X6132铣床的电气控制线路分析.docx
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X6132铣床的电气控制线路分析
X6132铣床的电气控制线路分析
教学目标：
能够熟练分析机床电气操纵线路工作过程
一、工作任务
分析图3-1工作原理
二、相关实践性知识
〔一〕铣床认识〔回忆机加工实习对铣床的认识〕
1．铣床的结构认识
X6132万能卧式铣床要紧构造由床身、悬梁及刀杆支架、工作台、溜板和升降台等几部分组成，其外形图如图3-6所示。
〔说明：
要紧关注可移动部分的结构〕
主轴〔铣刀〕→主轴电机→主轴电机操纵电路
工作台→进给电机→进给电机操纵电路
箱形的床身4固定在底座14上，在床身内装有主轴传动机构及主轴变速操纵机构。
在床身的顶部有水平导轨，其上装有带着一个或两个刀杆支架的悬梁。
刀杆支架用来支承安装铣刀心轴的一端，而心轴的另一端那么固定在主轴上。
在床身的前方有垂直导轨，一端悬持的升降台可沿之作上下移动。
在升降台上面的水平导轨上，装有可平行于主轴轴线方向移动〔横向移动〕的溜板10。
工作台8可沿溜板上部转动部分9的导轨在垂直与主轴轴线的方向移动〔纵向移动〕。
如此，安装在工作台上的工件能够在三个方向调整位置或完成进给运动。
此外，由于转动部分对溜板10可绕垂直轴线转动一个角度〔通常为±450〕，如此，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，还能在倾斜方向进给，从而完成铣螺旋槽的加工。
2．铣床的运动情形认识
主运动：
铣刀的旋转运动。
进给运动：
工件相关于铣刀的移动。
工作台的左右、上下和前后进给移动。
旋转进给移动：
装上附件圆工作台。
工作台是用来安装夹具和工件。
在横向溜板上的水平导轨上，工作台沿导轨作左、右移动。
在升降台的水平导轨上，使工作台沿导轨前、后移动。
升降台依靠下面的丝杠，沿床身前面的导轨同工作台一起上、下移动。
变速冲动：
为了使主轴变速、进给变速时变换后的齿轮能顺利地啮合，主轴变速时主轴电动机应能转动一下，进给变速时进给电动机也应能转动一下。
这种变速时电动机略微转动一下，称为变速冲动。
其它运动有：
进给几个方向的快移动运动；工作台上下、前后、左右的手摇移动；回转盘使工作台向左、右转动±45０；悬梁及刀杆支架的水平移动。
除进给几个方向的快移运动由电动机拖动外，其余均为手动。
进给速度与快移速度的区别，只只是是进给速度低，快移速度高，在机械方面由改变传动链来实现。
3．铣床加工对操纵线路要求分析—从运动情形看电气操纵要求
〔1〕主运动——铣刀的旋转运动
机械调速：
铣刀直径、工件材料和加工精度的不同，要求主轴的转速也不同。
正反转操纵：
顺铣和逆铣两种铣削方式的需要。
制动：
为了缩短停车时刻，主轴停车时采纳电磁离合器机械制动。
变速冲动：
为使主轴变速时变速器内齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在变速时具有变速冲动。
〔2〕进给运动——工件相关于铣刀的移动
什么缘故进给运动需要纵向、横向和垂直三个方向运动？
运动方向：
纵向、横向和垂直六个方向。
实现方法：
通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给电动机的正反转来实现的。
联锁要求：
主轴电动机和进给电动机的联锁：
在铣削加工中，为了不使工件和铣刀碰撞发生事故，要求进给拖动一定要在铣刀旋转时才能进行，因此要求主轴电动机和进给电动机之间要有可靠的联锁。
纵向、横向、垂直方向与圆工作台的联锁：
为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时，只承诺工作台作一个方向的进给运动。
在使用圆工作台加工时，不承诺工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。
为此，各方向进给运动之间应具有联锁环节。
两地操纵：
便于操作。
冷却润滑要求：
铣削加工中，依照不同的工件材料，也为了延长刀具的寿命和提高加工质量，需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑，而有时又不采纳，因此采纳转换开关操纵冷却泵电动机单向旋转。
此外还应配有安全照明电路。
〔二〕元器件认识
1．电磁离合器
〔1〕结构认识〔摩擦片式电磁离合器〕：
电磁离合器的结构图如图3-7所示。
要紧由激磁线圈、铁芯、衔铁、摩擦片及联接件等组成。
一样采纳直流24V作为供电电源。
〔2〕动作原理分析：
主动轴1的花键轴端，装有主动摩擦片2，它能够沿轴向自由移动，因系花键联接，将随主动轴一起转动。
从动摩擦片3与主动摩擦片交替装叠，其外缘凸起部分卡在与从动齿轮4固定在一起的套筒5内，因而从动摩擦片能够随同从动齿轮，在主动轴转动时它能够不转。
当线圈6通电后，将摩擦片吸向铁芯7，衔铁8也被吸住，紧紧压住各摩擦片。
依靠主、从动摩擦片之间的摩擦力，使从动齿轮随主动轴转动。
线圈断电时，装在内外摩擦片之间的圈状弹簧使衔铁和摩擦片复原，离合器即失去传递力矩的作用。
线圈一端通过电刷和滑环9输入直流电，另一端可接地。
作用：
电磁离合器是一种自动化执行元件，它利用电磁力的作用来传递或中止机械传动中的扭矩。
类型认识：
依照结构不同，分为摩擦片式电磁离合器、牙嵌式电磁器、磁粉式电磁器和涡流式电磁离合器等
〔三〕电气线路分析
1．主轴电动机操纵线路分析
〔1〕电路图
〔2〕原理分析
①主轴的起动过程分析
换向开关SA1旋转到所需要的旋转方向→起动按钮SB5或SB6→接触器KM1线圈通电→常开辅助触点KM1〔6-7〕闭合进行自锁，同经常开主触点闭合→主轴电动机M1旋转。
在主轴起动的操纵电路中串联有热继电器FR1和FR2的常闭触点〔22-23〕和〔23-24〕。
如此，当电动机M1和M2中有任一台电动机过载，热继电器常闭触点的动作将使两台电动机都停止。
主轴起动的操纵回路为：
1→SA2-1→SQ6-2→SB1-1→SB2-1→SB5〔或SB6〕→KM1线圈→KT→22→FR2→23→FR1→24
②主轴的停车制动过程分析按下停止按钮SB1或SB2→其常闭触点〔3-4〕或〔4-6〕断开→接触器KM1因断电而开释，但主轴电动机等因惯性仍旧在旋转。
按停止按钮时应按到底→其常开触点〔109-110〕闭合→主轴制动离合器YC1因线圈通电而吸合→使主轴制动，迅速停止旋转。
③主轴的变速冲动过程分析主轴变速时，第一将变速操纵盘上的变速操作手柄拉出，然后转动变速盘，选好速度后再将变速操作手柄推回。
当把变速手柄推回原先位置的过程中，通过机械装置使冲动开关SQ6-1闭合一次，SQ6-2断开。
SQ6-2〔2-3〕断开→KM1接触器断电；SQ6-1瞬时闭合→时刻继电器KT通电→其常开触点〔5-7〕瞬时闭合→接触器KM1瞬时通电→主轴电动机作瞬时转动，以利于变速齿轮进入啮合位置；同时，延时继电器KT线圈通电→其常闭触点〔25-22〕延时断开→KM1接触器断电，以防止由于操作者延长推回手柄的时刻而导致电动机冲动时刻过长、变速齿轮转速高而发生打坏轮齿的现象。
主轴正在旋转，主轴变速时不必先按停止按钮再变速。
这是因为当变速手柄推回原先位置的过程中，通过机械装置使SQ6-2〔2-3〕触点断开，使接触器KM1因线圈断电而开释，电动机M1停止转动。
④主轴换刀时的制动过程分析为了使主轴在换刀时不随意转动，换刀前应将主轴制动。
将转换开关SA2扳到换刀位置→其触点〔1-2〕断开了操纵电路的电源，以保证人身安全；另一个触点〔109-110〕接通了主轴制动电磁离合器YC1，使主轴不能转动。
换刀后再将转换开关SA2扳回工作位置→触点SA2-1〔1-2〕闭合，触点SA2-2〔109-110〕断开→主轴制动离合器YC1断电，接通操纵电路电源。
2。
进给电动机操纵线路分析
〔1〕原理图
〔2〕工作台纵向进给操纵机构图
〔3〕1台进给电机拖动工作台六个方向运动示意图
〔4〕工作原理分析
条件：
将电源开关Q1合上，起动主轴电机M1，接触器KM1吸合自锁，进给操纵电路有电压，就能够起动进给电动机M3。
①工作台纵向〔左、右〕进给运动的操纵分析
先将圆工作台的转换开关SA3扳在〝断开〞位置，这时，转换开关SA3上的各触点的通断情形见表3-1。
表3-1圆工作台转换开关SA3触点通断情形
触点
圆工作台位置
接通
断开
SA3-1〔13-16〕
-
+
SA3-2〔10-14〕
+
-
SA3-3〔9-10〕
-
+
由于SA3-1〔13-16〕闭合，SA3-2〔10-14〕断开，SA3-3〔9-10〕闭合，因此这时工作台的纵向、横向和垂直进给的操纵电路如图3-10所示。
向右运动步骤：
工作台纵向运动手柄扳到右边位置，一方面进给电动机的传动链和工作台纵向移动机构相联结，另一方面压下向右进给的微动开关SQ1→常闭触点SQ1-2〔13-15〕断开，同经常开触点SQ1-1〔14-16〕闭合→接触器KM2因线圈通电→进给电动机M3就正向旋转，拖动工作台向右移动。
向右进给的操纵回路是：
9→SQ5-2→SQ4-2→SQ3-2→SA3-1→SQ1-1→KM2线圈→KM3→21。
向左运动步骤：
将纵向进给手柄向左，一方面进给电动机的传动链和工作台纵向移动机构相联结，另一方面压下向左进给的微动开关SQ2→常闭触点SQ2-2〔10-15〕断开，同经常开触点SQ2-1〔16-19〕闭合→接触器KM3因线圈通电→进给电动机M3就反向转动→拖动工作台向左移动。
向左进给的操纵回路是：
9→SQ5-2→11→SQ4-2→12→SQ3-2→13→SA3-1→16→SQ2-1→19→KM3线圈→20→KM2→21。
当将纵向进给手柄扳回到中间位置〔或称零位〕时，一方面纵向运动的机械机构脱开，另一方面微动开关SQ1和SQ2都复位，其常开触点断开，接触器KM2和KM3开释，进给电动机M3停止，工作台也停止。
终端限位爱护的实现：
在工作台的两端各有一块挡铁，当工作台移动到挡铁碰动纵向进给手柄位置时，会使纵向进给手柄回到中间位置，实现自动停车。
这确实是终端限位爱护。
调整挡铁在工作台上的位置，能够改变停车的终端位置。
②工作台横向〔前、后〕和垂直〔上、下〕进给运动的操纵分析
条件：
圆工作台转换开关SA3扳到〝断开〞位置，这时的操纵线路也如图3-10所示。
操作手柄：
操纵工作台横向联合向进给运动和垂直进给运动的手柄为十字手柄。
它有两个，分别装在工作台左侧的前、后方。
它们之间有机构联接，只需操纵其中的任意一个即可。
手柄有上、下、前、后和零位共五个位置。
进给也是由进给电动机M3拖动。
向下或向前操纵步骤：
条件：
KM1得电，即主轴电动机起动，同时SA3在〝断开〞位置。
向下操纵：
手柄在〝下〞位置，SQ8被压，SQ8-1闭合→YC5得电→电动机得传动机构和垂直方向的传动机构相连，同时SQ3被压→KM2得电→M3正转→工作台下移。
向上操纵：
手柄在〝上〞位置，SQ8被压，SQ8-1闭合→YC5得电→电动机得传动机构和垂直方向的传动机构相连，同时SQ4被压→KM3得电→M3反转→工作台上移。
向前操纵：
手柄在〝前〞位置，SQ7被压，SQ7-1闭合→YC4得电→电动机得传动机构和横向传动机构相连，同时SQ3被压→KM2得电→M3正转→工作台前移。
向后操纵：
手柄在〝后〞位置，SQ7被压，SQ7-1闭合→YC4得电→电动机得传动机构和横向传动机构相连，同时SQ4被压→KM3得电→M3反转→工作台后移。
向下、向前操纵回路是：
6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SA3-1→16→SQ3-1→KM2线圈→18→KM3→21。
向上、向后操纵回路是：
6→KM1→9→SA3－3→10→SQ2－2→15→SQ1－2→13→SA3－1→16→SQ4－1→19→KM3线圈→20→KM2→21。
当手柄回到中间位置时，机械机构都已脱开，各开关也都已复位，接触器KM2和KM3都已开释，因此进给电动机M3停止，工作台也停止。
总结：
向上、下进给时，SQ8闭合→YC5得电，电动机的传动机构与垂直方向传动机构相连。
向前、后进给时，SQ7闭合→YC4得电，电动机的传动机构与横向传动机构相连。
向下、前进给时，SQ3闭合→KM2得电→M3得电正转。
向上、后进给时，SQ4闭合→KM3得电→M3得电反转。
③工作台的快速移动
什么缘故要快速移动？
为了缩短对刀时刻
快速移动的操纵电路如图3-14所示。
主轴起动以后，将操纵工作台进给的手柄扳到所需的运动方向，工作台就按操纵手柄指定的方向作进给运动〔进给电机的传动链M与A或B或C相连，见图3-12〕。
这时如按下快速移动按钮SB3或SB4→接触器KM4线圈通电→KM4常闭触点〔102-108〕断开→进给电磁离合器YC2失电。
同时KM4常开触点〔102-107〕闭合→电磁离合器YC3通电，接通快速移动传动链〔进给电机的传动链M与a或b或c相连，见图3-12〕。
工作台按原操作手柄指定的方向快速移动。
当松开快速移动按钮SB3或SB4→接触器KM4因线圈断电→快速移动电磁离合器YC3断电，进给电磁离合器YC2得电，工作台就以原进给的速度和方向连续移动。
④进给变速冲动
什么缘故变速冲动？
为了使进给变速时齿轮容易啮合。
变速过程分析：
条件：
先起动主轴电动机M1，使接触器KM1吸合，它在进给变速冲动操纵电路中的常开触点〔6-9〕闭合。
过程分析：
变速时将变速盘往外拉到极限位置，再把它转到所需的速度，最后将变速盘往里推。
在推的过程中挡块压一下微动开关SQ5，其常闭触点SQ5-2〔9-11〕断开一下，同时，其常开触点SQ5-1〔11-14〕闭合一下，接触器KM2短时吸合，进给电动机M3就转动一下。
当变速盘推到原位时，变速后的齿轮已顺利啮合。
变速冲动的操纵回路是：
6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SQ3-2→12→SQ4-2→11→SQ5-1→14→KM2线圈→18→KM3→21。
⑤圆形工作台时的操纵
圆工作台有什么作用？
铣削圆弧和凸轮等曲线。
圆工作台由进给电动机M3经纵向传动机构拖动。
圆工作台的操纵电路如图3-16所示。
条件1：
圆工作台转换开关SA3转到〝接通〞位置，SA3的触点SA3-2〔13-16〕断开，SA3-2〔10-14〕闭合，SA3-3〔9-10〕断开。
条件2：
工作台的进给操作手柄都扳到中间位置。
按下主轴起动按钮SB5或SB6→接触器KM1吸合并自锁→KM1的常开辅助触点〔6-9〕也同时闭合→接触器KM2也紧接着吸合→进给电动机M3正向转动，拖动圆工作台转动。
因为只能接触器KM2吸合，KM3不能吸合，因此圆工作台只能沿一个方向转动。
圆工作台的操纵回路是：
6→KM1→9→SQ5-2→11→SQ4-2→12→SQ3-2→13→SQ1-2→15→SQ2-2→10→SA3-2→14→KM2线圈→18→KM3→21。
⑥进给的联锁
a．主轴电动机与进给电动机之间的联锁
什么缘故设置如此的联锁？
防止在主轴不转时，工件与铣刀相撞而损坏机床。
联锁的实现方法：
在接触器KM2或KM3线圈回路中串连KM1常开辅助触点〔6-9〕。
b．工作台不能几个方向同时移动
什么缘故设置如此的联锁？
工作台两个以上方向同进给容易造成事故。
联锁的实现方法：
由于工作台的左右移动是由一个纵向进给手柄操纵，同一时刻内可不能又向左又向右。
工作台的上、下、前、后是由同一个十字手柄操纵，同一时刻内这四个方向也只能一个方向进给。
因此只要保证两个操纵手柄都不在零位时，工作台可不能沿两个方向同时进给即可。
将纵向进给手柄可能压下的微动开关SQ1和SQ2的常闭触点SQ1-2〔13-15〕和SQ2-2〔10-15〕串联在一起，再将垂直进给和横向进给的十字手柄可能压下的微动开关SQ3和SQ4的常闭触点SQ3-2〔12-13〕和SQ14-2〔11-12〕串联在一起，并将这两个串联电路再并联起来，以操纵接触器KM2和KM3的线圈通路。
假如两个操作手柄都不在零位，那么有不同的支路的两个微动开关被压下，其常闭触点的断开使两条并联的支路都断开，进给电动机M3因接触器KM2和KM3的线圈都不能通电而不能转动。
c.进给变速时两个进给操纵手柄都必须在零位
什么缘故设置如此的联锁？
为了安全起见，进给变速冲动时不能有进给移动。
联锁的实现方法：
SQ1或SQ2、SQ3或SQ4的四个常闭触点SQ1-2、SQ2-2、SQ3-2和SQ4-2串联在KM2线圈回路。
当进给变速冲动时，短时刻压下微动开关SQ5，其常闭触点SQ5-2〔9-11〕断开，其常开触点SQ5-1〔11-14〕闭合，假如有一个进给操纵手柄不在零位，那么因微动开关常闭触点的断开而接触器KM2不能吸合，进给电动机M3也就不能转动，防止了进给变速冲动时工作台的移动。
d.圆工作台的转动与工作台的进给运动不能同时进行
联锁的实现方法：
SQ1或SQ2、SQ3或SQ4的四个常闭触点SQ1-2、SQ2-2、SQ3-2或SQ4-2是串联在KM2线圈的回路中，
当圆工作台的转换开关SA3转到〝接通〞位置时，两个进给手柄可能压下微动开关SQ1或SQ2、SQ3或SQ4的四个常闭触点SQ1-2、SQ2-2、SQ3-2或SQ4-2。
假如有一个进给操纵手柄不在零位，那么因开关常闭触点的断开而接触器KM2不能吸合，进给电动机M3不能转动，圆工作台也就不能转动。
只有两个操纵手柄复原到零位，进给电动机M3方可旋转，圆工作台方可转动。
4．照明电路
照明变压器T将380V的交流电压降到36V的安全电压，供照明用。
照明电路由开关SA4、SA5分别操纵灯泡EL1、EL2。
熔断器FU3用作照明电路的短路爱护。
整流变压器TC2输出低压交流电，经桥式整流电路供给五个电磁离合器以36V直流电源。
操纵变压器TC1输出127V交流操纵电压。
〔四〕X6132铣床常见电气故障分析
1．故障现象：
主轴电动机M1不能起动，分析缘故。
缘故分析：
假如转换开关SA2在断开位置。
那么故障缘故为：
①SQ6、SB1、SB2、SB5、SB6、KT延时触点任一个接触不良或者回路断路。
②热继电器FR1、FR2动作后没有复位导致它们的常闭触点不能导通。
③接触器KM1线圈断路。
2．故障现象：
主轴电动机不能变速冲动或冲动时刻过长，分析缘故。
缘故分析：
①SQ6-1触点或者时刻继电器KT的触点接触不良。
②冲动时刻过长的缘故是时刻继电器KT的延时太长。
3．故障现象：
工作台各个方向都不能进给
缘故分析：
①KM1的辅助触点KM1〔6-9〕接触不良。
②热继电器FR3动作后没有复位。
4．故障现象：
进给不能变速冲动
缘故分析：
假如工作台能正常各个方向进给，那么故障可能的缘故是SQ5-1常开触点坏。
5．故障现象：
工作台能够左、右和前、下运动而不能后、上运动
缘故分析：
由于工作台能左右运动，因此SQ1、SQ2没有故障；由于工作台能够向前、向下运动，因此SQ7、SQ8、SQ3没有故障，因此故障的可能缘故是SQ4行程开关的常开触点SQ4-1接触不良。
6．故障现象：
工作台能够左、右和前、后运动而不能上、下运动
缘故分析：
由于工作台能左右运动，因此SQ1、SQ2没有故障；由于工作台能前后运动，因此SQ3、SQ4、SQ7、YC4没有故障，因此故障可能的缘故是SQ8常开触点接触不良或YC5线圈坏。
7．故障现象：
工作台不能快速移动
缘故分析：
假如工作台能够正常进给，那么故障可能的缘故是SB3或SB4、KM4常开触点，YC3线圈坏。
三、拓展性知识
1．机床电器位置认识
表3-2X6132铣床的要紧电器设备表
序号
符号
名称及用途
1
M1
主轴电动机
2
M2
冷却泵电动机
3
Q1
电源开关
4
Q2
冷却泵电动机起停用转换开关
5
SA1
主轴正反转用转换开关
6
SA2
主轴制动和松开用主令开关
7
SA3
圆工作台转换开关
8
SB1
主轴停止制动按钮
9
SB2
主轴停止制动按钮
10
SB3
快速移动按钮
11
SB4
快速移动按钮
12
SB5
主轴起动按钮
13
SB6
主轴起动按钮
14
SQ1
向右用微动开关
15
SQ2
向左用微动开关
16
SQ3
向下、向前用微动开关
17
SQ4
向上、向后用微动开关
18
SQ5
进给变速冲动微动开关
19
SQ6
主轴变速冲动微动开关
20
SQ7
横向微动开关
21
SQ8
升降微动开关
22
YC1
主轴制动离合器
23
YC2
进给电磁离合器
24
YC3
快速移动电磁离合器
25
YC4
横向进给电磁离合器
26
YC5
升降电磁离合器
三、练习
1．试述X6132主轴变速的操作过程，在主轴转与主轴不转时，进行主轴变速，电路工作情形有何不同？
2．X6132进给变速冲动是如何实现的？
在进给与不进给时，进行进给变速，电路工作情形有何不同？
3．X6132铣床主轴停车时不能迅速停车，故障何在？
如何检查？
4．假设X6132铣床工作台只能左、右和前、下运动，不能进行后、上运动，故障缘故是什么？
假设工作台能左、右、前、后运动，不能进行上、下运动，故障缘故又是什么？
5．X6132铣床主轴可正反转，但无进给及快速移动，试分析故障缘故何在？
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