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机床大作业

《机床电气控制技术》

大作业

题目：

X62W卧式万能铣床

专业名称：

电气工程及其自动化

班级：

16-21专升本

学号：

20160272040

姓名：

于宗江

指导教师：

王晓兵

成绩：

目录

一X62W万能铣床基本组成1

1.1X62W万能铣床简介1

1.2X62W万能铣床的控制要求2

二X62W万能铣床工作原理3

2.1X62W万能铣床工作原理3

2.2X62W万能铣床电力拖动的特点3

三X62W万能铣床电气控制原理5

3.1机床的主要结构及运动形式5

3.2机床对电气线路的主要要求5

3.3电气控制线路分析6

四X62W万能铣床电气线路的故障与维修13

五参考文献15

一X62W万能铣床基本组成

1.1X62W万能铣床简介

常用的万能铣床有两种:

一是卧式万能铣床,型号为X62W;另一种为立式万能铣床,型号为X53K。

万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。

1—床身（立柱）2—主轴3—刀杆4—悬梁5—支架

6—工作台7—回转盘8—横溜板9—升降台10—底座

图1-1铣床外部结构图

图1-1所示为X62W型卧式万能铣床。

它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。

在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。

在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（前后移动）的溜板。

溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动）。

工作台上有T形槽用来固定工件。

这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。

1.2X62W万能铣床的控制要求

（1）主轴电动机M1有三种控制：

正反转起动，反接制动和变速冲动。

（2）工作台进给电动机M2有三种控制：

进给、快速移动和变速冲动。

（3）M3拖动冷却泵提供冷却液，只需单向运行。

（4）为了能及时实现控制，机床设置了两套操纵系统，再机床正面及侧都安装了相同的按钮、手轮和手柄，操作方面，以实现两地控制。

（5）为了保证安全，防止事故，机床有顺序的动作，采用了联锁。

（6）三台电动机都设有过载保护，控制线路设有短路保护，工作台的六个方向，都设有终端保护。

二X62W万能铣床工作原理

2.1X62W万能铣床工作原理

机械部分是由机架、工作台、卧铣主轴、可拆装立铣头、工作台传动变速箱、主轴传动变速箱组成。

电路由控制线路、主轴电机（约7.5KW，1450r/min）、工作台电机（2.4KW）、冷却水泵电机（0.12KW）、离合线圈、24V照明线路组成。

原理：

由三相380V供电，电机带动变速箱传动到主轴及工作台。

用装在主轴上的刀具对装在工作台的工件进行切削。

冷却水泵泵出冷却液对切削部分进行冷却。

变速箱可选择合理的转速和线速。

其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为线切割的电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。

线切割主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如线切割可以加工冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、线切割还可以加工各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等。

2.2X62W万能铣床电力拖动的特点

（1）铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，要求主轴电动机能正反转，因正反操作并不频繁，所以由床身下侧电器箱上的组合开光来改变电源相序实现。

（2）由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，故主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。

（3）铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，所以也要求进给电动机能正反转，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。

进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。

圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。

（4）根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下的电气联锁措施：

为了防止刀具和铣床的损坏，只有主轴旋转后才允许有进给运动和进给方向的快速运动。

为了减小加工表面的粗糙度，只有进给停止后主轴才能停止或同时停止。

该铣床采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现进给运动6个方向的连锁。

主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后顺时点动。

当主轴电动机或冷却泵过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。

（5）要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。

三X62W万能铣床电气控制原理

3.1机床的主要结构及运动形式

1主要结构

由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、横溜板和升降台等几部分组成，如图3-1所示。

图3-1X62W万能铣床外形图

2运动形式

（1）主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动机构，当机构中的一个双联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。

（2）工作台面的移动是由进给电动机驱动，它通过机械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动，即：

工作台面能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向（左、右）移动；工作台面借助横溜板作横向（前、后）移动；工作台面还能借助升降台作垂直（上、下）移动。

3.2机床对电气线路的主要要求

（1）机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。

（2）由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。

（3）工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。

同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬间冲动、快速进给及两地控制等要求。

（4）冷却泵电动机只要求正转。

（5）进给电动机与主轴电动机需实现两台电动的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。

3.3电气控制线路分析

机床电气控制线路见图。

电气原理图是由主电路、控制电路和照明电路三部分组成。

1主电路

有三台电动机。

M1是主轴电动机；M2是进给电动机；M3是冷却泵电动机。

（1）主轴电动机M1通过换相开关SA5与接触器KM1配合，能进行正反转控制，而与接触器KM2﹑制动电阻器R及速度继电器的配合,能实现串电阻瞬时冲动和正反转反接制动控制,并能通过机械进行变速。

（2）进给电动机M2能进行正反转控制，通过接触器KM3、KM4与行程开关及KM5、牵引电磁铁YA配合，能实现进给变速时的瞬时冲动、六个方向的常速进给和快速进给控制。

（3）冷却泵电动机M3只能正转。

（4）熔断器FU1作机床总短路保护，也兼作M1的短路保护；FU2作为M2、M3及控制变压器TC、照明灯EL的短路保护；热继电器FR1、FR2、FR3分别作为M1、M2、M3的过载保护。

2控制电路

（1）主轴电动机的控制（电路见图3-2）

图3-2主轴电动机控制电气原理图

据以上分析可写出主轴电机转动（即按SB3或SB4）时控制线路的通路：

1－2－3－7－8－9－10－KM1线圈－O；主轴停止与反接制动（即按SB1或SB2）时的通路：

1－2－3－4－5－6－KM2线圈－O

①SB1、SB3与SB2、SB4是分别装在机床两边的停止（制动）和启动按钮，实现两地控制，方便操作。

②KM1是主轴电动机启动接触器，KM2是反接制动和主轴变速冲动接触器。

③SQ7是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。

④主轴电动机需启动时，要先将SA5扳到主轴电动机所需要的旋转方向，然后再按启动按钮SB3或SB4来启动电动机M1。

⑤M1启动后，速度继电器KS的一副常开触点闭合，为主轴电动机的停转制动作好准备。

⑥停车时，按停止按钮SB1或SB2切断KM1电路，接通KM2电路，改变M1的电源相序进行串电阻反接制动。

当M1的转速低于120转/分时，速度继电器KS的一副常开触点恢复断开，切断KM2电路，M1停转，制动结束。

图3-3主轴变速冲动控制示意图

⑦主轴电动机变速时的瞬动（冲动）控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上联动机构进行控制的。

变速时，先下压变速手柄，然后拉到前面，当快要落到第二道槽时，转动变速盘，选择需要的转速。

此时凸轮压下弹簧杆，使冲动行程SQ7的常闭触点先断开，切断KM1线圈的电路，电动机M1断电；同时SQ7的常开触点后接通，KM2线圈得电动作，M1被反接制动。

当手柄拉到第二道槽时，SQ7不受凸轮控制而复位，M1停转。

接着把手柄从第二道槽推回原始位置时，（图3-3主轴变速冲动控制示意图）凸轮又瞬时压动行程开关SQ7，使M1反向瞬时冲动一下，以利于变速后的齿轮啮合。

（图3-3是主轴变速冲动控制示意图）但要注意，不论是开车还是停车时，都应以较快的速度把手柄推回原始位置，以免通电时间过长，引起M1转速过高而打坏齿轮。

（2）工作台进给电动机的控制，工作台的纵向、横向和垂直运动都由进给电动机M2驱动，接触器KM3和KM4使M2实现正反转，用以改变进给运动方向。

它的控制电路采用了与纵向运动机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4、组成复合联锁控制。

即在选择三种运动形式的六个方向移动时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态。

由原理图可知：

M2电机在主轴电机M1起动后才能进行工作。

在机床接通电源后，将控制圆工作台的组合开关SA3-2（21-19）扳到断开状态，使触点SA3-1（17－18）和SA3-3（11－21）闭合，然后按下SB3或SB4，这时接触器KM1吸合，使KM1（8－12）闭合，就可进行工作台的进给控制。

①工作台纵向（左右）运动的控制，工作台的纵向运动是由进给电动机M2驱动，由纵向操纵手柄来控制。

此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的顶面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。

手柄有三个：

向左、向右、零位。

当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构压下行程SQ2或SQ1，使接触器KM4或KM3动作，控制进给电动机M2的转向。

工作台左右运动的行程，可通过调整安装在工作台两端的撞铁位置来实现。

当工作台纵向运动到极限位置时，撞铁撞动纵向操纵手柄，使它回到零位，M2停转，工作台停止运动，从而实现了纵向终端保护。

工作台向左运动：

在M1启动后，将纵向操作手柄扳至向右位置，一方面机械接通纵向离合器，同时在电气上压下SQ2，使SQ2-2断，SQ2-1通，而其他控制进给运动的行程开关都处于原始位置，此时使KM4吸合，M2反转，工作台向右进给运动。

其控制电路的通路为：

11－15－16－17－18－24－25－KM4线圈－O，工作台向右运动：

当纵向操纵手柄扳至向左位置时，机械上仍然接通纵向进给离合器，但却压动了行程开关SQ1，使SQ1-2断，SQ1-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向右进给运动，其通路为：

11－15－16－17－18－19－20－KM3线圈－O。

②工作台垂直（上下）和横向（前后）运动的控制：

工作台的垂直和横向运动，由垂直和横向进给手柄操纵。

此手柄也是复式的，有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。

手柄的联动机械一方面压下行程开关SQ3或SQ4，同时能接通垂直或横向进给离合器。

操纵手柄有五个位置（上、下、前、后、中间），五个位置是联锁的，工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁，将操纵十字手柄撞到中间位置，使M2断电停转。

工作台向后（或者向上）运动的控制：

将十字操纵手柄扳至向后（或者向上）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ3，使SQ3-2断，SQ3-1通，使KM3吸合，M2正转，工作台向后（或者向上）运动。

其通路为：

11－21－22－17－18－19－20－KM3线圈－O；工作台向后（或者向上）运动的控制：

将十字操纵手柄扳至向前（或者向下）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ4，使SQ4-2断，SQ4-1通，使KM4吸合，M2反转，工作台向前（或者向下）运动。

其通路为：

11－21－22－17－18－24－25－KM4线圈－O。

③进给电动机变速时的瞬动（冲动）控制：

变速时，为使齿轮易于啮合，进给变速与主轴变速一样，设有变速冲动环节。

当需要进行进给变速时，应将转速盘的蘑菇形手轮向外拉出并转动转速盘，把所需进给量的标尺数字对准箭头，然后再把蘑菇形手轮用力向外拉到极限位置并随即推向原位，就在一次操纵手轮的同时，其连杆机构二次瞬时压下行程开关SQ6，使KM3瞬时吸合，M2作正向瞬动。

其通路为：

11－21－22－17－16－15－19－20－KM3线圈O，由于进给变速瞬时冲动的通电回路要经过SQ1-SQ4四个行程开关的常闭触点，因此只有当进给运动的操作手柄都在中间（停止）位置时，才能实现进给变速冲动控制，以保证操作时的安全。

同时，与主轴变速时冲动控制一样，电动机的通电时间不能太长，以防止转速过高，在变速时打坏齿轮。

④工作台的快速进给控制：

为提高劳动生产率，要求铣床在不作铣切加工时，工作台能快速移动。

工作台快速进给也是由进给电动机M2来驱动，在纵向、横向和垂直三种运动形式六个方向上都可以实现快速进给控制。

主轴电动机启动后，将进给操纵手柄扳到所需位置，工作台按照选定的速度和方向作常速进给移动时，再按下快速进给按钮SB5（或SB6），使接触器KM5通电吸合，接通牵引电磁铁YA，电磁铁通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按运动方向作快速进给运动。

当松开快速进给按钮时，电磁铁YA断电，摩擦离合器断开，快速进给运动停止，工作台仍按原常速进给时的速度继续运动。

（3）圆工作台运动的控制：

铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时，可在工作台上安装圆形工作台及其传动机械，圆形工作台的回转运动也是由进给电动机M2传动机构驱动的。

圆工作台工作时，应先将进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，然后将圆工作台组合开关SA3扳到圆工作台接通位置。

此时SA3-1断，SA3-3断，SA3-2通。

准备就绪后，按下主轴启动按钮SB3或SB4,则接触器KM1与KM3相继吸合。

主轴电机M1与进给电机M2相继启动并运转，而进给电动机仅以正转方向带动圆工作台作定向回转运动。

其通路为：

11－15－16－17－22－21－19－20－KM3线圈－O，由上可知，圆工作台与工作台进给有互锁，即当圆工作台工作时，不允许工作台在纵向、横向、垂直方向上有任何运动。

若误操作而扳动进给运动操纵手柄（即压下SQ1－SQ4、SQ6中任一个），M2即停转。

四X62W万能铣床电气线路的故障与维修

铣床电气控制线路与机械系统的配合十分密切，其电气线路的正常工作往往与机械系统的正常工作分不开。

正确判断是电气还是机械故障和熟悉机电部分配合情况，是迅速排除电气故障的关键。

下面举例叙述X62W铣床的常见故障及其排除方法。

（1）主轴停车时无制动主轴无制动时要首先检查按下停止按钮SB1或SB2后，反接制动接触器KM2是否吸合，KM2不吸合，则故障原因一定在控制电路部分，检查时可先操作主轴变速冲动手柄，若有冲动，故障范围就缩小到速度继电器和按钮支路上。

若KM2吸合，则故障原因就较复杂一些，其故障原因之一，是主电路的KM2、R制动支路中，至少有缺一相的故障存在；其二是，速度继电器的常开触点过早断开，但在检查时，只要仔细观察故障现象，这两种故障原因是能够区别的，前者的故障现象是完全没有制动作用，而后者则是制动效果不明显。

以上分析可知，主轴停车时无制动的故障原因，较多是由于速度继电器KS发生故障引起的。

如KS常开触点不能正常闭合，其原因有推动触点的胶木摆杆断裂；KS轴伸端圆销扭弯、磨损或弹性连接元件损坏；螺丝销钉松动或打滑等。

若KS常开触点过早断开，其原因有KS动触点的反力弹簧调节过紧；KS的永久磁铁转子的磁性衰减等。

应该说明，机床电气的故障不是千篇一律的，所以在维修中，不可生搬硬套，而应该采用理论与实践相结合的灵活处理方法。

（2）主轴停车后产生短时反向旋转这一故障一般是由于速度继电器KS动触点弹簧调整得过松，使触点分断过迟引起，只要重新调整反力弹簧便可消除。

（3）按下停止按钮后主轴电机不停转：

产生故障的原因有：

接触器KM1主触点熔焊；反接制动时两相运行；SB3或SB4在启动M1后绝缘被击穿。

这三种故障原因，在故障的现象上是能够加以区别的：

如按下停止按钮后，KM1不释放，则故障可断定是由熔焊引起；如按下停止按钮后，接触器的动作顺序正确，即KM1能释放，KM2能吸合，同时伴有嗡嗡声或转速过低，则可断定是制动时主电路有缺相故障存在；若制动时接触器动作顺序正确，电动机也能进行反接制动，但放开停止按钮后，电动机又再次自启动，则可断定故障是由启动按钮绝缘击穿引起。

五参考文献

[1]吕柄仁，等.断续控制系统[M].北京：

电子工业出版社，1999.

[2]李仁.电气控制[M].北京：

机械工业出版社，1997.

[3]郑铭芳，等.低压电器选用维修手册[M].北京：

机械工业出版社，1999.

[4]谭维瑜.电机与电气控制[M].北京：

机械工业出版社，2003.

[5]北京第一机床厂.X62W卧式万能铣说明说.