机床电气控制与PLC第3章机床电路分析.pptx

第三章 常用机床电路分析机床电气操作机床电气操作授课：梁发云授课：梁发云2023年年 电气操作系统是金属切削机床的重要组成局部，电气操作系统是金属切削机床的重要组成局部，在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的操作，能驱动生产机械实现各种运行状态到达机的操作，能驱动生产机械实现各种运行状态到达加工生产的目的。不同的生产机械设备，或者同类加工生产的目的。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，其电气操作系统也不尽相同。同，其电气操作系统也不尽相同。分析机床的电气操作电路，以下几个方面尤其需要注意：分析机床的电气操作电路，以下几个方面尤其需要注意：分析机床的电气操作电路，以下几个方面尤其需要注意：分析机床的电气操作电路，以下几个方面尤其需要注意：了解金属切削机床的主要结构、运动方式、主要技术性能，了解金属切削机床的主要结构、运动方式、主要技术性能，液压、气压传动系统的工作原理，机械设备对电气操作系统的液压、气压传动系统的工作原理，机械设备对电气操作系统的要求。要求。分析主电路，了解各电动机的用途、传动方案、采用的操作分析主电路，了解各电动机的用途、传动方案、采用的操作方法及其工作状态。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保护、联锁、信号指能和操作方式，以及由那些电路环节实现保护、联锁、信号指示和照示和照 明等电路操作。明等电路操作。能按工艺过程、工作方式，分析整个操作电路，能分块分区能按工艺过程、工作方式，分析整个操作电路，能分块分区域总结出操作电路的功能、规律、信号的走向。域总结出操作电路的功能、规律、信号的走向。机床的电气电路可分为三局部：主电路、操作电机床的电气电路可分为三局部：主电路、操作电路及信号电路。阅读电路图时，先从主电路人手，路及信号电路。阅读电路图时，先从主电路人手，了解电机的动作要求。分析操作电路时，可把它分了解电机的动作要求。分析操作电路时，可把它分解为各种基本电路或局部电路，即化整为零，最后解为各种基本电路或局部电路，即化整为零，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、操作电路之间的对应关系。及主电路、操作电路之间的对应关系。3-1 3-1 一般车床电气操作电路一般车床电气操作电路 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车床中应用最广泛的一种，它可以完成车削外圆、内孔、端面、钻孔、铰孔、切槽、切断、螺纹及成形外圆、内孔、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，需选择适宜的主轴转速及进给速度，需提供主轴的正反同，需选择适宜的主轴转速及进给速度，需提供主轴的正反转，需提供切削时的对刀具的冷却润滑功能等，这都需要操转，需提供切削时的对刀具的冷却润滑功能等，这都需要操作电路发挥作用。作电路发挥作用。一一一一 CY6140CY6140CY6140CY6140一般车床电气操作电路一般车床电气操作电路一般车床电气操作电路一般车床电气操作电路二二二二 CM6132CM6132CM6132CM6132型一般车床电气操作电路型一般车床电气操作电路型一般车床电气操作电路型一般车床电气操作电路零压及欠压保护零压及欠压保护 电气操作电路除了短路保护和过载保护外，还具备零压及电气操作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：设备在运转时，电源电压假设因某种原因瞬时零压保护：设备在运转时，电源电压假设因某种原因瞬时消失，机械停转，当源电压恢复时，假设电动机自行起动，可消失，机械停转，当源电压恢复时，假设电动机自行起动，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。保护。欠压保护：因电源电压过分降低引起一些电器释放，造成欠压保护：因电源电压过分降低引起一些电器释放，造成操作线路工作不正常，可能引起事故。另一方面，电压降低，操作线路工作不正常，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，严峻时会引起电动机转矩显著降低，影响电动机正常运行，严峻时会引起“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)，电动机长期处于，电动机长期处于“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值状态会损坏电机。故需要在电源电压降到一定允许值以下将电源切断。以下将电源切断。1 KA 1 KA 2 2 按钮按钮 3-2 3-2 摇臂钻床电气操作电路摇臂钻床电气操作电路 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。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：主轴的旋转运动及进给运动。主运动：主轴的旋转运动及进给运动。辅助运动：摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂的辅助运动：摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂的径向移动及摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动，径向移动及摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动，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，常采用多电机拖动。由于摇臂钻床运动部件较多，常采用多电机拖动。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：操作主轴旋转运动和进给运动，单主电机：操作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：操作摇臂升降运动，双向旋转；臂升降电机：操作摇臂升降运动，双向旋转；M3M3液压泵电液压泵电机：操作摇臂夹紧、放松，主油箱及外立柱相对内立柱的机：操作摇臂夹紧、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：手动操作，单向冷却泵电机：手动操作，单向旋转。旋转。摇臂钻床的工作特性与电力拖动操作要求摇臂钻床的工作特性与电力拖动操作要求如下：如下：1 1为为了简化机床传动装置的结构，常采用多电动机拖动。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轴主轴的旋转运动、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。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均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，有时有较大的调速范围，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计。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计。4 4加工螺纹时，要求主轴能正、反向旋转，假设采用机械方加工螺纹时，要求主轴能正、反向旋转，假设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，否则也需要设计正反转操作电路。计正反转操作电路。5 5摇臂的升降由升降电动机拖动，要求电动机能正、反向旋摇臂的升降由升降电动机拖动，要求电动机能正、反向旋转，一般采用笼型异步电动机配合正反转操作电路实现。转，一般采用笼型异步电动机配合正反转操作电路实现。6 6内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开，有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操作方法。等操作方法。Z3040Z3040型摇臂钻床采用电动机带动液压泵，通过型摇臂钻床采用电动机带动液压泵，通过夹紧机构实现的。其夹紧与松开是通过操作电动机的正、反转，夹紧机构实现的。其夹紧与松开是通过操作电动机的正、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。因此拖动液压泵的电动机要求能正、反向旋转。因此拖动液压泵的电动机要求能正、反向旋转。7 7摇臂钻床主油箱、立柱的夹紧与松开由一条油路操作，摇臂钻床主油箱、立柱的夹紧与松开由一条油路操作，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，由另一条油路操作，根据钻床工作要求，通过操成一体，由另一条油路操作，根据钻床工作要求，通过操作电磁铁操纵两条油路，使其中一条处于工作状态。由于作电磁铁操纵两条油路，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，因此液压主轴箱和立柱的夹紧、松开动作是点动操作的，因此液压泵电动机能采用点动操作。泵电动机能采用点动操作。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平安照明和信号指示电路。机床必须有相对独立的平安照明和信号指示电路。Z3040Z3040摇臂钻床电气元件表摇臂钻床电气元件表 3-3 3-3 铣床电气操作电路铣床电气操作电路 铣削加工方式有逆铣与顺铣。顺铣时，铣刀正向安装，要求铣削加工方式有逆铣与顺铣。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，对主轴电动机的操作工过程中则不需要改变旋转方向。因此，对主轴电动机的操作要求是在加工之前选择好转向要求是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，为了减小负载波动的影响，在主轴上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，主轴都采用了制动停车方式。都采用了制动停车方式。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。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，对于中小型铣床来说，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，一般用一般三相异步电动机拖动。一般用一般三相异步电动机拖动。铣削时根据工件的加工要求，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，是方向的进给运动，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，用进给电动机的正、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。但使用圆工作台时，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。不允许工作台作纵向、横向和垂直方向的进给运动。在操作顺序上，应保证先开动主轴电动机，然后才能在操作顺序上，应保证先开动主轴电动机，然后才能开动进给电动机，不然，当工件与铣刀接触时容易使机床开动进给电动机，不然，当工件与铣刀接触时容易使机床或工件受到损坏。而铣床停车时，进给电动机应先停，或或工件受到损坏。而铣床停车时，进给电动机应先停，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，铣床的主轴和进给运动为适应各种不同的切削要求，铣床的主轴和进给运动都应有一定的调速范围。通常采用主轴齿轮变速箱和进给都应有一定的调速范围。通常采用主轴齿轮变速箱和进给齿轮变速箱进行调速。当这两个变速箱进行变速时，要求齿轮变速箱进行调速。当这两个变速箱进行变速时，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。X25 X25铣床电气原理图铣床电气原理图END演讲完毕，谢谢观看！