第二章第二节龙刨控制电路工作原理分析.docx

1、第二章第二节龙刨控制电路工作原理分析第二节 B2012A龙门刨床控制线路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）

2、：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。K：主电动机（MA）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。KT：主电动机（MA）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

3、电而释放，KCA（A，703-705）断开自锁，因而接触器K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KT，目的是只有在励磁机（GE）所建立的电压足够（75%UN）时，KT才能吸合，随后接触器KCB和K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K（B，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

4、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1、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，

5、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。2、刀架的控制线路能实现刀架的快速移动和自动进刀。3、刀架的进给机构采用紧张环，依靠紧张环转动角度的大小来控制每次的进刀量。在每次进刀完成后，利用刀架拖动电机反向旋转使紧张环复位，为第二次进刀作好准备。 4、当需要刀架配合工作台实现自动进刀时，利用机械手柄使行程开关的触点SQC1、SQY1、SQZl断开，SQC2、SQY2、SQZ2闭合。下面分析其刀架的动作。(一)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

6、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。1、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（A，301-303）断开快速移动控制回路；其常开触点SQC（A，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（A，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

7、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（A，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。2、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（A，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

8、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。（二）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

9、。（三）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。（四）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

10、、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

11、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

12、控制按横梁上升按钮SB6A，继电器KJOH通电吸合，KJOH常开触点(B，621-623)闭合，接触器KHJ通电吸合，电动机MJ反转，放松横梁。当横梁完全放松时，行程开关S6HX的触点S6HX（B，101-621）断开，KHJ断电释放，电动机MJ停转。同时，由于触点S6HX（B，101-601）闭合，接触器KQH通电吸合，电动机MH正转，横梁上升。当横梁上升到所需的位置放松按钮SB6A时，继电器KJOH断电释放，KJOH常开触点(B，601-605)断开，接触器KQH断电释放，电动机MH停转，横梁停止上升。同时KJOH常闭触点(B，601-613)闭合，接触器KQJ又通电吸合，电动机MJ正转，

13、使横梁夹紧。同时，行程开关S6HX的触点S6HX（B，101-601）断开，SBHX（B，101-621）恢复闭合状态。随着横梁的不断夹紧，电动机MJ的电流也逐步增大，当横梁完全夹紧时，电动机MJ的电流就增大到使电流继电器FA2动作的数值，FA2吸合，FA2常闭触点(B，101-617)断开，接触器KQJ断电释放，电动机MJ停转，横梁上升完毕。同时,指示灯HL熄灭。2、横梁的下降控制按横粱下降按钮SB7A时，首先产生与上述横梁放松的相同动作。即继电器KJOH通电吸合，KJOH常开触点(B，621-623)闭合，接触器KHJ通电吸合，电动机MJ反转，放松横梁。当横梁完全放松时，行程开关S6HX的

14、触点S6HX（B，101-621）断开，KHJ断电释放，电动机MJ停转。同时，由于S6HX（B，101-601）闭合，接触器KHH通电吸合，电动机MH反转，横梁下降。KHH常开触点(B，102-191)闭合，延时释放继电器KTH动作，KTH常开触点(B，603-601)闭合，为横梁下降后的回升作好准备。 当横梁下降到需要的位置时放开按钮SB7A，KJOH和KHH相继断电释放，电动机MH停止运转，横梁不再下降。同时，由于KHH常开触点(B，102-191)断开，继电器KTH断电延时释放。又由于KJOH常闭触点(B，601-613)闭合，接触器KQJ通电吸合，电动机MJ正转，使横梁开始夹紧。同时，

15、KQJ常开触点(B，605-603)闭合，接触器KQH通电吸合，电动机MH正转，使横梁在夹紧的过程中同时回升。当KTH(B，601-603)触点断开时，横梁回升停止。调节KTH的延时释放时间，就可以调节横梁下降后回升的距离。横梁的夹紧程度，可改变电流继电器FA2的动作电流值来调节。横梁下降时设置回升环节，是为了消除带动横梁的丝杠与螺母之间的间隙，防止横梁歪斜。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

16、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

17、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1、工作台的运行规律工作台的控制，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

18、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为前进稳定工作速度阶段，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为后退稳定工作速度阶段，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）。2、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元件，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

19、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1/41/5。3、六个行程开关 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

20、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。 4、工作台的控制线路能完成下列动作： (1)能使工作台“步进或“步退”； (2)按工作台“前进”或“后退”按钮，能使工作台按照规定的速度图，完成自动的往复循环； (3)在工作台运行时，可以利用调速手柄实现调速； (4)能根据工件加工的需要选择不同的速度图； (5)具有必需的联锁保护。（一）工作台的“步进”与“步退”控制1、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：SB12A、KH、KT。2、 “步进”

21、与“步退”时的直流回路图8所示。3、工作台的“步进”或“步退”当主拖动机组MA起动完毕后，接触器的常开触点(101103)闭合，这样为工作台控制线路工作做好准备。4、工作原理： 按压工作台“步进”按钮SB8A，继电器KQ线圈通电吸合， KQ的常开触点(1，3)闭合，时间继电器KT吸合，KT延时闭合的动断触点(S1AG，270)与(WC32，280)断开，断开了放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路。 同时，KT的延时断开的动合触点(1，201)与(2，204)闭合，使放大机控制绕组O中加入给定电压。 由于继电器KQ的常闭触点(240-242)是断开的，这时交磁放大机控制绕组O中的电流回路是：

22、由电源正极207R5T电位器R2S2G1OlO2250230210电源负极。 实际上这时加在控制绕组O中的给定电压，是电位器R1上207与210两点之间的电位差。 由于给定电压比较小，加上有限流电阻R5T的限制，所以工作台“步进”速度不快，这样速度对于在加工工件时调整机床是合适的。 减小电阻R5T的阻值，可以使工作台“步进”速度提高，增大R5T的阻值，可以使工作台“步进”速度降低。 电阻R5T和R6T在工作台停车瞬间，同时有限制流过控制绕组O中反向去磁电流的作用，所以其阻值不宜调得太小，否则会使工作台停车时制动太强烈。一般情况下，在机床出厂时，这两个电阻已由生产厂调好，不宜轻易去改变，其阻值大

23、约为100200。 松开SB8，SB8自动复位，这时继电器KQ就断电释放，KQ的常开触点(13)断开，时间继电器KT断电，KT延时断开的动合触点(1201)与(2204)延时断开，KT延时闭合的动断触点(S1AG，270)与 (O2280)延时闭合。由于给定电压被断开，交磁放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路被接通，工作台迅速制动，并防止了工作台的“爬行”。 给定电压回路中加入时间继电器KT触点的目的，是为了工作台从正向自动转换到反向时继电器KQ与KH能有转换时间；从而避免RQ和RH上的电源被切断。工作台“步退”情况与“步进”相似，读者可自行分析。 （二） 工作台的自动循环控制 工作台循环工

24、作的条件为：主拖动机组MA已起动完毕，横梁已夹紧；油泵已经工作；并且机床润滑油供给情况正常；压力继电器KP的触点(B，129-131)闭合。假定工作台停在返回行程终了的位置上，限位SHH和SHJ被压。 1、按工作台“前进”按钮SB9A，继电器KJI通电吸合，KJI的常开触点(B，107-129) 闭合使KJI自保，(B，111-113)闭合，使继电器KQ通电吸合。而在直流调速电路中KJI的触点(C，200-240)断开，(C，200-220)闭合，断开工作台调整回路，接通自动工作回路。 2、前进接触器KQ的常开触点(C，1-3)闭合，KT吸合，KT触点(C，S1AG-270)及(C，280-W

25、C32)断开，断开交磁放大机欠补偿回路和发电机的自消磁回路。KT延时断开的动合触点(C，1-201)及(C，2-204)闭合，使调速电位器接通电源。 3、工作台慢速切入：当机床加工工件需要有慢速切入时，将SA6 （B）处于接通的位置上，在K1Q的常开触点(B，161-163)闭合时，继电器KJ线圈通电吸合。 KQ(C,220-225)、KJ(C,225-237)闭合，KJ (C,223-225)断开，交磁放大机控制绕组O中便加入给定电压。交磁放大机在强迫励磁作用下，输出电压迅速升高达到稳定慢速时的数值，工作台也随之迅速起动并达到稳定的转速。这时控制绕组O中励磁电流的回路是：由电源正极1231R

26、T3237225220200R2O1O2RbQ的全部电阻及RbH的部分电阻210电源负极2。见图9加在控制绕组O中的给定电压是231与210两点之间的电位差，由于这时给定电压比较小，同时控制绕组O回路中又串入了较大的电阻，所以工作台被限制在慢速下运行，刀具在工作台慢速下切入工件。交流回路控制元件有：SB9A、KJ1、KQ、K1Q（此时SHH处于闭合）、KJ。 4、工作台前进稳定工作：工作台继续前进，撞块离开限位SHH，限位SHH松开，触点SHH（B，119-153）断开，继电器K1Q断电释放，K1Q的常开触点(B，161-163)断开，继电器KJ断电释放。K1Q(C，230-250)和KJ(C

27、，225-O2)恢复闭合状态。KJ的常开触点(C，225-237)断开，常闭触点(C，223-225)恢复闭合，断开工作台的慢速回路，工作台加速到由调速电位器RQ的手柄位置所决定的正常工作速度运行。这时控制绕组O中的励磁电流回路是：电源正极1RQ的手柄R T 1223225220200O1O2210电源负极2。见图10调速电位器RQ的手柄向203或205方向移动，可以使工作台的速度升高或降低。交流回路元件有：SB9A、KJ1、KQ 5、工作台前进减速：工作台在前进行程将结束，刀具将离开工件时，撞块碰撞限位SQJ，触点SQJ（B，129-159）闭合，继电器KJ又通电吸合。如上所述，当KJ吸合时

28、，工作台又降到慢速运行。这时一方面使得刀具在工作台慢速下离开工件，避免工件边缘的崩裂，另一方面又可使工作台反向时比较平稳，减小反向时工作台的越位。 行程开关SQJ的触点SQJ（C，212-210）断开，将电阻RbH全部串入控制绕组O中，以限制减速，使反向过程中主回路的冲击电流不致过大，因而也减小了对传动机构部分的冲击。这时控制绕组O中励磁电流的回路与工作台慢速切入时的回路相似。（见图9）前进减速时，SQJ闭合，交流回路控制元件有：KJ1、KQ、KJ。6、工作台前进换向（反接制动及后退起动）及抬刀：当刀具已离开工件，工作台工作行程结束时，撞块碰限位SQH，触点SQH（B，107-109）断开，继

29、电器KQ断电释放。触点SQH（B，129-135）闭合，继电器K1H吸合。 KQ的常开触点(C，220-225)断开控制绕组O正向励磁回路，KQ的常闭触点(B，123-125)闭合；使继电器KH通电吸合，同时KQ的常闭触点(B，157-163)闭合，为工作台返回结束前的减速作好准备。 继电器KH的常闭触点(B，159-163)断开，使继电器KJ断电释放，保证工作台以调速电位器RH的手柄位置所决定的高速返回。KH的常开触点(C，220-226)闭合，接通了控制绕组O的反向励磁回路，交磁放大机输出较高而极性相反的电压加在发电机的励磁绕组上，工作台迅速制动，并自动反向运行。同时KH的常开触点(C，1

30、-5)闭合，接触器K2H通电吸合，常开触点(C，1-11)、(C，2-12)闭合，接通了抬刀电磁铁，刀架在工作台返回行程时，自动抬起。继电器K1H的常开触点(A，305-307)、(405-407)、(505-507)闭合，接通相应的接触器，刀具实现自动进刀。 工作台返回行程时，控制绕组O中的励磁电流回路是： 电源正极1210电阻RbH全部及RbQ部分O2OlS2GR2200R T 2RH电源负极2。这时加在控制绕组O的给定电压为210和调速电位器RH调速手柄之间的电位差，由于极性相反，电压又较大，故使工作台以较高的速度返回。7、工作台后退稳定工作：工作台继续后退，撞块离开限位SQH触点SQH

31、（B，129-155）断开，继电器KlH断电释放，它的常闭触点(C，210-230)闭合，短接了串在控制绕组O回路中的电阻RbH及RbQ工作台高速后退。同时K1H的常开触点(A，305-307)、(A，405-407)、(A，505-507)断开，使相应的刀架拖动电动机停止。控制绕组O中的励磁电流回路见图11 工作台后退控制时的交流回路元件有：SB11A、KJ1、KH 8、工作台后退减速：工作台减速在工作台返回行程将结束时，撞块限位SHJ，触点SHJ（B，129-157）闭合，继电器KJ通电吸合，KJ(C，224-226)断开，KJ(C，226-238)闭合，接通慢速回路，工作台以慢速运行。减速的目的与上述一样。 在减速运行和反向过程中，由于KJ的常闭触点(C，O2-250)断开，电阻RbH及RbQ被串入控制绕组O的回路：以防止在过渡过程中主回路电流太大，电动机制动太强烈。 控制绕组O中的励磁电流回路见图12 工作台后退减速时，SHJ闭合，交流回路控制元件有：KJ1、KH、KJ9、工作台后退换向：工作台返回行程结束时，撞块碰限位SHH，触点SHH（B，107-119）断开，继电器KH断电释放。它的常闭触点(B，113-115)闭合，继电器KQ通电吸合。KH的常开触点(C，220-226)断开，KQ的常开