机床电气控制与PLC第3章机床电路分析课件.ppt

1、南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析第三章 常用机床电路分析机床电气控制机床电气控制授课：梁发云授课：梁发云机电工程学院机电工程学院2013年年南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 电气控制系统电气控制系统是金属切削机床的重要组成部分，是金属切削机床的重要组成部分，在机械设备中起着在机械设备中起着神经中枢神经中枢的作用。通过它对电动的作用。通过它对电动机的控制，能驱动生产机械实现各种运行状态达到机的控制，能驱动生产机械实现各种运行状态达到加工生产的目的。不同的生产机械设备，或者同类加工生产的目的

2、。不同的生产机械设备，或者同类型的机床设备，由于各自的工作方式，工艺要求不型的机床设备，由于各自的工作方式，工艺要求不同，其电气控制系统也不尽相同。同，其电气控制系统也不尽相同。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析了解金属切削机床的了解金属切削机床的主要结构主要结构、运动方式运动方式、主要技术性能，、主要技术性能，液压、气压传动系统的工作原理，机械设备对电气控制系统液压、气压传动系统的工作原理，机械设备对电气控制系统的要求。的要求。分析主电路，了解各电动机的用途、传动方案、采用的控制分析主电路，了解各电动机的用途、传动方案、采用的控制方法及其工

3、作状态。方法及其工作状态。了解各主令电器了解各主令电器(如操作手柄、开关、按钮等如操作手柄、开关、按钮等)在电路中的功在电路中的功能和操作方式，以及由那些电路环节实现能和操作方式，以及由那些电路环节实现保护保护、联锁联锁、信号、信号指示和照指示和照 明等电路控制。明等电路控制。能按能按工艺过程工艺过程、工作方式工作方式，分析整个控制电路，能分块分区，分析整个控制电路，能分块分区域总结出控制电路的功能、规律、信号的走向。域总结出控制电路的功能、规律、信号的走向。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 机床的电气电路可分为三部分：机床的电气电路可分为

4、三部分：主电路主电路、控制电控制电路路及及信号电路信号电路。阅读电路图时，先从主电路人手，。阅读电路图时，先从主电路人手，了解电机的动作要求。分析控制电路时，可把它分了解电机的动作要求。分析控制电路时，可把它分解为各种基本电路或局部电路，即解为各种基本电路或局部电路，即化整为零化整为零，最后，最后再统观整个电路，注意各基本电路之间的联锁关系再统观整个电路，注意各基本电路之间的联锁关系及主电路、控制电路之间的对应关系。及主电路、控制电路之间的对应关系。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 卧式车床是车床中应用最广泛的一种，它可以完成车削卧式车床是

5、车床中应用最广泛的一种，它可以完成车削外圆、内孔外圆、内孔、端面、钻孔、铰孔、切槽、切断、螺纹及成形、端面、钻孔、铰孔、切槽、切断、螺纹及成形等加工工序。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不等加工工序。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，需选择合适的同，需选择合适的主轴转速主轴转速及及进给速度进给速度，需提供主轴的，需提供主轴的正反正反转转，需提供切削时的对刀具的，需提供切削时的对刀具的冷却润滑冷却润滑功能等，这都需要控功能等，这都需要控制电路发挥作用。制电路发挥作用。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学

6、机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析零压及欠压保护零压及欠压保

7、护 电气控制电路除了短路保护和过载保护外，还具备零压及电气控制电路除了短路保护和过载保护外，还具备零压及欠压保护。欠压保护。零压保护零压保护：设备在运转时，电源电压若因某种原因瞬时消：设备在运转时，电源电压若因某种原因瞬时消失，机械停转，当源电压恢复时，若电动机自行起动，可能造失，机械停转，当源电压恢复时，若电动机自行起动，可能造成设备的损坏甚至人身事故。防止这种现象的保护叫零压保护。成设备的损坏甚至人身事故。防止这种现象的保护叫零压保护。欠压保护欠压保护：因电源电压过分降低引起一些电器释放，造成：因电源电压过分降低引起一些电器释放，造成控制线路工作不正常，可能引起事故。另一方面，电压降低，控

8、制线路工作不正常，可能引起事故。另一方面，电压降低，电动机转矩显著降低，影响电动机正常运行，严重时会引起电动机转矩显著降低，影响电动机正常运行，严重时会引起“堵转堵转”(即电动机接通电源但不转动的现象即电动机接通电源但不转动的现象)，电动机长期处，电动机长期处于于“堵转堵转”状态会损坏电机。故需要在电源电压降到一定允许状态会损坏电机。故需要在电源电压降到一定允许值以下将电源切断。值以下将电源切断。1 KA1 KA 2 2 按钮按钮 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 钻床为孔加工机床，按其钻床为孔加工机床，按其结构型式不同，有立式钻床、结构型

9、式不同，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床及摇臂钻床等，摇臂钻床是床及摇臂钻床等，摇臂钻床是机械加工中常见的机床，它适机械加工中常见的机床，它适用于单件或批量生产中带有多用于单件或批量生产中带有多孔的零件的加工。孔的零件的加工。Z3040型摇臂钻床即为常型摇臂钻床即为常见的一种摇臂钻床。见的一种摇臂钻床。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析摇臂钻床主要的运动包括：摇臂钻床主要的运动包括：主运动：主运动：主轴的旋转运动及进给运动主轴的旋转运动及进给运动。辅助运动：摇臂沿外立柱的辅助运动：摇臂沿外立柱的垂直移动垂直移

10、动，主轴箱沿摇臂的，主轴箱沿摇臂的径向移动径向移动及摇臂与外立柱一起相对于内立柱的及摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动回转运动，后两者为手动。另外还需考虑主轴箱、摇臂、内外立柱的后两者为手动。另外还需考虑主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧和松开。夹紧和松开。由于摇臂钻床运动部件较多，常采用由于摇臂钻床运动部件较多，常采用多电机拖动多电机拖动。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 Z3040Z3040摇臂钻床有摇臂钻床有4 4台工作电动机，一般采用笼式异步台工作电动机，一般采用笼式异步电机，其中电机，其中M1M1主电机：控制主轴旋转运动和进给运动，

11、单主电机：控制主轴旋转运动和进给运动，单向旋转，用机械变换完成加工螺纹所需的正、反向；向旋转，用机械变换完成加工螺纹所需的正、反向；M2M2摇摇臂升降电机：控制摇臂升降运动，双向旋转；臂升降电机：控制摇臂升降运动，双向旋转；M3M3液压泵电液压泵电机：控制摇臂夹紧、放松，主油箱及外立柱相对内立柱的机：控制摇臂夹紧、放松，主油箱及外立柱相对内立柱的夹紧与放松，双向旋转；夹紧与放松，双向旋转；M4M4冷却泵电机：手动控制，单向冷却泵电机：手动控制，单向旋转。旋转。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析摇臂钻床的工作特性与电力拖动控制要求摇臂钻床的工作

12、特性与电力拖动控制要求如下：如下：1 1为了简化机床传动装置的结构，常采用多电动机拖动。为了简化机床传动装置的结构，常采用多电动机拖动。2 2主轴的旋转运动、纵向进给运动及其变速机构均通过主主轴的旋转运动、纵向进给运动及其变速机构均通过主轴箱的一台异步电动机进行拖动。轴箱的一台异步电动机进行拖动。3 3为了适应多种加工方式的要求，主轴的旋转与进给运动为了适应多种加工方式的要求，主轴的旋转与进给运动均有较大的调速范围，一般情况下由机械变速机构实现，有均有较大的调速范围，一般情况下由机械变速机构实现，有时采用可变极调速的笼型异步电动机来简化变速箱的结构设时采用可变极调速的笼型异步电动机来简化变速箱

13、的结构设计。计。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 4 4加工螺纹时，要求加工螺纹时，要求主轴能正、反向旋转主轴能正、反向旋转，若采用机械方法，若采用机械方法来实现，则拖动主轴的电动机只需单向旋转，否则也需要设计来实现，则拖动主轴的电动机只需单向旋转，否则也需要设计正反转控制电路。正反转控制电路。5 5摇臂的升降由摇臂的升降由升降电动机拖动升降电动机拖动，要求电动机能正、反向旋，要求电动机能正、反向旋转，一般采用笼型异步电动机配合转，一般采用笼型异步电动机配合正反转控制电路正反转控制电路实现。实现。6 6内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开，有

14、采用手柄机械内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开，有采用手柄机械操作、电气操作、电气-机械装置、电气机械装置、电气-液压装置、电气液压装置、电气-液压液压-机械装置机械装置等控制方法。等控制方法。Z3040Z3040型摇臂钻床采用型摇臂钻床采用电动机带动液压泵，通过电动机带动液压泵，通过夹紧机构实现的。夹紧机构实现的。其夹紧与松开是通过控制电动机的正、反转，其夹紧与松开是通过控制电动机的正、反转，送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现。送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现。因此因此拖动液压泵的电动机要求能正、反向旋转。拖动液压泵的电动机要求能正、反向旋转。南昌大学机

15、电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 7 7摇臂钻床主油箱、立柱的夹紧与松开由一条油路控制，摇臂钻床主油箱、立柱的夹紧与松开由一条油路控制，且能同时动作。而摇臂的夹紧、松开是与摇臂升降工作连且能同时动作。而摇臂的夹紧、松开是与摇臂升降工作连成一体，由另一条油路控制，根据钻床工作要求，通过控成一体，由另一条油路控制，根据钻床工作要求，通过控制制电磁铁电磁铁操纵两条油路，使其中一条处于工作状态。由于操纵两条油路，使其中一条处于工作状态。由于主轴箱和立柱的夹紧、松开动作是点动操作的，因此主轴箱和立柱的夹紧、松开动作是点动操作的，因此液压液压泵电动机能采用点动控

16、制泵电动机能采用点动控制。8 8根据加工的不同需要，操作者可以手动操作冷却泵电根据加工的不同需要，操作者可以手动操作冷却泵电动机作单向旋转。动机作单向旋转。9 9机床必须有相对独立的安全照明和信号指示电路。机床必须有相对独立的安全照明和信号指示电路。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析Z3040Z3040摇臂钻床电气元件表摇臂钻床电气元件表 南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工

17、程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 铣削加工方式有铣削加工方式有逆铣逆铣与与顺铣顺铣。顺铣时，铣刀正向安装，要求。顺铣时，铣刀正向安装，要求主轴电动机正向旋转；逆铣时因加工需要，铣刀需反向安装，主轴电动机正向旋转；逆铣时因加工需要，铣刀需反向安装，同时要求主轴电动机反向旋转。当铣削方向确定后，在铣削加同时要求主轴电动机反向旋转。当铣削方向确定后，在铣削加工过程中则不需要改变旋转方向。因此，对主轴电动机的控制工过程中则不需要改变旋转方向。因此，对主轴电动机的控制要求是在加工之前选择好转向要求是

18、在加工之前选择好转向(正向或反向正向或反向)，而后起动加工。，而后起动加工。铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，负载随时间波动，铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，负载随时间波动，造成电机拖动的不平衡造成电机拖动的不平衡，为了减小负载波动的影响，在主轴上，为了减小负载波动的影响，在主轴上采用飞轮增加惯量采用飞轮增加惯量，这样又引起主轴在停车时的惯性大，停车，这样又引起主轴在停车时的惯性大，停车时间较长，影响生产效率，为了实现能快速停车的目的，主轴时间较长，影响生产效率，为了实现能快速停车的目的，主轴都采用了都采用了制动停车制动停车方式。方式。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三

19、章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 对于常用的立铣和卧铣来说，铣刀的旋转运动称为主运对于常用的立铣和卧铣来说，铣刀的旋转运动称为主运动，工作台的移动或进给箱的移动称为进给运动，辅助运动，工作台的移动或进给箱的移动称为进给运动，辅助运动有工作台的快速移动及圆工作台的旋转运动。动有工作台的快速移动及圆工作台的旋转运动。主运动与进给运动没有比例协调的要求，大多数铣床将主运动与进给运动没有比例协调的要求，大多数铣床将主轴和工作台分别用单独的电机拖动，对于中小型铣床来主轴和工作台分别用单独的电机拖动，对于中小型铣床来说，一般用普通三相异步电动机拖动。说，一般用普通三相异步电动机拖动。铣削时根据工

20、件的加工要求，有纵向、横向和垂直三个铣削时根据工件的加工要求，有纵向、横向和垂直三个方向的进给运动，由一台电动机拖动。进给运动的方向，方向的进给运动，由一台电动机拖动。进给运动的方向，是通过操作方向选择手柄选择运动方向，用进给电动机的是通过操作方向选择手柄选择运动方向，用进给电动机的正、反转来实现的上下、左右、前后运动。但使用圆工作正、反转来实现的上下、左右、前后运动。但使用圆工作台时，不允许工作台作纵向、横向和垂直方向的进给运动。台时，不允许工作台作纵向、横向和垂直方向的进给运动。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 在操作顺序上，应保证在操

21、作顺序上，应保证先开动主轴电动机先开动主轴电动机，然，然后后才能才能开动进给电动机开动进给电动机，不然，当工件与铣刀接触时容易使机床，不然，当工件与铣刀接触时容易使机床或工件受到损坏。而铣床或工件受到损坏。而铣床停车时停车时，进给电动机应先停进给电动机应先停，或，或者主、进给电机同时停止。者主、进给电机同时停止。为适应各种不同的切削要求，为适应各种不同的切削要求，铣床的主轴和进给运动铣床的主轴和进给运动都应有一定的调速范围都应有一定的调速范围。通常采用。通常采用主轴齿轮变速箱主轴齿轮变速箱和和进给进给齿轮变速箱齿轮变速箱进行调速。当这两个变速箱进行变速时，要求进行调速。当这两个变速箱进行变速时

22、，要求传动电动机做瞬时点动，以利变速齿轮的顺利啮合。工作传动电动机做瞬时点动，以利变速齿轮的顺利啮合。工作台的进给运动，可工进也可快进，大多通过机械与电气配台的进给运动，可工进也可快进，大多通过机械与电气配合合(如采用电磁铁或电磁离合器如采用电磁铁或电磁离合器)来实现。来实现。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析 X25X25铣床电气原理图铣床电气原理图南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第三章第三章-常用机床电路分析常用机床电路分析END