1、第三章第三章 常用机床电气控制常用机床电气控制第一节第一节 车床的电气控制车床的电气控制第二节第二节 磨床的电气控制磨床的电气控制第三节第三节 钻床的电气控制钻床的电气控制第四节第四节 铣床的电气控制铣床的电气控制第五节第五节 镗床的电气控制镗床的电气控制 第一节第一节 车床的电气控制车床的电气控制 车床是一种应用最为广泛的金属切削机床，能够切削外圆、内圆、端面、螺纹、定型表面，并可以用钻头、绞刀等进行加工。卧式车床主运动由床身、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。车削加工的主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带动刀架
2、的纵向或横向直线运动。车床的辅助运动包括刀架的快速进给与快速退回，尾座的移动与工件的夹紧与松开等。车削加工时，应根据工件材料、刀具种类、工件尺寸、工艺要求等来选择不同的切削速度，这就要求主轴能在相当大的范围内调速。目前大多数中小型车床采用三相笼型感应电动机拖动，主轴的变速是靠齿轮箱的机械有级调速来实现的。车削加工时，一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，要反转退刀；同时，加工螺纹时，要求工件旋转速度与刀具的移动速度之间有严格的比例关系。为此，车床溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动来连接，而主运动与进给运动由一台电动机拖动。为了提高工作效率，有的车床刀架的快速移动由一台单独的进给电动机拖动。进
3、行车削加工时，刀具的温度高，需用切削液来进行冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机，拖动冷却泵，实现刀具的冷却。有的车床还专门设有润滑泵电动机，对系统进行润滑。今以C650-2型卧式车床电气控制为例进行分析。图3-1为C650-2型车床电气控制电路图。C650-2型车床是一种中型车床，除有主轴电动机M1和冷却泵电动机M2外，还设置了刀架快速电动机M3。它的控制特点是：（1）主轴电动机M1采用电气正反转控制。（2）M1容量为20KW，采用电气反接制动，实现快速停车。（3）为便于对刀操作，主轴设有点动控制。（4）采用电流表来检测电动机负载情况。一、主轴电动机的控制 1、主轴正反转控制由按钮SB2、S
4、B3和接触器KM1、KM2组成主轴电动机正反转控制电路，并由接触器KM3主触点短接反接制动电阻R，实现全压直接起动运转。2、主轴的点动控制 由主轴点动按钮SB4与接触器KM1控制，并且在主轴电动机M1主电路中串入电阻R减压起动和低速点动，便于对刀操作。3、主轴电动机反接制动的停车控制 主轴停车时，由停止按钮SB1与正反转接触器KM1、KM2及反接制动接触器KM3、速度继电器KV，构成电动机正反转反接制动控制电路，在KV控制下实现反接制动停车。4、主轴电动机负载检测及保护环节 C650-2型车床采用电流表检测主轴电动机定子电流。为防止起动电流的冲击，采用时间继电器KT的常闭通电延时断开触点连接在
5、电流表的两端，为此KT延时应稍长于M1的起动时间。而当M1制动停车时，当按下停止按钮SB1时，KM3、KA、KT线圈相继断电释放，KT触点瞬时闭合，将电流表短接，不会受到反接制动电流的冲击。二、刀架快速移动的控制 刀架的快速移动由快速移动电动机M3拖动，由刀架快速移动手柄操作。当扳动刀架快速移动手柄时，压下行程开关ST，接触器KM5线圈通电吸合，使M3电动机直接起动，拖动刀架快速移动。当将快速移动手柄扳回原位时，ST不受压，KM5断电释放，M3断电停止，刀架快速移动结束。三、冷却泵电动机的控制 由按钮SB5、SB6和接触器KM4构成电动机单方向起动、停止电路，实现对冷却泵电动机M2的控制。第二
6、节第二节 磨床的电气控制磨床的电气控制 磨床是用砂轮的周边或端面进行机械加工的精密机床。磨床的种类很多，按其工作性质可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床以及一些专用磨床，如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。其中尤以平面磨床应用最为普遍。平面磨床可分为下列几种基本类型：立轴矩台平面磨床，卧轴矩台平面磨床、立轴圆台平面磨床，卧轴圆台平面磨床。今以M7475B立轴圆台平面磨床的电气控制为例进行分析。M7475B立轴圆台平面磨床是大型平面磨床，主运动是砂轮的旋转，圆形工作台带动工件转动为进给运动。磨头的升降与台面的左右移动为辅助运动。工作台上设有电磁吸盘，用来吸持工
7、件。图3-2为M7475B型平面磨床交流电力拖动控制电路图，图图3-2 M7475B3-2 M7475B型平面磨床交流控制型平面磨床交流控制电路图电路图a)a)主电路图主电路图 b)b)交流控制电路交流控制电路图3-3为M7475B型平面磨床电磁吸盘励磁、退磁控制电路图。一、控制电路的特点 （1）砂轮电动机M1容量为25KW，采用Y-D减压起动。（2）工作台旋转由双速电动机M2拖动，慢速时电动机联结成D形，快速时为YY联结。（3）电动机M2和冷却泵电动机M5由手动选择开关SA1、SA3操作，为实现M2、M5的零电压保护，设置了零压继电器KHV。（4）工作台的左右运动，磨头上下运动全都采用电气控
8、制。（5）机床设有完善的保护环节：FR1FR5热继电器实现电动机M1M5的过载保护；FU1、FU2熔断器分别为M2及M3M5电动机的短路保护；行程开关SQ1、SQ2及SQ3分别为工作台左行、右行及磨头上升的限位保护；接触器KM8与KM3及KM4的电气互锁，实现工作台旋转与磨头下降运动之间的互锁。（6）M7475B型立轴圆台磨床电气控制电路由两部分组成。一部分为交流继电-接触器控制系统，控制交流电力拖动部分；另一部分为电子控制电路，控制电磁吸盘（magnctic chuck）的励磁与退磁。由按钮SB8、SB9控制中间继电器KA1，再由KA1控制KA2，实现对电磁吸盘的控制。其中V1、V2组成电子
9、开关电路，用于给电磁吸盘励磁，V3和V4组成多谐振荡器电路，用于电磁吸盘的退磁。二、交流控制电路分析 1、砂轮电动机M1的控制 合上开关，引入三相交流电源，按下起动按钮SB1，零压保护继电器KHV线圈通电并自锁，电源接通，信号灯HL1亮，表明机床的电气电路处于带电状态。按下砂轮电动机起动按钮SB2，接触器KM2线圈处于断电状态，其常闭辅助触点闭合，将砂轮电动机定子绕组联结成Y形。同时，接触器KM1线圈通电吸合并自保，时间继电器KT线圈通电吸合。KM1主触点闭合，将M1接通三相交流电源，使电动机定子绕组在Y联结下起动旋转。经过一定时间延时，当M1转速接近其额定转速时，时间继电器触点KT（4-8）
10、断开，KM线圈断电释放，触点KM1（5-6）闭合，为KM2线圈通电作准备。同时，触点KT（7-4）闭合，使KM2线圈通电吸合并自保，将砂轮电动机M1定子绕组联结成D形。在KM2线圈通电后，触点KM2（7-8）闭合，使KM1线圈重新通电吸合，接通M1电源，M1进入正常运转状态。由上可知，在M1电动机起动过程中，KM2断电，电动机联结成Y形，KM1通电起动旋转，当电动机转速接近额定转速时，KM1先断电释放切断三相电源，然后KM2通电吸合，电动机联结成D形，再让KM1吸合动作。这是由于接触器KM2容量为40A，比KM1（容量为75A）小；另外电路中采用KM2辅助触点将M1电动机定子绕组联结成Y形，而
11、辅助触点断开电流能力比主触点小得多。所以，首先使KM1断电释放，切断电源，然后才使KM2吸合，再无电的情况下将电动机联结成D形，再使KM1动作，重新接通电源。如果KM1不先断电释放，直接使KM2动作，势必使KM2的辅助触点断开大电流，这可能将触点烧蚀。即使触点不被烧坏，在断开大电流时也要产生强烈的电弧。而辅助触点的灭弧能量差，到KM2主触点闭合时，辅助触点间的电弧有可能尚未熄灭，这将发生电源短路。砂轮电动机起动后，触点KM1接通砂轮起动信号灯HL2，同时KM1另一常闭触点断开砂轮停止信号灯HL3。停车时，按下停止按钮SB12，KM1、KM2和KT线圈断电释放，砂轮电动机M1停转。同时，指示灯H
12、L2灭，HL3亮。2、工作台转动控制 工作台有高、低速两种旋转速度，在按下总起动按钮SB1，KHV通电并自保，指示灯HL1亮之后，由选择开关SA1选择。当SA1向下扳动时，触点SA1（11-13）接通，接触器KM3线圈通电吸合，工作台转动电动机M2定子绕组联结成Y形，电动机低速旋转，经传动机构带动工作台低速转动。当SA1向上扳动时，触点SA1（11-9）接通，KM4线圈通电吸合，M2定子绕组联结成YY形，电动机高速旋转，拖动工作台高速转动。将SA1开关扳到中间位置时，KM3、KM4线圈均断电释放，M2与工作台停止转动。3、工作台移动的控制 由按钮SB4、SB5与接触器KM5、KM6构成移动电动
13、机M3的正反转点动控制电路。行程开关ST1、ST2为工作台左右移动行程开关。4、磨头上升与下降的控制 由按钮SB6、SB7与接触器KM7、KM8构成磨头升降电动机M4正反转点动控制电路。ST3为磨头上升行程开关。在磨头下落过程中，为安全起见，不允许工作台转动。为此，工作台转动与磨头下降之间设有电气互锁。5、冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机M5由开关SA3来控制接触器KM9，以实现其起动与停止。三、电磁吸盘励磁与退磁的控制 平面磨床是依靠电磁吸盘来吸持工件，然后进行磨削加工。工件磨削加工完成后，为使工件从吸盘上取下来，要求对电磁吸盘进行退磁。1、电磁吸盘励磁控制 在图3-2中，按下励磁按钮SB8
14、，励磁中间继电器KA1线圈通电并自保，触点KA1（100-100a）断开，切断退磁中间继电器KA2电路，其触点KA2（110-118）、KA2（134-121）、KA2（135-123）断开，晶体管V1因发射极断开而不能工作，V3、V4则因输出端断开而不起作用，此时只有晶体管V2正常工作。V2选用的是3AX81 PNP型锗管，当它的发射极和基极之间的电压UEB 0.2V时，V2导通；小于0.2V时，V2截止。在V2的发射极、基极回路中，有两个输入电压，一个是从电位器RP3上取出的电压UEA，即电容器C6两端的电压；另一个是从电位器RP2上取出并经二极管V21整流的电压UBA，即动作R11两端的
15、电压。UBA来自同步变压器TS2的220V交流电压，在其正半周，正弦波电压被稳压管V10削成梯形波后加在RP2上；在其负半周，电源电压经V10、R15构成回路，如若忽略V10正向管压降0.6V，则RP2上没有电压，使V21截止。这样，梯形波经V21给电容器C7充电，使UC7电压逐渐上升。V21截止时，C7对R11放电，在R11两端出现锯齿形电压UBA，且UBA0。这样UEBUEA+UABUEA-UBA，所以，RP3电位器上取出电压UEA愈高，则V2的UEB愈高，V2趋向导通；而锯齿波电压UBA上升，使V2的UEB减小，V2趋向截止。在UEA、UBA两个电压共同作用下，使V2处于两种工作状态：当
16、UEB0.2V时，V2导通；当UEB0.2V时，V2截止。在一般情况下，UBA处于峰值及其附近的较高电压值时，UEB0.2V，V2截止；当锯齿波电压UBA在较低电压值时，V2导通。V2开始导通时，其集电极上的脉冲变压器TP2产生一个触发脉冲，经V20送到晶闸管V6的控制极和阴极之间，使V6触发导通，电磁吸盘YH通电。半个周期后，V6阴极电压改变极性，晶闸管被关断。V2在电源电压的每个周期内导通一次，晶闸管也随着导通一次。于是，电磁吸盘YH中流过单方向脉动电流，而其脉动电压在100V左右。调节RP3改变给定电压UEA的大小，当UEA大时，V2导通时间提前，触发脉冲前移，晶闸管导通角加大，YH中电
17、流增大，电磁吸盘吸力加大，反之，UEA小时，电磁吸盘吸力将减小。2、电磁吸盘退磁控制 当工件磨削完毕，在取下工件前，应使电磁吸盘退磁。退磁时，按下停止按钮SB9，励磁中间继电器KA1线圈断电释放，其常闭触点闭合，使退磁中间继电器KA2线圈通电吸合，触点KA2（110-118）、KA2（134-121）、KA2（135-123）闭合，接通V1的发射极和V3、V4的输出电路。而触点KA2（141-142）断开，因此C10经R23与RP3放电，RP3两端电压和给定电压UEA逐渐降低。由V3、V4及有关的阻容件组成对称多谐振荡器电路。放大器V3和V4通过C8和C9互相耦合，轮流导通和截止。V3、V4一
18、管截止时另一管导通，产生自激振荡，振荡频率由R18、R20和C8、C9决定。V3或V4导通时，输出一个振荡电压，加到晶体管的基极，提高了基极电位，使V1或V2趋向截止。V3、V4轮流输出电压，V1、V2轮流截止与导通。脉冲变压器TP1、TP2轮流输出触发脉冲，分别送到V5和V6的控制极，使V5和V6轮流导通，通过电磁吸盘YH的电流交替改变，其变化的频率就是多谐振荡器的振荡频率。由于C10的放电，给定电压UEA在逐渐减小，触发脉冲逐渐后移，晶闸管导通角逐渐减小。所以YH上通过的交变电流及其两端的交变电压也逐渐降低，最后趋向于零，实现电磁吸盘的退磁。第三节第三节 钻床的电气控制钻床的电气控制 钻床
19、是一种孔加工机床，可用来钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床的结构型式很多，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床及多轴钻床等。摇臂钻床是一种立式钻床，它适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。内立柱固定在底座上，在它外面空套者外立柱，外立柱可绕着不动的内立柱回转一周。摇臂一端的套筒部分与外立柱滑动配合，借助于丝杠，摇臂可沿外立柱上下移动，但两者不能作相对转动，因此，摇臂只与外立柱一起相对内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主电动机、主轴和主轴传动机构、进给和进给变速机构以及机床
20、的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂水平导轨上，它可借助手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂作径向运动。当进行加工时，由特殊的夹紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一面旋转进行切削，同时进行纵向进给。可见摇臂钻床的主运动为主轴带着钻头的旋转运动；辅助运动有摇臂连同外立柱围绕着内立柱的回转运动，摇臂在外立柱上的上升、下降运动，主轴箱在摇臂上的左右运动等；而主轴的前进移动是机床的进给运动。由于摇臂钻床的运动部件较多，为简化传动装置，常采用多电动机拖动。通常设有主电动机、摇臂升降电动机、夹紧放松电动机及冷却泵电动机。主轴变速机构和进
21、给变速机构都装在主轴箱里，所以主运动与进给运动由一台笼型感应电动机拖动。摇臂钻床加工螺纹时，主轴需要正、反转，摇臂钻床主轴的正反转一般用机械方法变换，主轴电动机只做单方向旋转。为适应各种形式的加工，钻床的主运动与进给运动要有较大的调速范围。以Z304016（）型摇臂钻床为例，其主轴的最低转速为40r/min，最高转速为2000r/min，调速范围达50之大。下面以Z304016（）型摇臂钻床为例，分析其电气控制。图3-4为Z304016（）型摇臂钻床电气控制电路图。一、控制电路特点 1、控制电路设有总起动按钮SB1和总停止按钮SB7，便于操作和紧急停车。2、主电路由隔离开关QS1、QS2进行保
22、护。隔离开关中的电磁脱扣作为短路保护，从而取代了熔断器。长期运转的主电动机M1与液压泵电动机M3设有热继电器FR1、FR2作长期过载保护。3、采用4台电动机拖动，它们是主电动机M1、摇臂升降电动机M2、液压泵电动机M3及冷却泵电动机M4。液压泵电动机拖动液压泵供压力油，经液压传动系统实现立柱与主轴箱的放松与夹紧及摇臂的放松与夹紧，并与电气配合实现摇臂升降与夹紧放松的自动控制。由于这4台电动机容量较小，故均采用直接起动控制。4、摇臂的移动严格按照摇臂松开 移动 摇臂夹紧的程序进行。为此，要求夹紧放松作用的液压泵电动机M3与摇臂升降电动机M2按一定顺序起动工作，由摇臂松开行程开关ST2与夹紧行程开
23、关ST3发出控制信号进行控制。5、机床具有信号指示装置，对机床的每一主要动作作出显示，这样便于操作和维修。其中HL1为电源指示灯；HL2为立柱与主轴箱松开指示灯；HL3为立柱与主轴箱夹紧指示灯；HL4为主轴电动机旋转指示灯。6、摇臂的夹紧放松与摇臂升降按自动控制进行，而立柱和主轴箱的夹紧放松可以单独操作，也可以同时进行，由转换开关SC和按钮SB5或SB6控制。二、电气控制电路分析 1、开车前的准备 首先将隔离开关接通，同时将电气控制箱门关好。然后将电源引入开关QS1扳到“接通”位置，引入三相交流电源，此时总电源指示灯HL1亮，表示机床电气电路已进入带电状态。按下总起动作准备，同时触点KA闭合，
24、为其它3个指示灯通电作准备。2、主电动机的控制 主轴电动机M1由起动、停止按钮SB2、SB8和接触器KM1构成电动机单方向旋转控制电路。当KM1线圈通电吸合，M1起动旋转时，主电动机起动指示灯HL4亮，当M1停转时，HL4灭。3、摇臂升降控制 摇臂的移动必须先将摇臂松开，再移动，移动到位后摇臂自动夹紧。因此，摇臂移动过程是对液压泵电动机M3和摇臂升降电动机M2按一定程序进行自动控制的过程。下面对摇臂上升为例说明。按下摇臂上升按钮SB3，时间继电器KT1线圈通电吸合。触点KT1（16-17）闭合，使接触器KM4通电吸合，其主触点闭合，接通电源使液压泵电动机M3正向旋转，供出压力油。压力油经分配阀
25、进入摇臂的松开油腔，推动活塞移动，活塞推动菱形块，将摇臂松开。同时，活塞杆通过弹簧片压动行程开关ST2，使其触点ST2（9-16）断开，使KM4线圈断电释放；另一触点ST2（9-10）闭合，使KM2线圈通电吸合。前者使液压泵电动机M3停止转动，后者使摇臂升降电动机M2起动正向旋转，带动摇臂上升移动。当摇臂上升到所需位置时，松开摇臂上升按钮SB3，接触器KM2和时间继电器KT1线圈同时断电释放，摇臂升降电动机M2停止，摇臂停止上升。但时间继电器KT1为断电延时型，所以在摇臂停止上升后13s其延时闭合触点KT1（24-25）闭合，接触器KM5线圈才通电吸合，使液压泵电动机M3通电反向旋转，供出压力
26、油经分配阀进入摇臂的夹紧油腔，经夹紧机构将摇臂夹紧。在摇臂夹紧的同时，活塞杆通过弹簧片使行程开关ST3压下，触点ST3（4-24）断开，切断接触器KM5的线圈电路，KM5断电释放，液压泵电动机停止转动，完成了摇臂先松开、后移动、再夹紧的整套动作。摇臂升降电动机的正反转接触器KM2、KM3采用电气与机械的双重互锁，确保电路的安全工作。由于摇臂的上升与下降是短时间的调整工作，所以采用点动控制方式。行程开关ST1与ST4常闭触点分别串接在按钮SB3、SB4常开按钮之后，起摇臂上升与下降的限位保护。4、立柱与主轴箱松开与夹紧的控制 立柱和主轴箱的松开与夹紧既可以同时进行又可以单独进行，由转换开关SC与
27、按钮SB5或SB6控制。转换开关SC有3个位置，扳到中间位置时，立柱和主轴箱的松开与夹紧同时进行；扳到左边位置时，立柱被夹紧与放松；扳到右边位置时，主轴箱单独夹紧与放松。SB5为松开按钮，SB6为夹紧按钮。当转换开关SC置于中间位置时，触点SC（29-30）与触点SC（29-31）闭合，若使立柱与主轴箱同时松开，则按下SB5，时间继电器KT2、KT3线圈同时通电并吸合。KT2是断电延时型，KT3是通电延时型。触点KT2（4-29）在通电瞬间闭合，主轴箱松紧电磁铁YA1和立柱松紧电磁铁YA2同时通电吸合，为主轴箱与立柱同时松开作准备。而另一时间继电器KT3的触点KT3（4-21）经13s延时闭合
28、，使接触器KM4线圈通电吸合，液压泵电动机M3通电正向旋转，压力油经分配阀进入立柱和主轴箱的松开油缸，推动活塞使立柱和主轴箱松开。同时活塞杆使行程开关ST4复位，触点闭合，立柱与主轴箱松开，指示灯HL2亮。当立柱与主轴箱松开后，可在手动下使立柱回转或主轴箱作径向移动。当移动到位后，可按下夹紧按钮SB6，电路工作情况与松开时相似，故不再复述。至于主轴箱与立柱的单独松开与夹紧，只要将转换开关SC扳到相应的位置，再控制SB5与SB6即可实现。上述的放松与夹紧均系短时的调整工作，均采用点动控制。机床安装后，接通电源，可利用立柱和主轴箱的夹紧放松来检查电源相序。当电源相序正确后，再调整摇臂升降电机的接线
29、。第四节第四节 铣床的电气控制铣床的电气控制 铣床可用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可铣切凸轮和弧形槽，所以铣床在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。铣床按结构型式和加工性能不同，可分为卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、仿形铣床和各种专用铣床。铣床所用的切削刀具为各种形式的铣刀。铣削加工一般有顺铣和逆铣两种形式，分别使用刃口方向不同的顺铣刀与逆铣刀。铣床运动形式有主运动、进给运动及辅助运动。铣刀的旋转运动为主运动；工件在垂直铣刀轴线方向的直线运动是进给运动；而工件与铣刀相对位置的调整运动就工作台的回转运动皆为辅助运动。铣刀的旋转由主电动机拖动，为适应顺
30、铣与逆铣的需要，主电动机应能正向或反向工作，一旦铣刀选定后，铣削方向就确定了，所以工作过程不需要交换主电动机旋转方向。为此，常在主电动机电路内接入换向开关来预选正反向。又因铣削加工是多刀多刃不连续切削，负载波动，故为减轻负载波动的影响，往往在主轴传动系统中加入飞轮，但随之又将引起主轴停车惯性大，停车时间长。为实现快速停车，往往主电动机采用制动停车方式。铣削的进给运动是直线运动，一般是工作台的垂直、纵向和横向3个反向的移动，为保证安全，在加工时只允许一种运动，所以这3个方向的运动应该设有互锁。为此，工作台的移动由一台进给电动机拖动，并由运动方向选择手柄来选择运动方向，由进给电动机的正、反转来实现
31、上或下、左或右、前或后的运动。某些铣床为扩大加工能力而增加圆工作台，在使用圆工作台时，原工作台的上下、左右、前后几个方向的运动都不允许进行。铣床的主运动与进给运动间没有比例协调的要求，所以从机械结构合理角度考虑，采用两台电动机单独拖动，并且进给运动一定要在铣刀旋转之后才能进行，铣刀停止旋转前，进给运动就应该停止，否则将损坏刀具或机床。为此，主电动机与进给电动机之间应有可靠的互锁。为了适应各种不同的切削要求，铣床的主轴与进给运动都应具有一定的调速范围。为便于变速时齿轮的啮合，应有低速冲动环节。下面以XA6132型万能升降台铣床为例，来分析中小型铣床的电气控制。XA6132型万能升降台铣床主要由床
32、身、底座、悬梁、刀杆支架、升降台、溜板、工作台等部分构成。箱形的床身固定在底座上，在床身内装有主轴的传动机构和主轴变速操纵机构。在床身的顶部有水平导轨，其上装有悬梁，悬梁上安装铣刀心轴。在床身的前方有垂直导轨，升降台可沿导轨上下移动，在升降台上有水平导轨，其上装有可前后运动的溜板，溜板上设有可转动部分，工作台在溜板上部可转动部分的导轨上作左右运动。工作台上有燕尾槽来固定工作。这样，安装在工作台上的工件就可实现上下、前后、左右三个方向的进给与移动。主轴及进给的变速采用变速盘选择，在操作变速盘手柄时，瞬时压合变速冲动行程开关，使电动机作低速冲动，以利于齿轮的啮合。图3-5为多片式摩擦电磁离合器结构
33、简图。它在主动轴1的花键轴端，装有主动摩擦片6它可以沿轴向自由移动，但因系花键联接，故将随主动轴一起转动。从动摩擦片5，与主动摩擦片交替装叠，其外缘凸起部分卡在与从动齿轮2固定在一起的套筒3内，因而可以随从动齿轮转动，并在主动轴转动时它可以不转。当线圈8通电后产生磁场，将摩擦片吸向铁心9，衔铁4也被吸住，紧紧压住各摩擦片。于是，依靠主动摩擦片与从动摩擦片之间的摩擦力，使从动齿轮随主动轴转动。当电磁离合器线圈电压达到额定值的85105时，离合器就能可靠地工作。当线圈断电时，装在内外摩擦片之间的圈状弹簧使衔铁合摩擦片复原，离合器即失去传递工作力矩的作用。线圈的一端经电刷和滑环7输入直流电，另一端接
34、地。多片式电磁离合器具有传递力矩大、体积小、容易安装，在机床内部且输入与切除方便等特点。根据实验研究，多片式电磁离合器摩擦片的数量在212片时，随着片数的增加，传递的力矩也增大。但片数超过12片后由于磁路气隙增大等原因，所能传递的力矩反而减小。因此，多片式电磁离合器的片数在212片之间最为合适。图3-6为XA6132型铣床电路图。一、XA6132型铣床的主拖动及其控制 1、主电动机的起动控制 主电动机M1由接触器KM1控制直接起动，M1的正反转由控制开关SA3选择。由接触器KM1、停止按钮SB1、SB2及起动按钮SB3、SB4构成电动机 单方向旋转两地操作控制电路。两处操作，一处在升降台上，另
35、一处设在床身上。2、主电动机的制动控制 由停止按钮SB1、SB2的常开触点、KM1的常闭触点及主轴制动离合器YC1构成主轴制动停车控制环节。电磁离合器YC1安装在主轴传动链中与主电动机相联的第一根传动轴上。当主电动机M1起动旋转时，因接触器KM1通电并自保，其常闭辅助触点KM1（104-105）断开，使YC1线圈处于断电状态，多次客户群不起作用。当主轴停车时，按下SB1或SB2,KM1线圈断电释放，主电动机M1断开三相电源，同时YC1线圈通电，产生磁场，在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动，使主轴迅速制动。当松开SB1或SB2时，YC1线圈断电，摩擦片松开，制动结束。这种制动方式迅速、平稳，制
36、动时间不超过0.5s。3、主轴上刀换刀时的制动控制 在主轴上刀或换刀时，主轴若发生意外转动将造成严重的人身事故。为此，在上刀或换刀时，应使主轴处于制动状态。在主轴上刀换刀前，将主轴上刀制动控制开关SA2扳到“接通”位置，触点SA2-2（105-106）闭合，接通主轴制动电磁离合器YC1，使主轴处于制动状态。同时触点SA2-2(2-3)断开，使主轴转动控制电路断电，主电动机不能通电旋转。上刀或换刀结束后，再将SA2开关扳回“断开”位置，触点SA2-2（105-106）断开，解除主轴制动状态，同时触点SA2-1（2-3）闭合，为主电动机起动作好准备。4、主轴变速冲动控制 主轴变速时，首先将变速手柄
37、拉出，然后转动蘑菇形变速盘。选好合适的主轴转速，再将变速手柄推回。在将变速手柄推回过程中，压动主轴变速行程开关ST5，使触点ST5-1（3-7）闭合，触点ST5-2（3-4）断开，使交流接触器KM1线圈瞬间通电吸合，其主触点瞬时接通，主电动机M1作瞬时点动，以使齿轮良好的啮合。当变速手柄复位后，ST5复位，触点ST5-1（3-7）断开，切断主电动机瞬时点动电路变速手柄复位应迅速、连续，以免主电动机转速升得过高，发生碰齿将齿轮打坏。当瞬时点动一次未能实现齿轮啮合时，可以重复进行变速手柄的操作，直至齿轮实现良好的啮合为止。二、XA6132型铣床进给拖动及其控制 铣削加工时，应根据加工工艺要求选择不
38、同进给量。这就要求进给拖动系统有足够宽的调速范围。对于进给系统，其负载主要为工作台移动时的摩擦转矩，属于恒转矩负载。进给系统由笼型感应电动机拖动，经进给变速箱获得18种进给速度，这种调速方法系恒功率调速性质。为此，按高速来选择电动机功率，在低速时，电动机容量没有得到充分的利用，但由于进给负载转矩小，就是按高速来选择电动机容量其值也不大，如XA6132型铣床进给电动机功率仅为1.5KW。XA6132型铣床工作台运行方式有手动、进给运动和快速移动三种。其中手动为操作者摇动手柄使工作台移动；进给运动和快速移动则由进给电动机拖动，经电磁离合器YC2、YC3传动。YC2与YC3安装在进给变速箱内某一轴上
39、，当YC2通电时，发现工作进给；当YC3通电时，实现快速移动。而YC2与YC3由快速接触器KM4来实现互锁。为减少按钮数量，避免误操作，对进给电动机的控制采用与电气开关、机械挂档相互联动的手柄操作。工作台的进给方向有左右的纵向运动、前后的横向运动和上下的垂直运动。它们是由进给电动机M2的正、反转来实现的。而正、反接接触器KM2、KM3是由两个机械操作手柄控制的：一个是纵向机械操作手柄，另一个是垂直与横向机械操作手柄。在操作机械手柄的同时，完成机械挂档和压合相应行程开关，从而接通相应的正转或反转接触器，起动进给电动机，拖动工作台按预定方向运动。者两个机械操作手柄各有两套，分设在铣床工作台正面与侧
40、面，实现工作台运动的两地操作。在图3-6中，ST1、ST2为与纵向操作手柄有机械联系的行程开关；ST3、ST4为与垂直和横向操作手柄有机械联系的行程开关。当这两个机械操作手柄处在中间位置时，ST1ST4都处于未被压下的原始状态，当扳动操作手柄时，将压下对应行程开关。SA1为圆工作台选择控制开关，其有三对触点，两个工作位置，闭合情况见图3-6。1、工作台纵向运动控制 在主电动机M1起动之后，触点KM1（6-12）闭合，为工作台进给作好准备。将纵向进给操作手柄扳向右侧，在机械上通过联动机构接通纵向进给离合器，在电气上压下行程开关ST1，触点ST1-1(18-15)闭合，同时，触点ST1-2(21-
41、17)断开。这时，圆工作台选择开关的触点SA1-1（17-18）、SA1-3（13-20）闭合。进给电动机M2 的正转接触器KM2线圈通电吸合，M2正向起动旋转。此时，接触器KM4处于断电释放状态，其触点KM4（104-107）闭合，慢速进给电磁离合器YC2线圈通电动作，接通了进给电动机与工作台之间的齿轮传动机构，进给电动机拖动工作台向右作进给运动。将纵向进给操作手柄扳到中间零位，则使行程开关ST1不再受压，触点ST1-1（18-15）断开，接触器KM2断电释放，进给电动机停转，工作台向右进给停止。电路因主电动机或冷却泵电动机发生长期过载时，热继电器FR1或FR3动作，则KM1线圈断电释放，主
42、电动机和进给电动机均断电停止，主轴电动机与进给运动立即停止。电路因主电动机或冷却泵电动机发生长期过载时，热继电器FR1或FR3动作，则KM1线圈断电释放，主电动机和进给电动机均断电停止，主轴运动与进给运动立即停止。工作台向左进给运动的电路与向右进给运动时相仿，只是将其纵向进给操作手柄向左侧，将ST1和KM2换成ST2和KM3即可。2、工作台向前与向下进给运动的控制 在主电动机起动之后，将垂直与横向进给手柄扳到“向前”位置，在机械上接通了横向进给离合器，在电气上压下行程开关ST3，触点ST3-1（18-15）闭合，触点ST3-2(16-17)断开。进给电动机正转接触器KM2线圈通电吸合，其主触点
43、闭合，接通M2正向电源，电动机正向旋转。此时KM4仍断电释放，慢速进给电磁离合器YC2线圈通电动作，经齿轮传动机构，拖动工作台向前工作进给。将垂直与横向进给手柄扳到中间位置，工作台向前进给运动停止。工作台向下运动的控制情况与向前运动完全相同，只要将垂直与横向进给手柄扳到“向下”位置，在机械上接通垂直进给离合器即可。3、工作台向后和向上进给运动的控制 情况与向前和向下进给运动控制相仿，只是在将垂直与横向进给手柄扳到“向后”和“向上”位置时，在电气上压下行程开关ST4，同时在机械上接通横向或垂直进给离合器。进给电动机方向接触器KM3线圈通电吸合，进给电动机反向旋转，拖动工作台实现向后或向上的进给运
44、动。4、进给变速时的瞬时点动控制 主电动机起动后，将垂直与横向进给手柄、纵向进给手柄均扳回中间零位，方可进行进给变速。进给变速时，将蘑菇形手柄拉出，选择好合适的进给速度，然后将磁手柄继续拉出到极限位置。在拉出的过程中，借变速孔盘推动进给变速行程开关ST6，使触点ST6-2(13-14)断开，ST6-1（14-15）闭合。这时，进给电动机正向接触器KM2线圈瞬时通电吸合，使进给电动机瞬时正转，以利于变速齿轮的啮合。当变速手柄迅速推回原位时，行程开关ST6不再受压，进给电动机停转。如果一次瞬时点动齿轮仍未进入啮合状态，可再重复上述操作，直到齿轮进入啮合状态为止。5、进给方向快速移动的控制 在主电动
45、机起动后或主电动机未起动时，均可实现工作台快速移动的控制。先将进给操作手柄扳向所需运动方向，然后按下快速移动按钮SB5或SB6，进给电动机M2将起动旋转，并在快速移动电磁离合器YC3作用下获得预定方向的快速移动。下面以工作台向右快速移动为例说明。若主电动机尚未起动，将纵向进给操作手柄扳向右侧，在机械上接通了纵向进给离合器，在电气上压下行程开关ST1。按下SB5或SB6，快速接触器KM4线圈通电吸合，触点KM4（104-107）断开，慢速进给电磁离合器YC2断电释放；而触点KM4（109-108）闭合，为快速移动电磁离合器 YC3通电作准备；另一触点KM4（12-6）闭合，使进给电动机正转接触器
46、KM2线圈通电吸合，其主触点闭合，接通M2正向电源，进给电动机正向起动旋转。触点KM2（104-109）使电磁离合器YC3线圈通电，经快速传送链，进给电动机拖动工作台向右快速移动。松开快速移动按钮SB5和SB6，工作台快速移动停止。当工作台正向作慢速进给运动亦需工作台沿原运动方向作快速移动时，只需按下SB5或SB6即可。这时KM4通电吸合，接通YC3电路，工作台即按原来进给方向作快速移动。三、圆工作台的控制 为了扩大机床加工能力，可在机床上安装附件圆形工作台。圆形工作台可以手动也可自动。自动工作时，将圆形工作台控制开关SA1扳到“接通”位置，此时触点SA1-1（17-18）断开，触点SA1-2
47、（20-15）闭合，SA1-3（13-20）断开。按下主电动机起动按钮SB3或SB4，接触器KM1通电吸合并自保，主电动机起动旋转，触点KM1（12-6）闭合，KM2线圈经ST4-2及ST4-2ST1-2触点通电吸合，进给电动机M2正向旋转，经机械传动机构拖动圆形工作台单向旋转。四、冷却泵和机床照明的控制 冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由组合开关SCB操作，并由FR3作长期过载保护。机床局部照明由照明变压器TL输出安全电压，由控制开关SA4控制照明灯EL。五、控制电路的联锁与保护 XA6132型万能铣床运动较多，电气控制电路较为复杂，为安全可靠地工作，应具有完善的联锁与保护。1、主运动与进给
48、运动的顺序联锁 进给电气控制电路接在主电动机接触器KM1触点KM1（12-6）之后。这就保证了主电动机起动之后方可起动进给电动机（若M1不需旋转，可将控制开关SA3扳至中间零位），而当主电动机停止时，进给电动机也立即停止。2、工作台6个运动方向的联锁 铣床工作时，只允许一个方向运动，为此，工作台上下左右前后6个运动方向之间都有联锁。其中工作台纵向操纵手柄实现工作台左、右运动方向的联锁；横向与垂直操纵手柄实现上、下、前、后4个方向之间的联锁。但关键在于如何实现这两个操纵手柄之间的联锁。为此，在图3-6中，接线点2017之间由ST1、ST2常闭触点串联组成，1417之间由ST3、ST4常闭触点串联
49、组成，然后并接后串于KM2、KM3线圈电路中，控制进给电动机。当扳动纵向进给操纵手柄时，ST1或ST2开关压下，断开2017支路，但KM2、KM3线圈仍可经1417支路供电。若此时再扳动横向与垂直进给操作手柄，又将压下ST3或ST4开关，将1417支路断开，使KM2、KM3线圈无法通电，进给电动机无法工作。这就保证了不允许同时操纵两个机械手柄，从而实现了工作台6个运动方向间的联锁。3、长工作台与圆工作台的联锁 圆工作台的运动必须与长工作台6个方向的进给运动有可靠的联锁，否则将造成刀具和机床的损坏。为避免这样的事故发生，从电气上采取了互锁措施，只有纵向进给操纵手柄、垂直与横向操纵手柄都置于零位时
50、才可以进行圆形工作台的旋转运动。若有某一操纵手柄不在零位，则行程开关ST1ST4中的一个被压下，其对应的常闭触点断开，从而切断了KM2线圈通电电路。所以，当圆工作台时，若扳动任一个进给操纵手柄，接触器KM2将断电释放，进给电动机M2自动停止。4、工作台进给运动与快速移动的互锁 工作台进给运动与快速移动分别由电磁离合器YC2与YC3传动。而YC2与YC3分别由快速移动接触器KM4的常闭触点KM4（104-107）、常开触点KM4（109-108）控制，实现工作台进给运动与快速移动的互锁。5、具有完善的保护 该电路具有短路保护、长期过载保护和工作台6个运动方向的限位保护等。该机床的限位保护采用机械
