第二章第二节龙刨控制电路工作原理分析Word下载.docx

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电机扩大机通风电动机（MFB）过载保护。

FRRB：

润滑泵电动机（MRB）过载保护。

KCA：

主电动机（MA）电源控制。

KY：

主电动机（MA）Y形启动控制。

KΔ：

主电动机（MA）Δ形运行控制。

KCB：

电机扩大机拖动电动机（MB）和通风电动机（MFB）运行控制。

KRB：

润滑泵电动机（MRB）运行控制。

KTA：

主电动机（MA）Y启动控制。

KTΔ：

主电动机（MA）Δ运行控制。

（二）工作原理分析

1、起动控制：

合上QF、QF1，引入三相交流电源，电源指示灯HL2亮。

2、停止控制

按下停止按钮SB1A，接触器KCA因线圈失电而释放，KCA（A，703-705）断开自锁，因而接触器KΔ和KCB均因线圈失电而释放，电机组便停止运行。

3、几点说明

（1）在线路中设置了KTΔ，目的是只有在励磁机（GE）所建立的电压足够（75%UN）时，KTΔ才能吸合，随后接触器KCB和KΔ才能吸合，保证直流电动机的励磁电压足够时，才能接通工作台控制回路（由KΔ（B，101-103）联锁），防止在直流电动机M没有励磁电压或很小励磁电压运行，产生“飞车”事故。

（2）KM（705-713）、KJ1（713-715）、K1Q（715-711）三个触点串联后与FRB、FRFB、FRA三相热继电器常闭触点并联，它们的作用是：

在工作台自动运行时，自动工作继电器KJ1吸合，因此KJ1（713-715）闭合，这时过载不会立即停车，只有当后退换向时，后退换向继电器K1Q吸合，其常闭触点K1Q（715-711）断开，接触器KCA才因线圈失电而释放，电动机MA停止，即若发生过载时，工作台必须停在后退末了位置，以防止中间停车造成刀具和工件的损伤。

当磨削加工时，磨削继电器KM吸合，其常闭触点KM（505-713）断开，热继电器一动作，接触器KCA因线圈失电而立即释放，电机组立即停止，以防止磨削速度低，过载时间太长而烧坏电动机。

二．刀架控制线路分析

1、B2012A龙门刨床共有四个刀架。

其中两个垂直刀架，一个左侧刀架，一个右侧刀架。

两个垂直刀架由同一个电动机MC拖动，右侧刀架由电动机MY拖动，左侧刀架由电动机MZ拖动。

刀架控制线路如图2所示。

2、刀架的控制线路能实现刀架的快速移动和自动进刀。

3、刀架的进给机构采用紧张环，依靠紧张环转动角度的大小来控制每次的进刀量。

在每次进刀完成后，利用刀架拖动电机反向旋转使紧张环复位，为第二次进刀作好准备。

4、当需要刀架配合工作台实现自动进刀时，利用机械手柄使行程开关的触点SQC1、SQY1、SQZl断开，SQC2、SQY2、SQZ2闭合。

下面分析其刀架的动作。

（一）垂直刀架控制

两个垂直刀架电动机的正反转由接触器KQC和KHC控制。

KQC吸合时，电动机MC正转，进行进刀。

KHC吸合时，电动机MC反转，进刀机构复位（注意不是抬刀），为下一次进刀作准备。

进刀时可以自动进给，也可以快速移动（亦称为手动进刀，用作调整刀架位置）。

自动进给和快速移动，以及进刀方向（左、右、上、下四个方向）都由装在刀架进刀箱上的机械手柄来选择。

1、自动进刀：

操作手柄转到自动进刀位置，压下行程开关SQC，其常闭触点SQC（A，301-303）断开快速移动控制回路；

其常开触点SQC（A，101-305）闭合，接通自动进刀回路，为自动进刀作好准备。

当工作台后退换向时，后退换向继电器K1Q因线圈得电而吸合，其常开触点K1Q（A，303-305）闭合，接触器KQC线圈得电吸合，垂直刀架电动机MC正转，进行进刀；

后退换向结束后，后退换向继电器K1Q因线圈失电而释放，进刀结束，具体进刀量由机械机构控制。

当工作台前进到前进换向时，前进换向继电器K1H因线圈得电而吸合，其常开触点K1H（A，305-307）闭合，接触器KHC因线圈得电而吸合，垂直刀架电动机MC反转，带动刀架机构复位，为下次进刀作准备。

2、快速移动（手动进刀）：

快速移动操作是在刨台没有自动循环的情况下进行控制的。

将操作手柄转到快速移动位置，行程开关SQC释放，其常闭触点SQC（A，301-303）复位闭合，接通快速移动回路。

按下按钮SB3A，接触器KQC因线圈得电而吸合，垂直刀架电动机MC正转，刀架按所需的方向快速移动。

放开SB3A，接触器KQC因线圈失电而释放，MC停止运行，快速移动结束。

调整时，刀架电动机只作正转，不作反转，而快速移动的方向通过机械机构进行变换，由操作手柄选择。

（二）左侧刀架和右侧刀架控制

左侧刀架和右侧刀架的控制线路与垂直刀架的控制线路基本相同，控制原理也相同。

只有两点不同：

一是左侧刀架和右侧刀架只能上下移动，不能左右移动；

二是在控制电路中，左侧刀架和右侧刀架回路中多了两个限位开关的常闭触点S4HX（612-610）与S5HX（610-608）和横梁上升控制按钮的常闭触点SB6A（608-102）。

当左侧刀架或左侧刀架向上移动时，或横梁向下移动时，只要碰到限位开关S4HX或S4HX时，这两个刀架电动机控制电路立即断开，刀架下能再移动，以免与横梁互撞。

（三）刀架控制电路中的联锁

（1）在垂直刀架、左侧刀架和右侧刀架控制中，自动进给与快速移动是不能同时进行的，即必须要具有联锁保护，这个联锁是通过行程开关SQC、SQZ、SQY来实现的。

（2）工作台自动循环时，自动工作继电器KJ1吸合，其常闭触点（101-345）断开，刀架不能进行调整。

（四）抬刀控制电路分析

当工作台在返回行程时，为了防止刀具与工件表面的损伤，所以B2012A龙门刨床上设置了抬刀控制电路，如图3所示。

抬刀是电磁铁线圈通电，用推销顶开抬刀板来实现。

由于抬刀控制电路要频繁动作，所以接触器用直流线圈，抬刀电磁铁线圈也是直流的，由励磁机GE供电。

具体要使哪个刀架能抬起，可将转换开关SA1、SA2、SA3和SA4中的相应开关转到接通位置。

（1）原理分析后退时，后退继电器KH吸合，其常开触点KH（1-5）闭合，抬刀接触器K2H因线圈得电而吸合，其常开触点K2H（1-5）闭合自锁。

K2H（1-11）和K2H（12-2）两个常开触点闭合，接通抬刀回路，当SA1、SA2、SA3和SA4接通时，相应的电磁铁得电，用推销顶开抬刀板，刀架就抬起。

当工作台前进时，前进继电器KQ吸合，其常闭触点KQ（5-7）断开，抬刀接触器K2H因失电而释放，垂直刀架靠自重落下，左侧刀架和右侧刀架靠压簧拉回。

与抬刀电磁铁线圈并联的电阻是放电电阻，防止电磁铁线圈断电时感应出的高压将线圈的绝缘击穿。

（2）抬刀时的联锁抬刀接触器K2H有一自锁触点K2H（1-5），使后退时接触器身锁。

舅果后退时按下工作台停止按钮，后退继电器KH释放，但因抬刀接触器K2H有自锁而仍保持吸合状态，这样就可避免此时刀具落下使刀具或工件表面碰伤。

三．横梁升降控制线路分析

为了适应加工不同高度的工件，横梁可以在两个立柱上垂直升降。

横梁上升时，能自动地进行放松→上升→夹紧的过程。

横梁下降时，除了能自动地进行放松→下降→夹紧外，还要求在下降到所需位置时稍微回升下，目的在于消除传动丝杆与丝母间的间隙，防止横梁不平。

横梁的升降由电动机MH拖动，夹紧与放松由电动机MJ拖动，上升或下降距离由按钮SB6A和SB7A控制，控制线路如图4所示。

1、横梁的上升控制

按横梁上升按钮SB6A，继电器KJOH通电吸合，KJOH常开触点（B，621-623）闭合，接触器KHJ通电吸合，电动机MJ反转，放松横梁。

当横梁完全放松时，行程开关S6HX的触点S6HX（B，101-621）断开，KHJ断电释放，电动机MJ停转。

同时，由于触点S6HX（B，101-601）闭合，接触器KQH通电吸合，电动机MH正转，横梁上升。

当横梁上升到所需的位置放松按钮SB6A时，继电器KJOH断电释放，KJOH常开触点（B，601-605）断开，接触器KQH断电释放，电动机MH停转，横梁停止上升。

同时KJOH常闭触点（B，601-613）闭合，接触器KQJ又通电吸合，电动机MJ正转，使横梁夹紧。

同时，行程开关S6HX的触点S6HX（B，101-601）断开，SBHX（B，101-621）恢复闭合状态。

随着横梁的不断夹紧，电动机MJ的电流也逐步增大，当横梁完全夹紧时，电动机MJ的电流就增大到使电流继电器FA2动作的数值，FA2吸合，FA2常闭触点（B，101-617）断开，接触器KQJ断电释放，电动机MJ停转，横梁上升完毕。

同时,指示灯HL熄灭。

2、横梁的下降控制

按横粱下降按钮SB7A时，首先产生与上述横梁放松的相同动作。

即继电器KJOH通电吸合，KJOH常开触点（B，621-623）闭合，接触器KHJ通电吸合，电动机MJ反转，放松横梁。

同时，由于S6HX（B，101-601）闭合，接触器KHH通电吸合，电动机MH反转，横梁下降。

KHH常开触点（B，102-191）闭合，延时释放继电器KTH动作，KTH常开触点（B，603-601）闭合，为横梁下降后的回升作好准备。

当横梁下降到需要的位置时放开按钮SB7A，KJOH和KHH相继断电释放，电动机MH停止运转，横梁不再下降。

同时，由于KHH常开触点（B，102-191）断开，继电器KTH断电延时释放。

又由于KJOH常闭触点（B，601-613）闭合，接触器KQJ通电吸合，电动机MJ正转，使横梁开始夹紧。

同时，KQJ常开触点（B，605-603）闭合，接触器KQH通电吸合，电动机MH正转，使横梁在夹紧的过程中同时回升。

当KTH（B，601-603）触点断开时，横梁回升停止。

调节KTH的延时释放时间，就可以调节横梁下降后回升的距离。

横梁的夹紧程度，可改变电流继电器FA2的动作电流值来调节。

横梁下降时设置回升环节，是为了消除带动横梁的丝杠与螺母之间的间隙，防止横梁歪斜。

3、横梁升降电路中的联锁

（1）工作台在自动循环时，自动工作继电器KJ1吸合，其常闭触点KJ1（101-345）断开，横梁不能升降。

（2）控制线路中横梁上升按钮SB6A和横梁下降按钮SB7A都使用复合按钮，它们之间有机械联锁，接触器KQH和KHH的常闭触点不有电气联锁，这样横梁升降电动机主电路中正反转不会同时接通，以免发生短路。

（3）横梁升降都有限位开关保护。

横梁上升由限位开关S3HX限位，防止上升过头。

横梁下降由行程开关S4HX和S5HX限位，防止横梁与左右侧刀架互撞。

（4）横梁松开接触器KHJ有自锁触点KHJ（621-623），这样可以保证即使横梁在未松完时，放开上升按钮SB6A或放开下降按钮SB7A，也会先把横梁完全松开后再把横梁夹紧。

因为在横梁放松时，若放开按钮SB6A或SB7A，虽然继电器KJOH因线圈失电而释放，但横梁放松接触器KHJ因已自锁而仍吸合，夹紧电动机MJ反转，继续放松横梁。

横梁松开完毕时机械部分压下行程开关S6HX，其常闭触点S6HX（101-621）断开，横梁放松接触器KHJ因线圈失电而释放，夹紧电动机MJ失电停转；

同时，S6HX（101-601）常开触点闭合，因继电器KJOH（601-613）常闭触点已闭合，接触器KQJ因线圈得电而吸合，其主触点闭合，夹紧电动机MJ正转，将横梁夹紧，一直到过电流继电器KI2动作为止。

由于在此过程中，时间继电器KTH的线圈并未吸合过，所以即使原来是按下下降铵钮SB7A，松开按钮也没回升过程。

四．工作台（刨台）控制线路分析

1、工作台的运行规律工作台的控制，有步进、步退、前进、后退、减速、换向等控制环节。

要掌握工作台控制电路，必须先了解工作台的运行规律。

图5是工作台速度图，其中0-t1为工作台前进起动阶段，t1-t2为刀具慢速切入阶段，t2-t3为加速到稳定工作速度阶段，t3-t4为前进稳定工作速度阶段，t4-t5为减速退出工件阶段（前进减速），t5-t6为反接制动到后退起动阶段（前进换向），t6-t7为后退稳定工作速度阶段，t7-t8为后退减速阶段（后退减速），t8-t9为后退反接制动阶段（后退换向）。

2、采用减速环节的理由是：

1）为减小切入工件时对刀具的冲击，延长刀具使用寿命，要求刀具以较低的减速速度切入元件，然后再加速到规定的切削速度，若切削速度与冲击为刀具所能承受，或在精加工时不希望速度有变化，则亦可不用慢速切入。

2）某些脆性材料，在刀具高速切出时工件边缘容易产生崩裂。

为了保证工件边缘的平整，在切出前把切削速度变到减速速度。

3）高速反向前先减速后再反向，能减小反向时所需的制动转矩，从而减小反向时传动机构中的冲击与对供电电网的冲击。

4）减小高速反向时的越位，保证机床在各种速度下反向时的越位稳定，在反向前先将速度变至减速速度，然后再反向。

通常减速速度为机床最高速度的1/4~1/5。

3、六个行程开关龙门刨床工作台要按图5所示的规律运动，是由安装在床身侧的六个行程开关来控制的。

工作台侧面的燕尾槽中安装了四个撞块，工作台在运动过程中依靠这四个撞块去碰撞相应的行程开关，从而实现工作台的自动工作。

行程开关的位置与撞块之间的关系如图6所示。

（注：

图示为模拟机床中往复机构（工作台）与行程开关的位置关系，并非实际机床的位置，实际机床的位置图可参阅有关资料。

）工作台自动循环动作与速度图如图7所示。

4、工作台的控制线路能完成下列动作：

（1）能使工作台“步进’’或“步退”；

（2）按工作台“前进”或“后退”按钮，能使工作台按照规定的速度图，完成自动的往复循环；

（3）在工作台运行时，可以利用调速手柄实现调速；

（4）能根据工件加工的需要选择不同的速度图；

（5）具有必需的联锁保护。

（一）工作台的“步进”与“步退”控制

1、工作台“步进”时，交流控制元件有：

SB8A、KQ、KT。

工作台“步退”时，交流控制元件有：

SB12A、KH、KT。

2、“步进”与“步退”时的直流回路图8所示。

3、工作台的“步进”或“步退”当主拖动机组MA起动完毕后，接触器

的常开触点（101—103）闭合，这样为工作台控制线路工作做好准备。

4、工作原理：

⑴按压工作台“步进”按钮SB8A，继电器KQ线圈通电吸合，⑵KQ的常开触点（1，3）闭合，时间继电器KT吸合，KT延时闭合的动断触点（S1AG，270）与（WC32，280）断开，断开了放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路。

⑶同时，KT的延时断开的动合触点（1，201）与（2，204）闭合，使放大机控制绕组OⅢ中加入给定电压。

⑷由于继电器KQ的常闭触点（240-242）是断开的，这时交磁放大机控制绕组OⅢ中的电流回路是：

由电源正极→207→R5T→电位器R2→S2→G1→OⅢl→OⅢ2→250—230—210→电源负极。

⑸实际上这时加在控制绕组OⅢ中的给定电压，是电位器R1上207与210两点之间的电位差。

⑹由于给定电压比较小，加上有限流电阻R5T的限制，所以工作台“步进”速度不快，这样速度对于在加工工件时调整机床是合适的。

⑺减小电阻R5T的阻值，可以使工作台“步进”速度提高，增大R5T的阻值，可以使工作台“步进”速度降低。

⑻电阻R5T和R6T在工作台停车瞬间，同时有限制流过控制绕组OⅢ中反向去磁电流的作用，所以其阻值不宜调得太小，否则会使工作台停车时制动太强烈。

一般情况下，在机床出厂时，这两个电阻已由生产厂调好，不宜轻易去改变，其阻值大约为100—200Ω。

⑼松开SB8，SB8自动复位，这时继电器KQ就断电释放，KQ的常开触点（1—3）断开，时间继电器KT断电，KT延时断开的动合触点（1—201）与（2—204）延时断开，KT延时闭合的动断触点（S1AG，270）与（OⅢ2—280）延时闭合。

由于给定电压被断开，交磁放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路被接通，工作台迅速制动，并防止了工作台的“爬行”。

⑽给定电压回路中加入时间继电器KT触点的目的，是为了工作台从正向自动转换到反向时继电器KQ与KH能有转换时间；

从而避免R—Q和R—H上的电源被切断。

工作台“步退”情况与“步进”相似，读者可自行分析。

（二）工作台的自动循环控制

工作台循环工作的条件为：

主拖动机组MA已起动完毕，横梁已夹紧；

油泵已经工作；

并且机床润滑油供给情况正常；

压力继电器KP的触点（B，129-131）闭合。

假定工作台停在返回行程终了的位置上，限位SHH和SHJ被压。

1、按工作台“前进”按钮SB9A，继电器KJI通电吸合，KJI的常开触点（B，107-129）闭合使KJI自保，（B，111-113）闭合，使继电器KQ通电吸合。

而在直流调速电路中KJI的触点（C，200-240）断开，（C，200-220）闭合，断开工作台调整回路，接通自动工作回路。

2、前进接触器KQ的常开触点（C，1-3）闭合，KT吸合，KT触点（C，S1AG-270）及（C，280-WC32）断开，断开交磁放大机欠补偿回路和发电机的自消磁回路。

KT延时断开的动合触点（C，1-201）及（C，2-204）闭合，使调速电位器接通电源。

3、工作台慢速切入：

当机床加工工件需要有慢速切入时，将SA6（B）处于接通的位置上，在K1Q的常开触点（B，161-163）闭合时，继电器KJ线圈通电吸合。

KQ（C,220-225）、KJ（C,225-237）闭合，KJ（C,223-225）断开，交磁放大机控制绕组OⅢ中便加入给定电压。

交磁放大机在强迫励磁作用下，输出电压迅速升高达到稳定慢速时的数值，工作台也随之迅速起动并达到稳定的转速。

这时控制绕组OⅢ中励磁电流的回路是：

由电源正极1→231→RT3→237→225→220→200→R2→OⅢ1→OⅢ2→RbQ的全部电阻及RbH的部分电阻→210→电源负极2。

见图9

加在控制绕组OⅢ中的给定电压是231与210两点之间的电位差，由于这时给定电压比较小，同时控制绕组OⅢ回路中又串入了较大的电阻，所以工作台被限制在慢速下运行，刀具在工作台慢速下切入工件。

交流回路控制元件有：

SB9A、KJ1、KQ、K1Q（此时SHH处于闭合）、KJ。

4、工作台前进稳定工作：

工作台继续前进，撞块离开限位SHH，限位SHH松开，触点SHH（B，119-153）断开，继电器K1Q断电释放，K1Q的常开触点（B，161-163）断开，继电器KJ断电释放。

K1Q（C，230-250）和KJ（C，225-OⅢ2）恢复闭合状态。

KJ的常开触点（C，225-237）断开，常闭触点（C，223-225）恢复闭合，断开工作台的慢速回路，工作台加速到由调速电位器R—Q的手柄位置所决定的正常工作速度运行。

这时控制绕组OⅢ中的励磁电流回路是：

电源正极1→R—Q的手柄→RT1→223→225→220→200→OⅢ1→OⅢ2→210→电源负极2。

见图10

调速电位器R—Q的手柄向203或205方向移动，可以使工作台的速度升高或降低。

交流回路元件有：

SB9A、KJ1、KQ

5、工作台前进减速：

工作台在前进行程将结束，刀具将离开工件时，撞块碰撞限位SQJ，触点SQJ（B，129-159）闭合，继电器KJ又通电吸合。

如上所述，当KJ吸合时，工作台又降到慢速运行。

这时一方面使得刀具在工作台慢速下离开工件，避免工件边缘的崩裂，另一方面又可使工作台反向时比较平稳，减小反向时工作台的越位。

·

行程开关SQJ的触点SQJ（C，212-210）断开，将电阻RbH全部串入控制绕组OⅢ中，以限制减速，使反向过程中主回路的冲击电流不致过大，因而也减小了对传动机构部分的冲击。

这时控制绕组OⅢ中励磁电流的回路与工作台慢速切入时的回路相似。

（见图9）

前进减速时，SQJ闭合，交流回路控制元件有：

KJ1、KQ、KJ。

6、工作台前进换向（反接制动及后退起动）及抬刀：

当刀具已离开工件，工作台工作行程结束时，撞块碰限位SQH，触点SQH（B，107-109）断开，继电器KQ断电释放。

触点SQH（B，129-135）闭合，继电器K1H吸合。

KQ的常开触点（C，220-225）断开控制绕组OⅢ正向励磁回路，KQ的常闭触点（B，123-125）闭合；

使继电器KH通电吸合，同时KQ的常闭触点（B，157-163）闭合，为工作台返回结束前的减速作好准备。

继电器KH的常闭触点（B，159-163）断开，使继电器KJ断电释放，保证工作台以调速电位器R—H的手柄位置所决定的高速返回。

KH的常开触点（C，220-226）闭合，接通了控制绕组OⅢ的反向励磁回路，交磁放大机输出较高而极性相反的电压加在发电机的励磁绕组上，工作台迅速制动，并自动反向运行。

同时KH的常开触点（C，1-5）闭合，接触器K2H通电吸合，常开触点（C，1-11）、（C，2-12）闭合，接通了抬刀电磁铁，刀架在工作台返回行程时，自动抬起。

继电器K1H的常开触点（A，305-307）、（405-407）、（505-507）闭合，接通相应的接触器，刀具实现自动进刀。

工作台返回行程时，控制绕组OⅢ中的励磁电流回路是：

电源正极1→210→电阻RbH全部及RbQ部分→OⅢ2→OⅢl→S2G→R2→200→RT2→R—H→电源负极2。

这时加在控制绕组OⅢ的给定电压为210和调速电位器R—H调速手柄之间的电位差，由于极性相反，电压又较大，故使工作台以较高的速度返回。

7、工作台后退稳定工作：

工作台继续后退，撞块离开限位SQH触点SQH（B，129-155）断开，继电器KlH断电释放，它的常闭触点（C，210-230）闭合，短接了串在控制绕组OⅢ回路中的电阻RbH及RbQ工作台高速后退。

同时K1H的常开触点（A，305-307）、（A，405-407）、（A，505-507）断开，使相应的刀架拖动电动机停止。

控制绕组OⅢ中的励磁电流回路见图11

工作台后退控制时的交流回路元件有：

SB11A、KJ1、KH

8、工作台后退减速：

工作台减速在工作台返回行程将结束时，撞块限位SHJ，触点SHJ（B，129-157）闭合，继电器KJ通电吸合，KJ（C，224-226）断开，KJ（C，226-238）闭合，接通慢速回路，工作台以慢速运行。

减速的目的与上述一样。

在减速运行和反向过程中，由于KJ的常闭触点（C，OⅢ2-250）断开，电阻RbH及RbQ被串入控制绕组OⅢ的回路：

以防止在过渡过程中主回路电流太大，电动机制动太强烈。

控制绕组OⅢ中的励磁电流回路见图12

工作台后退减速时，SHJ闭合，交流回路控制元件有：

KJ1、KH、KJ

9、工作台后退换向：

工作台返回行程结束时，撞块碰限位SHH，触点SHH（B，107-119）断开，继电器KH断电释放。

它的常闭触点（B，113-115）闭合，继电器KQ通电吸合。

KH的常开触点（C，220-226）断开，KQ的常开