车床电气控制电路

车床是一种应用极为广泛的机床，主要用于加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥表面、成型回转表面等)，回转体的端面、螺纹等。车床的类型很多，主要有卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床等。

车床通常由一台主电动机拖动，经由机械传动链，实现切削主运动和刀具进给运动的输出，其运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具的快速移动、冷却泵和液压泵等，常采用单独电动机驱动。不同型号的车床，其主电动机的工作要求不同，因而由不同的控制电路构成，但是由于卧式车床运动变速是由机械系统完成的，且机床运动形式比较简单，因此相应的控制电路也比较简单。本节以C650型普通车床电气控制系统为例，进行控制电路的分析。

3.1.1 主要结构和运动形式

普通车床主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、挂轮箱、刀架、尾架、光杠和丝杠等部分组成，如图3-1所示。运动形式主要有两种:一种是主运动，是指安装在主轴箱中的主轴带动工件的旋转运动;另一种是进给运动，是指溜板箱带动溜板和刀架直线运动。刀具安装在刀架上，与溜板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动，主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动。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，必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动。在加工的过程中，还需提供切削液，并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动。

3.1.2 电力拖动特点与控制要求

(1)主电动机M1完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。

(2)电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动停止方式，并且为连续工作状态。

图3-1 普通车床结构示意图

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

(3)快速移动电动机M3，可根据使用需要，随时手动控制启停。

(4)主电动机和冷却泵电动机部分应具有短路和过载保护。

(5)应具有局部安全照明装置。

3.1.3 电气控制电路分析

C650型普通车床的电气控制系统电路如图3-2所示，使用的电器元件符号与功能说明见表3-1。

表3-1 C650型普通车床电器元件符号与功能说明

1.主电路分析

图3-2所示的主电路中有3台电动机的驱动电路，隔离开关QS将三相电源引入，电动机M1电路接线分为三部分，第一部分由正转控制交流接触器KM1和反转控制交流接触器KM2的两组主触点构成电动机的正反转接线;第二部分为一电流表PA经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，以监视电动机绕组工作时的电流变化，为防止电流表被启动电流冲击损坏，利用一时间继电器的常闭触点，在启动的短时间内将电流表暂时短接掉;第三部分为一串联电阻限流控制部分，交流接触器KM3的主触点控制限流电阻R的接入和切除，在进行点动调整时，为防止连续的启动电流造成电动机过载，串入限流电阻R，保证电路设备正常工作。速度继电器KS的速度检测部分与电动机的主轴同轴相连，在停车制动过程中，当主电动机转速为零时，其常开触点可将控制电路中反接制动相应电路切断，完成停车制动。电动机M2由交流接触器KM4的主触点控制其动力电路的接通与断开。电动机M3由交流接触器KM5控制。

图3-2 C650车床的电气控制原理图

为保证主电路的正常运行，主电路中还设置了采用熔断器的短路保护环节和采用热继电器的电动机过载保护环节。

2.控制电路分析

控制电路可划分为主电动机M1的控制电路和电动机M2与M3的控制电路两部分。由于主电动机控制电路部分较复杂，因而还可以进一步将主电动机控制电路划分为正反转启动、点动局部控制电路和停车制动局部控制电路，它们的局部控制电路如图3-3所示。下面对各部分控制电路逐一进行分析。

1)主电动机正反转启动与点动控制

由图3-3(a)可知，当正转启动按钮SB3压下时，其两个常开触点同时闭合，其中一个常开触点接通交流接触器KM3的线圈电路和时间继电器KT的线圈电路，时间继电器的常闭触点在主电路中短接电流表PA，经延时断开后，电流表接入电路正常工作;KM3的主触点将主电路中限流电阻短接，而其辅助常开触点将中间继电器KA的线圈电路接通，KA的常闭触点将停车制动的基本电路切除，KA的常开触点与SB3的常开触点均在闭合状态，控制主电动机的交流接触器KM1的线圈电路得电工作，KM1的主触点闭合，电动机M1正向直接启动。反向直接启动控制过程与其相同，只是启动按钮为SB4．。

SB2为主电动机点动控制按钮，按下该按钮，直接接通KM1的线圈电路，电动机M1正向直接启动，这时KM3线圈电路并没接通，因此其主触点不闭合，限流电阻R接入主电路限流，其辅助常开触点不闭合，KA线圈不能得电工作，从而使KM1线圈不能持续通电。松开按钮，M1停转，实现了主电动机串联电阻限流的点动控制。

2)主电动机反接制动控制电路

图3-3(b)为主电动机反接制动控制电路。C650型普通车床采用反接制动的方式进行停车制动，按下停止按钮后开始制动过程，当电动机转速接近零时，速度继电器的触点打开，结束制动。这里以原工作状态为正转时进行停车制动过程为例，说明电路的工作过程。当电动机正向转动时，速度继电器KS的常开触点KS－2闭合，制动电路处于准备状态，压下停车按钮SB1，切断电源，KM1、KM3、KA线圈均失电，此时控制反接制动电路工作与不工作的KA常闭触点恢复原状闭合，与KS－2触点一起，将反向启动接触器KM2的线圈电路接通，电动机M1反向启动，反向启动转矩将平衡正向惯性转动转矩，强迫电动机迅速停车，当电动机速度趋近于零时，速度继电器触点KS－2复位打开，切断KM2的线圈电路，完成正转的反接制动。反转时的反接制动工作过程与此相似的。反转状态下KS－1触点闭合，制动时，接通接触器KM1的线圈电路，进行反接制动。

图3-3 控制主电动机的基本控制电路

(a)主电动机正反转及点动控制电路;(b)主电动机反接制动控制电路

3)刀架的快速移动和冷却泵电动机的控制

刀架快速移动是由转动刀架手柄压动行程开关SQ，接通快速移动电动机M3的控制接触器KM5的线圈电路，KM5的主触点闭合，M3电动机启动，经传动系统驱动溜板箱带动刀架快速移动。

冷却泵电动机M2由启动按钮SB6和停止按钮SB5控制接触器KM4线圈电路的通断，以实现电动机M2的控制。