機床電氣控制與PLC第三章機床電路分析

機床電氣控制與PLC第三章機床電路分析電氣控制系統(tǒng)是金屬切削機床的重要組成部分，在機械設(shè)備中起著神經(jīng)中樞的作用。通過它對電動機的控制，能驅(qū)動生產(chǎn)機械實現(xiàn)各種運行狀態(tài)達到加工生產(chǎn)的目的。不同的生產(chǎn)機械設(shè)備，或者同類型的機床設(shè)備，由于各自的工作方式，工藝要求不同，其電氣控制系統(tǒng)也不盡相同。分析機床的電氣控制電路，以下幾個方面尤其需要注意：了解金屬切削機床的主要結(jié)構(gòu)、運動方式、主要技術(shù)性能，液壓、氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理，機械設(shè)備對電氣控制系統(tǒng)的要求。分析主電路，了解各電動機的用途、傳動方案、采用的控制方法及其工作狀態(tài)。了解各主令電器(如操作手柄、開關(guān)、按鈕等)在電路中的功能和操作方式，以及由那些電路環(huán)節(jié)實現(xiàn)保護、聯(lián)鎖、信號指示和照明等電路控制。能按工藝過程、工作方式，分析整個控制電路，能分塊分區(qū)域總結(jié)出控制電路的功能、規(guī)律、信號的走向。

機床的電氣電路可分為三部分：主電路、控制電路及信號電路。閱讀電路圖時，先從主電路人手，了解電機的動作要求。分析控制電路時，可把它分解為各種基本電路或局部電路，即化整為零，最后再統(tǒng)觀整個電路，注意各基本電路之間的聯(lián)鎖關(guān)系及主電路、控制電路之間的對應(yīng)關(guān)系。3-1普通車床電氣控制電路

臥式車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以完成車削外圓、內(nèi)孔、端面、鉆孔、鉸孔、切槽、切斷、螺紋及成形等加工工序。車床在加工工件時，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，需選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進給速度，需提供主軸的正反轉(zhuǎn)，需提供切削時的對刀具的冷卻潤滑功能等，這都需要控制電路發(fā)揮作用。一CY6140普通車床電氣控制電路二CM6132型普通車床電氣控制電路零壓及欠壓保護電氣控制電路除了短路保護和過載保護外，還具備零壓及欠壓保護。零壓保護：設(shè)備在運轉(zhuǎn)時，電源電壓若因某種原因瞬時消失，機械停轉(zhuǎn)，當源電壓恢復(fù)時，若電動機自行起動，可能造成設(shè)備的損壞甚至人身事故。防止這種現(xiàn)象的保護叫零壓保護。欠壓保護：因電源電壓過分降低引起一些電器釋放，造成控制線路工作不正常，可能引起事故。另一方面，電壓降低，電動機轉(zhuǎn)矩顯著降低，影響電動機正常運行，嚴重時會引起“堵轉(zhuǎn)”(即電動機接通電源但不轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象)，電動機長期處于“堵轉(zhuǎn)”狀態(tài)會損壞電機。故需要在電源電壓降到一定允許值以下將電源切斷。1KA2按鈕

3-2搖臂鉆床電氣控制電路鉆床為孔加工機床，按其結(jié)構(gòu)型式不同，有立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床、多軸鉆床及搖臂鉆床等，搖臂鉆床是機械加工中常見的機床，它適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔的零件的加工。

Z3040型搖臂鉆床即為常見的一種搖臂鉆床。搖臂鉆床主要的運動包括：①主運動：主軸的旋轉(zhuǎn)運動及進給運動。②輔助運動：搖臂沿外立柱的垂直移動，主軸箱沿搖臂的徑向移動及搖臂與外立柱一起相對于內(nèi)立柱的回轉(zhuǎn)運動，后兩者為手動。另外還需考慮主軸箱、搖臂、內(nèi)外立柱的夾緊和松開。

由于搖臂鉆床運動部件較多，常采用多電機拖動。

Z3040搖臂鉆床有4臺工作電動機，一般采用籠式異步電機，其中M1主電機：控制主軸旋轉(zhuǎn)運動和進給運動，單向旋轉(zhuǎn)，用機械變換完成加工螺紋所需的正、反向；M2搖臂升降電機：控制搖臂升降運動，雙向旋轉(zhuǎn)；M3液壓泵電機：控制搖臂夾緊、放松，主油箱及外立柱相對內(nèi)立柱的夾緊與放松，雙向旋轉(zhuǎn)；M4冷卻泵電機：手動控制，單向旋轉(zhuǎn)。

搖臂鉆床的工作特性與電力拖動控制要求如下：1．為了簡化機床傳動裝置的結(jié)構(gòu)，常采用多電動機拖動。2．主軸的旋轉(zhuǎn)運動、縱向進給運動及其變速機構(gòu)均通過主軸箱的一臺異步電動機進行拖動。3．為了適應(yīng)多種加工方式的要求，主軸的旋轉(zhuǎn)與進給運動均有較大的調(diào)速范圍，一般情況下由機械變速機構(gòu)實現(xiàn)，有時采用可變極調(diào)速的籠型異步電動機來簡化變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4．加工螺紋時，要求主軸能正、反向旋轉(zhuǎn)，若采用機械方法來實現(xiàn)，則拖動主軸的電動機只需單向旋轉(zhuǎn)，否則也需要設(shè)計正反轉(zhuǎn)控制電路。5．搖臂的升降由升降電動機拖動，要求電動機能正、反向旋轉(zhuǎn)，一般采用籠型異步電動機配合正反轉(zhuǎn)控制電路實現(xiàn)。6．內(nèi)外立柱、主軸箱與搖臂的夾緊與松開，有采用手柄機械操作、電氣-機械裝置、電氣-液壓裝置、電氣-液壓-機械裝置等控制方法。Z3040型搖臂鉆床采用電動機帶動液壓泵，通過夾緊機構(gòu)實現(xiàn)的。其夾緊與松開是通過控制電動機的正、反轉(zhuǎn)，送出不同流向的壓力油，推動活塞、帶動菱形塊動作來實現(xiàn)。因此拖動液壓泵的電動機要求能正、反向旋轉(zhuǎn)。

7．搖臂鉆床主油箱、立柱的夾緊與松開由一條油路控制，且能同時動作。而搖臂的夾緊、松開是與搖臂升降工作連成一體，由另一條油路控制，根據(jù)鉆床工作要求，通過控制電磁鐵操縱兩條油路，使其中一條處于工作狀態(tài)。由于主軸箱和立柱的夾緊、松開動作是點動操作的，因此液壓泵電動機能采用點動控制。8．根據(jù)加工的不同需要，操作者可以手動操作冷卻泵電動機作單向旋轉(zhuǎn)。9．機床必須有相對獨立的安全照明和信號指示電路。Z3040搖臂鉆床電氣元件表

3-3銑床電氣控制電路

銑削加工方式有逆銑與順銑。順銑時，銑刀正向安裝，要求主軸電動機正向旋轉(zhuǎn)；逆銑時因加工需要，銑刀需反向安裝，同時要求主軸電動機反向旋轉(zhuǎn)。當銑削方向確定后，在銑削加工過程中則不需要改變旋轉(zhuǎn)方向。因此，對主軸電動機的控制要求是在加工之前選擇好轉(zhuǎn)向(正向或反向)，而后起動加工。銑刀是一種多刃刀具，其切削過程是斷續(xù)的，負載隨時間波動，造成電機拖動的不平衡，為了減小負載波動的影響，在主軸上采用飛輪增加慣量，這樣又引起主軸在停車時的慣性大，停車時間較長，影響生產(chǎn)效率，為了實現(xiàn)能快速停車的目的，主軸都采用了制動停車方式。

對于常用的立銑和臥銑來說，銑刀的旋轉(zhuǎn)運動稱為主運動，工作臺的移動或進給箱的移動稱為進給運動，輔助運動有工作臺的快速移動及圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動。主運動與進給運動沒有比例協(xié)調(diào)的要求，大多數(shù)銑床將主軸和工作臺分別用單獨的電機拖動，對于中小型銑床來說，一般用普通三相異步電動機拖動。銑削時根據(jù)工件的加工要求，有縱向、橫向和垂直三個方向的進給運動，由一臺電動機拖動。進給運動的方向，是通過操作方向選擇手柄選擇運動方向，用進給電動機的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的上下、左右、前后運動。但使用圓工作臺時，不允許工作臺作縱向、橫向和垂直方向的進給運動。在操作順序上，應(yīng)保證先開動主軸電動機，然后才能開動進給電動機，不然，當工件與銑刀接觸時容易使機床或工件受到損壞。而銑床停車時，進給電動機應(yīng)先停，或者主、進給電機同時停止。為適應(yīng)各種不同的切削