BA龙门刨床电气线路分析全.docx

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BA龙门刨床电气线路分析全

课题名称：

B2012A龙门刨床电气线路

【实习目的】

A型龙门刨床电气控制系统既包括交、直流电动机、电器的继电器接触器控制，又包括连续反馈控制及扰动补偿前馈控制，属于复合控制系统。

它概括电气控制技术的主要内容，具有一定的典型性、综合性与复杂性。

通过实习使学生获得全面系统的基本训练，提高综合分析能力和测试维修技能。

【实习原理】

龙门刨床用来加工各种平面、斜面、槽、更适合于加工大型而狭小成批的机械零件，如：

机床床身、导轧、箱体、立柱等。

其生产工艺主要是刨削，控制目标是控制工作台自动往复循环运动和调速。

控制要求如下：

1、调速范围宽

B2012A系统采用电压调速，并加一级机械变速（齿轮变速）

低速档：

6-60m/min；高速档：

9-90m/min；在低速档和高速档，均能实现无级变速。

2、静差度

在加工过程中，由于工件表面不平及材料不均匀度的影响，会导致切削力的变动，为保证工作台速度不致因切削力的变动而变化太大，以便保证加工精度。

B2012A静差度为10%

3、工作台的往复运动能适应切削工艺要求，应实现自动往返循环

（1）在切削速度较高时，为减小刀具切入工件时的冲击，应使刀慢速切入，然后增加到规定速度。

（2）若切削速度冲击刀具所能承受，可以取消慢速切入。

（3）在工作台前进或返回行程的末尾，工作台能自动减速，以使刀具慢速离开工件，防止工件边缘剥裂。

（4）工作台速度低于10m/min，减速环节不起作用。

（5）工作台自动循环速度图

（6）工作台没有慢速切入循环速度图

（7）工作台速度低于10m/min速度图

4、满足磨削的要求

磨削速度1m/min

5、调速方案满足负载性质的要求

25m/min以下为恒转矩；25m/min以上为恒功率；B2012A采用机电联合调速。

6、工作台正反向过渡过程要快，工作台运行要稳定

7、满足刀架运动的要求

如：

刀架的移动，进刀、退刀、抬刀等都与工作台的运动有机的配合

8、设置必要的联锁

9、系统的机械特性应具有下垂特性，当负荷过大时，使电机转速迅速下降，保护电机及机械。

当主电路电流I≥Ib=1.4Ie下降

I≥Ib=2.5Ie堵转

静特性如下图

10、运动形式

主运动——工作台连续重复往返运动

进给运动——刀架进给

辅助运动——横梁的夹紧、放松、上升、下降、抬刀和放刀

11、龙门刨床电气设备方框图

控制电路分六个：

（1）电机组启动（4）进刀控制

（2）给定控制（5）抬刀控制

（3）工作台控制（6）横梁控制

交流控制电路——控制机组启动、刀架运动、横梁升降、刨台运动。

直流控制电路——控制刨台往返运动速度和抬刀运动。

【教学内容】

1、电机组启动控制电路分析

电机组主电路控制原理图如下：

电机组控制电路原理图如下：

由于电机组电动机容量比较大（55KW或60KW），采用“Y-△”降压启动

（1）启动过程如下：

→接触器C-A线圈得电→A

合上UZ→交流电源指示灯2e亮→按起动2A→→时间继电器SJ-A线圈得电→B

→接触器Y线圈得电→C

→辅助触点C-A闭合（703-705）自锁

A→→主触点闭合→交流电机A“Y”形起动→L运转→UL↑（75%）→

→主触点闭合SJ-△线圈得电→D

C→→常闭点断开→与“△”联锁

→（705-717）延时断开→为Y形断电作准备

B→→（705-723）延时闭合→为C-B得电作好准备

→主触点断开→切断Y形→A惯性运转

→（705-717）瞬时断开→Y线圈失电→→（702-706）闭合→

D→→（723-725）瞬时闭合→C-B得电→E

→（723-705）闭合

→（705-725）闭合（自锁）

→（717-719）断开（联锁）

E→→（717-721）闭合→为△得电形作准备

→主触点闭合→为B、FB作准备

→常闭点断开（51）→SJ-△线圈失电→（705-717）延时闭合→△线圈得电→F

→（723-725）延时断开

→主触点闭合→△形运转

F→→（705-717）闭合

→常闭触点（704-702）断开→SJ-A线圈断电→→复位

→（705-723）断开

（2）停车过程如下

按1A按钮→电机组控制电路切断电源→交流电机A、B、FB停止→直流电机停止运行。

（3）注意几个问题

1）交流电机A“△”形运转后，起动过程结束，投入正常运行。

2）直流时间继电器的作用（SJ-△）

①保证交流电机A“Y-△”转换有一定的时间，“Y”断电释放后△形通电，防止主电路短路事故发生。

②只有L正常工作时，SJ-△及C-B接触器才能获电动作，交流电机A才能完成起动，直流电机D才能工作，防止D在没有磁场或弱磁场下运行，烧坏发电机F和直流电动机D。

③当工作台不磨削时，M常闭点是闭合→

当工作台自动循环时，JI常开点闭合→保证电动机A、B、FB

当工作台后退换向时，1Q常闭触点断开→

中任一台过载时，工作台始终停在后退末了位置，以防损坏刀具和工件表面。

2、工作台控制线路分析

（1）交磁放大机控制绕组的作用

1）0Ⅲ控制绕组的作用

——是给定信号、电压负反馈信号、电流截止负反馈信号的综合

①给定信号

选择R-Q或者R-H调速电位器手柄，那么加在0Ⅲ绕组上的电压为a1Ug（210-R-Q间或210-R-H间的电压），作为给定信号

R-Q向左移→升速；R-Q向右移→减速

R-H向左移→减速；R-H向右移→升速

②电压负反馈

——2R（200-S2-F间的电压）两端的电压作为电压负反馈信号电压，它与F端电压成正比，与给定信号电压极性相反。

作用：

调节系统自动稳速。

③电流截止负反馈

作用：

使系统加快过渡过程，并得到下垂特性，缩短调速过程

由4R、1ZX、2ZX比较电压组成。

当直流电动机主回路电流I↑→电动机n↑→超过截止电流数值时，电压降Uab>Uc和整流管ZX的正向压降之和电流截止负反馈起作用，在0Ⅲ中产生去磁电流Iq→K↓→F端电压↓→主回路电流I↓→电机起动完毕后，恢复正常

　2）0Ⅱ控制绕组的作用

——0Ⅱ为电流正反馈绕组

补偿回路中，直流电阻引起的电压降产生的转速不稳定。

3）0Ⅰ控制绕组的作用（稳定环节）

电压微分负反馈

（2）工作台自动循环控制

过程是：

慢速前进（刀具切入工件）→工作速度前进（刀具切削工件）→减速前进（刀具离开工件）→返回（制动、停止、反向起动到快速退回）→减速退回→制动、停止、起动，转下一个循环。

交流控制电路图如下：

直流控制电路图如下：

1）工作台慢速前进

→H-JS→H-JS1闭合

原始位置时，撞块压下行程开关→→H-JS2断开

→H-HX→H-HX1断开

→H-HX2闭合

→（107-129）闭合自锁→1Q线圈得电→A

接前进按钮9A→JI线圈得电→→（200-220）闭合→（1-3）闭合→B

→（111-113）闭合→Q线圈得电→

→（220-225）闭合

→（161-163）闭合→J线圈得电→225-237闭合→C

A→→（230-250）断开→（250-OⅢ2）断开

B→JS线圈得电→（2-204）（1-201）闭合→

→C→b-Q全部b-H部分电阻接入OⅢ回路

I0Ⅲ电流回路：

1⊕→JS→203（不经11RT）→R-Q→3RT→237→225→220→200→S2-F→OⅢ1→OⅢ2→b-Q全部、b-H部分→210→1R→JS→2○

I0Ⅲ较小，刀具在工作台慢速下切入工件

2）工作台以工作速度前进

→H-HX2断开

慢速前进完毕后，行程开关H-HX复位→→

→H-HX1闭合

1Q线圈断电→J线圈失电→（225-237）断开→慢速前进回路断开→工作台速度加速到工作速度。

其励磁回路：

1⊕→JS→203（不经11RT）→221→1RT→223→225→220→200→S2-F→OⅢ1→OⅢ2→250→230→210→1R→JS→2○

3）工作台减速前进

→Q-JS1闭合

刀具将要离开工件时，撞块压下行程开关Q-JS→

→Q-JS2断开

→J线圈得电→工作台又减速前进（其回路同慢速切入）

这时b-H全部串入，b-Q部分接入。

4）工作台快速退回

减速前进结束后（刀具己离开工件），撞块压下Q-HX→

→（1-3）断开→

Q-HX1断开→Q线圈断电→→（220-225）断开→→断开正向励磁回路

→（123-125）闭合→H线圈得电→2H线圈得电→A

→（220-226）闭合→接通0Ⅲ反向励磁回路

A→（1-11）（2-12）闭合→接通电磁铁电路

→（210-230）断开→b-Q和b-H串接在回路中

Q-HX2闭合→1H线圈得电→→（305-307）闭合

→（405-407）闭合→刀具实行自动进刀

→（505-507）闭合

其励磁回路：

1⊕→JS→203→R-Q→210→b-Q部分、b-H全部→OⅢ2→OⅢ1→S2-F→200→220→226→2RT→R-H→204→2○

→K、F输出电压极性相反→电机D反接制动→反向起动并加速，工作台退回

5）工作台减速后退

后退行程将要结束时，撞块压下行程开关H-JS，H-JS1闭合（129-159）→

J线圈得电→→（224-226）断开→断开高速回路

→（226-238）闭合→接通慢速回路→IoⅢ减小→电动机D减速

6）转为下一次循环

→H-HX2闭合→1Q线圈得电→A

退回行程结速时，压合行程开关H-HX→→H-HX1断开→H线圈断电→B

A→（161-163）闭合→J线圈得电→→（223-225）断开

→（225-237）闭合→

→接通正向励磁回路

B→→（113-115）闭合→Q线圈得电→（220-225）闭合→

→（220-226）断开→断开返回励磁回路

励磁回路：

1⊕→JS→203（不经11RT）→R-Q→3RT→237→225→220→200→S2-F→OⅢ1→OⅢ2→b-Q全部、b-H部分→210→1R→JS→2○

工作台立即制动并正向起动→慢速切入工件

重复以上过程，实现工作台自动循环工作。

（3）工作台的步进，步退电路分析

1）步进

按步进按钮8A→Q线圈得电→（1-3）闭合→JS得电→接通步进回路

励磁回路：

1⊕→JS→203（不经11RT）→R-Q→→5RT→241→240→200→S2-F→OⅢ1→OⅢ2→250→230→210→1R→JS→2○

2）步退

按步退按钮12A→H线圈得电→（1-3）闭合→JS得电→接通步退回路

励磁回路：

1⊕→JS→203（不经11RT）→R-Q→205→1R→210→230→250→OⅢ2→OⅢ1→S2-F→200→240→6RT→206→JS→2○

注意：

调节5RT，6RT，207、208触头位置，可调节步退，步进速度。

（4）停车制动及自消磁回路

1）作用：

防止电机剩磁存在，停车后工作台出现“爬行”现象。

2）方法：

采用电压负反馈和欠补偿环节组成自消磁电路

3）原理：

工作台停车时，OⅢ励磁电压立即消失，JS线圈失电，其触头（280-OⅢ2）延时闭合，将F电机剩磁电压的大部分从电阻2R上以电压负反馈的形式接入OⅢ中。

其回路：

280→JS→OⅢ2→OⅢ1→S2-F，这时使放大机去磁绕组改变输出电压极性，从而使发电机去磁，发电机剩磁电压迅速减小，输出电压随之减小，由于机械系统的惯性，直流电机的反电势暂时不变，因此电动机的反电势大于发电机电势，电枢回路电流反流电动机再生发电制动，工作台迅速制动。

（4RT上分压流入OⅢ，电流正反馈环节也对发电机消磁）

4）JS触头（270～S1-K）延时闭合，使7R并联在K电枢和换向绕组两端形成欠补偿回路

工作台工作时JS触头断开，7R不起作用，设B1-K为“＋”H2-K为“－”，停车时，电压负反馈环节使OⅢ中励磁反向，则B1-K为“－”H2-K为“＋”，同时JS触头闭合有电流IF，其回路：

H2-K→7R→270→JS→S1-K，使K的补偿绕组中的电流更加小，使K处于过渡的欠补偿状态其输出电压迅

速下降，大大减小了F的励磁，加强停车稳定性。

（5）工作台磨削控制→（165-181）断开→切断慢速回路

需要磨削加工时，转换开关8KK接通→M得电→（201-203）断开→串入11RT全部→A

→（4-W2-F）

→（290-294）→闭合→B

A→IOⅢ↓→降低磨削速度

B→加强电流正反馈和电桥稳定环节

（6）工作台低速运行→Q得电

调节R-Q和R-H使KK-Q、KK-H闭合，这时给定电压最小→H得电→JO线圈得电→A

A→（163-165）断开→切断减速回路

（294-290）闭合→加强电流正反馈

3、刀架控制电路

（1）刀架控制线路能实现刀架的快速移动和自动进刀

刀架的快速移动，自动进刀及刀架的运动方向由装在刀架进刀箱上的机械手柄来选择

左侧刀架由接触器Q-Z、H-Z的触点控制电动机Z

右侧刀架由接触器Q-Y、H-Y的触点控制电动机Y

两个垂直刀架由接触器Q-C、H-C的触点控制电动机C

（2）自动进刀KK-C1

刀架配合工作台实现自动进刀时，应使行程开关→KK-Y1→断开

KK-Y2KK-Z1

KK-C2→闭合

KK-Z2

当工作台按照工作行程前进时，撞块压合开关Q-HX→Q-HX2闭合→1H得电→A

Q-HX1断开→B

A→（305-307）（405-407）（505-507）闭合→H-C、H-Y、H-Z得电→电动机C、Y、Z反转→带动紧张环复位→为进刀作好准备

B→Q线圈断电→（123-125）闭合→H线圈得电→触点（1-5）闭合→2H线圈得电→（1-11）（2-12）闭合→抬刀电磁铁线圈得电→刀架自行抬起同时工作台制动返回→返回行程末了撞块压合开关H-HX→H-HX1断开→H线圈断电→（113-115）闭合→C

H-HX2闭合→1Q线圈得电→D

C→Q线圈得电→（5-7）断开→2H线圈断电→抬刀电磁铁失电→刀架放下

D→305-305、405-405、505-505闭合→Q-C、Q-Y、Q-Z线圈得电→电动机C、Y、Z正转→带动三个紧张环旋转→完成进刀

（3）刀架快速移动

为缩机床调整时间，刀架可进行快速移动，利用机械手柄使相应行程开关KK-C1、KK-Y1、KK-Z1接通，按3A、4A或5A，相应的刀架实现快速移动。

（4）刀架控制线路的联锁

行程开关KK-C1与KK-C2、KK-Y1与KK-Y2、KK-Z1与KK-Z12，实现快速移动与自动进给的联锁。

只有当工作台停止自动循环后，JI常闭触点（101-345）闭合，刀架方可进行快速移动。

4横梁升降控制电路

（1）横梁上升

上升→先自动放松横梁→在上升→横梁夹紧

操作过程：

→触点（601-613）断开→断开夹紧回路

按6A→JO-H线圈得电→→触点（621-623）闭合→H-J线圈得电→主触点闭合→

→电机J反转→放松横梁→压合行程开关6HXC→6HXC2断开→H-J断电→A

6HXC1闭合→Q-H得电→B

A→主触点断开→电机J停转

B→电动机H正转→横梁上升→上升到希望位置时→松开按钮6A→

J0-H线圈断电→（601-605）断开→Q-H断电→主触点断开→电机H停转→停止上升

（601-613）闭合→Q-J线圈得电→主触点闭合→电机J正转→横梁夹紧（6HX复位）→随着不断夹紧→电动机电流增大→完全夹紧后→继电器JL-J动作→（101-617）断开→Q-J断电释放→电动机J停转→横梁上升完毕

（2）横梁下降

下降过程：

→先自动放松横梁→下降→回升、夹紧

操作过程：

按7A→首先与上升时横梁放松动作相同→压合行程开关6HXC→6HXC2断开

6HXC1闭合→H-H线圈得电→（101-191）闭合→JS-H线圈得电→（603-605）闭合→A

主触点闭合→电动机H反转→横梁下降→B

A→为回升作准备

B→下降到希望位置时→松开7A→JO-H断电→H-H断电→电机H停转→下降停止→

→H-H常开（101-191）断电→JS-H失电，其触点延时断开→

→Q-J（601-605）闭合→Q-H得电→电动机H正转→横梁回升→（603-605）断开→回升停止

J0-H（601-613）闭合→Q-J通电→电机J正转→夹紧→JL-J动作→Q-J断电→完毕

（3）注意

1）调节JS-H延时释放时间，可调节下降回升的距离。

2）改变JL-J动作值，可改变夹紧程度。

【实习内容】

在机床上或模拟板上进行故障分析与排除训练

1、电机组电路故障

1）电机组不能启动

2）电机组只有Y形启动

3）电机组Y形启动后不能转换成△形运行

2、工作台电路故障

1）工作台不能步进或步退，或者两者都不能

2）工作台不能前进或后退，或者两者都不能

3）按前进按钮工作台反而后退

4）工作台不能自动循环

5）工作台没有慢速切入

3、直流电路故障

1）工作台启动后产生飞车现象

2）工作台速度调不高

3）停车后工作台爬行

4）直流电机电刷火花太大

4、横梁电路故障

1）横梁放松后不能下降或上升

2）横梁放松后既不能下降也不能上升

3）横梁升降后不能夹紧

4）横梁下降后不能回升

第二节 A系列龙门刨床的控制电路

一、龙门刨床的运动构成

二、B201216A型龙门刨床交流主电路

四、电机组起动控制电路

五、横梁控制电路

六、工作台控制电路

七、电压负馈电路

八、电流反正馈电路和稳定环节

九、前进、后退、减速和步进、步退环节

十、停车制动、自消磁和欠补偿能耗制动环节

B2231系列龙门铣、磨、刨床

技术参数/型号

B2231

最大加工工件尺寸（mm）

长L

4000

6000

8000

9000

12000

18000

宽W

3100

高H

2000

最大加工工件重量（T）

电源

380～Ｖ，50Hz

主电机功率（Kw）

2*60

主传动系统

采用多头蜗杆和齿条传动

工作台

行程速度（mm/min）

刨、磨

40-60（无级）

铣

0.045-1.5（无级）

工作台面积（mm）

长L

4000

6000

8000

9000

12000

18000

宽W

2400

T型槽数量（个）

T型槽宽度（mm）

T型槽间距（mm）

270

横梁刀架进给量（mm）

水平

0.2-30（无级）

垂直

0.08-11.3（无级）

侧刀架进给量（mm）

垂直

0.2-30（无级）

横粱刀架快速移动速度（mm/min）

水平

1230

垂直

460

侧刀架移动速度（mm/min）

1230

刨刀杆的最大截面（mm2）

80*80

横粱升降（mm/min）

500

润滑油泵流量（L/min）

机床外形尺寸（mm）

长L

9400

13400

17400

19400

25400

37400

宽W

6100

高H

4500

刨床是用刨刀对加工工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的机床。

用刨床刨削窄长表面时具有较高的效率，它适用于中小批量生产和维修车间。

刨床主要有牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床。

常用的专门刨床有刨边机和刨模机等。

牛头刨床是由滑枕带着刀架作直线往复运动；龙门刨床由工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动；单臂刨床与龙门刨床的区别是只有一个立柱，故适用于宽度较大而又不需在整个宽度上加工的工件；刨边机是利用置于床身侧面溜板上的刀架作直线往复运动，以刨削大钢板的边缘部分；刨模机主要用于刨削冲头和复杂形状的工件，其特点是刀具在刨削行程的终端，可摆动一个弧度而实现退刀。

系列龙门铣床

技术参数/型号

X208

X2012

X2018

最大加工工件尺寸（mm）

长L

1500

2000

4000

2000

3000

4000

6000

4000

6000

宽W

1200

1600

2400

高H

850

1300

2000

最大加工工件重量（T）

10.5

13.5

电源

380～Ｖ，50Hz

铣头功率（Kw）

7.5

11（侧铣头:

7.5）

15（侧铣头:

11）

刀盘最大直径（mm）

Φ200

Φ250

主传动系统

采用进口滚珠丝杠副

工作台

行程速度（mm/min）

50～3000（无级）

50～5000（无级）

50～6000（无级）

工作台面积（mm）

长L

1500

2000

4000

2000

3000

4000

6000

4000

6000

宽W

800

1250

1820

T型槽数量（个）

T型槽宽度（mm）

T型槽间距（mm）

140

250

265

铣头横向移动传动系统

采用进口滚珠丝杠副

主铣头横向移动速度（mm/min）

20～2000（无级）

10～1000（无级）

主铣头上下快送速度（mm/min）

360

540

侧铣头移动速度（mm/min）

10～1000（无级）

侧铣头左右快送速度（mm/min）

360

横粱升降（mm/min）

387

440

润滑油泵流量（L/min）

机床外形尺寸（mm）

长L

5050

6000

10050

6200

8400

10600

14600

11000

14800

宽W

2700

3950

4100

4500

高H

3100

4200

4500

1引言

龙门刨床作为机械工业中的主要工作机床之一，在工业生产中占有重要的地位。

其运动方式较多，结构复杂，拖动电路电机较多，控制繁杂，维护、检修困难。

在实际中，龙门刨床的电路一直被作为考核技师的难题之一。

随着工业自动化的发展，变频器、PLC在工厂设备改造中的广泛使用，对龙门刨床进行改造，已越来越普遍。

2龙门刨床主拖动系统的运动特

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