C650_卧式车床电气控制.ppt.ppt
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1、项目2 C650 卧式车床电气控制【学习目标】【学习目标】1.1.了解了解C650卧式车床的主要结构与运动形式。卧式车床的主要结构与运动形式。2.2.了解了解C650卧式车床的电力拖动及控制要求。卧式车床的电力拖动及控制要求。3.3.掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度继电器的结构特点、符号、型号。继电器的结构特点、符号、型号。4.4.掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使用。用。5.5.掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。6.6.熟
2、悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路熟悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路的设计方法。的设计方法。7.7.掌握掌握C650卧式车床的电气控制原理图的分析方法。卧式车床的电气控制原理图的分析方法。2.1 项目简述 C650型卧式车床结构如图型卧式车床结构如图2-12-1所示。它是机床中应用最所示。它是机床中应用最为广泛的一种,可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面为广泛的一种,可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹,车床在加工工件时,随着工件材料和材质的不同,及螺纹,车床在加工工件时,随着工件材料和材质的不同,应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采应选
3、择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动,而靠齿轮箱来进行有级变速。用不变速的异步电动机拖动,而靠齿轮箱来进行有级变速。为满足生产加工需要,主轴的旋转运动可正转,也可以反转,为满足生产加工需要,主轴的旋转运动可正转,也可以反转,这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力,通过挂轮箱进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力,通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率,传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率,刀架的快速运动由单独一台
4、进给电动机来拖动。车床一般都刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵,实现刀具切削时的冷却。设有交流电动机拖动的冷却泵,实现刀具切削时的冷却。2.1.1 C650卧式车床结构及工作要求 C650卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。C650车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头,带动工件的旋转运动,它承受车削加工时的主要切削功头,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
5、板带动刀架的纵向或横向运动。率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。为保证螺纹加工的质量,要求工件的旋转速度与刀具的为保证螺纹加工的质量,要求工件的旋转速度与刀具的移动速度具有严格的比例关系。因此,移动速度具有严格的比例关系。因此,C650卧式车床溜板卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接,用同一台电动机箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接,用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求反转,但在加工螺纹时,为来拖动。车削加工时一般不要求反转,但在加工螺纹时,为避免乱扣,加工完毕后,要求反转退刀,所以避免乱扣,加工完毕后,要求反转退刀,所以C650车床可车床可以通过主电动机的正反转来
6、实现主轴的正反转,当主轴反转以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转,当主轴反转时,刀架也跟着后退。时,刀架也跟着后退。C650卧式卧式车车床在床在车车削加工削加工时时,刀具的温度往往很高,刀具的温度往往很高,因此,要配因此,要配备备一台冷却一台冷却泵泵及及电动电动机。由于机。由于C650车车床的床身床的床身较长较长,为为减少减少辅辅助工助工时时,提高加工效率,提高加工效率,专门设专门设置了一台置了一台2.2kW的的电动电动机来拖机来拖动动溜板箱快速移溜板箱快速移动动,并采用点,并采用点动动控制。控制。一般一般车车床的床的调调速范速范围围大,常用大,常用齿轮变齿轮变速机构来速机构来调调速,速,
7、调调速范速范围围可达可达40倍以上。倍以上。C650车车床的主床的主电动电动机采用普通机采用普通笼笼型异步型异步电动电动机,功率机,功率为为30kW。由于加工的工件比较大,加工时其转动惯量也比较由于加工的工件比较大,加工时其转动惯量也比较大,需停车时不易立即停止转动,大,需停车时不易立即停止转动,为为提高工作效率,提高工作效率,该该机机床采用了反接制床采用了反接制动动方法。方法。2.1.2 C6502.1.2 C650卧式车床电力拖动特点及控制要求卧式车床电力拖动特点及控制要求 (1)主电动机)主电动机M1(功率为(功率为30kW)完成主轴主运动和)完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动,电动机采
8、用直接起动的方式起动,刀具进给运动的驱动,电动机采用直接起动的方式起动,可正反两个方向旋转,并可进行正反两个旋转方向的电气可正反两个方向旋转,并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便,还具有点动功能。停车制动。为加工调整方便,还具有点动功能。(2)电动机)电动机M2拖动冷却泵,在加工时提供切削液,拖动冷却泵,在加工时提供切削液,采用直接起动、停止方式,并且为连续工作状态。采用直接起动、停止方式,并且为连续工作状态。(3)快速移动电动机)快速移动电动机M3可根据使用需要,随时手动可根据使用需要,随时手动控制起停。控制起停。完成对完成对C650C650卧式车床电力拖动特点及控制要求介
9、绍以卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍以后,接下来分析其电气控制线路。为此,首先需要学习行后,接下来分析其电气控制线路。为此,首先需要学习行程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯等与卧式车床电气控制相关知识。等与卧式车床电气控制相关知识。2.2 电气控制器件相关知识2.2.1 行程开关 行行程开关又称行程限位开关,主要利用生产机械的运程开关又称行程限位开关,主要利用生产机械的运动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态,发出动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态,发出电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、电气控
10、制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、位移方向和位置保护等。位移方向和位置保护等。1.1.行程开关的基本结构行程开关的基本结构 行程开关的基本行程开关的基本结结构有三大部分:感受外部作用力构有三大部分:感受外部作用力的操作机构,内部的操作机构,内部执执行部分的触行部分的触头头系系统统和和外壳。外壳。图图2-22-2给给出出LX19系列行程开关的外形示意系列行程开关的外形示意图图。当运动部件的挡铁碰压当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时,推动微动开关动作,使其动断触点断行程开关的滚轮时,推动微动开关动作,使其动断触点断开,动合触点闭合。开,动合触点闭合。常用的行程开关有常用的行程开关有L
11、X29系列系列、JW系列系列、LXW9(831060)系列。其中,系列。其中,JW系列及系列及831060系列系列为为微微动动开关系列,具有微量开关系列,具有微量动动作行程、瞬作行程、瞬时动时动作特点。作特点。LX29系列是系列是取代取代LX19系列的理想系列的理想产产品,它具有品,它具有单轮单轮、双、双轮轮、径向、径向传动传动等等多种形式。其中多种形式。其中单轮单轮式径向式行程开关可自式径向式行程开关可自动动复位,而双复位,而双轮轮行程开关要靠外力来复位。行程开关要靠外力来复位。2.2.行程开关的型号行程开关的型号 行程开关行程开关LX19的型号及含义如下。的型号及含义如下。3.3.行程开关
12、的符号行程开关的符号 行程开关的行程开关的图图形符号和文字符号如形符号和文字符号如图图2-32-3所示。所示。2.2.2 2.2.2 接近开关接近开关 接近开关接近开关又称又称无触点行程开关,它除可以完成行程控制无触点行程开关,它除可以完成行程控制和限位保和限位保护护外,外,还还是是一种一种非接触式非接触式检测检测控制装置控制装置,用作用作检测检测零件尺寸和零件尺寸和测测速等,也可用于速等,也可用于变频计变频计数器、数器、变频变频脉冲脉冲发发生器、生器、液面控制和加工程序的自液面控制和加工程序的自动衔动衔接等。接等。当运当运动动着的物体接近它着的物体接近它到一定距离之内,它就能到一定距离之内,
13、它就能发发出出控制控制信号。信号。特点有工作可靠、特点有工作可靠、寿命寿命长长、功耗低、复定位精度高、操作、功耗低、复定位精度高、操作频频率高以及适率高以及适应恶应恶劣劣的工作的工作环环境境等。等。1.1.接近开关的分类接近开关的分类 接近开关按工作原理可分为以下几种类型:接近开关按工作原理可分为以下几种类型:(1 1)涡流式接近开关)涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时,使物体内部产生涡流。接近这个能产生电磁场接近开关时,使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关,使开关内部电路参
14、数发生变化,这个涡流反作用到接近开关,使开关内部电路参数发生变化,由此识别出有无导电物体移近,进而控制开关的通或断。这由此识别出有无导电物体移近,进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。种接近开关所能检测的物体必须是导电体。(2 2)电容式接近开关)电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板,而另这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时,不论它或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时,不论它是否为导体,
15、由于它的接近,总要使电容的介电常数发生变是否为导体,由于它的接近,总要使电容的介电常数发生变化,从而使电容量发生变化,使得和测量头相连的电路状态化,从而使电容量发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通或断开。这种接也随之发生变化,由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象,不限于导体,可以是绝缘的液体或粉状近开关检测的对象,不限于导体,可以是绝缘的液体或粉状物等。物等。(3 3)霍尔接近开关)霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关,霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关,叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面
16、上叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时,开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化,由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这由此识别附近有磁性物体存在,进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。种接近开关的检测对象必须是磁性物体。(4 4)光电式接近开关)光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面(被检测物器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面(被检测物体)接近时,
17、光电器件接收到反射光后便有信号输出,由此便体)接近时,光电器件接收到反射光后便有信号输出,由此便可可“感知感知”有物体接近。有物体接近。(5 5)热释电式接近开关)热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上,当有与环境这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上,当有与环境温度不同的物体接近时,热释电器件的输出便变化,由此便可温度不同的物体接近时,热释电器件的输出便变化,由此便可检测出有物体接近。检测出有物体接近。(6 6)其它型式的接近开关)其它型式的接近开关 当观察者或系
18、统对波源的距离发生改变时,接近到的波的当观察者或系统对波源的距离发生改变时,接近到的波的频率会发生偏移,这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是频率会发生偏移,这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时,接近开关接收到近开关、微波接近开关等。当有物体移近时,接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移,由此可以识别出有无物体接近。的反射信号会产生多普勒频移,由此可以识别出有无物体接近。2.2.接近开关的工作原理接近开关的工作原理 接近开关的种接近开关的种类类很
19、多,但不很多,但不论论何种接近开关,基本都何种接近开关,基本都是由感是由感应头应头、振、振荡荡器、器、检检波器、波器、鉴鉴幅器、幅器、输输出出电电路路、稳压电稳压电源等源等组组成。成。接近开关目前国内普遍采用高接近开关目前国内普遍采用高频频振振荡电荡电感式,其精度感式,其精度较较高控制距离高控制距离较远较远。高。高频频振振荡电荡电感式感式LJ2型系列接近开关原型系列接近开关原理如理如图图2-42-4所示。所示。当无金属物体接近当无金属物体接近时时,由,由VT1、L、C1、C2等元件等元件组组成的成的耦合振耦合振荡荡器器输输出信号加至出信号加至VT2基极,放大后的高基极,放大后的高频频波波经经V
20、D7、VD8整流后的直流信号加至整流后的直流信号加至VT3基极,使基极,使VT3导导通,由通,由VT4、VT5组组成的斯密特成的斯密特电电路中路中VT4截止,截止,VT5导导通,使通,使VT6截止,截止,则则 近开关的文字符号与行程开关相同,其图形符号和近开关的文字符号与行程开关相同,其图形符号和文字符号文字符号+如图如图2-5所示。所示。开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属体接近线圈体接近线圈L时,由于金属中产生涡流而吸取时,由于金属中产生涡流而吸取了振荡能量,使振荡减弱至停止,了振荡能量,使振荡减弱至停止,VD7、VD8整流电路无输出电压,则整流
21、电路无输出电压,则VT3截止,斯密特电截止,斯密特电路翻转,则路翻转,则VT6饱和导通,负载中有电流流过,饱和导通,负载中有电流流过,开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成的。的。3.3.接近开关的选型接近开关的选型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离,应对于不同的材质的检测体和不同的检测距离,应选用不同类型的接近开关,以使其在系统中具有高的性选用不同类型的接近开关,以使其在系统中具有高的性能价格比,为此在选型中应遵循以下原则:能价格比,为此在选型中应遵循以下原则:(1
22、 1)当检测体为金属材料时,应选用高频振荡)当检测体为金属材料时,应选用高频振荡型接近开关,该类型接近开关对铁镍、型接近开关,该类型接近开关对铁镍、A3A3钢类检测体检钢类检测体检测最灵敏。测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体,其检测灵敏度就对铝、黄铜和不锈钢类检测体,其检测灵敏度就低。低。(2 2)当检测体为非金属材料时,如木材、纸张、)当检测体为非金属材料时,如木材、纸张、塑料、玻璃和水等,应选用电容型接近开关。塑料、玻璃和水等,应选用电容型接近开关。(3 3)金属体和非金属要进行远距离检测和控制时,)金属体和非金属要进行远距离检测和控制时,应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。应选用光
23、电型接近开关或超声波型接近开关。(4 4)对于检测体为金属时,若检测灵敏度要求不)对于检测体为金属时,若检测灵敏度要求不高时,可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开高时,可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。关。4.4.接近开关技术指标检测接近开关技术指标检测 (1 1)动作距离测定:当动作片由正面靠近接近开关的感)动作距离测定:当动作片由正面靠近接近开关的感应面时,使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离,应面时,使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离,测得的数据应在产品的参数范围内。测得的数据应在产品的参数范围内。(2 2)释放距离的测定:当动作片由正面离开接近开关的
24、)释放距离的测定:当动作片由正面离开接近开关的感应面,开关由动作转为释放时,测定动作片离开感应面的最感应面,开关由动作转为释放时,测定动作片离开感应面的最大距离。大距离。(3 3)回差)回差H H的测定:最大动作距离和释放距离之差的绝的测定:最大动作距离和释放距离之差的绝对值。对值。(4 4)动作频率测定:用调速电机带动胶木圆盘,在圆)动作频率测定:用调速电机带动胶木圆盘,在圆盘上固定若干钢片,调整开关感应面和动作片间的距离,约为盘上固定若干钢片,调整开关感应面和动作片间的距离,约为开关动作距离的开关动作距离的80%左右,转动圆盘,依次使动作片靠近接近左右,转动圆盘,依次使动作片靠近接近开关,
25、在圆盘主轴上装有测速装置,开关输出信号经整形,接开关,在圆盘主轴上装有测速装置,开关输出信号经整形,接至数字频率计。此时启动电机,逐步提高转速,在转速与动作至数字频率计。此时启动电机,逐步提高转速,在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下,可由频率计直接读出开关片的乘积与频率计数相等的条件下,可由频率计直接读出开关的动作频率。的动作频率。(5 5)重复精度测定:将动作片固定在量具上,由开关)重复精度测定:将动作片固定在量具上,由开关动作距离的动作距离的120%以外,从开关感应面正面靠近开关的动作以外,从开关感应面正面靠近开关的动作区,运动速度控制在区,运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动
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