路3 主軸箱和立柱的夾緊與放松主軸箱和立柱的夾緊與放松 根據(jù)液壓回路原理，電磁換向閥yv的電磁鐵ya線圈不通電時，液壓泵電動機(jī)m3的正、反轉(zhuǎn)，使主軸箱和立柱同時放松或加緊。具體操作過程如下： 按動按鈕sb5，接觸器km4線圈通電，液壓泵電機(jī)m3正轉(zhuǎn)（ya不通電），主軸箱和立柱的夾緊裝置放松，完全放松后位置開關(guān)sq4不受壓，指示燈hl1作主軸箱和立柱的放程結(jié)束。hl1放松指示狀態(tài)下，可手動操作外立柱帶動搖臂沿內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)動作，以及主軸箱沿?fù)u臂長度方向水平移動。 按動按鈕sb6，接觸器km5線圈通電，主軸箱和立柱的夾緊裝置夾緊

30、，夾緊后壓下位置開關(guān)sq4，指示燈hl2作夾緊指示，松開按鈕sb6，接觸器km5線圈斷電，主軸箱和立柱的夾緊狀態(tài)保持。在hl2的夾緊指示狀態(tài)下，可以進(jìn)行孔加工（此時不能手動移位）。 鏜床是機(jī)加工中使用比較普遍的機(jī)床設(shè)備，分為臥式鏜床和坐式鏜床兩種。主要用于加工精確的孔和各孔間相互位置要求較高的零件。本節(jié)以t68臥式鏜床為例討論鏜床電氣控制原理。 圖3-10 t68臥式鏜床機(jī)外形結(jié)構(gòu)簡圖 1-鏜頭架 2-前立柱 3-平旋盤 4-鏜軸5-工作臺 6-后立柱 7-尾架8-刀具溜板2.11.1 主要結(jié)構(gòu)、運動形式及控制要求主要結(jié)構(gòu)、運動形式及控制要求 t68臥式鏜床主要由床身，前立柱，鏜頭架（用來安裝

31、鏜桿和花盤），工作臺，后立柱和尾架等部分組成，如圖3-10所示。機(jī)加工時，工件固定在工作臺上，在鏜桿或花盤上固定的刀具旋轉(zhuǎn)的同時，刀具或工作臺進(jìn)給做切削加工。 鏜床的主運動為鏜桿和花盤的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)給運動為工作臺前后、左右及主軸箱和尾架的上下運動，鏜桿的進(jìn)出和花盤上刀具溜板作垂直于主軸軸線方向的徑向進(jìn)退運動。除花盤溜板僅能作工步自動進(jìn)給以外，其余八個方向除自動和手動（工步）進(jìn)給外，還可以進(jìn)行快速移動。其他輔助運動還有工作臺的回轉(zhuǎn)，后立柱的水平移動等。 1. 雙速主電機(jī)：機(jī)床的主運動和進(jìn)給運動用同一臺雙速電機(jī)（5.5/7.5kw、1440/2980rqw）來拖動。機(jī)械齒輪變速和電機(jī)變極調(diào)速相結(jié)合

32、，既可獲及較寬廣的調(diào)速范圍，又簡化了機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。 電氣控制線路的特點及要求電氣控制線路的特點及要求 2. 機(jī)加工時，主軸刀具做旋轉(zhuǎn)運動，鏜桿帶動刀具作主軸進(jìn)給運動或工作臺帶工件作進(jìn)給運動只允許選擇其一，要求主軸進(jìn)給和工作臺進(jìn)給互鎖，以避免機(jī)床和刀具的損壞。 3. 為保證變速后齒輪的良好嚙合，主軸變速和進(jìn)給變速時主電機(jī)緩慢轉(zhuǎn)動。 4. 各進(jìn)給部分的快速移動，采用快速移動電機(jī)m2（2.2kw）拖動。 t68臥式鏜床電氣控制電路如圖臥式鏜床電氣控制電路如圖3-11所示。下面分別從主電路和控制電路分析工作原理。所示。下面分別從主電路和控制電路分析工作原理。 2.11.2 主電路分析主電路分析 接觸器

33、km1和km2的主觸點控制主電機(jī)m1的正反轉(zhuǎn)，接觸器km3的主觸點在低速時將定子繞組接成三角形，接觸器km4、 km5的主觸點在高速時將定子繞組接成雙星形。在三角形和雙星形接法的電動工作狀態(tài)，主軸斷電制動型電磁鐵yb線圈通電，松開抱閘，電動機(jī)運轉(zhuǎn)；停轉(zhuǎn)時，電動機(jī)m1斷電，電磁鐵yb線圈斷電，電動機(jī)作抱閘制動，迅速停車。主電路的熱繼電器fr1用作電動機(jī)m1的過載保護(hù)。 接觸器km6和km7的主觸點控制快速移動電機(jī)m2的正、反轉(zhuǎn)。由于快移電機(jī)m2點動操作，短時運行，電路不設(shè)過載保護(hù)。 2.11.3 控制電路分析控制電路分析 1主電機(jī)起動控制主電機(jī)起動控制 主電機(jī)控制電路見圖3-12所示，主電機(jī)的起

34、動方法有正、反向的高、低速起動和正、反向點動控制。高速起動時，為減小起動電流，先低速起動，然后切換到高速起動和運行。電路中，控制按鈕sb3、sb2為高低速正、反向起動按鈕，sb4、sb5為正、反向點動控制按鈕。下面以正向起動和點動為例分別討論電路低、高速及點動起動的控制原理。 圖3-12 主電機(jī)控制電路 2.11.3 控制電路分析控制電路分析 正向高速起動：正向高速起動：變速手柄在高速位置，壓下位置開關(guān)sq1。按動起動按鈕sb2，接觸器km1線圈通電自鎖，通電延時型時間繼電器kt線圈通電，接觸器km3線圈通電，斷電制動電磁鐵yb線圈通電，電動機(jī)m1松閘作低速起動；時間繼電器kt線圈通電的同時開

35、始延時，延時間到后，接觸器km3線圈斷電，接觸器km4和km5線圈通電（電磁鐵yb維持通電），電動機(jī)m1高速起動、運行。 正向點動：正向點動：按下正向點動按鈕sb3，接觸器km1線圈通電（無自鎖），位置開關(guān)sq1為原態(tài)，接觸器km3線圈通電，制動電磁鐵yb線圈通電，電動機(jī)m1松閘作低速點動。松開按鈕sb3，接觸器km1、km3、yb線圈失電，主電機(jī)m1抱閘制動、停止工作。 主軸電動機(jī)反向高低速起動和點動的控制按鈕分別為sb5和sb4，控制過程的分析方法與正向類似。 2 主電機(jī)的停車制動主電機(jī)的停車制動 2.11.3 控制電路分析控制電路分析 主電機(jī)轉(zhuǎn)動過程中，按動停止按鈕sb1，接觸器km1或

36、km2線圈斷電、km3或km4和km5線圈斷電，電磁鐵yb線圈斷電。主電機(jī)m1抱閘制動，迅速停車。 3 主軸（刀具）進(jìn)給和工作臺（工件）進(jìn)給的互鎖主軸（刀具）進(jìn)給和工作臺（工件）進(jìn)給的互鎖 主軸進(jìn)給手柄搬到進(jìn)給位置壓下限位開關(guān)sq3，工作臺進(jìn)給手柄搬到進(jìn)給位置時壓下限位開關(guān)sq4，若兩個手柄均搬在進(jìn)給位置，sq3、sq4的常閉觸點都斷開，切斷控制電路，故不會出現(xiàn)主軸和工作臺同時進(jìn)給情況，實現(xiàn)兩者間的互鎖要求。 4 主軸或進(jìn)給變速控制主軸或進(jìn)給變速控制 2.11.3 控制電路分析控制電路分析 鏜床主軸或進(jìn)給變速時，主電機(jī)可獲得自動低速正向起動，以利于齒輪嚙合。該機(jī)床的主軸和進(jìn)給變速是在主電動機(jī)運

37、轉(zhuǎn)中進(jìn)行的。 拉出主軸變速孔盤或進(jìn)給變速手柄，限位開關(guān)sq2受壓斷開，接觸器km3或km4、km5線圈斷電，時間繼電器kt斷電，電磁鐵yb線圈斷電，主電機(jī)m1抱閘制動、停轉(zhuǎn)。選擇好主軸轉(zhuǎn)速后，推回變速孔盤，則sq2復(fù)位閉合，接觸器km3線圈通電，主電機(jī)m1自動低速起動，若齒輪未嚙合好，變速孔盤推不上，只要拉出主軸變速孔盤或進(jìn)給變速手柄，位置開關(guān)sq2受壓斷開，主電機(jī)m1停轉(zhuǎn)，來回推拉，可以使電動機(jī)m1產(chǎn)生變速沖動，直至變速孔盤或手柄推回原位，齒輪正確嚙合為止。 5 快速移動控制快速移動控制 2.11.3 控制電路分析控制電路分析 快速電機(jī)m2拖動鏜床各部件的快速移動，快速手柄扳到正向或反向快速

38、位置時，壓動限位開關(guān)sq5或sq6，接觸器km6或km7線圈通電，電動機(jī)m2正向或反向轉(zhuǎn)動，運動部件形成所選方向的快速移動。 組合機(jī)床組合機(jī)床是針對特定工件，進(jìn)行特定工序加工的高效自動化機(jī)加工設(shè)備，一般采用多軸、多刀具、多面、多工位同時加工，適用于產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，可以完成車、銑、鉆、擴(kuò)、鏜等切削和精加的工多道工序機(jī)加工。 組合機(jī)床組合機(jī)床由通用部件和少量專用部件組成，常用的通用部件有動動力部件（動力頭和動力滑臺）、支撐部件（滑座、床身、立柱等）、力部件（動力頭和動力滑臺）、支撐部件（滑座、床身、立柱等）、輸送部件（回輪臺、機(jī)械手傳送自動線、出料裝置）輸送部件（回輪臺、機(jī)械手傳送自動線、出料裝

39、置）等。動力頭和動力滑臺是組合機(jī)床最基本的組成部件，用以完成組合機(jī)床的切削運動和進(jìn)給運動。能同時完成組合機(jī)床的切削運動和進(jìn)給運動的動力部件稱為動力頭，只能完成進(jìn)給運動的動力部件稱為動力滑臺。 動力滑臺組成的組合機(jī)床比較靈活，可在滑臺上安裝單軸或多軸及各種形式的切削頭，用以完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑等各種加工工序，動力滑臺廣泛被用來配置臥式和立式組合機(jī)床。常用的動力滑臺又分為機(jī)械動力滑臺和液壓動力滑臺兩種類型。動力部件是電氣控制的主要對象，控制系統(tǒng)多用機(jī)械、液壓、氣動和電氣相結(jié)合的控制方式。下面就機(jī)械動力滑臺和組合機(jī)床的應(yīng)用討論組合機(jī)床的電氣控制原理。 2.12.1 機(jī)械動力滑臺控制線路機(jī)械動力滑臺

40、控制線路 機(jī)械動力滑臺采用電力驅(qū)動，由滑臺、滑座及電機(jī)傳動裝置滑臺、滑座及電機(jī)傳動裝置三部分組成，機(jī)械動力滑臺結(jié)構(gòu)示意如圖3-13所示，機(jī)械動力滑臺用兩臺電機(jī)分別實現(xiàn)動力滑臺的快進(jìn)與工進(jìn)，可以實現(xiàn)多種自動工作循環(huán)控制。滑臺的自動循環(huán)由機(jī)械傳動及電氣控制完成，在一次循環(huán)中，要實現(xiàn)速度差別很大的快進(jìn)和工進(jìn)，兩者之比通?？蛇_(dá)300：1。 快進(jìn)、快退由快進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)，工進(jìn)由工進(jìn)電動機(jī)實現(xiàn)，快進(jìn)電機(jī)和工進(jìn)電機(jī)同時工作時，工作臺的運行速度為快進(jìn)速度加上一個工進(jìn)速度。設(shè)機(jī)械動力滑臺一次工步進(jìn)給的循環(huán)要求如圖3-14所示，實現(xiàn)快進(jìn)工進(jìn)反向工進(jìn)快退工作循環(huán)要求的控制電路如圖3-15所示。 圖3-13 機(jī)械動力滑臺

41、結(jié)構(gòu)示意圖 圖3-14 循環(huán)要求示意圖 2.12.1 機(jī)械動力滑臺控制線路機(jī)械動力滑臺控制線路 2.12.1 機(jī)械動力滑臺控制線路機(jī)械動力滑臺控制線路 圖3-15 機(jī)械動力滑臺控制電路 2.12.3 控制電路原理分析控制電路原理分析 1順序控制順序控制 主軸電動機(jī)旋轉(zhuǎn)與滑臺進(jìn)給運動的動作要求是先主軸啟動，后滑臺進(jìn)給。本電路用主軸電動機(jī)控制接觸器km4的輔助觸點實現(xiàn)順序控制，主軸電動轉(zhuǎn)動時，km4常開觸點閉合，滑臺控制電路的km1、km2、km3、yb線圈才可能通電工作。 12一次進(jìn)給的自動循環(huán)控制一次進(jìn)給的自動循環(huán)控制 按動起動按鈕sb1，接觸器km1線圈通電吸合并自鎖，接觸器km3線圈通電吸

42、合，電磁鐵yb線圈通電、快進(jìn)電機(jī)m2制動松開，工進(jìn)和快進(jìn)電動機(jī)m1、m2同時正向起動，滑臺向前快進(jìn)，快進(jìn)到長擋塊壓下行程開關(guān)sq2時，km3線圈斷電，yb線圈斷電、快進(jìn)電機(jī)m2制動，滑臺向前工進(jìn)，工進(jìn)到壓下行程開關(guān)sq3時，km1線圈斷電、km2線圈通電吸合并自鎖，工進(jìn)電機(jī)m1反轉(zhuǎn)，滑臺反向工進(jìn)，直到長擋塊松開行程開關(guān)sq2，接觸器km3線圈通電，電磁鐵yb線圈通電，快進(jìn)電機(jī)m2制動松開，反向轉(zhuǎn)動，機(jī)械滑臺快退，壓下終點位置開關(guān)sq1時，接觸器km2、km3線圈斷電，電動機(jī)m1、m2停轉(zhuǎn)，yb斷電m2快速制動，滑臺停在原位。 行程開關(guān)sq4用于向前極限位置的限位保護(hù)，當(dāng)行程開關(guān)sq3失效時，壓下sq4，接觸器km1線圈斷電，k