1、5.3 X62W 型铣床电气控制分析铣床主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等型面，装上分度头以后，可以加工直齿轮或螺旋面，装上回转圆工作台则可以加工凸轮和弧形槽。铣床用途广泛，在金属切削机床中的使用数量仅次于车床。其种类很多，有卧铣、立铣、龙门铣、仿形铣及各种专用铣床。X62W 型卧式万能铣床是应用最广泛的铣床之一。5.3.1 主要结构和运动特点X62W 型万能铣床主要由床身、悬梁、刀杆支架、工作台、上下溜板和升降台等几部分组成。其正面外形结构如图 5-5 所示，床身固定在底座上，内装主轴电动机及传动、变速机构；床身顶部有水平导轨，悬梁可沿导轨水平移动，用以调整铣刀的位置；刀杆支架装在悬梁上，
2、可在悬梁上水平移动；升降台可沿床身上的垂直导轨上下移动；下溜板在升降台的水平导轨上可做平行于主轴轴线方向的横向移动；工作台安装在上溜板上，可在下溜板导轨上做水平方向垂直于主轴轴线的纵向移动。1底座；2进给电动机；3升降台；4进给变速手柄及数字盘；5工作台升降及横向操纵手柄；6下溜板；7上溜板；8纵向操纵手柄；9工作台；10刀杆支架；11悬梁；12主轴；13主轴变速数字盘；14主轴变速手柄；15床身（立柱） ；16主轴电动机图 5-5 X62W 型万能铣床外形结构此外，溜板可绕垂直轴线左、右旋转 45，所以工作台还能在倾斜方向进给，以加工螺旋槽。该铣床还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述分析
3、可知，X62W 型卧式万能铣床有三种运动。 主运动：主轴带动铣刀的旋转运动； 进给运动：加工中工作台带动工件的移动（包括升降台的上下移动、下溜板的横向移动和上溜板工作台的纵向移动）或圆工作台的旋转运动； 辅助运动：工作台带动工件在三个方向的快速移动及悬梁、刀杆支架的移动。5.3.2 电力拖动特点与控制要求根据加工工艺要求，铣床对电力拖动和电气控制提出以下要求： X62W 型万能卧式铣床的主运动和进给运动之间没有速度比例协调的要求，所以主轴与工作台各自采用单独的鼠笼式异步电动机拖动。 主轴电动机 M1 空载直接启动，可根据铣刀的种类预先选择正、反转，完成顺铣和逆铣，在加工过程中不变换转向。 为了
4、减小负载波动对铣刀转速的影响以保证加工质量，主轴上装有飞轮，其转动惯量较大。为此，要求主轴电动机有停车制动控制，以提高工作效率。 工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由一台进给电动机 M2 拖动，三个方向的选择由两套操纵手柄通过不同的传动链来实现。每个方向有正、反向运动，要求M2 能正 /反转。同一时间只允许工作台向一个方向移动，故三个方向的运动之间应有联锁保护。 为了缩短调整运动的时间，提高生产效率，工作台应有快速移动控制。X62W 型铣床是采用快速电磁铁吸合改变传动链的传动比来实现快速移动控制的。 使用圆工作台时，要求圆工作台的旋转运动与工作台的垂直、横向和纵向三个方向的运动之间有联
5、锁控制。即圆工作台旋转时，工作台不能向其他方向移动。 为适应加工的需要，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围，X62W 型铣床是采用机械变速的方法，通过改变变速箱传动比来实现速度调节的。为保证变速时齿轮易于啮合，减小冲击，要求变速时电动机有点动控制。 进给运动要在铣刀旋转之后才能进行，加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动，以免打坏刀具及出现安全事故。 冷却泵电动机 M3 单独进行控制。为操作方便，主轴电动机的启/停及工作台的快速移动需要多地控制。5.3.3 电气控制电路分析如图 5-6 所示为 X62W 型万能铣床的电气原理图。它由主电路、控制电路和照明电路组成。M1 为主轴电动机，M2 为进
6、给电动机，M3 为冷却泵电动机。由于该机床机械操作与电气开关密切相关，因此，在分析电气原理图时，应对机械操作手柄与相应开关电路的动作关系、各开关的作用及状态都应先了解清楚，然后再分析电路。图 5-6 X62W 万能铣床的电气原理图1主电路分析电源由电源开关 QS 引入。主轴电动机 M1 由接触器 KM1 控制，由转向选择开关 SA5预选转向。接触器 KM2 的主触点串接两相电阻并与速度继电器 KS 配合，实现 M1 的停车反接制动。另外还通过机械机构和接触器 KM2 实现主轴变速冲动控制。进给电动机 M2 由正/反转接触器 KM3、KM4 的主触点实现正/反转，并由快速移动接触器 KM5 的主
7、触点控制快速电磁铁 YA，来决定工作台的移动速度，当 KM5 接通时为工作台快速移动，当 KM5 断开时为工作台慢速进给。冷却泵拖动电动机 M3 由接触器 KM6 控制，实现单方向旋转。熔断器 FU1 为机床总短路保护，兼做 M1 的短路保护；FU2 为 M2、M3 及控制变压器 TC、照明灯 EL 的短路保护；热继电器 FR1、FR2 、FR3 分别为 M1、M2、M3 的过载保护。2控制电路分析该电路控制电器较多，控制电压采用交流 110V，由控制变压器 TL 供给。（1）主轴电动机 M1 的控制控制电路中的 SB3 和 SB4 是两处控制的启动按钮，SB1 和 SB2 是两处控制的停止按
8、钮，分别装在床身侧面和工作台前方。M1 通过弹性联轴器和变速机构的齿轮传动链拖动主轴，使主轴获得 18 级不同的转速。 Ml 的启动控制。先合上电源开关 QS，再将主轴换向转换开关 SA5 扳到主轴所需要的旋转方向，然后按下启动按钮 SB3（或 SB4） ，接触器 KM1 的线圈得电自锁，KM1 主触点闭合，M1 实现全压启动。当主轴电动机 M1 的转速高于 140r/min 时，速度继电器 KS 的常开触点 KS-l（或 KS-2）闭合，为 M1 的反接制动做好准备。 M1 的停车制动控制。当需要 M1 停转时，按下停止按钮 SB1（或 SB2） ，接触器KM1 线圈断电释放，同时接触器 K
9、M2 线圈通电吸合，KM2 主触点闭合，M1 进行反接制动。当 M1 转速低于 100r/min 时，速度继电器 KS 的常开触点复原， KM2 线圈断电，其主触点断开，M1 的反向电源切断，制动过程结束，以后依惯性旋转至零。 主轴变速时的冲动控制。主轴变速时的冲动控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7 通过机械上的联动机构进行控制的。变速时，先将主轴变速手柄向下压，使手柄的榫块自槽中滑出。然后拉动手柄，使榫块落到第二道槽内为止，转动变速刻度盘，选择所需的转速，再将变速手柄以连续较快的速度推回原来的位置。当变速手柄推向原来位置时，其联动机构瞬时压合变速行程开关 SQ7，使 SQ7-2 断开，
10、SQ7-1 闭合，KM2 线圈通电，M1 瞬时反向转动一下，以利于变速时的齿轮啮合。当变速手柄榫块落入槽内时 SQ7 不再受压，其触点即刻复原，KM2 断电释放，M1 断电停转，主轴变速冲动结束。另外，M1 在旋转时，可以不按停止按钮直接进行变速操作，这是因为将变速手柄从原位拉向前面时，压合行程开关 SQ7，SQ7-2 断开，切断了 KM1 线圈电路，电动机 M1 断电；同时 SQ7-1 闭合，使 KM2 线圈通电吸合，M1 反接制动。当变速手柄拉到前面后，行程开关 SQ7 不再受压而复原，主轴电动机 M1 断电停转。此时再转动主轴变速盘选择所需转速，然后再将变速手柄推回，进行变速冲动，完成齿
11、轮的啮合。但要注意，无论是开车还是停车变速时，都应以较快的速度将手柄推回到原始位置，以免通电时间过长，引起 M1 转速过高而打坏齿轮。（2）工作台进给电动机 M2 的控制工作台的纵向、横向和垂直运动都由进给电动机 M2 拖动。接触器 KM3 和 KM4 使M2 实现正 /反转，用以改变进给方向。它的控制电路采用与纵向运动操作手柄联动的行程开关 SQ1、SQ2 和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关 SQ3、SQ4 组成联锁控制。即在选择三种进给方式的六个方向时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态。由图 5-6 可知
12、，M2 在 M1 启动后才能进行工作。在机床接通电源后，将控制圆形工作台的组合开关 SA3 扳到断开，使触点 SA3-1 和 SA3-3 闭合，SA3-2 断开，然后启动 M1，接触器 KM1 线圈得电，使 KM1（9-12 ）闭合，就可进行工作台的进给控制。 工作台纵向（左右）运动控制。工作台纵向运动是由进给电动机 M2 来拖动的，由工作台纵向操纵手柄来控制。此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的正面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有三个位置：向右、向左和中间零位。当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构一方面使纵向运动传动丝杠的离合器接合，为纵向运动丝杠的转动做准备；另
13、一方面压下行程开关 SQ1 或 SQ2，使接触器 KM3 或 KM4线圈通电吸合，控制进给电动机 M2 的正转或反转，进而使纵向运动丝杆正、反转，拖动工作台向右或向左运动。若将手柄扳到中间位置时，纵向传动丝杠的离合器脱开，行程开关 SQ1 或 SQ2 断开，电动机 M2 断电，工作台停止运动。工作台纵向行程开关工作状态见表 5-1。表 5-1 工作台纵向行程开关工作状态纵向手柄 触点向左 中间 向右SQ1-1 断开 断开 闭合SQ1-2 闭合 闭合 断开SQ2-1 闭合 断开 断开SQ2-2 断开 闭合 闭合工作台纵向运动的行程可通过安装在工作台两端的挡铁位置来控制，当工作台纵向运动到极限位置
14、时，挡铁撞动纵向操纵手柄，使它回到中间位置，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。 工作台垂直（上下）和横向（前后）运动控制。工作台的垂直运动和横向运动由工作台垂直与横向操纵手柄来控制。此操纵手柄有两个，分别安装在工作台的左侧前方和后方。操纵手柄的联动机构压下行程开关 SQ3 和 SQ4 时，同时接通垂直或横向离合器。此手柄有五个位置，上、下、前、后及中间位置，五个位置是联锁的，各方向的进给不能同时接通。工作台垂直和横向行程开关工作状态见表 5-2。当升降台运动到上限或下限位置，床身导轨旁的挡铁撞动该手柄，使其回到中间位置，行程开关 SQ3 或 SQ4 不再受压，KM3 或 KM4 断电
15、释放，进给电动机 M2 停止旋转，升降台便停止运动，从而实现垂直运动的终端保护。工作台的横向运动的终端保护是由安装在工作台左侧底部的挡铁来撞动垂直与横向操纵手柄的，使其回到中间位置来实现的。表 5-2 工作台垂直横向行程开关工作状态垂直及横向手柄 触点向前向下中间停向后向上SQ3-1 闭合 断开 断开SQ3-2 断开 闭合 闭合SQ4-1 断开 断开 闭合SQ4-2 闭合 闭合 断开工作台向上（或向后）运动控制：将 KM1 通电吸合后，将垂直与横向操纵手柄扳至向上（或向后）位置，机械上由联动机构一方面接通垂直（或横向）传动丝杠的离合器，为垂直（或横向）运动丝杠的转动做好准备；另一方面压下行程开
16、关 SQ4，其常闭触点SQ4-2 断开，常开触点 SQ4-1 闭合，接触器 KM3 线圈得电，其主触点闭合，电动机 M2 正转，拖动升降台向上（或向后）运动，实现工作台向上（向后）运动。工作台向下（或向前）运动的控制：当垂直与横向操纵手柄向下（或向前）扳时，其联动机构一方面使垂直（或横向）传动丝杠的离合器接合。另一方面压下行程开关 SQ3，使其常闭触点 SQ3-2 断开，常开触点 SQ3-1 闭合。接触器 KM4 线圈得电，KM4 主触点闭合，电动机 M2 反转，拖动升降台向下（或向前）运动，实现工作台向下（或向前）运动。（3）工作台进给变速时的冲动控制在改变工作台进给速度时，为了使齿轮易于啮
17、合，需要进给电动机 M2 瞬时冲动一下。变速时，先启动主轴电动机 M1，再将进给变速的蘑菇形手柄向外拉出并转动手柄，转盘也跟着转动。将所需进给速度的标尺数字对准箭头，然后再将蘑菇形手柄用力向外拉到极限位置并随即推回原位。就在将蘑菇形手柄用力拉到极限位置瞬间，其连杆机构瞬时压合行程开关 SQ6，使常闭触点断开，常开触点闭合，接触器 KM4 线圈通电吸合，进给电动机 M2 反转，因为只是瞬时接通，故进给电动机 M2 只是瞬时通电而瞬时冲动一下，从而保证变速齿轮易于啮合。当手柄推回原位后，行程开关 SQ6 复位，接触器 KM4 线圈断电释放，进给电动机 M2 瞬时冲动结束。如果一次瞬间点动齿轮未进入
18、啮合状态，变速冲动手柄不能复位，此时可再次拉出手柄并再次推回，实现再次变速冲动，直到齿轮啮合为止。（4）工作台快速移动的控制工作台的快速移动也是由进给电动机 M2 拖动的，在纵向、垂直与横向的六个方向上都可实现快速移动的控制。动作过程：先将主轴电动机 M1 启动，将进给操纵手柄扳到需要的位置，工作台按照选定的方向和速度做进给移动。再按下快速移动按钮 SB5（或 SB6） ，使接触器 KM5 线圈通电吸合。 KM5 主触点闭合，使牵引电磁铁的 YA 线圈通电吸合。通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按原运动方向做快速移动。当松开快速移动按钮 SB5（或 SB6）时，电磁铁 YA
19、断电，摩擦离合器分离，快速移动停止，工作台仍按原进给速度继续运动。工作台快速移动是点动控制。若要求快速移动在主轴电动机不转情况下进行时，可先启动主轴电动机 M1，但将主轴电动机 M1 的转换开关 SA5 扳在“停止”位置，再按下 SB5（或 SB6） ，工作台就可在主轴电动机不转的情况下获得快速移动。（5）圆工作台的控制铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时，可在工作台上安装圆工作台及其传动装置。圆形工作台的回转运动也是由进给电动机 M2 拖动的。圆工作台工作时，应先将进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，圆工作台转换开关 SA3 扳到“接通”位置。此时 SA3-2 闭合，SA3-1 和 SA3-3
20、 断开。当按下主轴启动按钮 SB3 或 SB4，主轴电动机便启动，而进给电动机 M2 也因接触器 KM4 线圈得电而仅以正转方向启动旋转，带动圆形工作台做定向回转运动。通电路径为：1215161722211920KM4 线圈。由于圆工作台的控制电路中串接了 SQ1SQ4 的常闭触点，所以扳动工作台任一方向的进给操作手柄，都将使圆工作台停止转动，这就起到圆工作台转动和长工作台三个相互垂直方向移动的联锁保护。3冷却泵电动机 M3 的控制冷却泵电动机 M3 由冷却泵转换开关 SA1 控制，将 SA1 扳到“接通”位置，接触器KM6 线圈通电吸合，冷却泵电动机 M3 启动旋转，送出冷却液。4照明电路机
21、床照明电路由变压器 TL 供给 12V 安全电压，并由控制开关 SA4 控制照明灯 EL。5电路的联锁与保护X62W 型卧式万能铣床运动较多，电气控制线路较为复杂，为安全可靠地工作，电路具有完善的联锁与保护。 主 运 动 与 进 给 运 动 的 联 锁 ： 进 给 电 气 控 制 电 路 接 在 主 轴 电 动 机 线 路 接 触 器KM1（ 8-13）常开触点之后，这就保证了只有在启动主轴电动机之后才可启动进给电动机，而当主轴电动机停止时，进给电动机也立即停止，实现主运动与进给运动的联锁。 工作台 6 个方向的联锁：同一时间，工作台只允许一个方向运动，利用机械和电气的方法实现了联锁控制。例如
22、，工作台向左、向右是由同一手柄操作的，手柄本身起到左右运动的联锁作用。工作台的纵向与横向、垂直运动的联锁，则是利用电气方法来实现的。由 纵 向 进 给 操 作 手 柄 控 制 的 SQ1-2 与 SQ2-2 和 垂 直 、 横 向 操 作 手 柄 控 制 的 SQ4-2 与 SQ3-2 组成的两条并联支路控制接触器 KM3 和 KM4 的线圈。若两个手柄都扳动，则将两条支路都断开，使 KM3 和 KM4 都不能工作，达到联锁目的，防止两个手柄同时操作而损坏设备。 长工作台与圆工作台的联锁：由选择开关 SA3 来实现其相互间的联锁。当使用圆工作台时，将 SA3 置于“接通”位置，若此时又将纵向或
23、垂直与横向进给操作手柄扳向任一方向时，进给电动机 M2 立即停止。若长工作台正在运动，扳动 SA3 置于“接通”位置，进给电动机也立即停止，从而实现长工作台与圆工作台只可取其一的联锁。 工作台进给运动与快速移动的联锁：工作台的快速移动是在工作台进给运动的基础上进行的，只有先使工作台工作进给然后按下快速移动按钮 SB5 或 SB6 才可实现工作台快速移动。 具有完善的保护：由熔断器 FU1、FU2 实现主电路的短路保护，FU3 实现控制电路的短路保护，FU4 作为照明电路的短路保护。热继电器 FR1、FR2、FR3 实现相应电动机的长期过载保护。工作台 6 个运动方向都有限位保护，由工作台前方的
24、挡铁撞动纵向操作手柄返回中间位置来实现工作台左右终端保护。由安装在铣床床身导轨上的上、下两块挡铁撞动垂直与横向操作手柄返回中间位置来实现工作上下终端保护。由安装在工作台左侧底部挡铁来撞动垂直与横向操作手柄返回中间位置来实现工作台前、后终端保护。5.3.4 X62W 型卧式万能铣床电气控制特点通过上述分析，X62W 型卧式铣床具有以下特点： 电气控制电路与机械配合相当密切，因此要详细了解机械机构与电气控制的关系。 主轴变速与进给变速设有变速冲动环节，从而使变速顺利进行。 进给电动机采用机械挂挡与电气开关联动的手柄操作，而且操作手柄扳动方向与工作台运动方向一致，具有运动方向的直观性。 采用两地控制，操作方便。 具有完善的联锁、短路、零压、过载及限位保护环节，工作安全可靠。
