电气控制及PLC技术 电气工程学院 自动化系 杨霞 2018年1月.

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1 电气控制及PLC技术 电气工程学院 自动化系 杨霞 2018年1月

2  机床电气控制线路 一、车床电气控制线路 二、铣床电气控制线路 三、镗床电气控制线路

3 一、车床电气控制线路 1、机床的结构 主轴变速箱 溜板与刀架 尾座 车身 丝杠 光杠 溜板箱 进给箱 挂轮箱 主轴

4 主运动：是工件作旋转运动，也就是产生车削的运动；
进给运动：是刀具作直线运动，也就是使切削能连续进行下去的运动。 主轴转动带动装夹在其端头的工件转动；刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动。 主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动，并通过各自的变速箱调节主轴转速或进给速度。 当加工的工件比较大时其转动惯量也比较大，停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动。 在加工的过程中，还需提供切削液（冷却液）。 为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动（辅助运动）。

5 2. 电力拖动及控制要求 （1） 主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动，可正反两个方向旋转（反转控制主要用于加工螺纹时，要求反转退刀），并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有正向点动功能。 （2） 电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式，并且为连续工作状态。 （3） 快速移动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手动控制起、停。 （4） 要求有局部照明和必要的电气保护和联锁。

6 3. 电气控制线路的分析

7 （1）主电路 正转 反转 限流电阻

8 （2）控制电路 5 6 7 8 9 10 11 12 13

9 1）点动控制 点动 SB2 KM1 KM3 KM2 正转 R旁路 反转

10 2）正、反转控制 正转 反转 SB3 正转 R旁路 反转

11 3）反接制动控制 6 7 8 9 10 11

12 3、冷却泵电机和快速移动电动机控制

13 4、机床局部照明

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18 三、镗床电气控制系统* 花盘：它的刀具溜板上也可装切削刀具。 后立柱：其上装有尾架，尾架用来支承装夹在镗轴上的镗杆末端。
镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，主要用于加工精确的孔和各孔间相互位置要求较高的零件，如钻孔、镗孔、铰孔、扩孔及加工端面等 。 花盘：它的刀具溜板上也可装切削刀具。 后立柱：其上装有尾架，尾架用来支承装夹在镗轴上的镗杆末端。 工作台：它由可转动的台面、上溜板、下溜板组成，用于安装工件，安置在车身中部的导轨上。 镗头架：可沿导轨垂直移动。镗头架里装有主轴、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。 车身：是一个整体铸件。在它的一端固定有前立柱。 T618卧式镗床（其直径也为85mm）主要由车身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架组成。 镗轴：其前端的锥形孔里固定有切削刀具。 前立柱：其垂直导轨上装有镗头架。 T618 卧式镗床的结构 车身 前立柱 镗头架 导轨 后立柱 镗轴 花盘 工作台 尾架 下溜板 上溜板

19 镗头架：可沿导轨垂直移动。镗头架里装有主轴、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。 镗轴：其前端的锥形孔里固定有切削刀具。
1. 主要结构 镗床在加工时，工件固定在工作台上，由镗轴或花盘上的固定刀具进行加工。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。镗床使用一些附件后，还可以车削螺纹。 镗头架：可沿导轨垂直移动。镗头架里装有主轴、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。 镗轴：其前端的锥形孔里固定有切削刀具。 前立柱：其垂直导轨上装有镗头架。 花盘：它的刀具溜板上也可装切削刀具。 工作台：它由可转动的台面、上溜板、下溜板组成，用于安装工件，安置在车身中部的导轨上。 后立柱：其上装有尾架，尾架用来支承装夹在镗轴上的镗杆末端。 车身：是一个整体铸件。在它的一端固定有前立柱。 T618卧式镗床（其直径也为85mm）主要由车身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架组成。 T618 卧式镗床的结构 车身 前立柱 镗头架 导轨 后立柱 镗轴 花盘 工作台 尾架 下溜板 上溜板

20 2. 运动形式 （1） 主运动：镗轴和花盘的旋转运动。 （2）进给运动： 工作台的前、后、左、右； 主轴箱的上、下； 镗杆的进、出运动； 花盘上刀具的径向运动。 进给运动除可以自动进给外，还可以进行手动进给和快速移动。 （3）辅助运动：工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。 主轴每转的进给量可以在0.01mm～6mm范围内变化； 花盘每转滑块进给量在0.08mm～12mm范围内变化。 镗床有坐标测量，帮助定位。 主轴箱垂直坐标与工作台横向坐标采用感应同步器的数字显示装置，读数精度为0.01mm。

21 3. 电力拖动方式和控制要求 （1） 拖动方式 1）主电动机M1： 主电动机为双速电动机，机床的主运动和进给运动由主电动机来拖动。 主轴旋转和进给多要求有较大的调速范围，所以采用机电联合调速，即用变速箱进行机械调速，用交流双速电动机完成电气调速，低速时将定子绕组接成三角形，高速时将定子绕组接成双星形。 各方向的运动由相应的手柄选择各自的传动链来实现。 2）快速电动机M2： 为了缩短调整工件和刀具间相对位置的时间，机床各部件的快速移动由快速手柄操纵快速电动机M2实现。

22 （2） 控制要求 1）主电动机M1： 主电动机可正反转连续运行、正、反转点动、正、反方向的制动和双速调速。制动采用电磁离合器带动的机械制动装置。 主电动机在低速时可以直接起动，在高速时，控制电路要保证电动机先以低速起动，经过延时后再接通高速电路，以减小起动电流。 为保证变速后齿轮进入良好的啮合状态，在主轴变速和进给变速时，主电动机要缓慢转动。 2）快速电动机M2： 正、反两个方向短时点动。 通过齿轮、齿条、丝杆的不同连接来完成各方向的快速运动。

23 4. 电气控制线路 L1 L2 L3

24 （1）主电路 正、反转控制： 接触器：KM1——正转 KM2——反转 接触器：KM3闭合电动机定子绕组接成D（p=2）电动机低速运行 接触器：KM4、KM5闭合定子绕组接成YY（p=1）电动机高速运行。

25 T1、T2、T3外接三相交流电源，而T4、T5、T6断开 极对数为2P，转速为低速n YY接法：
△接法： T1、T2、T3外接三相交流电源，而T4、T5、T6断开 极对数为2P，转速为低速n YY接法： T4、T5、T6外接三相交流电源，而T1、T2、T3连接在一起 极对数为P，转速为高速2n，从而实现调速。 W15 V14 U14 V15 U15 W14 变极调速定子接线图

26 1）主电动机M1起动 起动运行时： 由KM3或KM5将YB接入主电路使其线圈得电，松开电动机上的制动轮，电动机可自由起动运行。

27 2）主电动机M1制动 在制动时： 不论是正转还是在反转时，KM1、KM2断开，电磁离合器YB线圈失电，在强力弹簧作用下杠杆将制动带紧箍在电动机轴上的制动轮上，电动机就迅速停车。

28 （2）控制电路 电源指示 高速转换限位开关。高速时动作 照明

29 1） 快速电动机M2： 正、反转点动控制：由快速移动手柄操纵。 搬动快速手柄时就压下限位开关SQ5或SQ6

30 2)主电动机: 点动控制 变速手柄位于低速位置： SQ1不动作 点动按钮： SB3——正转点动 SB4——反转点动 KM1或KM2以及KM3闭合，定子绕组接成D，M1低速点动。

31 KM3主触头闭合，使制动电磁铁YB得电，松开主轴上的制动轮。
松开按钮，KM1或KM2、KM3、YB失电→电动机制动迅速停车。 互锁

32 自锁 低速起动 主电机连续运行 变速手柄位于低速位置：SQ1不动作 起动按钮： SB2—正转起动 SB5—反转起动
KM1、KM3主触头闭合，电动机定子绕组接成D电动机以低速开始运行。 自锁

33 低速起动，高速运行： 变速手柄位于高速位置：SQ1动作 按下SB2 KT KM1 KM3 电动机定子绕组接成D电动机以低速起动。 得电

34 经过一段时间的延时。 KM3的主触头断开电动机定子绕组先断开D连接 。 KM4、KM5的主触头闭合电动机定子绕组接成YY 。 电动机开始高速运行。

35 机械变速控制： 主轴和进给的变速可以在主电动机M1运行时进行机械变速。 当要使用机械变速方式时，主轴变速拉出主轴变速手柄；进给变速拉出进给变速手柄。 这时，只要任何一个变速手柄拉出，控制电路中的限位开关SQ2就会被压下分断，使接触器KM3或KM4和KM5以及电磁铁YB失电，电动机迅速停车。 在机械变速时，电动机停止运行； 当选择好主轴的转速或进给运动的进给量后，推回主轴或进给变速手柄，SQ2随即接通，电动机便以低速起动起来。

36 当选择好主轴的转速或进给运动的进给量后，推回主轴或进给变速手柄，SQ2随即接通，电动机便以低速起动起来。

37 接触器KM1（KM2）和电磁离合器均失电，电动机断电并进行电磁抱闸制动。
制动控制 L1 L2 L3 停止按钮：SB1 接触器KM1（KM2）和电磁离合器均失电，电动机断电并进行电磁抱闸制动。

38 （3）  进给联锁保护环节 为了防止工作台、主轴箱和主轴或花盘同时作进给运动，而损坏机构，通过SQ3和SQ4进行联锁。 SQ3是一个联锁行程开关，它有一个机械机构与主轴及花盘的进给操作手柄相连。 SQ4是一个联锁行程开关，它有一个机械机构与工作台及主轴箱的进给操作手柄相连。 当两个操作手柄同时处于“进给”位置时，SQ3和SQ4的常闭触点同时断开，控制电路被切断，电动机M1、M2无法起动。避免误操作而造成的事故。 当任何一个操作手柄处于“进给”位置时，SQ3或SQ4的常闭触点有一个是处于闭合状态，这时控制电路都会被正常接通，电动机M1、M2可以正常起动，实现自动进给。

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40 学习要求 小结： 通过本章的学习，重点掌握电动机保护环节；三相异步电动机基本控制环节：起动、正反转、调速、制动电气控制电路以及电气控制电路的联锁环节；起保停控制线路；多地点控制线路；三相异步电动机按顺序工作的连锁控制线路；起动控制电路；制动控制线路；工作台往复运动控制线路。基本了解机床电气控制线路。 作业: 1.什么情况下允许直接起动? 2.试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续远行的混合控制线路。 3.电器控制线路常用的保护环节有哪些；各采用什么电器元件？