1、第四章 机床电路分析,郝晓曦,机床电气电路组成 主电路 控制电路 信号电路 机床电路分析方法 从主电路入手，了解机床的动作要求 分析控制电路，分解成为各种基本电路或局部电路 通观整体，分析各个基本电路之间的连锁关系及主电路、控制电路之间的关系,4-1 普通车床电气控制电路,车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。,车床能够完成的任务： 切削内外圆、端面、攻螺纹、螺杠、钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工工序. 车床的运动 主
2、轴回转运动：通过卡盘或顶尖带动工件旋转(主运动)， 溜板带动刀架 刀架直线移动(进给运动)。 车床的调速：变速箱调速 车床主运动转向的改变：离合器方法、电气方法 车床主运动的制动：机械制动、电气制动,普通车床的主要结构及运动形式,普通车床的结构示意图,1-进给箱 2-挂轮箱 3-主轴变速箱 4-溜板与刀架 5-溜板箱 6-尾架 7-丝杠 8-光杠 9-床身,车床电力拖动特点及控制要求,1、主拖动电动机一般选用笼型异步电动机，为满足调速要求，采用机械变速。,2、为车削螺纹，主轴要求正、反转。,3、主轴电动机的起动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接起动，当电机容量较大时，常用Y-降压
3、起动。,4、车削加工时，有时需冷却。为此，设有一台冷却泵，冷却泵电动机只需单方向旋转，且与主轴电动机有着联锁关系。,5、控制电路应具有必要的保护及安全可靠的局部照明装置。,一些普通车床的实物图,CA6140普通车床控制电路,CY6140车床外观图,CA6140车床电气原理图,零压保护：当设备在运行时，电源电压若因某种原因突然消失，机械停止运转，当电源电压恢复时，若电动机自动起动，可能造成设备的损坏，甚至人身事故，防止这种现象的保护就叫零压保护 欠压保护：因为电源电压过低引起一些电器释放，造成控制线路无法正常工作或是“堵转”，防止这种现象的保护就叫欠压保护,CW6132普通车床电气控制线路分析,
4、电器位置图电器位置图是用来详细表明电气原理图中各电气设备、元器件的实际安装位置，为电器控制设备的制造、安装、维修、提供必要的资料。,电器位置图,安装接线图安装接线图用来表明电气设备或装置之间的接线关系，清楚的表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装布线的依据。安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。,安装接线图,普通车床电气控制线路的故障与处理,主轴电动机不起动 主轴电动机缺相运行:主轴电动机转速慢，并发出“嗡嗡”声 接触器能吸合，但不能自锁 主轴电动机不能停转,即按SB1电动机不停转 冷却泵电动机不能起
5、动 照明灯不亮 主轴不能点动 刀架不能快速移动 主轴电动机不能进行反接制动控制 不能检测主轴电动机负载,3-2 摇臂钻床电气控制电路,钻床概述钻床是指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩孔、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。,摇臂钻床的主要结构及运动情况,摇臂钻床的电力拖动特点及控制要求,5、具有必要的联锁与保护。,1、设有主轴电动机、摇臂升降电动机、立柱夹紧放松电动机及冷却泵电动机。,2、要求主轴进给有较大的调速范围。,3、摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动。,4、主轴要求正反转，主轴
6、正反转一般由机械方法获得。,摇臂钻床的运动形式,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运动 主轴箱沿摇臂的径向移动，手动 摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动，手动 主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧和松开,一些摇臂钻床的实物图,Z3040摇臂机床电机控制 主电机的控制 摇臂升降、夹紧、放松控制 主轴箱与立柱的夹紧、放松 机床安装后控制电路的检查,摇臂钻床Z3040外观图,Z3040摇臂钻床电气控制图,（一）液压系统简介,1操纵机构液压系统 该系统压力油由主轴电动机拖动齿轮泵送出 。,2夹紧机构液压系统 主轴箱、立柱和摇臂的夹紧与松开，是由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油
7、，推动活塞，菱形块来实现的。,（二）电气控制电路分析,M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。,1、主电路分析 M1为单方向旋转，由接触器KM1控制，M2有正、反转接触器KM2、KM3控制实现正反转，M3由接触器KM4、KM5实现正反转控制，并由热继电器FR2做长期过载保护，M4电机容量小，仅0.125KW有开关SA控制。,2、控制电路分析 有按钮SB1、SB2与KM1构成主轴电动机M1的单方向旋转起动停止电路。由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁的电动机正反转点动控制电路。,常见故障分析,主轴电机不能启动 主
8、轴电机不能停止 摇臂不能上升或下降 摇臂移动后不夹紧 液压泵电动机不能启动 液压系统不能正常工作,3-3 铣床电气控制电路,铣床：指用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。铣床可以加工平面、沟槽以及各种曲面和齿轮，螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用 。,卧式万能铣 床的主要结构及运动情况,3、辅助运动 工作台在三个相互垂直方向上的快速直线运动。,1、主运动 主轴的旋转运动；,2、进给运动 工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动）；,万能卧式铣床的电力拖动特点与控制要求,1、采用单独传动
9、，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台工作进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。,2、主轴能移实现正、反转但旋转方向不需经常改变。,3、采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。,4、进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。,5、使用圆工作台时，工作台不得移动 。,6、主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。,7、主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制,8、应有冷却泵电动机拖动冷却泵，供给冷却液。,10、工作台上下，左右、前后六个方向的运动应具有限位保护,11、应有局部照明电路,9、为适应铣削加工时操作者的正面与
10、侧面操作要求，机床应对主轴电动机的起动与停止及工作台的快速移动控制，具有两地操作。,XA6132铣床,X52K铣床,X52K立式铣床的特点,用换相转换开关选择主电机的转向 主运动采用电磁离合器控制 主运动和进给运动变速，均有瞬时点动 主运动和进给运动各有单独的电动机驱动，工作台的快速移动利用电磁离合器接上进给的快速传动链，实现快速移动 进给运动与主运动是联锁的，只有起动主运动后，进给运动才能起动工作 工作台6各方向的进给运动具有完备的联锁 具备多地点控制环节 具有短路保护、零压保护、过载保护和超程保护,X52K立式铣床的电气原理图,1,2,3,1 主轴电动机的控制,主轴起动 主轴停止 主轴变速
11、时的瞬时点动,原理图,2 进给运动的电气控制,工作台纵向进给运动控制 工作台右运动 工作台左运动 工作台横向运动 向前运动 向后运动 工作台升降运动 向上运动 向下运动 工作台快速移动控制 进给变速时的瞬时点动控制,原理图,圆形工作台的控制 其他控制 冷却泵的控制 机床局部照明控制 换刀制动 离合器的供电,原理图,X62W万能卧式铣床结构示意图 1底座 2进给电动机 3升降台 4进给变速手柄及变速盘 5溜板 6转动部分 7工作台 8刀架支杆 9悬梁 10主轴 11主轴变速盘 12主轴变速手柄 13床身 14主轴电动机,3-4 数控铣床控制电路,数控技术：以数字量编程实现控制机械或其它设备自动工
12、作的技术。如果一种设备的控制过程是以数字形式来描述的，其工作过程是可编程序的，并能在程序的控制下自动地进行工作的设备就是数控设备。,数控设备工作原理图,数控机床的工作原理,用途 本机床属三座标数控铣床，选配适用可靠数控系统，能完成铣、镗、钻等切削运动，可在没有模具的情况下完成凸轮、样板、模具等形状复杂零件的加工。,XK6325B数控铣床,数控铣床的控制要求,主运动：实现对主轴电机的调速控制 进给运动：X、Y、Z轴各一台伺服电机驱动，要求对各轴实现速度及转角控制 辅助运动：实现对液压泵电机、导轨润滑电机、铣头润滑电机、冷却泵电机及各种风扇电机的运转控制 系统紧急停止及工作台限位保护 各种信号指示
13、,供电电源工作原理 主轴及X、Y、Z轴伺服驱动工作原理 X、Y、Z电机控制电路分析 电机的运转准备控制 进给运动的限位保护 系统紧急停止,原理图a,原理图b,3-6 组合机床电气控制,组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具， 组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床的控制系统通常采用机构、液压
14、、电气或气动等控制方式,组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。,组合机床的组成,动力部件 动力部件用来实现主运动或进给运动。有动力台、动力箱和各种切削头。 支承部件支承部件主要为各种底座，用于支承、安装组合机床的其它零部件，它是组合机床的基础部件。 输送部件输送部件用于多工位组合机床中，用来完成工件的工位转换，有直线移
15、动工作台、回转工作台、回转鼓轮工作台等。 控制部件 用于组合机床完成预定的工作循环程序。它包括液压元件、控制挡铁、操纵板、按钮台及电气控制部分。 辅助部件 辅助部件包括冷却、排屑、润滑等装置，以及机械手、定位、夹紧、导向等部件。,组合机床的组成,单工位三面复合式组合机床结构示意图 1、6、10滑台 2、9动力头 3、5、8变速箱 4工件 7立柱 11底座 12工作台,组合机床的主要部件 动力头和动力滑台,动力头：能同时完成切削和进给运动的动力部件 动力滑台：只能完成进给运动的动力部件 机械动力滑台 液压动力滑台,动力滑台的基本工作循环形式,一次进给工作 快进工作进给延时停留快退 二次进给工作
16、快进一次工作进给二次工作进给延时停留快退 跳跃进给工作 快进工进快进工进延时停留快退 双向进给工作 快进工进反向工进快退 分级进给工作 快进工进快退快进快退快进 快退快进快退,一些组合机床的实物图,缝纫机机壳两端孔钻扩铰三工位数控组合机床,汽缸盖阀座锥面及导管孔镗削数控组合机床,水表壳钻镗组合机床,卧式双面组合机床,组合机床的特点,组合机床主要由通用部件装配组成，各种通用部件的结构虽有差异，但它们在组合机床上的工作却是协调的，能发挥较好的效果。组合机床通常是从几个方向对工件进行加工，它的加工工序集中，要求各个部件的运动顺序、速度、起动、停止、正向、反向、前进、后退等均应协调配合，并按一定的程序自动或半自动地进行。加工时应注意各部件之间的相互位置，精心调整每个环节，避免在大批量加工生产中造成严重的经济损失。,组合机床控制电路的基本环节,多台电动机同时启动的控制电路,两台动力头同时起动、同时或分别停机的控制电路,主轴不转时引入和退出的控制电路,危险区自动切断电动机的控制电路,1 机械动力滑台控制电路,机械滑台的组成 滑台 滑座 双电机（快速和进给电机） 传动装置,滑台的控制电路,2 液压动力台控制电路,液压动力滑台是指利用液压泵的动力完成滑台的进给过程 液压滑台由滑台、滑座及油缸组成,具有一次工作进给的液压动力滑台电气控制电路,具有延时停留的电路,二次工作进给控制电路,
