电机与电器控制第五章-机械设备课件.ppt
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- 电机 电器 控制 第五 机械设备 课件
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1、第一节第一节 铣床的电气控制铣床的电气控制 铣床可用来加工各种形状的表面:平面、成铣床可用来加工各种形状的表面:平面、成形面、沟槽等,甚至还可加工回转体,铣床的效形面、沟槽等,甚至还可加工回转体,铣床的效率很高。率很高。分类:分类:按结构型式和加工特点不同,可分为按结构型式和加工特点不同,可分为立式铣床立式铣床、卧式铣床卧式铣床、龙门铣床龙门铣床、仿形铣床仿形铣床和各和各种专用铣床。种专用铣床。铣床所用的切削刀具为各种形式的铣刀。铣床所用的切削刀具为各种形式的铣刀。铣床的铣床的主运动主运动:刀具的旋转运动;:刀具的旋转运动;进给运动:进给运动:在大多数铣床上是由工件在垂直在大多数铣床上是由工件
2、在垂直铣刀轴线方向的直线移动来实现。为了调整铣刀铣刀轴线方向的直线移动来实现。为了调整铣刀与工件的相对位置,工件或铣刀可在三个相互垂与工件的相对位置,工件或铣刀可在三个相互垂直的方向上作调整运动。而且根据加工要求,可直的方向上作调整运动。而且根据加工要求,可在其中的任何一个方向上作进给运动。在其中的任何一个方向上作进给运动。下面以下面以X62W型万能升降台铣床型万能升降台铣床为例。为例。一、铣床结构外形与运动形式一、铣床结构外形与运动形式 铣床铣床结构结构:箱形的:箱形的床身床身13固定在固定在底座底座1上,在床身内上,在床身内装有主轴传动机构及主轴变速操纵机构。在床身的顶部装有主轴传动机构及
3、主轴变速操纵机构。在床身的顶部有有水平导轨水平导轨,上面是带有一个或两个,上面是带有一个或两个刀杆支架刀杆支架的的悬梁悬梁。刀杆支架刀杆支架3上安装与主轴相连的刀杆及上安装与主轴相连的刀杆及铣刀铣刀,以进行切,以进行切削加工。在床身的前方有削加工。在床身的前方有垂直导轨垂直导轨,升降台升降台可沿其作上可沿其作上下移动。在升降台上面的水平导轨上,装有可平行于主下移动。在升降台上面的水平导轨上,装有可平行于主轴线的方向移动轴线的方向移动(横向移动)(横向移动)的的溜板溜板5。工作台工作台7可沿溜可沿溜板上部转动部分板上部转动部分6的导轨在垂直于主轴轴线方向移动的导轨在垂直于主轴轴线方向移动(纵(纵
4、向移动)向移动)。安装在工作台上的工件,可以在三个方向调整位置安装在工作台上的工件,可以在三个方向调整位置或完成进给运动。或完成进给运动。此外,由于转动部分对溜板此外,由于转动部分对溜板5可绕垂直轴线转动一可绕垂直轴线转动一个角度个角度(通常为通常为45),即工作台于水平面上除能平行,即工作台于水平面上除能平行或垂直于主轴轴线方向进给外,还能或垂直于主轴轴线方向进给外,还能在倾斜方向上进在倾斜方向上进给给,从而完成铣,从而完成铣螺旋槽的加工螺旋槽的加工。该铣床还可安装该铣床还可安装圆工作台圆工作台以扩大铣削能力。以扩大铣削能力。卧式铣床与卧式万能铣床唯一的区别:在于前者没卧式铣床与卧式万能铣床
5、唯一的区别:在于前者没有转动部分有转动部分6,因此不能加工螺旋槽。,因此不能加工螺旋槽。图图5-1 铣床结构及运动简图铣床结构及运动简图a)铣床结构外形图铣床结构外形图 b)运动简图运动简图1-床身(立柱)床身(立柱)2-悬梁悬梁 3-刀杆支架刀杆支架 4-主轴主轴 5-工作台工作台 6-升降台升降台 7-升降导轨升降导轨 二、二、X62W型铣床的电力拖动特点型铣床的电力拖动特点及控制要求及控制要求 1.铣床主轴的旋转运动为主运动,主轴电动机铣床主轴的旋转运动为主运动,主轴电动机M1(功率(功率7.5kw)空载时直接起动,为满足顺銑和逆銑两种)空载时直接起动,为满足顺銑和逆銑两种工作方式,要求
6、主轴能正反转,采用电磁离合器控制主轴工作方式,要求主轴能正反转,采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动,主轴电动机停车制动和主轴上刀制动,主轴电动机M1可在两处进行可在两处进行起停操作。起停操作。2.主轴电动机应设有停车制动,以保证主轴迅速停止。主轴电动机应设有停车制动,以保证主轴迅速停止。同时,主轴在上刀时,也应使主轴制动。为此,采用电磁同时,主轴在上刀时,也应使主轴制动。为此,采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。3.为提高主轴旋转的均匀性并消除铣削加工时的振为提高主轴旋转的均匀性并消除铣削加工时的振动,主轴上装有飞轮。主轴由主轴电动机经
7、主轴变速箱驱动,主轴上装有飞轮。主轴由主轴电动机经主轴变速箱驱动,可获得动,可获得18种转速,调速范围为种转速,调速范围为50:1。4.铣床工作台的进给运动,由单独电动机铣床工作台的进给运动,由单独电动机M2拖动,拖动,直接起动。为满足工作台在三个相互垂直方向上的进给运直接起动。为满足工作台在三个相互垂直方向上的进给运动,要求动,要求M2能正反转能正反转,工作台还可在三个相互垂直方向上工作台还可在三个相互垂直方向上的快速直线移动,铣床的纵向进给能实现自动循环。并由的快速直线移动,铣床的纵向进给能实现自动循环。并由手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。5.铣
8、床在铣削加工时,为提高生产率,在小进刀量时铣床在铣削加工时,为提高生产率,在小进刀量时用高速铣削,反之,用低速铣削。用高速铣削,反之,用低速铣削。这就要求主传动系统在保持功率不变下能够调速。这就要求主传动系统在保持功率不变下能够调速。主主轴电动机轴电动机采用采用笼型异步电动机笼型异步电动机,经齿轮变速箱拖动主轴。,经齿轮变速箱拖动主轴。主轴运动和进给运动的速度都可以通过机械方法调节,采主轴运动和进给运动的速度都可以通过机械方法调节,采用用变速孔盘变速孔盘选择较合适的速度。变换速度时,主轴电动机选择较合适的速度。变换速度时,主轴电动机和进给电动机都能作和进给电动机都能作瞬时冲动瞬时冲动,使变速齿
9、轮易于啮合使变速齿轮易于啮合。6.具有可靠的电气联锁与保护环节具有可靠的电气联锁与保护环节 (1)只有在主轴电动机已经起动的情况下,才能开动)只有在主轴电动机已经起动的情况下,才能开动工作台的进给和快速运动,否则将造成设备事故。工作台的进给和快速运动,否则将造成设备事故。(2)主轴电动机的接触器一旦失电释放,进给电动机)主轴电动机的接触器一旦失电释放,进给电动机的接触器也要失电释放。的接触器也要失电释放。(3)操作手柄和开关能使工作台六个方向的进给和快)操作手柄和开关能使工作台六个方向的进给和快速运动,但在同一时刻只能选择其中之一。速运动,但在同一时刻只能选择其中之一。四、四、X62W型铣床的
10、电气控制型铣床的电气控制 (一)主拖动控制电路分析(一)主拖动控制电路分析 1.主轴电动机的起动控制主轴电动机的起动控制 主轴电动机主轴电动机M1空载直接起动,起动前,由组合开关空载直接起动,起动前,由组合开关SA5预选电动机的转向,控制电路中选择开关预选电动机的转向,控制电路中选择开关SA2选定电选定电动机的为正常工作方式,即动机的为正常工作方式,即SA2-1触点闭合,触点闭合,SA2-2触点触点断开,然后按动按钮断开,然后按动按钮SB3或或SB4,KMl线圈得电吸合,其线圈得电吸合,其主触点接通主触点接通M1电路,实现电路,实现M1按给定方向起动旋转;按给定方向起动旋转;按下停止按钮按下停
11、止按钮SB1或或SB2,主轴电动机,主轴电动机M1停转。停转。SB3或或SB4与与SB1或或SB2分别位于两个操作板上,以实现两地分别位于两个操作板上,以实现两地操作控制。操作控制。表表5-1 电器元件表电器元件表 符符 号号名称及用途名称及用途 符符 号号名称及用途名称及用途 M1主轴电动机主轴电动机SA4照明灯开关照明灯开关 M2进给电动机进给电动机SA5主轴换向开关主轴换向开关 M3冷却泵电动机冷却泵电动机QS电源隔离开关电源隔离开关 KM1主电动机起动接触器主电动机起动接触器SB1,SB2主轴停止按钮主轴停止按钮 KM2 进给电动机正转接触器进给电动机正转接触器SB3,SB4主轴起动按
12、钮主轴起动按钮 KM3 进给电动机反转接触器进给电动机反转接触器SB5,SB6工作台快速移动按钮工作台快速移动按钮 KM4 快速接触器快速接触器FR1主轴电动机热继电器主轴电动机热继电器 SQ1工作台向后进给行程开关工作台向后进给行程开关FR2进给电动机热继电器进给电动机热继电器 SQ2工作台向左进给行程开关工作台向左进给行程开关FR3冷却泵热继电器冷却泵热继电器 SQ3工作台向前、向下进给行程开关工作台向前、向下进给行程开关FU18熔断器熔断器 SQ4工作台向后、向上进给行程开关工作台向后、向上进给行程开关TC变压器变压器 SQ6进给变速瞬时点动开关进给变速瞬时点动开关VC整流器整流器 SQ
13、7主轴变速瞬时点动开关主轴变速瞬时点动开关YB主轴制动电磁制动器主轴制动电磁制动器 SA1工作台转换开关工作台转换开关YC1快速进给电磁离合器快速进给电磁离合器 SA2主轴上刀制动开关主轴上刀制动开关YC2进给传动电磁离合器进给传动电磁离合器 SA3冷却泵开关冷却泵开关EL照明灯照明灯图图5-2 X62W型铣床电气控制电路图型铣床电气控制电路图 2.主轴电动机制动及换刀制动控制主轴电动机制动及换刀制动控制 为使主轴能迅速停车,控制电路采用电磁摩擦离合器为使主轴能迅速停车,控制电路采用电磁摩擦离合器YC1构成构成主轴制动停车主轴制动停车控制环节。控制环节。按下停车按钮按下停车按钮SB1或或SB2
14、,KM1线圈断电释放,主轴线圈断电释放,主轴电动机电动机M1断开三相交流电源;同时,断开三相交流电源;同时,YC1线圈通电,产生线圈通电,产生磁场,在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动,使主轴磁场,在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动,使主轴迅速制动。迅速制动。当松开按钮当松开按钮SB1或或SB2时,时,YC1线圈断电,摩擦片松线圈断电,摩擦片松开,制动结束。开,制动结束。这种制动方式迅速、平稳,制动时间不超过这种制动方式迅速、平稳,制动时间不超过0.5s。当进行上刀和换刀操作时,为防止主轴意外转动发生当进行上刀和换刀操作时,为防止主轴意外转动发生事故,在主轴上刀或更换铣刀时,主轴需处在断电停
15、车和事故,在主轴上刀或更换铣刀时,主轴需处在断电停车和制动状态。制动状态。电路上设有主轴上刀制动环节,在主轴上刀换刀前,电路上设有主轴上刀制动环节,在主轴上刀换刀前,将将SA2扳到扳到“接通接通”位置,触点位置,触点SA2-1断开,使主轴起动断开,使主轴起动KM1线圈断电,线圈断电,M1不能起动旋转;另一触点不能起动旋转;另一触点SA2-2闭合,接通闭合,接通主轴制动电磁离合器主轴制动电磁离合器YC1线圈电路,摩擦片压紧,使主轴线圈电路,摩擦片压紧,使主轴处于制动状态。上刀换刀结束后,再将处于制动状态。上刀换刀结束后,再将SA2扳到扳到“断开断开”位位置,触点置,触点SA2-2断开,解除主轴制
16、动状态;断开,解除主轴制动状态;同时,触点同时,触点SA2-1闭合,为主轴电动机起动作准备。闭合,为主轴电动机起动作准备。3.主轴的变速冲动控制主轴的变速冲动控制 变换主轴转速的操作过程如下:变换主轴转速的操作过程如下:(1)将主轴变速手柄向下压,然后拉动手柄;)将主轴变速手柄向下压,然后拉动手柄;(2)旋转变速数字盘,选择好速度;)旋转变速数字盘,选择好速度;(3)将主轴变速手柄推回原位。)将主轴变速手柄推回原位。在把变速手柄推回原位时,将瞬间压下主轴变速行程在把变速手柄推回原位时,将瞬间压下主轴变速行程开关开关SQ7,使开触点,使开触点SQ7闭合,闭触点闭合,闭触点SQ7断开。于是断开。于
17、是KM1线圈瞬间通电吸合,其主触头瞬间接通主轴电动机线圈瞬间通电吸合,其主触头瞬间接通主轴电动机M1,作,作瞬时点动瞬时点动,拖动主轴变速箱中的齿轮转动一下,拖动主轴变速箱中的齿轮转动一下,使变速齿使变速齿轮顺利地滑入啮合位置轮顺利地滑入啮合位置,完成,完成变速过程变速过程。这就是这就是主轴变速冲动主轴变速冲动。当变速手柄复位后,开关当变速手柄复位后,开关SQ7就不再受压,触点恢复就不再受压,触点恢复原状,切断了主轴电动机原状,切断了主轴电动机M1瞬时点动的控制电路,主轴瞬时点动的控制电路,主轴变速冲动一次结束。变速冲动一次结束。手柄复位时要求动作迅速、连续,一次不到位应立手柄复位时要求动作迅
18、速、连续,一次不到位应立即拉出,即拉出,以免压合以免压合SQ7时间过长,主轴电动机转速升得过时间过长,主轴电动机转速升得过高,不利于齿轮啮合高,不利于齿轮啮合甚至打坏齿轮。但在变速手柄推回,甚至打坏齿轮。但在变速手柄推回,接近原位时,应减慢推动速度,以利齿轮啮合。当手柄完接近原位时,应减慢推动速度,以利齿轮啮合。当手柄完全推回原位时,开关全推回原位时,开关SQ7又恢复原状,切断了主轴电动机又恢复原状,切断了主轴电动机的冲动控制电路。的冲动控制电路。(二)进给(二)进给M2拖动控制电路分析拖动控制电路分析 进给进给M2拖动控制电路分为三部分:拖动控制电路分为三部分:(1)顺序控制部分,主轴)顺序
19、控制部分,主轴M1起动后,进给起动后,进给M2的正反的正反转接触器转接触器KM3、KM4才能得电。才能得电。(2)工作台各进给运动之间的联锁控制部分,可实现)工作台各进给运动之间的联锁控制部分,可实现水平工作台各运动之间的联锁,也可实现水平工作台与圆水平工作台各运动之间的联锁,也可实现水平工作台与圆工作台各运动之间的联锁。工作台各运动之间的联锁。(3)进给)进给M2正反转接触器控制电路部分。正反转接触器控制电路部分。1.水平工作台纵向进给运动的控制水平工作台纵向进给运动的控制 操作手柄与行程开关操作手柄与行程开关SQl、SQ2组合控制。组合控制。纵向操作手柄有左、右两个工作位和一个中间不工作位
20、。纵向操作手柄有左、右两个工作位和一个中间不工作位。控制过程如表控制过程如表5-2所示。所示。纵向操作手柄扳到中间位置时,行程开关都处于未被压下纵向操作手柄扳到中间位置时,行程开关都处于未被压下的原始状态。的原始状态。M2不转动,工作台停止移动。不转动,工作台停止移动。工作台两端装有限位撞块,当运行到终端时,撞块撞工作台两端装有限位撞块,当运行到终端时,撞块撞击手柄,回到中间位,工作台终端停车实现了击手柄,回到中间位,工作台终端停车实现了限位保护限位保护。表表5-2 工作台纵向进给运动过程工作台纵向进给运动过程 2.水平工作台横向和升降进给运动控制水平工作台横向和升降进给运动控制 通过十字复式
21、手柄和行程开关通过十字复式手柄和行程开关SQ3、SQ4组合控制,组合控制,操作手柄有上、下、前、后四个工作位和一个中间不工作操作手柄有上、下、前、后四个工作位和一个中间不工作位。位。进给过程如表进给过程如表5-3所示。所示。十字复式操作手柄扳回中间位置时,横向和垂直方向十字复式操作手柄扳回中间位置时,横向和垂直方向的机械离合器脱开,的机械离合器脱开,SQ3、SQ4不再受压而复位,动合触点不再受压而复位,动合触点SQ3或或SQ4断开,断开,KM2或或KM3线圈断电释放,电动机线圈断电释放,电动机M2停停止旋转,工作台向前进给停止。止旋转,工作台向前进给停止。表表5-3 工作台横向和垂直方向进给运
22、动过程工作台横向和垂直方向进给运动过程 3.水平工作台进给运动的联锁控制水平工作台进给运动的联锁控制 工作台六个方向的运动,在同一时刻只容许一个方向工作台六个方向的运动,在同一时刻只容许一个方向有进给运动有进给运动,需要进行互锁。,需要进行互锁。控制线路中采用控制线路中采用机械与电气方法机械与电气方法实现。实现。机械方法机械方法使用两套操作手柄(纵向操作手柄和十字复使用两套操作手柄(纵向操作手柄和十字复式操作手柄),每个操作手柄的每个位置只有一种操作。式操作手柄),每个操作手柄的每个位置只有一种操作。电气方法电气方法是由行程开关是由行程开关SQ1SQ4各自的动断触点连各自的动断触点连成成互锁电
23、路互锁电路来实现的。纵向操作手柄控制的来实现的。纵向操作手柄控制的SQ1、SQ2的的动断触点串联在一条支路上,而十字复式操作手柄控制的动断触点串联在一条支路上,而十字复式操作手柄控制的SQ3、SQ4的动断触点串联在另一条支路上。的动断触点串联在另一条支路上。4.水平工作台的快速移动水平工作台的快速移动 水平工作台水平工作台选定进给方向后选定进给方向后,可通过,可通过电磁离合器电磁离合器YC1接通快速移动接通快速移动传动系统,实现工作台传动系统,实现工作台空行程空行程的快速移动。的快速移动。采用采用手动手动控制,按下控制,按下SB5或或SB6,KM4线圈得电,其动线圈得电,其动断触点断开,使正常
24、进给电磁离合器断触点断开,使正常进给电磁离合器YC2线圈失电,断开线圈失电,断开正常进给传动系统;正常进给传动系统;KM4动合触点闭合,使快速给电磁离动合触点闭合,使快速给电磁离合器合器YC1线圈得电,接通快速移动传动系统,水平工作台线圈得电,接通快速移动传动系统,水平工作台沿选定进给方向快速移动。沿选定进给方向快速移动。松开松开SB5或或SB6,KM4线圈失电,线圈失电,YC1线圈失电,线圈失电,YC2线圈得电,恢复水平工作台的工作进给。线圈得电,恢复水平工作台的工作进给。5.圆工作台进给拖动的控制圆工作台进给拖动的控制 为进行为进行弧形加工弧形加工,由进给电动机经传动机构驱动圆工,由进给电
25、动机经传动机构驱动圆工作台的作台的回转运动回转运动。SA1开关开关为水平工作台与圆工作台的选择开关。为水平工作台与圆工作台的选择开关。圆工作台工作时,首先将圆工作台工作时,首先将SA1扳到扳到“圆工作台圆工作台”位置,位置,SA1-1、SA1-3触点打开,触点打开,SA1-2触点闭合。触点闭合。工作台六个方工作台六个方向的进给运动都停止向的进给运动都停止,按下主轴起动按钮,按下主轴起动按钮SB3或或SB4,KA1、KM1或或KM2线圈通电吸合,主轴电动机线圈通电吸合,主轴电动机M1起动。接触器起动。接触器KM3线圈经线圈经SQ1SQ4行程开关的常闭触点行程开关的常闭触点SQ1-2、SA2-2、
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