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3.6 组合机床的电气控制
3.6 组合机床的电气控制
3.6.1概述
组合机床是为某些特定的工件，进行特定工序加工而设计的专用设备。它可以完成工件加工的全部工艺过程，如钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、车削、削铣、磨削及精加工等工序。一般采用多轴、多刀、多工序、多面同时加工，它是一种工序集中的高效率、自动化机床。它由大量通用部件及少量专用部件组成。当加工对象改变时，可较方便地利用组合通用部件和专用部件重新改装，以适用新零件的加工要求，所以组合机床便于产品更新。
组合机床是由许多通用的控制机构和典型的基本控制环节组成的；由于组合机床的控制系统大多采用机械、液压、电气或气动相结合的控制方式，因此，除典型环节外还有液压进给系统控制电路和某些特殊的控制环节。其中电气控制往往起着连接中枢的作用。
通用部件按其在组合机床中所起作用可分为：
动力部件——如动力头和动力滑台。它们是完成组合机床刀具切削运动及进给运动的部件。其中能同时完成刀具切削运动及进给运动的动力部件，通常称为动力头；而只能完成进给运动的动力部件，则称为动力滑台。
输送部件——如回转分度工作台、回转鼓轮、自动线工作回转台及零件输送装置。其中回转分度工作台是多工位组合机床和自动线中不可缺少的通用部件。
控制部件——如液压元件、控制板、按钮台及电气挡铁。
支撑部件——如滑座、机身、立柱和中间底座。
其他部件——如机械扳手、气动扳手、排屑装置和润滑装置。
值得注意的是，组合机床通用部件不是一成不变的，它将随着生产力的向前发展而不断更新，因此相应的电气控制线路也将随着更新换代。
组合机床上最主要的通用部件是动力头和动力滑台。动力滑台按结构分有机械滑台和液压动力滑台。动力滑台可配置成卧式或立式的组合机床，动力滑台配置不同的控制线路，可完成多种自动循环。
动力滑台的基本工作许循环形式有：
（1）一次工作进给
快进→工作进给→（延时停留）→快退；可用于钻、扩、镗孔和加工盲孔、刮端面等。
（2）二次工作进给
快进→一次工作进给→ 二次工进→（延时停留）→快退；可用于镗孔完后又要车削或刮端面等。
（3）跳跃进给
快进→工进→快进→工进→（延时停留）→快退；例如，镗削两层壁上的同心孔，可跳跃进给自动工作循环。
（4）双向工作进给
快进→工进→反向工进→快退；例如用于正向工进粗加工，反向工进精加工。
（5）分级进给
快进→工进→快退→快进→工进→快退→……→快进→工进→快退；主要用于钻深孔。
3.6.2 机械动力滑台控制电路
SQ1为原位行程开关，SQ2为快进转工进的行程开关，SQ3为终点行程开关，SQ4为限位保护开关。KMl，KM2接触器控制M1，M2电机的正反转。 YA是制动电磁铁。
M1为工作进给电机，M2为快速进给电机。滑台的快进由M2电机经齿轮使丝杆快速旋转实现。主轴的旋转靠一专门电机拖动，由接触器KM4（电路未画出）控制。
①主轴电机与M1，M2电机有顺序起停关系，只有主轴电机起动后，即KM4触点闭合，
M1，M2电机才能起动。
②滑台在快进或快退过程中，M1，M2电机都运转，这时，滑台通过机械结构保证，由M2快进电机驱动。
③M2快进电机的制动器为断电型（机械式）制动器，即在YA断电时制动。
④滑台正向运动快进转工进由压下SQ2实现，反向工进转快退，由松开SQ2实现，这里应用了长挡铁。
⑤正反进给互锁。
⑥Ml，M2电机均有热继电器，只要其中之一过载，控制电路就断开。
SB1为起动向前按钮，SB2为停止向前并后退的按钮。
（1）滑台原位停止
此时，SQl被压下，其常闭触点断开。
（2）滑台快进
按下SBl按钮，KMl线圈得电自锁，并依次使KM3线圈和YA线圈得电，M2电动机制动器松开，M1，M2电机同时正向运转，机械滑台向前快速进给，此时，SQl复位，其常闭触点闭合。
（3）滑台工进
当滑台长挡铁压下行程开关SQ2，其常闭触点断开，KM3线圈断电，并使YA也断电，M2电机被迅速制动，此时滑台由M1电机拖动正向工进。
（4）滑台反向工进
当挡铁压下行程开关SQ3，其常开触点闭合，常闭触点断开，KMl线圈断电，KM2线圈得电自锁，M1电机反向运转，滑台反向工进。SQ3复位，其常开触点断开，常闭触点闭合。
（5）滑台快退
当长挡铁松开SQ2，SQ2复位，其常闭触点闭合，KM3线圈再得电，并使YA得电，M2电动机反向运转，滑台快退，退到原位时，SQl被压下，其常闭触点断开，KM2断电，并使KM3，YA断电，M1，M2电机停止。
SQ4为向前超程开关，当SQ4被压时，其常开触点闭合，常闭触点断开，使KMl线圈断电，KM2线圈得电，滑台工进退回，当挡铁松开SQ2后，滑台转而快速退回。
3.6.3液压滑台电气控制电路
液压动力滑台与机械滑台的区别在于，液压滑台进给运动的动力是动力油，而机械滑台的动力来自于电动机。
液压滑台由滑台、滑座和油缸3部分组成。油缸拖动滑台在滑座上移动。
液压滑台也具有典型自动工作循环，它通过电气控制电路控制液压系统实现。如图所示。滑台的工进速度由节流阀调节，可实现无级调速。电气控制电路一般采用行程、时间原则及压力控制方式。
a) 动力滑台的液压系统图 b) 一次性工作进给示意图 c) 液压滑台电气控制电路
（1）动力滑台的液压系统简介
1）单活塞杆式液压缸。单活塞杆式液压缸特点是往复运动的速度不同，活塞向右运动的速度小于活塞向左运动的速度，用于实现慢速进给和快速退回；输出的推力不相等，当无杆腔（图型符号的左侧油腔）进油时，工作进给运动克服较大的外负载。有杆腔（图型符号的右侧油腔）进油时，只需克服摩擦力的作用，驱动工作部件快速退回。
（1）动力滑台的液压系统简介
2）单向变量液压泵。液压泵的主要作用是将电动机旋转的机械能转换为液压能，是液压系统的动力元件，为系统提供压力油。液压泵在结构上必须有可以周期性变化大小的密封容积，当工作容积增大时，完成吸油过程；当工作容积减小时，完成排油过程。液压泵还必须具有相应的配流机构，如单向阀，将吸油过程和排油过程分开。按在单位时间内油液的体积是否可调节，液压泵可以分为定量泵和变量泵。单向变量液压泵是指单向旋转，单向流动，变排量。
（1）动力滑台的液压系统简介
3）油箱。油箱的主要作用是储存系统所需的足够油液，散发油液中的热量和空气，沉淀油液中的污物。
（1）动力滑台的液压系统简介
4）过滤器。过滤器的作用是去除油中的杂质，维护油液的清洁，防止油液污染。
（1）动力滑台的液压系统简介
图中三格方格代表三个工作位置，即“三位”。与一个方格的相交点数为油口通路数，简称“通”，如图3-16e所示有四个相交点，即“四通”，箭头“↑”表示两油口相通，堵塞符号“┳”表示该油口不通流，P表示通泵或压力油口，T表示通油箱的回油口，A和B表示连接两个工作油路的油口。通过控制左电磁铁YA1和右电磁铁YA2的通断，控制液流方向。YA1通电，阀芯向右—P、A通，B、T通；YA2通电，阀芯向左—P、B通，A、T通；YA1和YA2都不通电，电磁阀为中位—P、A、B、T口不通。三位阀的中位为常态位。在液压系统图中，换向阀与油路在常态位连接。
5）双电控三位四通电磁换向阀（简称电磁阀）。换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各油路实现接通、切断或改变液流的方向。
（1）动力滑台的液压系统简介
6）单电控二位二通电磁阀。
二位阀靠有弹簧的位为常态位。
二位二通阀有常开型和常闭型两种，图中所示为常开型，即在电磁铁YA3通电时，阀芯推向右端，油路接通，当YA3断电时，在弹簧的作用下阀芯推向左端，电磁阀复位，油路不通。
左图所示为常闭型。
（1）动力滑台的液压系统简介
7）调速阀。调速阀用于对流量的控制和调节，调速阀有压力补偿环节，其流量不随调速阀前后的压差变化而变化，调速阀装在进油路或回油路可以改善速度负载特性使速度稳定性高。
电动机
调速阀
（2）液压滑台电气控制电路
1）滑台原位停止。滑台由油缸YG拖动前后进给，电磁铁YA1，YA2，YA3均为断电状态，滑台原位停止，并压下行程开关SQl，其常开触点闭合，常闭触点断开。
（2）液压滑台电气控制电路
2）滑台快进。把转换开关SA1扳到“1”位置，按下SBl按钮，继电器KAl得电并自锁，继而使YAl，YA3电磁铁得电，使电磁阀1HF及2HF阀芯推向右端，于是变量泵打出的压力油经1HF流入滑台油缸左腔，滑台油缸右腔流出的油经2HF，1HF直接流入油箱，不经过调速阀L，使滑台快进，此时，SQl复位，其常开触点断开，常闭触点闭合。
（2）液压滑台电气控制电路
3）滑台工进。当挡铁压动行程开关SQ3，其常开触点闭合，KA2得电并自锁，KA2的常闭触点断开，YA3断电，电磁阀2HF复位，油路不通，滑台油缸右腔流出的油只能经调速阀L流入油箱，滑台转为工进。由于有KA2的自锁，滑台不会因挡铁离开SQ3而使KA2电路断开。此后，SQ3的常开触点断开。
（2）液压滑台电气控制电路
4）滑台快退。当滑台工进到终点，挡铁压动SQ4行程开关，其常开触点闭合，KA3得电并自锁，KA3的常闭触点打开，常开触点闭合分别使得YAl断电，YA2得电，使电磁阀1HF阀芯推向左，变量泵打出的油经1HF流入滑台油缸右腔，油缸左腔流出的油经1HF直接流入油箱，滑台快退。当滑台退到原位，压动SQl，其常闭触点断开，YA2断电，1HF复位，油路断，滑台停止。
（2）液压滑台电气控制电路
5）滑台的点动调整。将转换开关SA扳到“2”位置，按下按钮SBl，KAl得电，继而YAl，YA3得电，滑台可向前快进，由于KAl电路不能自锁，因而当SBl松开后，滑台停止。
当滑台不在原位，即SQl常开触点断开，若需要快退，可按下SB2按钮，使KA3得电，YA2得电，滑台快退，退到原位时，压下SQl，SQl的常闭触点断开，KA3失电，滑台停止。
若需要使滑台工进到终点，延时停留，使工作循环为：快进→工进→延时停留→快退，则稍加修改，加一延时线路即可，控制电路如图所示。
具有延时停留的电路
无有延时停留的电路
两图比较，具有延时停留的电路只是多加一个时间继电器KT。将KA3的两个常闭触点用KT的两个瞬时常闭触点代替，增设一个KT延时触点，起延时作用。
若需要使滑台工进到终点，延时停留，使工作循环为：快进→工进→延时停留→快退，则稍加修改，加一延时线路即可，控制电路如图所示。
具有延时停留的电路
当工进到终点时，压动行程开关SQ4，其常开触点闭合，使KT得电，此时KT的两个常闭瞬时触点立即断开，使YAl，YA3断电，滑台停止工进。 KT延时触点延时后闭合，KA3得电，继而使KA2得电，滑台才开始后退，从而达到工进到位后停留延时再快退的目的。
（3）二次工作进给控制电路
1）滑台原位停止。压下SQl，其常开触点闭合，常闭触点断开。
2）滑台快进。按下SBl，KAl得电自锁，YAl，YA3得电，电磁阀1HF，2HF阀芯推向右，于是变量泵打出的压力油经过1HF、2HF、3HF直接流入油箱，滑台快进。
3）滑台一次工进。滑台挡铁压下SQ3，KA2得电自锁，YA3断电，2HF复位，2HF油路不通，液压油经调速阀1L流入油箱，滑台实现一次工进。
（3）二次工作进给控制电路
4）滑台二次工进。 滑台挡铁压下SQ4，KA3得电自锁；YA4得电，3HF阀芯推向左，3HF油路不通，液压油经调速阀1L、2L流入油箱，滑台实现二次工进，二次工进的速度由两个调速阀调整，比一次工进速度更慢。
5）滑台快退。滑台挡铁压下SQ5，KA4得电，YA2、YA3得电，YAl，YA4断电，滑台快退。退到原位时，压下SQl，YA2断电，滑台停止。
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