龙刨工作原理.docx

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龙刨工作原理

B2012A龙门刨床电气原理分析

一．电机组控制线路分析

电机组包括交流电动机MA、直流发电机G和励磁机GE，这一机组由交流异步电动机MA拖动。

MA的容量较大（B2012A龙门刨床的为55KW），所以起动电流很大，在这里采用了Y—Δ降压起动控制。

电机组控制电路及附属控制电路如图1所示。

（一）元器件作用介绍

QF：

电源总开关，兼总短路保护。

QF1：

电机扩大机、通风机、润滑泵电源开关，兼短路保护。

M1（MA）：

主电动机，拖动直流发电机G和励磁发电机GE，采用Y—Δ启动控制。

M2（MB）：

电机扩大机拖动电动机。

M3（MFB）：

电机扩大机通风电动机。

M4（MRB）：

润滑泵电动机。

FRA：

主电动机过载保护。

FRB：

电机扩大机拖动电动机（MB）过载保护。

FRFB：

电机扩大机通风电动机（MFB）过载保护。

FRRB：

润滑泵电动机（MRB）过载保护。

KCA：

主电动机（MA）电源控制。

KY：

主电动机（MA）Y形启动控制。

KΔ：

主电动机（MA）Δ形运行控制。

KCB：

电机扩大机拖动电动机（MB）和通风电动机（MFB）运行控制。

KRB：

润滑泵电动机（MRB）运行控制。

KTA：

主电动机（MA）Y启动控制。

KTΔ：

主电动机（MA）Δ运行控制。

（二）工作原理分析

1、起动控制：

合上QF、QF1，引入三相交流电源，电源指示灯HL2亮。

2、停止控制

按下停止按钮SB1A，接触器KCA因线圈失电而释放，KCA（703-705）断开自锁，因而接触器KΔ和KCB均因线圈失电而释放，电机组便停止运行。

3、几点说明

（1）在线路中设置了KTΔ，目的是只有在励磁机（GE）所建立的电压足够（75%UN）时，KTΔ才能吸合，随后接触器KCB和KΔ才能吸合，保证直流电动机的励磁电压足够时，才能接通工作台控制回路（由KΔ（101-103）联锁），防止在直流电动机M没有励磁电压或很小励磁电压运行，产生“飞车”事故。

（2）KM（705-713）、KJ1（713-715）、K1Q（715-711）三个触点串联后与FRB、FRFB、FRA三相热继电器常闭触点并联，它们的作用是：

在工作台自动运行时，自动工作继电器KJ1吸合，因此KJ1（713-715）闭合，这时过载不会立即停车，只有当后退换向时，后退换向继电器K1Q吸合，其常闭触点K1Q（715-711）断开，接触器KCA才因线圈失电而释放，电动机MA停止，即若发生过载时，工作台必须停在后退末了位置，以防止中间停车造成刀具和工件的损伤。

当磨削加工时，磨削继电器KM吸合，其常闭触点KM（505-713）断开，热继电器一动作，接触器KCA因线圈失电而立即释放，电机组立即停止，以防止磨削速度低，过载时间太长而烧坏电动机。

二．刀架控制线路分析

B2012A龙门刨床共有四个刀架。

其中两个垂直刀架，一个左侧刀架，一个右侧刀架。

两个垂直刀架由同一个电动机MC拖动，右侧刀架由电动机MY拖动，左侧刀架由电动机MZ拖动。

刀架控制线路如图2所示。

1、垂直刀架控制

两个垂直刀架电动机的正反转由接触器KQC和KHC控制。

KQC吸合时，电动机MC正转，进行进刀。

KHC吸合时，电动机MC反转，进刀机构复位（注意不是抬刀），为下一次进刀作准备。

进刀时可以自动进给，也可以快速移动（亦称为手动进刀，用作调整刀架位置）。

自动进给和快速移动，以及进刀方向（左、右、上、下四个方向）都由装在刀架进刀箱上的机械手柄来选择。

自动进刀：

操作手柄转到自动进刀位置，压下行程开关SQC，其常闭触点SQC（301-303）断开快速移动控制回路；其常开触点SQC（101-305）闭合，接通自动进刀回路，为自动进刀作好准备。

当工作台后退换向时，后退换向继电器K1Q因线圈得电而吸合，其常开触点K1Q（303-305）闭合，接触器KQC线圈得电吸合，垂直刀架电动机MC正转，进行进刀；后退换向结束后，后退换向继电器K1Q因线圈失电而释放，进刀结束，具体进刀量由机械机构控制。

当工作台前进到前进换向时，前进换向继电器K1H因线圈得电而吸合，其常开触点K1H（305-307）闭合，接触器KHC因线圈得电而吸合，垂直刀架电动机MC反转，带动刀架机构复位，为下次进刀作准备。

快速移动（手动进刀）：

快速移动操作是在刨台没有自动循环的情况下进行控制的。

将操作手柄转到快速移动位置，行程开关SQC释放，其常闭触点SQC（301-303）复位闭合，接通快速移动回路。

按下按钮SB3A，接触器KQC因线圈得电而吸合，垂直刀架电动机MC正转，刀架按所需的方向快速移动。

放开SB3A，接触器KQC因线圈失电而释放，MC停止运行，快速移动结束。

调整时，刀架电动机只作正转，不作反转，而快速移动的方向通过机械机构进行变换，由操作手柄选择。

2、左侧刀架和右侧刀架控制

左侧刀架和右侧刀架的控制线路与垂直刀架的控制线路基本相同，控制原理也相同。

只有两点不同：

一是左侧刀架和右侧刀架只能上下移动，不能左右移动；二是在控制电路中，左侧刀架和右侧刀架回路中多了两个限位开关的常闭触点S4HX（612-610）与S5HX（610-608）和横梁上升控制按钮的常闭触点SB6A（608-102）。

当左侧刀架或左侧刀架向上移动时，或横梁向下移动时，只要碰到限位开关S4HX或S4HX时，这两个刀架电动机控制电路立即断开，刀架下能再移动，以免与横梁互撞。

3、刀架控制电路中的联锁

（1）在垂直刀架、左侧刀架和右侧刀架控制中，自动进给与快速移动是不能同时进行的，即必须要具有联锁保护，这个联锁是通过行程开关SQC、SQZ、SQY来实现的。

（2）工作台自动循环时，自动工作继电器KJ1吸合，其常闭触点（101-345）断开，刀架不能进行调整。

4、抬刀控制电路分析

当工作台在返回行程时，为了防止刀具与工件表面的损伤，所以B2012A龙门刨床上设置了抬刀控制电路，如图3所示。

抬刀是电磁铁线圈通电，用推销顶开抬刀板来实现。

由于抬刀控制电路要频繁动作，所以接触器用直流线圈，抬刀电磁铁线圈也是直流的，由励磁机GE供电。

具体要使哪个刀架能抬起，可将转换开关SA1、SA2、SA3和SA4中的相应开关转到接通位置。

（1）原理分析后退时，后退继电器KH吸合，其常开触点KH（1-5）闭合，抬刀接触器K2H因线圈得电而吸合，其常开触点K2H（1-5）闭合自锁。

K2H（1-11）和K2H（12-2）两个常开触点闭合，接通抬刀回路，当SA1、SA2、SA3和SA4接通时，相应的电磁铁得电，用推销顶开抬刀板，刀架就抬起。

当工作台前进时，前进继电器KQ吸合，其常闭触点KQ（5-7）断开，抬刀接触器K2H因失电而释放，垂直刀架靠自重落下，左侧刀架和右侧刀架靠压簧拉回。

与抬刀电磁铁线圈并联的电阻是放电电阻，防止电磁铁线圈断电时感应出的高压将线圈的绝缘击穿。

（2）抬刀时的联锁抬刀接触器K2H有一自锁触点K2H（1-5），使后退时接触器身锁。

舅果后退时按下工作台停止按钮，后退继电器KH释放，但因抬刀接触器K2H有自锁而仍保持吸合状态，这样就可避免此时刀具落下使刀具或工件表面碰伤。

三．横梁升降控制线路分析

为了适应加工不同高度的工件，横梁可以在两个立柱上垂直升降。

横梁上升时，能自动地进行放松→上升→夹紧的过程。

横梁下降时，除了能自动地进行放松→下降→夹紧外，还要求在下降到所需位置时稍微回升下，目的在于消除传动丝杆与丝母间的间隙，防止横梁不平。

横梁的升降由电动机MH拖动，夹紧与放松由电动机MJ拖动，上升或下降距离由按钮SB6A和SB7A控制，控制线路如图4所示。

1、横梁的上升控制

2、横梁的下降控制

3、横梁升降电路中的联锁

（1）工作台在自动循环时，自动工作继电器KJ1吸合，其常闭触点KJ1（101-345）断开，横梁不能升降。

（2）控制线路中横梁上升按钮SB6A和横梁下降按钮SB7A都使用复合按钮，它们之间有机械联锁，接触器KQH和KHH的常闭触点不有电气联锁，这样横梁升降电动机主电路中正反转不会同时接通，以免发生短路。

（3）横梁升降都有限位开关保护。

横梁上升由限位开关S3HX限位，防止上升过头。

横梁下降由行程开关S4HX和S5HX限位，防止横梁与左右侧刀架互撞。

（4）横梁松开接触器KHJ有自锁触点KHJ（621-623），这样可以保证即使横梁在未松完时，放开上升按钮SB6A或放开下降按钮SB7A，也会先把横梁完全松开后再把横梁夹紧。

因为在横梁放松时，若放开按钮SB6A或SB7A，虽然继电器KJOH因线圈失电而释放，但横梁放松接触器KHJ因已自锁而仍吸合，夹紧电动机MJ反转，继续放松横梁。

横梁松开完毕时机械部分压下行程开关S6HX，其常闭触点S6HX（101-621）断开，横梁放松接触器KHJ因线圈失电而释放，夹紧电动机MJ失电停转；同时，S6HX（101-601）常开触点闭合，因继电器KJOH（601-613）常闭触点已闭合，接触器KQJ因线圈得电而吸合，其主触点闭合，夹紧电动机MJ正转，将横梁夹紧，一直到过电流继电器KI2动作为止。

由于在此过程中，时间继电器KTH的线圈并未吸合过，所以即使原来是按下下降铵钮SB7A，松开按钮也没回升过程。

四．工作台（刨台）控制线路分析

工作台的控制，有步进、步退、前进、后退、减速、换向等控制环节。

要掌握工作台控制电路，必须先了解工作台的运行规律。

图5是工作台速度图，其中0-t1为工作台前进起动阶段，t1-t2为刀具慢速切入阶段，t2-t3为加速到稳定工作速度阶段，t3-t4为稳定工作速度阶段，t4-t5为减速退出工件阶段（前进减速），t5-t6为反接制动到后退起动阶段（前进换向），t6-t7为后退稳定速度阶段，t7-t8为后退减速阶段（后退减速），t8-t9为后退反接制动阶段（后退换向）。

采用减速环节的理由是：

1）为减小切入工件时对刀具的冲击，延长刀具使用寿命，要求刀具以较低的减速速度切入要件，然后再加速到规定的切削速度，若切削速度与冲击为刀具所能承受，或在精加工时不希望速度有变化，则亦可不用慢速切入。

2）某些脆性材料，在刀具高速切出时工件边缘容易产生崩裂。

为了保证工件边缘的平整，在切出前把切削速度变到减速速度。

3）高速反向前先减速后再反向，能减小反向时所需的制动转矩，从而减小反向时传动机构中的冲击与对供电电网的冲击。

4）减小高速反向时的越位，保证机床在各种速度下反向时的越位稳定，在反向前先将速度变至减速速度，然后再反向。

通常减速速度为机床最高速度的1/4~1/5。

龙门刨床工作台要按图5所示的规律运动，是由安装在床身侧的六个行程开关来控制的。

工作台侧面的燕尾槽中安装了四个撞块，工作台在运动过程中依靠这四个撞块去碰撞相应的行程开关，从而实现工作台的自动工作。

行程开关的位置与撞块之间的关系如图6所示。

（注：

图示为模拟机床中往复机构（工作台）与行程开关的位置关系，并非实际机床的位置，实际机床的位置图可参阅有关资料。

）工作台自动循环动作与速度图如图7所示。

1、工作台的“步进”与“步退”控制

工作台“步进”时，交流控制元件有：

SB8A、KQ、KT。

工作台“步退”时，交流控制元件有：

SB9A、KH、KT。

“步进”与“步退”时的直流回如图8所示。

2、工作台慢速切入与前进减速控制

工作台在前进时的慢速切入前进的减速都由减速继电器KJ控制，直流回路如图9所示。

需要慢速切入时，SA6闭合，交流回路控制元件有：

SB9A、KJ1、KQ、K1Q（此时SHH处于闭合）、KJ。

前进减速时，SQJ闭合，交流回路控制元件有：

KJ1、KQ、KJ。

3、工作台前进控制

工作台前进控制时的交流回路元件有：

SB9A、KJ1、KQ。

直流回路如图10所示。

4、工作台的后退控制

工作台后退控制时的交流回路元件有：

SB11A、KJ1、KH。

直流回路如图11所示。

5、工作台的后退减速控制

工作台后退减速时，SHJ闭合，交流回路控制元件有：

KJ1、KH、KJ。

直流回路如图12所示。

6、工作台停车制动和发电机自消磁的控制

工作台停车时，按下按钮SB10A，工作台交流控制回路所有线圈均失电，直流控制回路如图13所示。

7、欠补偿环节

要工作台停车后，为了消除交磁扩大机的剩磁电压，更有效的防止工作台出现爬行现象，系统中设置了欠补偿环节，也称为二级制环节，如图14所示。