机床电气控制与PLC第3章--典型机床控制线路-课件.ppt

1、第第3章章 典型机床控制线路典型机床控制线路第第3章章 典型机床控制线路典型机床控制线路v3.1电气控制线路分析基础电气控制线路分析基础v3.2 CA6140车床的电气控制车床的电气控制v3.3 M7120平面磨床控制线路分析平面磨床控制线路分析v3.4 X62W铣床结构及电气控制线路铣床结构及电气控制线路3.1电气控制线路分析基础电气控制线路分析基础v1.电气控制线路分析的内容v (1)详细阅读说明书:了解设备的结构,技术指标,机械传动、液压与气动的工作原理；电机的规格型号；设备的使用,各操作手柄、开关、旋钮等的作用；与机械、液压部分直接关联的行程开关、电磁阀、电磁离合器等的位置、工作状态及

2、作用。v (2)电气控制原理图。电气控制线路原理图主要由主电路、控制电路、辅助电路及特殊控制电路等组成,这是分析控制线路的关键内容。v (3)电气总装接线与电器元件布置图。主要电气部件的布置、安装要求；电器元件布置与接线；在调试、检修中可通过布置图和接线图很方便地找到各种电器元件和测试点,进行维护和维修保养。v 2.电气控制原理图及故障的分析方法与步骤v (1)主电路。首先从主电路入手分析,根据各电动机和执行电器的控制要求去分析各电动机和执行电器的控制环节,如电动机的起动、转向、速度、制动等状况。按下起动按钮，如果出现异常声音，故障一般在主电路。v (2)控制电路。根据各电动机的执行电器的控制

3、要求找出控制电器中的控制环节,可将控制线路按功能不同分成若干个局部控制线路来进行分析处理。如果主电路通电正常，按下起动按钮无反映，故障一般在控制电路。产生故障的因素较多，控制线路不同，分析故障的方法也不同。3.2 CA6140车床的电气控制车床的电气控制vCA6140型普通(卧式)主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、尾架等部分组成。如3-1所示是CA6140车床结构示意图。v1.车床型号意义v v2.主要结构vCA6140型普通车床的外形图如图3-1所示。图3-1 CA6140型普通车床结构示意外形图1-主轴箱；2-纵溜板；3-横溜板；4-转盘；5-方刀架；6-小溜板；7

4、-尾架；8-床身；9-右床座；10-光杠；11-丝杠；12-溜扳箱；13-左床座；14-进给箱；15-挂轮架；i6-操纵手柄v 一、主要运动形式v 车床的主运动为零件的旋转运动,由主轴通过卡盘带动零件旋转,是承担车削加工时的主要切削功率。在车削加工时,要根据被加零件材料、刀具种类、零件尺寸、工艺要求等来选择不同的切削速度和切削用量。在车削加工时,通常不要求反转,但在加工螺纹时,为避免乱扣,要反转退刀,再纵向进刀继续加工,这就要求主轴应具备有正、反转功能。v 二、电气控制线路分析v 图3-2为CA6140型普通车床的电气控制原理图,分为主电路、控制电路及照明电路三部分。图3-2 CA6140电气

5、控制原理图 v1.主电路分析v在主电路中，一共有三台电动机。M1为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架作进给运动；M2为冷却泵电动机；用来输送切削液;M3为刀架快速移动电动机。v 2.控制电路分析v（1）主轴电动机M1的控制。v（2）冷却泵电动机M2的控制v（3）刀架快速移动电动机M3的控制v3.照明、信号灯电路分析v照明与信号灯电路，由控制变压器TC的二次侧分别输出24V和6V电压,作为机床照明灯和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯,由开关SA2控制;HL为电源的信号灯。合上电源总开关Q,HL亮,表示机床控制线路电源正常。分别由FU4和FU3作短路保护。v4.常见故障分析v(1)主轴电动机M1不

6、能起动 v(2)主轴电动机M1起动后不能自锁v(3)主轴电动机M1不能启动v(4)主轴电动机M1不能停止v(5)刀架快速移动电动机M3不能起动。3.3 M7120平面磨床控制线路分析平面磨床控制线路分析v 一、M7120平面磨床的主要工作情况v平面磨床的主运动是砂轮的旋转运动。进给运动为工作台和砂轮的纵向往返运动,砂轮箱升降运动为辅助运动。工作台每完成一次纵向进给,砂轮自动作一次横向进给,只有当加工完整个平面以后,砂轮用手动作垂直进给。v M7120平面磨床主要由纵向移动手轮、砂轮箱、滑座、横向进给手轮、砂轮调节器、立柱、工作台、垂直进给手轮、床身、等部分组成。工作台上放的电磁吸盘,用来吸持工

7、件,工作台可在床身的导轨上作往返(纵向)运动,主轴可在床身的横向导轨上作横向进给运动,砂轮箱可在立柱导轨上作垂直运动。M7120平面磨床的结构如图3-3所示,图3-3 M7120平面磨床的结构示意图 v二、M7120型平面磨床的基本控制要求v(1)所使用的液压泵电动机、砂轮电动机、砂轮箱升降电动机和冷却泵电动机均采用普通笼型交流异步电动机。v (2)换向是通过工作台上的撞块碰撞床身上的液压换向开关来实现的，对磨床的砂轮、砂轮箱升降和冷却泵不要求调速。v (4)磨削工件采用电磁吸盘来吸持工件。并有必要的信号指示和局部照明。v (5)砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机采用直接起动，砂轮箱升降电

8、动机要求能正、反转。v (7)保护环节完善,对电动机设有短路保护、过载保护、电磁吸盘欠压保护等。v(3)为减少工件在磨削加工中的热变形并冲走磨屑,以保证加工精度,需用冷却液。v 三、M7120平面磨床的电气控制线路分析v 1.主电路分析v 主电路中共有四台电动机,其中Ml是液压泵电动机,用于工作台的往返运动;M2是砂轮电动机,用于砂轮转动来完成磨削加工;M3是冷却泵电动机。为砂轮磨削工件时输送冷却液,用于单向旋转。冷却泵电机M3只有在砂轮电机M2运转后才能运转。M4电动机是砂轮升降,用于磨削过程中调整砂轮与工件之间的位置。v 四台电动机的工作情况是:M1、M2和M3为单向旋转控制,M4为正、反

9、转控制。v 2.控制电路分析v (1)液压泵电动机M1的控制。v (2)砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3的控制。v (3)M4为砂轮升降控制电动机。v（4）电磁吸盘控制电路分析。v（5）保护装置。v (6)照明和指示灯电路分析。图3-4 M7120平面磨床的电气控制线路 v (1)液压泵电动机M1的控制。接通总开关Q1,由变压器一个二次侧输出135V交流电压,经桥式整流得到直流电压,使电压继电器KA得电动作,KA常开触头闭合,为起动电机做准备。然后按下启动按钮SB3,接触器KM1通电吸合并自锁,液压泵电动机M1起动运转,HL灯亮。若按下停止按钮SB2,接触器KM1线圈断电释放,电动机M1断电停

10、转。v (2)砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3的控制。按下启动按钮SB5,接触器KM2线圈得电吸合,砂轮电动机M2起动运行,由于冷却泵电动机M3通过接插器Xl与M2联动控制,冷却泵电动机M3也同时起动运行。若不需要冷却时,可将插头拉出。v 停止运行：按下停止按钮SB4，接触器KM2线圈断电释放,M2与M3同时断电停转。v热继电器FR2和FB3的常闭触头串联在KM2电路中,只要有一台电动机过载,就使KM2断电。v(3)M4为砂轮升降控制电动机。由于砂轮升降是短时运转,所以采用点动控制。当按下点动按钮SB6后,接触器KM3线圈得电吸合,电动机M4起动使砂轮上升;当上升到所需位置时,松开SB6,KM

11、3线圈断电释放,电动机M4停转,砂轮停止上升。v当按下点动按钮SB7后,接触器KM4线圈得电吸合,电动机M4起动反转,砂轮下降;当砂轮下降到所需的位置时,松开SB7,KM4线圈断电释放,电动机M4停转,砂轮停止下降。v为了防止电动机M4的正、反转线路同时接通,在对方线路中串入接触器KM4和KM3的常闭触头实现联锁控制。v （4）电磁吸盘控制电路分析。电磁吸盘是用来吸住工件以便进行磨削加工,其线圈通以直流电,使芯体被磁化,将工件牢牢吸住。吸盘的控制线路包括整流线路、控制线路和保护装置三个部分。v 充磁过程是:按下起动按钮SB8,接触器KM5线圈得电,其主触点闭合同时KM5自锁,电磁吸盘YH线圈得

12、电,工作台充磁吸住工件，联锁触头断开。v 去磁过程是：按下点动按钮SB10,接触器KM6线圈得电,使KM6主触头闭合,电磁吸盘YH线圈接入反向直流电,可使工作台和工件去磁。为防止去磁时因时间过长而使工作台反向磁化,再次吸住工件,所以接触器KM6采用点动控制。v（5）保护装置：由放电电阻R、电容C以和欠压继电器KA组成。R、C组成放电回路,吸收电磁吸盘YH线圈断电时产生的自感电动势。欠压继电器KA保证了当电源电压不足而使电磁吸盘吸不牢工件时,欠压继电器KA的常开触头断开,切断控制电路的电源,使接触器液压泵电动机Ml和砂轮电动机M2停转,防止高速旋转的工件被砂轮撞击而飞出,确保安全生产。v (6)

13、照明和指示灯电路分析。v HL1亮,表示控制电路的电源正常。v HL2亮,表示液压泵电动机M1处于运转状态,工作台正在进行往复运动。v HL3亮,表示冷却泵电动机M3及砂轮电动机M2处于运转状态。v HL4亮,表示砂轮升降电动机M4处于工作状态。v HL5亮,表示电磁吸盘YH处于工作状态;不亮则表示电磁吸盘未工作。v（7）电气线路常见故障分析v 电磁吸盘无吸力:先检查变压器TC的整流输入端熔断器FU4及电磁吸盘电路熔断器FU5的熔体是否熔断;接着检查接插器的接触是否良好,电磁吸盘YH线圈两端的出线头是否短路或断路。要学会使用万用表检查线路。v 电磁吸盘吸力不足:检查空载时整流器输出电压是否正常

14、或接触器KM5的主触点及接插器是否接触不良。v 其它故障:砂轮只能下降而不能上升或只能上升不能下降。3.4 X62W铣床结构及电气控制线路铣床结构及电气控制线路v一.铣床的主要结构及运动方式v1.X62W万能铣床的主要结构v X62W万能铣床是卧式铣床,主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、刀杆支架、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等组。如图3-5所示,床身固定在底座上,内装主轴传动机构和变速机构,床身顶部有水平导轨,悬梁可沿导轨水平移动。刀杆支架可在悬梁上水平移动。升降台可沿床身垂直导轨上下移动。横溜板在升降的水平导轨上可作平行于主轴轴线方向横向移动。工作台可沿导轨作垂直于主轴轴线的纵向移动，还

15、可绕垂直轴线左右旋转45,加工螺旋槽。v 2.X62W万能铣床的运动形式v X62W万能卧式铣床有三种运动：主运动、进给运动和辅助运动。v 主运动：铣床的主运动是指主轴带动铣刀的旋转运动。铣床加工一般有顺铣和逆铣两种,要求主轴能正反转,但铣刀种类选定了,铣削方向也就定了,通常主轴运动的方向不需经常改变。v 进给运动：铣床的进给运动是指工作台的前后(横向)、左右(纵向)和上下(垂直)6个方向的运动，或圆工作台的旋转运动。v 辅助运动：铣床的辅助运动是指工作台在进给方向上的快速运动、旋转运动等。图3-5 X62W型万能铣床外形图1-床身；2-主轴；3-刀杆；4-悬梁；5-刀杆支架；6-工作台；7-

16、回转盘；8-横溜板；9-升降台；10-底座v二.X62W万能铣床的电气控制v图3-6为X62W型卧式万能铣床电气控制电路图。M1为主轴电动机,M2为工作台进给电动机,M3为冷却泵电动机。SQ1与SQ2为工作台纵向(左右)进给位置开关,SQ3与SQ4为工作台横向(前后)和竖向(上下)进给位置开关,SA1为圆工作台转换开关。SA3是冷却泵控制开关。SA4是照明灯开关,SQ6与SQ7为由各自变速手轮控制的工作台进给变速和主轴变速冲动开关。图3-6 X62W型卧式万能铣床电气控制电路图 v（一）、主电路分析v主电路共有三台电动机。v 1.M1是主轴电动机,拖动主轴带动铣刀进行铣削加工,起动和停止采用两

17、地控制,一处在升降台上,一处在床身上，KM1是M1的起动接触器,SA5是主轴换向开关。v2.M2是进给电动机,通过操纵手柄和机械离合器的配合后可进行工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，由接触器KM3、KM4控制M2的正反转。6个方向的运动是联锁的。v 3.M3是冷却泵电动机,供应切削液,主轴电动机M1和冷却泵电动机M3采用顺序控制,当M1起动后M3才能起动,由转换开关SA3控制。v 4.三台电动机M1、M2、M3共用熔断器FU1作短路保护,热继电器FRl,FR2,FR3分别作过载保护。v（二）控制电路分析v1.主轴电动机Ml的控制v（1）起动运行：接通主轴换向开关SA5，,然后

18、按下起动按钮SB1(或 SB2),接触器KM1线圈得电，KMl辅助触头自锁，电动机M1主轴起动运行。v（2）停止运行：按下停止按钮SB3(或SB4),接触器KM1断电，速度继电器KS正转常开触头闭合，接触器KM2通电当M1转速降低到较低时,速度继电器KS常开触头复位，接触器KM2断电，M1停转,反接制动结束。v（3）主轴的变速冲动控制:v X62W万能铣床主轴的变速采用孔盘机构,集中操纵。变速可以在停车时变速,也可以在主轴旋转时进行变速。无需先按停止按钮,利用变速手柄与限位开关SQ7的联动机构进行控制。v 变速时:先把变速手柄拉出,使齿轮组脱离啮合,调到新的转速后将手柄以较快的速度推回原处,使

19、改变了传动比的齿轮重新啮合。v 运行变速：主轴在运行中变速，通过限位开关SQ7先使KM1断电，再使KM2通电,电动机M1先进行反接制动,转速迅速下降后再进行变速操作。v2.进给电动机M2的电气控制 v (1)圆工作台的控制:由转换开关SA1控制。v (2)工作台左右进给的控制:工作台运动由工作台纵向操作手柄控制,手柄有三个位置:左位、中位、右位。v 停止运行:将手柄扳向中位,脱离开纵向进给离合器,断开SQ1。接触器KM3断电，进给电动机M2停止，工作台停止。v (3)工作台前后、上下进给的控制:工作台的前后和上下运动由垂直和横向手柄控制,该手柄有五个位置:有上、下、前、后、中五个位置，中间位置

20、为停位。v 3.工作台的快速移动控制v 当需要工作台快速移动时,将操作手柄扳向相应的方向。按下快速移动按钮SB5或SB6,接触器KM5得电,电动机M2正转或反转运行。快速移动电磁铁YA得电，带动工作台实现相应方向的快速移动。断开SB5(SB6)，接触器KM5断电,快速移动电磁铁YA断电，快速移动停止。工作台仍按原来进给速度原方向继续进给，快速移动是点动控制的。v 4.进给变速的冲动控制v 进给变速冲动是由进给变速手柄配合进给变速冲动限位开关SQ6实现的。v 运行过程:先起动主轴电动机,拉出磨菇形变速手柄,将将进给变速手柄向外拉，对准所需速度,其连杆机构压动限位（行程）开关SQ6，使接触器KM3

21、瞬时通电,M2电动机瞬时冲动,当齿轮完全啮合,再把手柄推回原位,SQ6开关又恢复原来的状态,KM3失电,进给变速冲动过程完成。v 5.冷却泵及照明电路的控制v (l)冷却泵电动机控制：主轴电动机M1和冷却泵电动机M3采用顺序控制,只有主轴电动机M1起动后冷却泵电动机M3才能起动。通常是在铣削加工过程中由转换开关SA3控制,使接触器KM6得电，电动机M3起动，拖动冷却泵送出切削液。v(2)照明电路：铣床的照明由变压器T输出36V的安全电压,由开关SA4控制照明灯。v 6.控制电路的联锁 v （1）进给主运动与主运动具有顺序联锁：进给电气控制电路接在主电动机接触器KM1自锁触头之后,这就保证了主轴电动机M1起动后，才可起动进给电动机M2。而主轴停止时,进给立即停止。v （2）工作台六个进给方向的联锁：工作台进给的六个方向具有机械和电气的双重联锁。当铣床工作时,只允许一个进给方向运动,工作台操作手柄只能有一个工作位置,根据电气原理图3-6可知，构成进给运动的联锁控制有两条支路,一条由限位开关SQ3、SQ4的常闭触头串联组成,另一条由SQ2、SQ1的常闭触头串联组成,且串联在接触器KM3或KM4线圈电路中。