铣床控制实习要点.docx
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铣床控制实习要点
扬州大学
本科生课程实习报告
题目铣床的电气控制工艺实习
课程电气控制及可编程控制器
专业建筑电气与智能化
班级电气0902
学号091303237
姓名杨飞
指导老师李新兵、蒋步军
完成日期2012年12月
一、铣床简介………………………………………………………2
二、电气控制线路分析……………………………………………4
（一）、主要结构与运动分析……………………………………4
（二）、电力拖动方式和控制要求………………………………4
（三）、电力控制线路分析………………………………………4
三、控制线路分析……………………………………………………6
（一）、主电路……………………………………………………6
（二）、主轴电动机控制…………………………………………6
（三）、进给运动控制……………………………………………6
（四）、工作台的快速移动控制…………………………………7
（五）、进给变速“冲动”控制…………………………………7
（六）、圆工作台运动控制………………………………………7
（七）、冷却泵电动机控制与照明电路…………………………8
（八）、控制电路的联锁与保护…………………………………8
四、铣床的电气控制………………………………………………9
五、课程实习心得体会……………………………………………13
六、附录……………………………………………………………13
一、铣床简介
在现代化工业生产线上，有许多运转着的加工机械，大部分都是以电机为主体，控制为副体的半自动化生产。
其中的铣床是指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。
它是一种用途广泛的机床。
在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。
此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。
铣床在工作时，以铣刀旋转为主，以工作台或铣头的进给运动为辅。
铣床按布局形式和适用范围分升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、工作台不升降铣床、仪表铣床和工具铣床等。
其中升降台铣床还分有万能式、卧式和立式等。
工作台不升降铣床分有矩形工作台和圆形工作台两种。
铣床按结构分有台式铣床、悬臂式铣床、滑枕式铣床、龙门式铣床、平面铣床、仿形铣床、升降台铣床、摇臂铣床、车身式铣床和专用铣床。
按控制方式又可分为仿形铣床、程序控制铣床和数控铣床等。
X62W型卧式普通铣床具有主轴转速高、调速范围宽、操作方便和工作台能循环加工等特点。
该机床主要由床身、悬梁、倒杆支架、工作台和升降台等结构组成。
倒杆支架上安装有与主轴相连的刀杆、铣刀，以利于切削加工，顺铣时刀具为一转动方向，逆铣时为另一方向；床身前有垂直导轨，升降台带动工作台可沿垂直导轨上下移动，完成垂直方向的进给；升降台上的水平工作台海可以在垂直于轴线方向上的移动（纵向移动，即左右移动）和平行于主轴方向移动（横向移动，即前后移动）；回转工作台也可单向转动。
进给电动机经机械传动链传动，通过机械离合器在选定的进给方向驱动工作台移动进给。
铣床的主运动为主轴带动刀具的旋转运动，它有顺铣和逆铣两种运动方式。
进给运动为工件相对铣刀的移动，即工作台的进给运动。
进给运动有水平工作台左右（纵向），前后（横向）以及上下（垂直）方向的运动以及圆形工作台的旋转运动。
根据铣刀的直径、工件材料和加工精度不同，要求主轴通过变换齿轮实现变速。
主轴电动机的正反转用于改变主轴的转向满足铣床顺铣和逆铣的需要。
工作台上下、左右、前后的进给运动，由进给变速箱获得不同的速度，再经不同的电气控制线路传递给进给丝杠来实现。
为使变速时齿轮更好地啮合，减少齿轮端面的冲击，要求电动机在变速时有短时的变速冲动。
机床主要由床身、悬梁、刀杆支架、工作台和升降台等结构组成。
刀杆支架上安装有与主轴相连的刀杆、铣刀，以利于切削加工，顺铣时刀具为一转动方向，逆铣时为另一方向；床身前有垂直导轨，升降台带动工作台可沿垂直导轨上下移动，完成垂直方向的进给；升降台上的水平工作台还可以在垂直于轴线方向上移动（纵向移动，即左右移动）和平行于主轴方向移动（横向移动，即前后移动）；回转工作台也可单向转动。
进给电动机经机械传动链传动，通过机械离合器在选定的进给方向驱动工作台移动进给。
二、电气控制线路分析
（一）主要结构和运动分析
主运动——主轴带动铣刀的旋转运动；
进给运动——工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动；
辅助运动——工作台带动工件在三个方向的快速移动。
（二）电力拖动方式和控制要求
1、主轴与工作台采用单独的笼型异步电动机拖动；
2、主轴电动机M1空载起动、正反转；
3、主轴有制动；
4、工作台三方向由M2拖动进给运动，正反转，运动间有联锁保证；
5、工作台有快速移动——电磁铁吸合改变；
6、园工作台与三方向有互锁；
7、主轴与进给——有机械变速；
8、先主轴旋转——后进给运动、进给——停
9、冷却泵由M3拖动；
10、主轴电机起停——工作台快移动——两处控制。
（三）电力控制线路分析
1、主轴电路分析
（1）KM3控制M1起、停运行；SA5预选转向；
KM2主触头和SR控制停车反向制动。
（2）KM4、KM5控制M2的正、反进给；
KM6控制快速电磁铁快、慢运动；
（3）KM1控制冷却泵电机M3。
2、控制电路分析
（1）电源——经TC——127V；
（2）起动停止——非变速状态，SQ7不受压，SA5选择转向。
起动：
SQ＋→SB1±（或SB2±）→KM3＋（自锁）→M1＋直接起动KS-1＋（或KS-2＋）为反接制动准备
停止：
SB3±→KM3－（自锁）→KM2+（自锁）
→M1串R反接制动n↓↓KS-1－（或KS-2－）→KM2－（或SB4±）
（3）主轴变速冲动控制
（4）工作台移动控制（5）工作台运动方向联锁
（6）工作台进给变速冲动控制（7）圆工作台控制
（8）冷却泵电动机M3的控制
3、辅助电路及保护环节分析
纵向操作手柄
触点
左向
中间（停）
右向
SQ1-1
－
－
＋
SQ1-2
＋
－
－
SQ2-1
＋
－
－
SQ2-2
－
＋
＋
升降及横向操作手柄
触点
向前
向下
中间
（停）
向后
向上
SQ3-1
＋
－
－
SQ3-2
－
＋
＋
SQ3-1
－
－
＋
SQ3-2
＋
＋
－
位置
触点
接通
园工作台
断开
园工作台
SA1-1
－
＋
SA1-2
＋
－
SA1-3
－
＋
4、铣床电气控制线路的特点
（1）机械、电气共同了解；
（2）注意机械的变速调节；
（3）控制线路用了变速冲动控制；
（4）两处控制；
（5）电气联锁、短路、零压、过载、超行程保护。
三、控制线路分析
（一）主电路
1、KM1、控制主轴电动机M1启动。
KM2为主轴电动机制动。
SA5为方向预选开关。
2、KM3、KM4控制进给电动机M2正、反转。
3、KM6控制冷却泵电动机M3。
4、KM5控制电磁铁
5、其他，还有短路、过载保护器件。
（二）主轴电动机控制
1、起动
起动前→SA5预选主轴方向→按下SB1（或SB2）→KM1通电并自锁→电动机M1正向起动，转速n升到→KV动作→触点KV（6-7）闭合，为电动机反接制动作准备。
2、按下停止按钮SB3（或SB4）
SB3±→KM1-（互锁）→KM2+自（M1串电阻R反接制动）
3、变速冲动
主轴变速采用圆孔盘式结构，集中操纵。
它既可在停车时变速，也可运转时变速。
变速操作为：
主轴变速手柄拉出，使齿轮组脱离啮合→调整变速数字孔盘→手柄以较快的速度推回原处→齿轮重新啮合。
每操作一次，冲动开关SQ7动作，触点SQ7（3-7）每闭合一下，触点SQ7（3-5）断开，KM1先断电，KM2瞬间通电一次，电动机M1拖动主轴变速箱中的齿轮转动一下，使变速齿轮顺利地滑入啮合位置，完成变速过程。
（三）进给运动的控制
工作台之所以能实现左右、前后和上下各种进给运动，是因为进给操作手柄在通过各位置开关接通KM3和KM4的同时，也接通了相应方向的机械离合器的结果。
只有当铣刀转动起来后才能进给。
所以，只有KM1通电，KM1（11-12）闭合后，进给电动机M2才能启动（顺序控制）。
1、工作台左右进给
工作台左右进给由工作台纵向操作手柄控制，手柄有三个位置：
左、中、右。
当操作手柄扳在向右位置时，通过联动机构，机械上接通纵向离合器，同时电气上压下行程开关SQ1，接触器KM3通电，进给电动机M2正转，拖动工作台向右运动。
当需要停止时，将手柄扳回中间位置，于是纵向进给离合器脱开，同时SQ1不再受压，触点SQ1-1（18-19）断开，KM3断电，电动机M2停转，工作台停止运动。
2、工作台上下进给和前后进给
工作台上下进给和前后进给由工作台竖向与横向操纵手柄控制。
该手柄共有五个位置：
上、下、前、后和中间位置。
在扳动操纵手柄的同时，将有关机械离合器挂上，同时压合行程开关SQ3或SQ4。
（四）工作台的快速移动控制
当工作台已经进行工作时，如再按下快速移动按钮SB5或SB6，KM5通电，接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸上，经杠杆将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工作台按原运动方向实现快速移动。
SB5或SB6松开时，快速移动结束，工作台仍按原进给速度且按原方向继续运动（点动控制）。
工作台也可在主轴电动机不转情况下进行快速移动。
主轴换向开关SA5扳在“停止”位置→按下SB1或SB2→KM1通电并自锁→操纵工作台手柄→进给电动机M2起动旋转，→按下快速移动按钮SB5或SB6→快速移动。
（五）进给变速“冲动”控制
进给变速“冲动”是由进给变速手柄配合进给变速“冲动”开关SQ6实现的。
操作过程是：
将蘑菇形进给变速手柄向外拉出→转动蘑菇手柄→速度转盘随之转动→进给速度对准箭头→变速手柄继续向外拉至极限位置→推回原位。
就在将蘑菇手柄拉到极限位置的瞬间，其连动杠杆压合行程开关SQ6，使触点SQ6-2（12-15）先断开，而触点SQ6-1（15-19）后闭合，KM3瞬间通电，M2瞬动一下，拖动进给变速机构瞬动，利于变速齿轮啮合。
（六）圆工作台运动控制
有时工作台需旋转运动，由进给电动机拖动旋转。
圆工作台工作工作过程分析：
圆工作台工作时，首先将开关SA1扳到“接通”位置，这时触点SA1-2（19-22）闭合，触点SA1-1（17-18）与SA1-3（12-22）断开，接着，将工作台两个进给操纵手柄置于中间位置。
按下起动按钮SB1或SB2，主轴电动机M1启动，同时KM3因KM1通电自锁而通电，于是M2起动，并经传动机构使圆工作台旋转。
由此可知，圆工作台只能作单方向旋转，不能实现正反转。
另外，圆工作台控制电路是经行程开关SQ1～SQ4的四对动断触点形成闭合回路的，所以操作任何一个长工作台进给手柄，都将切断圆工作台控制电路，这就实现了圆形工作台和长方形工作台的闭锁关系。
圆工作台要停止工作，只需按下停止按钮SB3或SB4，此时KM1、KM3相继断电，圆工作台停止旋转。
开关SA1扳到“接通”位置→SA1-2（19-22）闭合→SA1-1（17-18）→SA1-3（12-22）断开→工作台两个进给操纵手柄置于中间位置→按下SB1或SB2→主轴电动机M1启动→KM3因KM1通电自锁而通电→M2起动→并经传动机构使圆工作台旋转。
操作任何一个长工作台进给手柄，SQ1～SQ4断开，切断圆工作台控制电路，这就实现了圆形工作台和长方形工作台的闭锁关系。
只需按下SB3或SB4，KM1、KM3断电，停止旋转。
（七）冷却泵电动机的控制与照明电路
转换开关SA3扳至“接通”位置→SA3（3-4）闭合→KM6通电→冷却泵M3旋转。
机床局部照明由照明变压器T2输出36V安全电压，由开关SA4控制照明灯EL。
（八）控制电路的联锁与保护
1、进给运动与主运动的顺序联锁
进给电气控制线路接在主电动机接触器KM1触点（11-12）之后。
保证了主轴电动机起动后（若不需M1旋转，则可将SA5开关扳至中间位置）进给电动机方可起动。
而主轴停止时，则进给立即停下。
2、工作台六个运动方向间的联锁
铣床工作时，只允许一个方向运动，为此工作台上下左右前后六个运动方向间都有联锁。
3、长工作台与圆工作台间的联锁
由开关SA1来实现；另一方面控制电路要求SQ1～SQ4行程开关均处于闭合状态，圆工作台才可开动，进而保证了这一联锁。
4、具有完善的保护环节
该电路具有短路保护、长期过载保护、工作台六个运动方向的限位保护等。
四、铣床的电气控制
本次实习我们对原来的X62W型卧式普通铣床的电气控制原理图做了适当的改动，大概是去掉了几个并联的异地按钮，把原来制动用的速度继电器换成了时间继电器，调节适当的延时以切断制动，具体可参见后面附图。
铣床中需要控制的电机有四台：
M1为主轴电动机，由接触器KM2、KM3控制启动和制动。
M2为进给点击，其正反转由KM4、KM5控制。
M3为快速进给电机，由KM6控制。
M4为冷却泵的电机，要求主轴电机M1启动后，M4才能启动。
我们先了解一下铣床实习所用到的器件及其说明，这些器件大部分书上都有，但实物真的是第一次见到，所以有必要列出来。
材料器件表
器件名称
电气符号
器件型号
器件数量
三相异步电动机
M
Y801-4
4
时间继电器
KT
JS7-2A
1
交流接触器
KM
CJ20-16
6
行程开关
SQ
LX19-001
6
控制按钮
SB
LA4系列
1
变压器
TC
380:
127:
36
1
断路器
QS
DZ47LE-32
1
组合开关
SA
AZ10-10P/3
2
组合开关
SA
HZ10-10/2
1
组合开关
SA
HZ10-10/1
1
熔断器
FU
RL8B-637H
3
熔断器
FU
RL98-32A
3
热过载继电器
FR
NR4-25
4
灯
EL
36V
1
端子排
若干
导线
若干
器件的附属说明：
1、三相异步电动机：
三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
2、时间继电器：
时间继电器是接通电源后延时一段时间后才动作的继电器，主要作用是用于电器设备的延时控制或顺序控制之用。
3、交流接触器：
接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。
4、行程开关：
一种由物体的位移来决定电路通断的开关。
可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。
当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。
由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。
5、控制机按钮：
是用来切断和接通控制电路的低压开关电器。
按钮开关的触头的额定电流为5A。
所以，操作按钮开关所控制的电路属于小电流电路。
有断开按钮，按下断开按钮时，常闭触头打开串联接触器开路，断开负载，释放断开按钮后，负载通过接触器重新工作。
6、变压器：
利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。
在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。
7、断路器：
使用时必须接好电源端的零线和相线，保护器才能正常工作；保护器负载的零线只能作为工作零线，不能作为保护零线。
8、交流接触器：
安装前应检查线圈额定控制电流和控制容量与选用的要求是否相符合，接触器的灭弧罩未安装之前，不得投入运行。
9、组合开关：
适用于交流50HZ，电压至380V及以下，直流电压220V及以下，作手动不频繁接通或分断电路，换接电源或负载，可承载电流一般较大。
10、熔断器：
一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。
熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。
11、热过载继电器：
当它接人主电路内，流过与电动机相同电流，当电动机过载时，热元件被加热到动作温度，使热继电器动作。
热继电器的动作时间与过载电流的大小按反时限关系变化〔而作为电动机过载保护的热继电器，必须保证电动机的正常起动和运行不受影响，并能最大限度的发挥电动机的承载能力，因此热继电器的动作特性曲线应位于电动机的允许发热特性曲线的下方，且又接近于它。
X62W型卧式铣床的主电路部分由主轴拖动电动机M1由KM3实现启、停运行控制，M1正转接线与反转接线是通过组合开关SA5进行手动切换。
KM2的主触点串联两相电阻R与速度继电器KS配合实现M1的停车反接制动。
工作台拖动电动机M2由接触器KM4、KM5的主触点实现加工中的正、反向进给控制，并由接触器KM6的主触点控制快速电磁铁，决定工作台移动速度，KM6接通为快速移动，断开为慢速自动进给。
冷却泵拖动电动机M3由接触器KM1控制，单向云装。
M1、M2、M3均为直接启动。
X62W型卧式铣床的控制电路部分主要是控制电路电源，控制电路电压为127V，由控制变压器TC供给。
主轴电动机的控制，主轴电动机启动控制。
主轴电动机空载时直接启动。
启动前，由组合开关SA5选定电动机的转向，控制电路中选择开关SQ7并选定主轴电动机为正常工作方式，即SQ71断开，SQ72出点闭合，然后通过按下启动按钮SB1或SB2，接通主轴电动机启动控制接触器KM3的线圈电路并自锁，其触电闭合，主轴电动机按给定方向启动旋转，按下停止按钮SB3或SB1，主轴电动机停转。
SB1～SB4分别位于两个操作板上，从而实现主轴电动机的两地操作控制。
主轴电动机制动控制。
为使主轴能迅速停住，采用速度继电器KS实现反接制动。
制动时，按停止按钮SB3或SB4，使接触器KM3断电，这时速度继电器KS仍告诉转动，其常开锄头KS1或KS2闭合，接触器KM2通电并自锁，使电动机M1串电阻R实现反接制动。
当电动机速度趋近于零时，使速度继电器KS常开锄头KS1复位，接触器KM2断电最终使M1停转，反接制动结束。
主轴变速时的冲动控制。
主轴变速可在主轴不动时进行，也可在主轴旋转时进行。
变速时，拉出变速手柄使冲动开关SQ7短时动作，即SQ72分断，SQ71闭合，使接触器KM3断电，KM2得电，M1反接制动，转速迅速降低，以保证变速过程的顺利进行。
变速完成后，推回手柄，再次启动电动机M1，主轴将在新的转速下旋转。
进给电动机M2的控制，进给电动机M2的控制电路分为二部分：
第一部分为顺序控制部分，当主轴电动机启动后，其控制启动接触器KM3的辅助动合触电闭合，进给电动机控制接触器KM4与KM5的线圈电路方能通电工作；第二部分为工作台各进给运动之间的联锁控制部分，可实现水平工作台各运动之间的联锁，也可以实现水平工作台与圆工作台之间的联锁。
水平工作台纵向进给运动控制，工作台纵向进给运动时十字手柄应放在“中间”位置，圆形工作台转换开关放在“断开”位置，水平工作台纵向进给由操作手柄与行程开关SQ1和SQ2组合控制。
纵向操作手柄有左右两个工作位和一个中间停止位。
手柄扳倒工作位时，带动机械离合器，接通纵向进给运动的机械传动链，同时压动行程开关。
行程开关的动合触点闭合使接触器KM4或KM5线圈得电，其主触点闭合，进给电动机正转或反转，驱动工作台向右或向左移动进给，各个行程开关的动断触点在运动联锁控制电路部分构成联锁控制功能。
电路由KM3辅助动合触点开始，工作电流经SQ62→SQ42→SQ32→SA11→SQ11→KM4线圈→KM5常闭触点（右移），或者由SA11→SQ21→KM5线圈→KM4常闭触点（左移）。
手柄扳到中间位置时，纵向机械离合器脱开，行程开关SQ1与SQ2不受压，因此进给电动机不转动，工作台停止移动。
工作台两端安装有限位撞块，当工作台运行到达终点位时，撞块撞击手柄，使其回到中间位置，实现工作台终点停车。
水平工作台横向和升降进给运动控制，水平工作台横向和升降进给运动时，手柄应放在中间位置，圆形工作台转换开关放在“断开”位置。
工作台进给运动的选择和联锁是通过十字复式手柄开关SQ3、SQ4组合来实现的。
操作手柄有上、下、前、后四个工作位置和一个不工作位置。
扳动手柄到选定运动方向的工作位，即可接通该运动方向的接卸传动链，同时压动行程开关SQ3或SQ4，行程开关的动合触点闭合，使控制进给电动机转动的接触器KM4或KM5的线圈得电，电动机M2转动，工作台在相应方向上移动。
行程开关的动断触点如纵向行程开关一样，在联锁电路中，构成运动的联锁控制。
控制电路由接触器KM3的辅助动合触点开始，工作电流经SA13→SQ22→SQ12→SA11→SQ21→KM4线圈→KM5对的常闭触点（向下或向前），或者由SA11经SQ41→KM5线圈到KM4的常闭触点（向上或向后）。
铣床离不开机械，除了电气控制，我们还可以用十字手柄，它可以看成一个机械开关。
十字复式手柄扳到中间位置时，横向与垂直方向的机械离合器脱开，行程开关SQ3与SQ4均不受压，因此进给电动机停转，工作台停止移动。
固定在床身上的挡块在工作台移动到极限位置时，撞击十字手柄，使其回到中间位置，切断电路，使工作台在进给终点停车。
每个方向的移动都有两种速度，上面介绍的六个方向的进给都是慢速自动进给移动。
需要快速移动时，可在慢速移动中按下SB5或SB6，则KM6得电吸合，快速电磁铁YA通电，工作台便按原移动方向快速移动，松开SB5或SB6，快速移动停止，工作台将按原方向继续慢速进给。
进给电机要工作，我们首先要选择工作台。
水平工作台进给台进给运动的联锁控制。
由于操作手柄在“工作”位置时，只存在一种运动选择。
因此铣床直线进给运动之间的联锁只要满足两个操作手柄之间的联锁即可实现。
联锁控制电路如前章联锁电路所述，由两条电路并联组成，纵向手柄控制的行程开关SQ1、SQ2动断触点串联在一条支路上，十字复式手柄控制的行程开关SQ3、SQ4动断触点串联在另一条支路上，扳动任何一个操作手柄，只能切断其中一条支路，另一条支路仍能正常通电，使接触器KM4或KM5的线圈不失电，若同时扳动两个操作手柄，则两条支路均被切断，接触器KM4或KM5断电，工作台立即停止移动，从而防止机床运动干涉造成设备事故。
圆形工作台控制。
为了扩大机床的加工能力，可在工作台上安装圆形工作台。
在使用圆形工作台时，工作台纵向及十字操作手柄都应置于中间位置。
在机床开动前，先将圆形工作台转换开关SA1扳到“接通”位置，此时SA12闭合、SA11和SA13断开。
电流的路径为SQ62→SQ42→SQ32→SQ12→SQ22→SA12→KM4线圈→KM5常闭触点。
电动机M2正转并带动圆形工作台单向运转，其旋转速度也可通过变速手轮进行调节。
由于圆形工作台的控制电路中串联了SQ1～SQ4的常闭触点，所以在扳动工作台任一方向的进给操作手柄时，都将使圆形工作台停止转动，这就起到圆形工作台转动与工作台三个方向运动的联锁保护。
剩下的就是辅助电路及保护环节，辅助降温的冷却泵电动机M3的控制由转换开关SA3和控
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