机床基本控制原理

10.3.3　机床基本控制原理

机床控制线路的安装接线和调试工艺，应由该机床的技术要求和线路特点来确定，但基本工艺是相同的。这里介绍典型机床的控制线路及其安装接线和调试工艺与技术要求。

1.普通车床控制线路

C620型车床是应用较广泛的普通车床，它的主运动是主轴的旋转运动，由主轴电动机经皮带主轴箱带动旋转；刀架由溜板箱带动做进给运动。进给运动也由主轴电动机传动，经主轴箱、挂齿箱、进给箱、光杆及溜板箱，带动刀架作纵、横两个方面的进给运动。C620型车床的控制线路如图10-19所示，分主电路、控制电路和照明电路三个部分。

图10-19　C620型车床原理图

（1）主电路

主轴电机M₁拖动主轴旋转和刀架的进给运动，由于主轴是通过摩擦离合器实现正反转的，故主轴电动机不要求正反转控制；冷却泵电动机M₂直接用刀开关Q₁控制。

M₁和M₂分别用热继电器FR₁、FR₂作过载保护，M₂还用熔断器FU₁作短路保护。控制电路主轴电动机的控制合上电源开关QS，按下启动按钮SB₂，接触器KM₁线圈通电自锁，电动机M₁启动运转。按下停止按钮SB₁，KM线圈断电，电动机停转。

（2）冷却泵电动机的控制

当电动机M₁启动后，合上刀开关Q₁，电动机M₂即启动运转。只有在M₁运转后，M₂才能启动运转；当M₁断电停车后，M₂也随即停车，故M₁与M₂是连动顺序控制的。

（3）照明线路

变压器供给36V照明电源，合上开关Q₃照明灯EL即亮。

2.摇臂钻床控制线路

Z35型钻床是常见的立式钻床，它的运动方式分为主运动——主轴旋转、进给运动——主轴垂直运动及辅助运动——摇臂沿外立柱垂直移动、主轴箱沿摇臂径向移动、摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。主轴电动机单相运转，经主轴箱变速带动钻轴旋转，主轴的正反转是依靠摩擦离合器来实现的；摇臂升降电动机用以带动摇臂沿外立柱间及钻轴箱与摇臂之间同时作放松和夹紧动作，亦要求能正反转；冷却泵电动机为切削工件时输送冷却液。Z35型摇臂钻床的控制线路如图10-20所示，分主电路、控制电路和照明电路三个部分。

图10-20　Z35型摇臂钻床的控制线路

（1）主电路

冷却泵电动机M₁由开关SA₂手动直接控制，主轴电动机M₂由接触器KM₁作单相旋转控制，摇臂升降电动机M₃和液压电动机M₄，分别由正反转接触器KM₂～KM₅控制。

电动机M₃和M₄由熔断器FU₂作短路时保护，因系短时工作，故不设过载热保护；电动机M₁和M₂由熔断器FU₁作短路保护，且电动机M₂还由热继电器FR作过载保护。

（2）控制电路

为了安全，采用变压器TC，将380V电压降为127V作为控制电源，另一组作为机床照明灯的36V电源。

为了操作方便，采用十字开关SA₁对电动机M₁和M₃进行操作控制，用HZ4-21型组合开关SB₂作摇臂夹紧、放松控制，用HZ4-22型组合开关SB₁作摇臂升降操作时的终端限位保护。

控制电路具有下列功能：

①零压保护

零压继电器KA起零压保护作用。正常工作时，若线路断电，KA断电，其自保触电打开，整个线路也同时断电。当电源恢复时，KA不能自行复电，防止了自行开机引起事故的可能。

②主轴电动机的控制

将十字开关SA₁扳向右边位置，使触电SB_1.2闭合，接触器KM₁线圈通电，主轴电动机M₂转动。将SA₁扳向中间位置时，KM₁线圈断电，M₂停转。

③摇臂升降的控制

当钻头与工作台相对高度不合适时，可将摇臂升高或降低。平时，摇臂是夹紧在外挂立柱上的，故在摇臂升降之前，应先将它放松，待上升或下降到所需位置时，再将它夹紧在摇臂上。摇臂的松—升（或降）—紧是通过十字开关SA₁发令接触器KM₂和KM₃及行程开关SQ₂控制电动M₃来实现的。

④液压电动机的控制

内外立柱间的放松与夹紧、摇臂在钻床箱上的放松与夹紧、钻轴箱在摇臂上的放松与夹紧都是由液压电动机M₄带液压泵一起动作的。

需要放松时，可按下SB₁使接触器KM₄线圈通电，电动机M₄正转。放松后，可以用手推动摇臂绕内立柱作任何位置的转动，也可以转动手轮使钻轴箱沿摇臂转动。需要夹紧时，可按下SB2，使接触器KM₅线圈通电，电动机M₄反转。

3.万能铣床控制线路

X62W型万能铣床是常见的多用途铣床，它的运动方式分主运动——铣刀的旋转、进给运动——工作台的上下、左右、前后个及辅助运动——工作台在六个快速运动和水平方向的旋转运动。主轴电动机由于加工时有顺铣和逆铣两种方式，故要求能正反转。由于主轴变速箱内齿轮易于齿合，减少齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在变速时稍微转动一下，称为主轴变速冲动。为此，主轴电动机有三种控制：正反转启动、制动和冲动。工作台的进给运动和快速运动是由进给电动机的正反转及两个机械手柄的变换来完成的。为使进给变速箱内齿轮易于齿合，要求有变速冲动装置。为此，进给电动机也有三种控制：进给、快速和冲动。冷却泵电动机为切削工件时输送冷却液。

X62W型万能铣床的控制线路如图10-21所示，分主电路、控制电路和照明电路三个部分。

（1）主电路

主轴电动机M₁由接触器KM₁直接启动、由开关SA₁进行正反转控制及由接触器KM₂串接不对称的制动电阻R进行反接制动控制，并由速度继电器KV同轴连接；进给电动机M₂由接触器KM₃和KM₄进行正反转控制，并由接触器KM₅控制电磁铁YA完成快速移动；冷却泵电动机M₃由接触器KM₆控制。

电动机M₁、M₂、M₃均由热继电器作过载保护，并由熔断器FU₂对M₂、M₃和FU₁对M₁进行短路保护。

（2）控制电路

变压器TC将380V电压降为127V，作为控制电源。

图10-21　X62W型万能铣床的控制线路

①主轴电动机的控制

· 主轴电动机的起动

将开关SA₁扳至主轴所需的旋转方向，按下启动按钮SB₁或SB₂（SB₁设在升降台上，SB₂设在床身上，便于实现两地控制），接触器KM₁通电自保，电动机M₁运转。M₁升速后，速度继电器KV的触电动作，为反接制动做好准备。

· 主轴电动机的制动

按下停止按钮SB₃或SB₄时，接触器KM₁线圈断电、电动机断电作惯性运转，同时接触器KM₂线圈通电、电动机M₁实施反接制动。当M₁转速趋近于零时，速度继电器KV的触电自行断开，M₁断电停转。

· 主轴电动机的变速冲动

变速冲动是利用变速杆与冲动行程开关SQ₇的相互作用进行控制的。变速时，先将变速杆下压，然后拉到前面，此时变速杆带动凸轴瞬时压动SQ₇，常闭触电SQ_7.1先断开，接触器KM₁线圈断电，电动机M₁断电；SQ_7.2后接通，接触器KM₂线圈通电，电动机M₁实施反接制动。熟练的操纵变速杆，使电动机M₁很快停车。这时可转动变速盘至所需的转速，再将变速杆经凸轴又一次瞬时压动SQ₇，SQ_7.2短时接通KM₂，电动机M₁反向转动一下，以利于变速后的齿轮啮合。

②进给电动机的控制

要求在主轴开动后，才能进行工作台的进给运动，故进给控制电路串接了接触器KM₁的常开触电。

· 工作台的进给运动

进给电动机的转动正反两个方向，而工作台的进给运动有上下、左右、前后六个方向，这是通过十字和纵向两个手柄来操纵控制的，手柄操纵控制是在电气上带动相应的限位开关SQ₁、SQ₂和SQ₃、SQ₄在机械上使垂直、纵向、横向三根丝杆等机构完成耦合。十字手柄有上、下、中、前、后五个位置，纵向手柄有左、中、右三个位置。

如要停止工作台的运动，只要将相应的手柄扳向中间即可。工作台的六个方向运动，必须相互联锁，以保证在任何时候工作台只能有一个方向的运动。它是用机械和电气的方法共同实现的，如工作台向左、向右的控制，是用同一手柄操作的，故手柄本身起到左右运动的联锁作用，工作台的横向和垂直运动间的联锁，是由十字开关本身来完成的；工作台的纵向与横向和垂直运动间的联锁，由限位开关SQ₁、SQ₂和SQ₃、SQ₄的常闭触电分别相串联，然后形成两条通路供给接触器KM₃、KM₄的线圈，若两个操作手柄都扳动，将把这两条电都断开，不能工作，防止了两个手柄同时扳动时可能产生的危险。

工作台的六个方向运动，都设有终端保护。当它们运动到极限位置时，终端的挡铁撞动相应的手柄使其回到中间位置，行程开关复位，工作台便停止运动。

· 工作台的快速移动

工作台的六个方向上的快速移动，也是由进给电动机M₂拖动的。当工作台进给运动时，再按下按钮SB₅或SB₆，接触器KM₅线圈通电，电磁铁YA吸合，使进给运动链中的摩擦离合器脱开，工作台仍按原进给速度继续运动。

· 工作台的变速冲动

进给变速也设有“冲动控制”，由变速手柄带动冲动行程开关SQ₆，短时接通接触器KM₄，以便于变速齿轮易于齿合。

· 圆工作台的进给运动

X62W型万能铣床还设有圆工作台及其传动机构，使用时将圆工作台安装在矩形工作台上，使其传动机构与操纵进给机构耦合，故圆工作台进给运动也是由进给电动机M₂拖动的。在机床开动前，先将开关SA₂扳到“接通”位置，这时SA_2.2闭合、SA_2.1和SA_2.3断开，然后将进给操纵手柄扳到中间位置（零位），行程开关SQ₁～SQ₄的常闭触点全部处于正常位置。按下启动按钮SB₃或SB₄，主轴电动机M₁启动，进给电动机M₂也因接触器KM₄线圈通电而启动，并通过机械传动装置使圆工作台按所需方向移动。

由于接触器KM₄经过SQ₁～SQ₄的常闭触点供电，扳动工作台任一进给手柄，都将使圆工作台停止工作，保证了工作台与圆工作台进给运动之间的联锁，使圆工作台只能沿一个方向作回转运动。

③冷却泵电动机的控制

接通开关SA₃，接触器KM₆线圈通电，冷却泵电动机M₃就通电运转。