X62型卧式万能铣床电气控制电路.docx
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X62型卧式万能铣床电气控制电路
绪言
铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。
电气系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。
随着科学技术的不断发展，生产工艺的不断发展改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。
在控制方法上，从手动控制发展到自动控制;在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从策重发展到信息化处理；在控制原理上，从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微型计算机为中心的网络化自动控制系统。
X62铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
铣床可以用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽。
所以铣床在金属切削机床中占有很大的比重，使用数量仅次于车床。
铣床的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分的代替人工操作，它能大大的改善工人的劳动条件，显著提高的提高生产劳动效率，加快实现工业的机械化和自动化的步伐。
因而，受到各工业国家的重视，并投入大量的人力、物力加以研究和应用。
在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。
X62型卧式万能铣床电气控制电路
一、电气控制的要求
主拖动对电气控制的要求
1）为适应铣削加工需要，要求主传动系统能够调速，且在各种铣削速度下保持功率不变，即主轴要求功率调速。
为此，主轴电动机采用笼型异步电动机，经主轴齿轮变速箱拖动主轴。
2）为能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴能够实现正、反转，但旋转方向不需经常换，仅在加工前预选主轴转动方向。
3）为提高主轴旋转的均匀性并消除铣削加工时的振动，主轴上安装有飞轮，但自然停车时间较长，为实现主轴准确停车和缩短停车时间，主轴电动机应设有制动停车环节。
4）为使主轴变速时齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在主轴变速时应具有变速冲动。
5）为适应铣削加工时操作者的正面与侧面操作，应备有两地操作设施。
进给拖动对控制电路的要求
1）铣床进给系统负载主要为工作台移动时间的摩擦转矩，这
就对进给拖动系统提出恒转矩的调速要求。
X62型铣床进给系统采用三相笼型异步电动机拖动，经进给齿轮变速获得18种进给速度要求。
这种调速为恒定功率调速，为满足恒转矩负载要求，应按进给高速档所需功率来选择电动机的容量。
在进给速度较低时，电动机功率得不到充分利用，但因负载转矩较小，按高速选择的电动机功率只有1.5kW，并没有造成电动机容量的很大的浪费。
2）X62型铣床工作台运行方式有手动、进给运动快速运动三种。
其中手动操作者摇动手柄使工作台移动；进给运动和快速移动则由进给电动机拖动，通过进给电动机的正反转实现往复运动。
而进给运动与快速移动的区别在于快速移动电磁铁YA是否接通。
由于进给速度较低，采用自然停车即可。
3）为减少按钮数量，避免误操作，对进给电动机的控制采用电气开关、机械挂档互相联动的手柄操作，且操作手柄扳动方向与其运动方向一致，从而更为直观。
4）工作台的进给方向有左右的纵向进给、前后的横向进给和上下的垂直进给，它们都是由进给电动机M2的正反转来实现。
而正反接触器KM3、KM4是由两个操作手柄来控制的，一个是“纵向”机械操作手柄，另一个是“垂直于横向”机械操作手柄（称为“十字”手柄），在扳动操作手柄的同时，完成机械挂档和压合相应的行程开关从而接通相应的接触器，控制进给电动机，拖动工作台按预定方向运动。
5）进给运动的控制也为两地操作。
一次，纵向操作手柄与“十字”操作手柄各有两套，可在工作台正面与侧面实现两地操作，且这两套机械操作手柄是联动的。
6）工作台上、下、左、右、前、后六个方向的运动，每次只可进行一个方向的运动。
因此，应具有六个方向运动的连锁。
7）主轴起动后，进给运动才能进行。
为满足调整需要，未起动主轴，可进行工作台快速运动。
8）为便于进给变速时齿轮的啮合，应具有进给电动机变速冲动。
9）工作台有上、下、左、右、前、后六个方向的运动应具有限位保护。
二、电气控制电路分析
X62型卧式万能铣床电气控制电路图（如下）：
1、主拖动控制电路分析
①主轴电动机的起动控制
主轴电动机M1有转换开关SA5来预选转向，KM1控制其直接起动，KM2实现其串电阻的反接制动，速度继电器KS控制其制动过程。
由停止按钮SB3或SB4、起动按钮SB1或SB2构成主轴电动机两地操作控制电路。
起动前，应将电源引入开关Q闭合，再把换向开关SA5扳到主轴所需的旋转方向，然后按下起动按钮SB1或SB2，使接触器KM1线圈通电吸合，其主轴触点闭合，接通主轴电动机M1便实现直接起动并按SA5预选的方向旋转。
②轴电动机的制动控制
无论主轴在停止疥是正转还是反转，速度继电器KS的两个触点总有一个是闭合的，此时按下按钮SB3或SB4，其常闭触点（按钮一定要按到底）再将KM2线圈回路接通，进行串电阻的反接制动。
主轴电动机的转速迅速下降，至KS复位时，接点6-7之间断开，KM2断电，制动过程结束。
③主轴变速控制
主轴变速操纵箱装在床身左侧窗口上，变换主轴转速由一个手柄和一个刻度盘来实现。
操作顺序如下：
先将主轴变速手柄的有榫块自槽中滑出，然后拉动手柄，使榫块落到第二道槽为止；再转动刻度盘，把所需要的转数对准指针；最后把手柄推回原来位置，使榫块落进槽。
时为了使齿轮容易啮合，下压变速手柄及将变速手柄推回原来位置时，将瞬间压下主轴变速行程开半SQ7，使触SQ7（3-7）闭合，触点SQ7（3-5）断开，使KM2线圈瞬间通电吸合，主轴电动机作瞬时点动，利于齿轮啮合，当变速手柄榫块落进槽时，SQ7不再受压，触点SQ7（3-7）断开，切断主轴电动机点动电路。
变速时间长短与主轴变速手柄运动速度有关，为了避免齿轮的撞击，当把手柄向原来位置推动时，要求推动速度快一些，只是在接近最终位置时，把推动速度减慢。
当瞬时点动一次未能实现齿轮啮合时，可以重复进行变速手柄的操作，直至齿轮实现良好的啮合。
主轴变速在旋转和不转时均可进行变速操作。
在主轴旋转情况下变速时，SQ7（3-5）先使KM1线圈断电，SQ7（3-7）再接通KM2线圈对M1进行反接制动，待电动机转速下降后再进行变速操作。
只是变速完成后倘需再次起动电动机，主轴将在新选转速下旋转。
2、进给拖动机电气控制电路的分析
“纵向”操作手柄有左、中、右三个位置，扳向左侧时压合SQ2，扳向右侧时压合SQ1，置于中间位置时SQ1、SQ2均不受压；“十字”操作手柄有上、下、前、后、中五个位置，置于向前及向下位置时压合SQ3，置于向后及向上位置时压合SQ4，置于中间位置时SQ3、SQ4均不受压。
SA1为圆工作台转换开关，有“接通”与“断开”两个位置，三对触点。
当不需要圆工作台时，SA1置于“断开”位置，此时触点SA1-1、SA1-3闭合，SA1-2断开。
当使用圆工作台时SA1置于“接通”位置，其接触点通断情况与“断开”时正好相反。
在起动进给电动机前，应首先启动主轴电动机，使KM1通电吸合，为进给电动机的起动做好准备。
①工作台六个方向的进给
将纵向进给操作手柄扳向右侧或左侧，在机械上通过联动机构挂上纵向传动链。
向右时压下行程开关SQ1，吃点SQ1-1闭合，SQ1-2断开。
KM3线圈通电吸合，M2正向起动旋转，拖动工作台向右进给；向左时压下行程开关SQ2，触点SQ2-1闭合，SQ2-2断开，将纵向进给操作手柄扳到中间位置，行程开关SQ2、SQ1不再受压，触点SQ2-1、SQ1-1断开，KM4、KM3线圈断电释放，M2停转，工作台向左或向右的进给停止。
将“十字”操作手柄扳到向前或向后位置，在机械上通过联动机构挂上横向传动链。
向前时压下行程开关SQ3，触点SQ3-1闭合，SQ3-2断开，KM3线圈通电吸合，M2正向起动旋转，拖动工作台向前进给；向后时压下行程开关SQ4，触点SQ4-1闭合，SQ4-2断开，KM4线圈通电吸合，M2反向起动旋转，拖动工作台向后进给。
工作台向前、向后、向上、向下任一方向的进给结束，将“十字”操作手柄扳到中间位置时，对应的行程开关不再受压，KM3、KM4线圈断电释放，M2停止旋转，工作台停止进给。
②进给变速时变速“冲动”的现实
进给变速只有在主轴起动后，将“纵向”进给操作手柄和“十字”进给操作手柄置于中间位置时才可进行，即进给停止时才能变速操作。
进给变速箱是一个独立部件，装在升降台的右边，速度的变换由进给操纵箱来控制。
操纵箱装在进给变速箱的前面。
变换进给速度的顺序是：
将进给变速手柄拉出；转动手柄，把刻度盘上所需的进给速度对准指针；再将手柄推回原位。
把手柄向外拉到极限位置的瞬间，行程开关SQ6受压是触点SQ6-2先断开，SQ6-1后闭合。
此时，KM3线圈经SQ1-2~SQ6-1瞬时通电吸合，M2短时旋转，以利于变速齿轮的啮合。
当手柄推回原位时，行程开关SQ6不再受压，进给电动机停转。
如果一次瞬时点动齿轮仍未进入啮合状态，可在此拉出手柄并再次推回，直到齿轮进入啮合状态为止。
③进给方向快速移动的控制
主轴开动后，将进给操作手柄扳到所需位置，工作台则开始按手柄所指方向以选定的进给速度运动，此时如按下工作台快速移动按钮SB5或SB6，接通快速移动电磁铁，将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工件按原运动方向快速移动。
在主轴不转的情况下也可进行快速移动，这时应将主轴方向预定开关SA5置于“停止”位置，按下SB1或SB2，使KM1通电吸合并自锁后，再进行快速移动。
④圆工作台的控制
圆工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的，使用圆工作台首先应把圆工作台转换开关SA1扳到“接通”位置，工作台两个进给操作手柄置于中间位置，按下主轴起动按钮SB1或SB2，主轴电动机起动旋转。
此时，KM3线圈经SQ1-2~SQ4-2等常闭触点和SA1-2通电吸合，进给电动机起动旋转，拖动圆工作台单方向回转。
⑤冷却泵和机床照明电路
冷却泵电动机M3通常在铣削加工是有转换开关SA3控制，当SA3扳到接通位置时，KM6线圈通电吸合，M3起动旋转，并用热继电器FR3做过载保护。
机床照明电路变压器T2输出36V安全电压，并由开关SA4控制照明灯EL。
三、控制电路的连锁与保护
1、主运动与进给运动的顺序联锁
进给拖动的控制电路接在主轴启动接触器KM1常开触点之后，故只有在主轴启动之后，工作台的进给运动才能进行。
而当主轴电动机停止时，进给电动机立即停止。
由于KM1常开触点上并联了KM2的常开触点，因此，在主轴未启动情况下，也可实现快速进给。
2、工作台6个运动方向的联锁
铣床工作时，只允许工作台有一个方向运动，为此，工作台上、下、左、右、前、后6个方向之间都有联锁。
其中工作台“纵向”操作手柄只能置于向左或向右中的一个位置，实现了工作台左、右运动方向之间的联锁；同理，“十字”操作手柄实现了上、下、前、后4个方向之间的联锁。
如果这两个操作手柄同时置于某一进给位置，SQ1-2与SQ2-2总有一个被压断，SQ3-2与SQ4-2也总有一个被压断，15~17支路与22~17支路均被切断，使KM3或KM4不可能通电吸合，进给电动机无法启动。
这就保证了不允许同时操纵两个机械手柄，从而实现了6个方向之间的连锁
3、工作台的进给与圆工作台的联锁
使用圆工作台的运动必须与长工作台6个方向的运动有可靠的联锁，否则可能造成刀具和机床损坏。
若以使用圆工作台，则圆工作台转换开关SA1置于“接通”位置，进给电动机控制接触器KM3经由SQ6-2、SQ1-2~SQ4-1、SQ1-2等触点接通，若此时又操纵纵向或垂直与横向手柄，将压下行程开关SQ1~SQ4中的某一个，于是由SQ1-2~SQ4-2断开KM3电路，进给电动机立即停止。
相反，若长工作台在运动，扳动圆工作台选择开关SA1于“接通”位置，此时触点SA1-1将切断KM3和KM4线圈电路，进给电动机也将立即停止。
4、完善的保护
该电路具有熔断器的短路保护，热继电器的过载保护，工作台6个运动方向的限位保护。
限位保护采用机械和电气相配合的方法。
工作台左右运动的行程长短，由安装在工作台前方操作手柄两侧的挡铁来决定，当工作台左右运动到预定位置时，挡铁撞动纵向操作手柄，使它返回中间位置，使工作台停止，实现限位保护；在铣床床身导轨旁设置了上、下两块挡铁，当升降台上下运动到一定位置时，挡铁撞动操作手柄，使其回到中间位置，实现工作台垂直运动的限位保护；工作台横向运动的限位保护由安装在工作左侧底部的挡铁撞动垂直与横向操作手柄返回中间位置来实现。
四、选用电器元件参数
1.电动机
1）电动机是一种利用电磁感应定律和电磁力定律，将能量或信号进行转换或变换的电磁机械装置。
其品种繁多，按其功能用途来分类，可以分为常规电机和控制电机。
并且，电机在一切工农业生产、交通运输、国防、科技、文教领域以及人们日常生活中，早已成为提高生产效率和科技水平以及提高生活质量的主要载体之一，因此点击在国民经济的各个领域起着重要的作用。
同样，一点冬季为动力拖动的生产机械的拖动方式——电力拖动，也具有许多其它拖动方式的无法比拟的优点。
2）电动机工作原理：
当三相异步电机接到电源上，有三相交流电源上，有三相对称电流通过的三相定子绕组就能在电动机的气隙中产生旋转磁场，会在转子绕组中产生感应电动势，如果转子绕组接成通路就有电压通过此电流与旋转磁场相互作用会产生电厂转矩，使转子顺着旋转磁场旋转方向旋转起来。
电路中各元件的技术数据（如表）：
参数
型号
防护型式
额定电压
额定电流
额定功率
M1电动机
Y112M-4
鼠笼型
380V
8.8A
4KW
M2电动机
Y90L-4
鼠笼型
380V
3.7A
1.5KW
M3电动机
Y802-4
鼠笼型
380V
2A
0.6KW
参数
电源频率
绝缘等级
效率（%）
接法
转速
M1电动机
50HZ
F级
84.5
星—三角形
1440r/min
M2电动机
50HZ
F级
79
三角形
1440r/min
M3电动机
50HZ
F级
74.5
三角形
1440r/min
2.行程开关
1）行程开关是用以反映工作机械的行程，发春命令以控制其运动方向、行程大小以实现其位置保护的主令电器。
它分为三个部分，即触头部分、操作机构及外壳。
操作机构是开关的感测部分，用于接受生产机械发出的动作信号，并传給触头系统。
触头系统是开关的执行部分，将机械信号变为电信号，输出到有关控制电路，实现其相应的电器控制。
电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
SQ1SQ2
行程开关
LX1-11K开启式
主轴冲动开关
2
SQ3SQ4
行程开关
JLXK-111K单轮,自动复位
M2正反转及连锁
2
3.速度继电器
1）速度继电器主要用于来检测旋转体的转速，并根据转速动作。
它主要由定子、转子和触点三部分组成。
它的动作一般为120r/min以下，通过对调节螺钉的调节可以改变速度继电器的动作转速，以适应不同控制电路要求。
2）工作原理：
当电动机旋转时，带动与电动机同轴连接的速度继电器的转子放置永久磁铁的磁场由静止变为旋转因此在定子绕组中产生感应电流与放置磁场相互作用产生转矩，使定子随转子的转动方向偏转到一定角度时，装在定子上的胶木摆杆推动簧片，便继电器的触点动作。
当电动机的转速降低至一定程度时，定子产生的转矩减小，胶木摆杆复位，触点在簧片作用下也复位。
电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
KS
速度继电器
JYI2A110V
1
4.交流接触器
1）．交流接触器是由电磁机构、触头系统、灭弧装置以及辅助部分组成。
具有欠电压释放保护功能。
在电力系统中广泛应用。
2）．交流接触器的工作原理
当给接触器的线圈两端加上一个交流电压后，线圈中产生足够大的吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合。
通过中间传动机构带动常闭（辅助）触头先断开，三对主触头和常开（辅助）触头后闭合。
当加在接触器线圈两端的电压为零或较低时，由于电磁吸力消失或过小，不足克服反作用弹簧的反作用力，衔铁即会在反作用力下复位，常开触头（主、辅）恢复断开，辅助常闭触头恢复闭合。
3）．电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
KM1—KM2
接触器
CJ20-25127V
控制M1电动机
KM5
接触器
CJ20-20110V
控制液化气泵
KM3-KM4
接触器
CJ20-25127V
控制M2电动机
KM6
接触器
CJ20-20110V
控制M3电动机
5.热继电器
1）．热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应而动作的继电器，它主要用于电动机过载保护，断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。
它主要是由热元件动作机构、触点系统、电流整定装置、复位机构以及温度补偿元件等部分组成。
具有反时限保护特性，即是指电器的延时动作时间随通过电路电流的增加而缩短。
还具有断相保护。
2）．热继电器的工作原理
热元件串接在电动机定子绕组中，常闭触点串接在控制电路的接触器线圈回路中，电动机过载时，通过元件的电流超过热继电器的整定电流，主双金属片受热向右弯曲，一定时间后，双金属片推动导板使继电器触点动作，接触器线圈断电，进而切断电动机主电路，达到保护的目的。
电源切断后，主双金属片和动触点恢复到原来状态。
电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
FR1
热继电器
JR0-20-2516A
M1过载保护
1
FR2
热继电器
JR0-20-103.4A
M2过载保护
1
FR3
热继电器
JR0-20-100.43A
M3过载保护
1
6.熔断器
1）．熔断器是一种保护电器，广泛用于配电电路的短路保。
它具有结构简单，使用方便，动作可靠等优点。
主要由熔体、熔管和熔座三部分组成。
按结构形式分可分为半封闭插入式、无填料封闭管式、有填料封闭管式和自复式四类。
现选用的是螺旋式熔断器。
它的文字符号为FU。
电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
FU1
熔断器
RL1-6035A
电源总保险
1
FU2
熔断器
RL1-1510A
M2,M3,TC保险
1
FU3
熔断器
RL1-156A
控制电路保险
1
FU4
熔断器
RL1-152A
照明保险
1
7.开关、按钮
1）．开关、按钮是用于控制个电器元件正常工作及接通线路的手控电器。
开关常用的有刀开关、组合开关、万能装换开关等，现选用的是组合开关和钮子开关及按钮。
电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
SB1SB2
按钮
LA2
M1启动
2
SB3SB4
按钮
LA2
快速进给
2
SB5SB6
按钮
LA2
停止制动
2
YA
电磁铁
MQ1-5141线圈电压380V
1
8.其它
1）．变压器是由铁心和绕组及其它结构附件构成。
它是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电电压和电流等级转变成同平率的另一种电压和电流等级。
他对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要意义；同时，它在电器的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。
变压器是利用电磁原理工作的，通常一个绕组接交流电源，称为一次绕组，另一个绕组接负载称为二次绕组。
当在一次绕组两端加上合适的交流电源时，一次绕组中的交流电源会产生一次绕组磁通势。
于是根据电磁感应定律，现在一、二次在产生的感应电动势的作用下实现能量传递。
依照上述可知一、二次绕组感应电动势等于一、二次绕组匝数之比，一次侧感应电动势的大小就接近与一次侧外加电源电压，二次感应电势的大小则接近于二次侧输出电压。
因此，改变一次或二次绕组的匝数就可达到变换输出电压大小的目的。
2）磁阀是由感侧部分和执行部分组成的。
感侧部分为电磁机构，用来接收外界输入的信号，并通过转换、放大与判断作出一定的反映，使执行部分（触电系统）动作，以实现控制的目的。
电路中各元件的技术数据（如表）：
符号
名称
型号规格
用途
数量
YA
电磁铁
MQ1-5141线圈电压380V
1
TC1
变压器
BK-150380/127V
控制回路电源
1
TC2
变压器
BK-50380/36V,50VA
照明电源
1
9.导线
1导线是用于电器各个电器元件及控制元件连接作用的．。
2．选用参数
名称型号截面积（mm2）环境温度（`C）载流量（A）数量主回路的电线BVR-7/0.521.54010若干
控制回路电线BVR-7/0.431405若干
五、X62型卧式万能铣床电气控制常见故障分析
1、主轴停车制动效果不明显或无制动
其主要原因是速度继电器KS出现故障。
当KS触点不能闭合时，主轴电动机制动，接触器KM2不能在停车制动时通电吸合，出现主轴停车无制动现象（要同时考虑是否KM2出现故障）。
若KS复位过早，制动过程过早结束，将出现主轴停车制动效果不明显。
2、主轴停车后短时反向
其主要原因是KS复位过晚，是主轴电动机反向起动。
3主轴变速与进给变速时无变速冲动
多是因操作手柄时未能压合主轴变速器开关SQ7或未能压合进给变速器开关SQ6的缘故。
造成的原因主要是开关松动或开关移位所致。
4工作台控制电路的故障
这部分故障较多，如工作台能够左、右运动，但无垂直于横向运动。
这表明进给电动机M2与KM3、KM4接触器运行正常。
但操作“十字”手柄却无运动，这可能是由手柄压合不上行程开关SQ3或SQ4；也可能是SQ1或SQ2在纵向操纵手柄扳回中间位置时不能复位所致。
有时，进给变速器冲动开关SQ6损坏，其常闭点SQ6（19-22）闭合不上，也会出现上述故障。
5、工作台不能快速移动
多由快速移动电磁铁YA发生故障引起，一方面是其线圈烧毁、线圈接线松动等使YA不起作用，另一方面KM5或其他线路故障使YA不能正常工作。
总结语：
本毕业设计是在他的悉心关怀和精心指导下完成的。
毕业设计中的许多思想和方法得益于指导老师的指导和启发，从设计选题到论文写作都倾注了指导老师的巨大心血。
本设计能顺利的完成也归功与各位老师的认真负责，使我们能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得一体现。
在次向全体老师表示由衷的意，感他们三年来的辛勤栽培。
在做这次毕业设计过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要真真正正用心去做，才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没有自己的实践就不会有所突破，希望这次的经历能让我们在以后的学习生活中不断成长与进步。
参考文献：
1、《机电设备控制基础》王本轶主编机械工业
2、《电气设备控制与检修》树元，孟玉茹主编中国电力
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