资源简介

(共29张PPT)
第三章 常用机床电气控制
第一节 车床的电气控制
车床是一种应用最为广泛的金属切削机床，能够切削外圆、内圆、端面、螺纹、定型表面，并可以用钻头、绞刀等进行加工。
卧式车床主运动由床身、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。
车削加工的主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动。车床的辅助运动包括刀架的快速进给与快速退回，尾座的移动与工件的夹紧与松开等。
第一节 车床的电气控制
车削加工时，应根据工件材料、刀具种类、工件尺寸、工艺要求等来选择不同的切削速度，这就要求主轴能在相当大的范围内调速。目前大多数中小型车床采用三相笼型感应电动机拖动，主轴的变速是靠齿轮箱的机械有级调速来实现的。车削加工时，一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，要反转退刀；同时，加工螺纹时，要求工件旋转速度与刀具的移动速度之间有严格的比例关系。为此，车床溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动来连接，而主运动与进给运动由一台电动机拖动。为了提高工作效率，有的车床刀架的快速移动由一台单独的进给电动机拖动。
进行车削加工时，刀具的温度高，需用切削液来进行冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机，拖动冷却泵，实现刀具的冷却。有的车床还专门设有润滑泵电动机，对系统进行润滑。
今以C650-2型卧式车床电气控制为例进行分析。图3-1为C650-2型车床电气控制电路图。C650-2型车床是一种中型车床，除有主轴电动机M1和冷却泵电动机M2外，还设置了刀架快速电动机M3。它的控制特点是：
（1）主轴电动机M1采用电气正反转控制。
（2）M1容量为20KW，采用电气反接制动，实现快速停车。
（3）为便于对刀操作，主轴设有点动控制。
（4）采用电流表来检测电动机负载情况。
一、主轴电动机的控制
1、主轴正反转控制
由按钮SB2、SB3和接触器KM1、KM2组成主轴电动机正反转控制电路，并由接触器KM3主触点短接反接制动电阻R，实现全压直接起动运转。
2、主轴的点动控制
由主轴点动按钮SB4与接触器KM1控制，并且在主轴电动机M1主电路中串入电阻R减压起动和低速点动，便于对刀操作。
3、主轴电动机反接制动的停车控制
主轴停车时，由停止按钮SB1与正反转接触器KM1、KM2及反接制动接触器KM3、速度继电器KV，构成电动机正反转反接制动控制电路，在KV控制下实现反接制动停车。
4、主轴电动机负载检测及保护环节
C650-2型车床采用电流表检测主轴电动机定子
电流。为防止起动电流的冲击，采用时间继电器KT的常闭通电延时断开触点连接在电流表的两端，为此KT延时应稍长于M1的起动时间。而当M1制动停车时，当按下停止按钮SB1时，KM3、KA、KT线圈相继断电释放，KT触点瞬时闭合，将电流表短接，不会受到反接制动电流的冲击。
二、刀架快速移动的控制
刀架的快速移动由快速移动电动机M3拖动，由刀架快速移动手柄操作。当扳动刀架快速移动手柄时，压下行程开关ST，接触器KM5线圈通电吸合，使M3电动机直接起动，拖动刀架快速移动。当将快速移动手柄扳回原位时，ST不受压，KM5断电释放，M3断电停止，刀架快速移动结束。
三、冷却泵电动机的控制
由按钮SB5、SB6和接触器KM4构成电动机单方向起动、停止电路，实现对冷却泵电动机M2的控制。
第二节 磨床的电气控制
磨床是用砂轮的周边或端面进行机械加工的精密机床。磨床的种类很多，按其工作性质可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床以及一些专用磨床，如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。其中尤以平面磨床应用最为普遍。平面磨床可分为下列几种基本类型：立轴矩台平面磨床，卧轴矩台平面磨床、立轴圆台平面磨床，卧轴圆台平面磨床。今以M7475B立轴圆台平面磨床的电气控制为例进行分析。
M7475B立轴圆台平面磨床是大型平面磨床，主运动是砂轮的旋转，圆形工作台带动工件转动为进给运动。磨头的升降与台面的左右移动为辅助运动。工作台上设有电磁吸盘，用来吸持工件。
图3-2为M7475B型平面磨床交流电力拖动控制电路图，
图3-2 M7475B型平面磨床交流控制电路图
a)主电路图 b)交流控制电路
图3-3为M7475B型平面磨床电磁吸盘励磁、退磁控制电路图。
一、控制电路的特点
（1）砂轮电动机M1容量为25KW，采用Y-D减压起动。
（2）工作台旋转由双速电动机M2拖动，慢速时电动机联结成D形，快速时为YY联结。
（3）电动机M2和冷却泵电动机M5由手动选择开关SA1、SA3操作，为实现M2、M5的零电压保护，设置了零压继电器KHV。
（4）工作台的左右运动，磨头上下运动全都采用电气控制。
（5）机床设有完善的保护环节：FR1～FR5热继电器实现电动机M1～M5的过载保护；FU1、FU2熔断器分别为M2及M3～M5电动机的短路保护；行程开关SQ1、SQ2及SQ3
分别为工作台左行、右行及磨头上升的限位保护；接触器KM8与KM3及KM4的电气互锁，实现工作台旋转与磨头下降运动之间的互锁。
（6）M7475B型立轴圆台磨床电气控制电路由两部分组成。一部分为交流继电-接触器控制系统，控制交流电力拖动部分；另一部分为电子控制电路，控制电磁吸盘（magnctic chuck）的励磁与退磁。由按钮SB8、SB9控制中间继电器KA1，再由KA1控制KA2，实现对电磁吸盘的控制。其中V1、V2组成电子开关电路，用于给电磁吸盘励磁，V3和V4组成多谐振荡器电路，用于电磁吸盘的退磁。
二、交流控制电路分析
1、砂轮电动机M1的控制
合上开关，引入三相交流电源，按下起动按钮SB1，零
压保护继电器KHV线圈通电并自锁，电源接通，信号灯HL1亮，表明机床的电气电路处于带电状态。
按下砂轮电动机起动按钮SB2，接触器KM2线圈处于断电状态，其常闭辅助触点闭合，将砂轮电动机定子绕组联结成Y形。同时，接触器KM1线圈通电吸合并自保，时间继电器KT线圈通电吸合。KM1主触点闭合，将M1接通三相交流电源，使电动机定子绕组在Y联结下起动旋转。
经过一定时间延时，当M1转速接近其额定转速时，时间继电器触点KT（4-8）断开，KM线圈断电释放，触点KM1（5-6）闭合，为KM2线圈通电作准备。同时，触点KT（7-4）闭合，使KM2线圈通电吸合并自保，将砂轮电动机M1定子绕组联结成D形。在KM2线圈通电后，触点KM2（7-8）闭合，使KM1线圈重新通电吸合，接通M1电源，M1进入正常运转状态。
由上可知，在M1电动机起动过程中，KM2断电，电动机联结成Y形，KM1通电起动旋转，当电动机转速接近额定转速时，KM1先断电释放切断三相电源，然后KM2通电吸合，电动机联结成D形，再让KM1吸合动作。这是由于接触器KM2容量为40A，比KM1（容量为75A）小；另外电路中采用KM2辅助触点将M1电动机定子绕组联结成Y形，而辅助触点断开电流能力比主触点小得多。所以，首先使KM1断电释放，切断电源，然后才使KM2吸合，再无电的情况下将电动机联结成D形，再使KM1动作，重新接通电源。如果KM1不先断电释放，直接使KM2动作，势必使KM2的辅助触点断开大电流，这可能将触点烧蚀。即使触点不被烧坏，在断开大电流时也要产生强烈的电弧。而辅助触点的灭弧能量差，到KM2主触点闭合时，辅助触点间的电弧有可能尚未熄灭，这将发生电源短路。
砂轮电动机起动后，触点KM1接通砂轮起动信号灯HL2，同时KM1另一常闭触点断开砂轮停止信号灯HL3。
停车时，按下停止按钮SB12，KM1、KM2和KT线圈断电释放，砂轮电动机M1停转。同时，指示灯HL2灭，HL3亮。
2、工作台转动控制
工作台有高、低速两种旋转速度，在按下总起动按钮SB1，KHV通电并自保，指示灯HL1亮之后，由选择开关SA1选择。
当SA1向下扳动时，触点SA1（11-13）接通，接触器KM3线圈通电吸合，工作台转动电动机M2定子绕组联结成Y形，电动机低速旋转，经传动机构带动工作台低速转动。
当SA1向上扳动时，触点SA1（11-9）接通，KM4线圈通电吸合，M2定子绕组联结成YY形，电动机高速旋转，拖动工作台高速转动。
将SA1开关扳到中间位置时，KM3、KM4线圈均断电释放，M2与工作台停止转动。
3、工作台移动的控制
由按钮SB4、SB5与接触器KM5、KM6构成移动电动机M3的正反转点动控制电路。行程开关ST1、ST2为工作台左右移动行程开关。
4、磨头上升与下降的控制
由按钮SB6、SB7与接触器KM7、KM8构成磨头升降电动机M4正反转点动控制电路。ST3为磨头上升行程开关。在磨头下落过程中，为安全起见，不允许工作台转动。为此，工作台转动与磨头下降之间设有电气互锁。
5、冷却泵电动机的控制
冷却泵电动机M5由开关SA3来控制接触器KM9，以实现其起动与停止。
三、电磁吸盘励磁与退磁的控制
平面磨床是依靠电磁吸盘来吸持工件，然后进行磨削加工。工件磨削加工完成后，为使工件从吸盘上取下来，要求对电磁吸盘进行退磁。
1、电磁吸盘励磁控制
在图3-2中，按下励磁按钮SB8，励磁中间继电器KA1线圈通电并自保，触点KA1（100-100a）断开，切断退磁中间继电器KA2电路，其触点KA2（110-118）、KA2（134-121）、KA2（135-123）断开，晶体管V1因发射极断开而不能工作，V3、V4则因输出端断开而不起作用，此时只有晶体管V2正常工作。
V2选用的是3AX81 PNP型锗管，当它的发射极和基极之间的电压UEB≥ 0.2V时，V2导通；小于0.2V时，V2截止。在V2的发射极、基极回路中，有两个输入电压，一个是从电位器RP3上取出的电压UEA，即电容器C6两端的电压；另一个是从电位器RP2上取出并经二极管V21整流的电压UBA，即动作R11两端的电压。UBA来自同步变压器TS2的220V交流电压，在其正半周，正弦波电压被稳压管V10削成梯形波后加在RP2上；在其负半周，电源电压经V10、R15构成回路，如若忽略V10正向管压降0.6V，则RP2上没有电压，使V21截止。这样，梯形波经V21给电容器C7充电，使UC7电压逐渐上升。V21截止时，C7对R11放电，在R11两端出现锯齿形电压UBA，且UBA>0。
这样UEB＝UEA+UAB＝UEA-UBA，所以，RP3电位器上取出电压UEA愈高，则V2的UEB愈高，V2趋向导通；而锯齿波电压UBA上升，使V2的UEB减小，V2趋向截止。在UEA、UBA两个电压共同作用下，使V2处于两种工作状态：当UEB≥0.2V时，V2导通；当UEB<0.2V时，V2截止。在一般情况下，UBA处于峰值及其附近的较高电压值时，UEB<0.2V，V2截止；当锯齿波电压UBA在较低电压值时，V2导通。
V2开始导通时，其集电极上的脉冲变压器TP2产生一个触发脉冲，经V20送到晶闸管V6的控制极和阴极之间，使V6触发导通，电磁吸盘YH通电。半个周期后，V6阴极电压改变极性，晶闸管被关断。V2在电源电压的每个周期内导通一次，晶闸管也随着导通一次。于是，电磁吸盘YH中流过单方向脉动电流，而其脉动电压在100V左右。
调节RP3改变给定电压UEA的大小，当UEA大时，V2导通时间提前，触发脉冲前移，晶闸管导通角加大，YH中电流增大，电磁吸盘吸力加大，反之，UEA小时，电磁吸盘吸力将减小。
2、电磁吸盘退磁控制
当工件磨削完毕，在取下工件前，应使电磁吸盘退磁。退磁时，按下停止按钮SB9，励磁中间继电器KA1线圈断电释放，其常闭触点闭合，使退磁中间继电器KA2线圈通电吸合，触点KA2（110-118）、KA2（134-121）、KA2（135-123）闭合，接通V1的发射极和V3、V4的输出电路。而触点KA2（141-142）断开，因此C10经R23与RP3放电，RP3两端电压和给定电压UEA逐渐降低。
由V3、V4及有关的阻容件组成对称多谐振荡器电路。放大器V3和V4通过C8和C9互相耦合，轮流导通和截止。V3、V4一管截止时另一管导通，产生自激振荡，振荡频率由R18、R20和C8、C9决定。
V3或V4导通时，输出一个振荡电压，加到晶体管的基极，提高了基极电位，使V1或V2趋向截止。V3、V4轮流输出电压，V1、V2轮流截止与导通。脉冲变压器TP1、TP2轮流输出触发脉冲，分别送到V5和V6的控制极，使V5和V6轮流导通，通过电磁吸盘YH的电流交替改变，其变化的频率就是多谐振荡器的振荡频率。
由于C10的放电，给定电压UEA在逐渐减小，触发脉冲逐渐后移，晶闸管导通角逐渐减小。
所以YH上通过的交变电流及其两端的交变电压也逐渐降低，最后趋向于零，实现电磁吸盘的退磁。
感谢观看

展开更多......

收起↑