X62万能铣床参考教案.docx

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X62万能铣床参考教案

●参观导入新课

到铣工车间参观X62W万能铣床。

1、重点演示观察工作台的纵向、横向及上下六个方向的运动，能手动也能自动；了解操作手柄的作用，了解铣床的运动形式有哪几种？

2、在生产车间演示讲解圆形工作台和非圆形工作台的工作流程。

3、主轴冲动和变速冲动。

4、在生产车间演示讲解主轴的制动。

5、在生产车间演示讲解联锁控制。

讲授新课

X62W万能铣床机电气控制原理分析,故障分析与排除

（一）X62W万能铣床的主要结构及运动形式

1．X62W万能铣床的主要结构见图1

2．X62W万能铣床的运动形式

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纵向、横向和垂直3个方向的移动以及圆形工作台的旋转运动。

辅助运动：

工作台带动工件在三个方向的快速移动。

（二）X62W万能铣床电力拖动要求与控制特点

1．主运动的控制：

X62W万能铣床的主运动由笼型异步电动机M1拖动，

M1是在空载时直接起动，为完成顺铣和逆铣，要求电动机能正反转，可在加工之前根据铣刀的种类预先选择转向，在加工过程中不必变换转向。

为了能实现快速停车的目的，主轴电动机采用停车制动控制。

2．进给运动的控制：

工作台的进给运动由一台进给电动机M2拖动。

进给运动的方向是通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给电动机M2的正、反转来实现的，为减小齿轮端面的冲击，要求变速时有电动机瞬时冲动（短时间歇转动）控制

3．辅助运动的控制：

通过方向控制手柄接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸合，经丝杠将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工作台按原进给运动方向实现快速移动。

4．冷却泵控制：

铣削加工中，一般需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑。

由电动机M3拖动冷却泵，供给铣削加工时的切削液

5．其他控制

（1）根据工艺要求，主轴旋转与工作台进给之间应有可靠的联锁控制，即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,以避免工件与铣刀碰撞而造成事故。

（2）为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时同一时间只允许工作台向一个方向移动，故三个垂直方向的运动之间应有联锁保护。

使用圆形工作台时，不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。

为此，要求圆形工作台的旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个方向的运动之间有联锁控制。

图1X62W万能铣床的主要结构

1—底座2—主轴变速手柄3—主轴变速数字盘4—床身（立柱）5—悬梁6—刀杆支架7—主轴8—工作台9—工作台纵向操作手柄10—回转台11－床鞍12—工作台升降及横向操作手柄13—进给变速手轮及数字盘14—升降台

（三）X62W万能铣床的电气控制线路的分析

X62W万能铣床的电气控制原理见图

1．主电路的分析

图所示的主电路中有三台电动机的驱动电路。

隔离开关QS将三相电源引入，从主电路看出，主轴电动机M1的转向由转换开关SA5预选确定。

主轴电动机的起动、停止由接触器KM1控制，接触器KM2及电阻R和速度继电器KS组成停机反接制动控制。

进给电机M2由KM3、KM4控制正反转，KM5控制快速移动电磁铁YA。

冷却泵电机M3由KM6控制。

2．控制电路的分析

（1）主轴电动机控制

1）主轴电动机的起动控制。

接通电源开关QS1，由操作转换开关SA5选择主轴电动机转向。

分别由装于工作台上与床身上的控制按钮SB3、SB4和SB1、SB2实现两地控制主轴电动机起动与停止。

按下按钮SB3或SB4，接触器KM1得电，其触点闭合并自锁，主轴电动机按预选方向直接起动，带动主轴、铣刀旋转，同时速度继电器KS常开触点闭合，为停机反接制动做准备。

2）主轴电动机停机控制。

按下停机按钮SB1或SB2，接触器KM1失电，切断正序电源，同时接触器KM2得电，电动机串电阻实现反接制动。

当主轴电动机转速低于100r/min，KS触点断开，KM2断电，电动机反接制动结束。

停机操作时应注意在按下SB1或SB2时要按到底，否则反接制动电路未接入，电动机只能实现自然停机。

3）主轴的变速冲动控制。

主轴的变速装置采用圆孔盘式结构，变速时操作变速手柄在拉出或推回过程中短时触动冲动开关SQ7，电动机瞬动一下而实现。

主轴处于停车状态时，操作变速手柄，凸轮转动压动弹簧杆，触动冲动开关SQ7，使接触器KM2瞬时得电，电动机定子串电阻冲动一下，带动齿轮转动一下，便于齿轮啮合，完成变速。

主轴已起动工作时，如要变速同样操作变速手柄。

操作时也触动冲动开关SQ7，使接触器KM1失电，KM2得电进行反接制动，主轴转速迅速下降，以便于在低速下齿轮啮合。

完成变速后，推回变速手柄，主轴电动机重新起动，继续工作。

主轴在变速操作时，应以较快速度将手柄推入啮合位置。

因为SQ7的瞬动只靠手柄上凸轮的一次接触达到，如果推入动作缓慢，凸轮与SQ7接触时间延长，会使主轴电动机转速过高，齿轮啮合不上，甚至损坏齿轮。

（2）工作台进给运动控制

工作台的进给运动需在主轴起动之后进行。

接触器KM1常开触点闭合，接通进给控制电源。

工作台的左、右、前、后和上、下方向的进给运动均由进给拖动电动机M2驱动，通过M2的正反转及机械结构的联合动作，来实现六个方向的进给运动。

控制工作台运动的电路是与纵向机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2及与横向、升降操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4组成复合控制。

这时圆形工作台控制转换开关SA3在断开位置，即SA3—1和SA3—3接通，SA3—2断开，进给电动机通过工作台方向操作手柄进行控制。

圆形工作台控制SA3动作表见表1。

表1圆形工作台转换开关工作状态

位置

触点

接通圆形工作台

断开圆形工作台

SA1—1

－

＋

SA1—2

＋

－

SA1—3

－

＋

1）工作台的左、右（纵向）进给运动

工作台的左、右进给运动由工作台前面的纵向操作手柄进行控制。

当将操作手柄扳到向右位置时，一方面合上纵向进给的机械离合器，同时压下行程开关SQ1（见表2），其常闭触点SQ1—2断开，使KM4线圈不能得电；常开触点SQ1—1接通，此时，控制电源经（12→11→15→16→18→19→20）接通接触器KM3线圈，KM3吸合，主触点接通M2正序电源，M2正向旋转，工作台作向右进给运动。

同理，将操作手柄扳到向左位置时，SQ2压合，工作台作向左进给运动，电路工作过程由读者自行分析。

表2工作台纵向行程开关工作状态

纵向操作手柄

触点

向左

中间

（停）

向右

SQ1—1

－

－

＋

SQ1—2

＋

＋

－

SQ2—1

＋

－

－

SQ2—2

－

＋

＋

2）工作台前后（横向）进给运动和上、下（垂直）进给运动

工作台的前后及上下进给运动，共用一套操作手柄进行控制，手柄有5个控制位置，处于中间位置为原始状态，进给离合器处于断开状态，行程开关SQ3、SQ4均复位，工作台不运动。

当操作向前、向后手柄时，通过机械装置连接前、后进给方向的机械离合器。

当操作向上、向下手柄时，连接上、下进给方向的机械离合器。

同时，SQ3或SQ4压合接通（见表3），电动机M3正向或反向旋转，带动工作台作相应方向的进给运动。

表3工作台升降、横向行程开关工作状态

升降、横操作手柄

触点

向前

向下

中间

（停）

向后

向上

SQ3—1

＋

－

－

SQ3—2

－

＋

＋

SQ4—1

－

－

＋

SQ4—2

＋

＋

－

工作台向前和向下进给运动的电气控制电路相同。

当将操作手柄扳到向前或向下位置时，压合SQ3，使其常闭触点SQ3—2断开，常开触点SQ3—1闭合，控制电源经12→11→21→22→17→18→19→20→0接通KM3线圈，KM3吸合，进给电动机M2正向旋转并通过机械联动将前、后进给离合器或上、下进给离合器接入，使工作台作向前或向下方向的进给运动。

工作台向后和向上进给运动也共用一套电气控制装置。

当操作手柄扳到向后或向上位置时，压合SQ4，进给电动机反向旋转，使工作台作向后或向上方向进给运动。

电路的工作过程读者可自行进行分析。

3）圆形工作台的工作

圆形工作台的回转运动由进给电动机M2经传动机构驱动。

在使用时，首先必须将圆形工作台转换开关SA3扳至“接通”位置，即圆形工作台的工作位置。

SA2为工作台手动与自动转换开关，SA3扳至“自动”位置时，SA3—1断开，SA3—2闭合，此时，由于SA3—1、SA3—3断开，SA3—2接通，这样就切断了铣床工作台的进给运动控制回路，工作台不可能作三个互相垂直方向的进给运动。

圆形工作台的控制电路中，控制电源经12→11→15→16→17→22→21→19→20→0接通接触器KM3线圈回路，使M2带动圆形工作台作回转运动。

由于KM4线圈回路被切断，所以进给电动机仅能正向旋转。

因此，圆形工作台也只能按一个方向作回转运动。

4）进给变速冲动

进给变速冲动与主轴变速冲动一样，为了便于变速时齿轮的啮合，电气控制上设有进给变速冲动电路。

但进给变速时不允许工作台作任何方向的运动。

变速时，先将变速手柄拉出，使齿轮脱离啮合，然后转动变速盘至所选择的进给速度挡，最后推入变速手柄。

在推入变速手柄时，应先将手柄向极端位置拉一下，使行程开关SQ6被压合一次，其常闭触点SQ6—2断开，常开触点SQ6—1接通，控制电源经12→11→21→22→17→16→15→19→20→0瞬时接通接触器KM3，进给电动机M2作短时冲动，便于齿轮啮合。

5）工作台快速移动

铣床工作台除能实现进给运动外，还可进行快速移动。

它可通过前述的方向控制手柄配合快速移动按钮SB5或SB6进行操作。

当工作台已在某方向进给时，此时按下快速进给按钮SB5或SB6，使接触器KM5通电，接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸合，经丝杠将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工作台按原进给运动方向实现快速移动。

当松开SB5或SB6时，KM5、YA线圈相继断电，衔铁释放，摩擦离合器脱开，快速移动结束，工作台仍按原进给运动速度和

原进给运动方向继续进给。

因此，工作台的快速移动是点动控制。

工作台的快速移动也可以在主轴电动机停转情况下进行。

这时应将主轴换向开关SA5扳向“停止”位置，然后按下SB3或SB4，使接触器KM1通电并自锁，操纵工作台手柄，使进给电动机M2起动旋转，再按下SB5或SB6，工作台便可在主轴不旋转的情况下实现快速移动。

（3）冷却泵电动机的控制与照明电路

冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由转换开关SA1操作。

当转换开关扳至“接通”位置时，触点SA1闭合，接触器KM6通电，电动机M3起动，拖动冷却泵送出切削液。

机床的局部照明由变压器T输出12V安全电压，由开关SA4控制照明灯EL。

（4）其它控制与保护

铣床的运动较多，电气控制电路较复杂。

为了保证刀具、工件和机床能够安全可靠地进行工作，应具有完善的联锁与保护。

1）主运动与进给运动的顺序联锁。

进给运动电气控制电路接在主轴电动机接触器KM3触点之后。

以保证在主电动机M1起动后，进给电动机M2才可起动；主轴电动机M1停止时，进给电动机M2应立即停止。

2）工作台六个进给运动方向间的联锁。

工作台左、右、前、后及上、下六个方向进给运动分别由两套机械机构操作，而铣削加工时只允许一个方向的进给运动，为了避免误操作，采用电气联锁。

当工作台实现左、右方向进给运动时，控制电源必须通过控制上、下与前、后进给的行程开关的常闭触点SQ3—2、SQ4—2支路。

当工作台作前、后和上、下方向进给运动时，控制电源必须通过控制右、左进给的行程开关的常闭触点SQ1—2、SQ2—2支路。

这就实现了由电气配合机械定位的六个进给运动方向的联锁。

3）圆形工作台工作与六个方向进给运动间的联锁。

圆形工作台工作时不允许六个方向进给运动作任一方向的进给运动。

电路中除了通过SA1定位联锁外，还必须使控制电路通过行程开关的常闭触点SQ1—2、SQ2—2、SQ3—2、SQ4—2，从而实现电气联锁。

4）进给变速冲动不允许工作台作任何方向的进给运动联锁。

变速冲动时，行程开关SQ6动作，其触点SQ6—2断开，SQ6—1接通。

因此，控制电源必须经过SA1—3触点（即圆形工作台不工作）和SQ1—2、SQ2—2、SQ3—2、SQ4—2四个常闭触点（即工作台六个方向均无进给运动），才能实现进给变速冲动。

5）保护环节。

主电路、控制电路和照明电路都具有短路保护。

六个方向进给运动的终端限位保护，是由各自的限位挡铁来碰撞操作手柄，使其返回中间位置以切断控制电路来实现。

三台电动机的过载保护，分别由热继电器FR1、FR2、FR3实现。

为了确保刀具与工件的安全，要求主轴电动机、冷却泵电动机过载时，除两台电动机停转外，进给运动也应停止，否则将撞坏刀具与工件。

因此，FR1、FR3应串接在相应位置的控制电路中。

当进给电动机过载时，则要求进给运动先停止，允许刀具空转一会儿，再由操作者总停机。

因此，FR2的常闭触点只串接在进给运动控制支路中。

●示操作

常见故障分析

1.主轴电动机不能起动。

故障的主要原因有：

主轴换向开关打在停止位置；控制电路熔断器FU1熔烧断；按钮SB1、SB2、SB3或SB4的触点接触不良或接线脱落；热继电器FR1已动作过，未能复位；主轴变速冲动开关SQ7的常闭触点不通；接触器KM3线圈及主触点损坏或接线脱落。

2.主轴不能变速冲动。

故障的原因是主轴变速冲动行程开关SQ7位置移动、撞坏或断线。

3.主轴不能反接制动。

故障的主要原因有：

按钮SB1或SB2触点损坏；速度继电器KS损坏；接触器KM2线圈及主触点损坏或接线脱落；反接制动电阻R损坏或按线脱落。

4.工作台不能进给。

故障的原因主要有：

接触器KM4、KM3线圈及主触点损坏或接线脱落；行程开关SQ1、SQ2、SQ3或SQ4的常闭触点接触不良或接线脱落；热继电器FR2已动作，未能复位；进给变速冲动行程开关SQ6常闭触点断开；两个操作手柄都不在零位；电动机M2已损坏；选择开关SA1损坏或接线脱落。

5.进给不能变速冲动。

故障的原因是进给变速冲动行程开关SQ6位置移动、撞坏或断线。

6.工作台不能快速移动。

故障的主要原因有：

快速移动的按钮SB5或SB6的触点接触不良或接线脱落；接触器KM5线圈及触点损坏或接线脱落；快速移动电磁铁YA损坏。

●分配任务

学生分成8组，在模拟控制台上，完成X62W万能铣床电气控制电路部分线路的装接及故障排除。

●巡回指导

根据故障现象，按照找“片—线—点”的顺序，分析讨论排除故障的过程。

●结束指导

集中讲解学习中不足之处

布置作业

打扫卫生

考核及评分（满分10分）

1、接线完成后通电检查，全部正确得3分，不符合工艺或损坏器件，每处扣1分。

2、在每组的模拟控制台上的控制电路中设置二个故障点，要求学生能够排除故障，每排除一个故障点得1分。

3、每组讨论后派代表回答故障排除的思路，回答正确每个1分。

4、每组派代表模拟操作故障排除过程中仪表、工具的使用方法，正确得1分。

5、检查对机床实际接线图的识图能力，正确1分。

6、学习完成后，整理工具、导线、仪表、图纸，打扫场地，1分。