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SZJ-211型 四合一機床電氣控制實訓考核裝置

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產品描述
SZJ-211型 四合一機床電氣控制實訓考核裝置

SZJ-211型 四合一機床電氣控制實訓考核裝置 

 
  SZJ-211型機床電氣技能實訓考核實驗裝置,是為各大、中專院校、職業學校的電氣自動化及相關專業、社會電工培訓、各縣市維修電工鑒定所(站)等單位電氣控制內容的教學、考核而研制的,可用于課堂演示、機床電氣控制原理性操作及實驗實習。裝置人為隱蔽地設置了幾十項電路故障,學生借助原理分析,真實的機床電氣故障排除訓練,是進行技能實訓考核的理想教學設備,教學效果顯著。
一、實驗裝置的基本配置
     1、交流電源(帶有漏電保護措施):提供三相交流電源(380V)
     2、本裝置利用電氣柜的雙面空間,每面設置2種機床電氣線路(A面:CA6140普通車床和X62W萬能銑床;B面:Z35型搖臂鉆床和M7120平面磨床)
     3、人身安全保護體系:屏上裝有電壓型漏電保護裝置,控制屏內或強電輸出若有漏電現象,即切斷電源,確保實驗進程安全。
     4、三相異步電動機:柜內裝有7臺三相鼠籠式異步式電動機,分別用作主軸電動機、進給電動機、冷卻泵電機等;每面的電動機可共用。
二、實驗項目及主要內容:
     1、學生熟悉常用低壓電器的結構和原理
     2、在電氣原理圖模式下,學生借助原理分析,通過測量找出故障點在某條線路上。
     3、提高學生的動手能力的技能操作水平。
     4、通過對機床故障排除,完成機床常見故障的排除        
     5、可以設置故障點做為維修電工的技能考核臺
三、技術性能:
     1、輸入電源:三相四線制380V交流電源。
     2、結構:考核柜為鐵質鈑金噴塑結構,堅固耐用。
     3、工作環境:溫度-100-+400C。
     4、整機功耗:<2KW
     5、外形尺寸:700×550×1750㎜(長×寬×高)
一、CA6140型普通車床電氣線路實訓考核單元
     車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床,能夠車削外圓、內圓、端面、螺紋、螺桿以及車削定型表面等。
普通車床有兩個主要的運動部分,一是卡盤或頂尖帶動工件的旋轉運動,也就是車床主軸的運動;另外一個是溜板帶動刀架的直線運動,稱為進給運動。車床工作時,絕大部分功率消耗在主軸運動上。下面以CA6140型車床為例進行介紹。
CA6140車床電氣控制線路
該車床型號意義:
1. 主要結構及運動形式
     CA6140型車床為我國自行設計制造的普通車床,與C620-1型車床相比,具有性能優越、結構先進、操作方便和外形美觀等優點。
CA6140型普通車床的外形圖如下:
 
 
CA6140型普通車床主要由床身、主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、絲桿、光桿、尾架等部分組成。
     車床的切削運動包括工件的旋轉的主運動和刀具的直線進給運動。車削速度是指工件與刀具的接觸點的相對速度。跟據工件的材料性質、車刀材料及幾何形狀、工件直徑、加工方式及冷卻條件的不同,要求主軸有不同的切削速度。主軸變速是由主軸電機經V形帶傳動到主軸變速箱來實現的。CA6140型車床的主軸正轉速度有24(10~1400r/min),反轉速度有12種(14~1580r/min)。
     車床的進給運動是刀架帶動刀具的直線運動。溜板箱把絲桿或光桿的轉動傳遞給刀架部分,變換溜板箱外的手柄位置,經刀架部分使車刀做縱向或橫向進給。車床的輔助運動為車床上除切削運動以外的其他一切必需的運動,如尾架的縱向移動,工件的夾緊與放松等。
2. 電力拖動特點及控制要求
     (1)主拖動電動機一般選用三相籠式異步電動機,不進行電氣調速。
     (2)采用齒輪箱進行機械有級調速。為減小振動,主拖電動機通過幾條V形帶將動力傳遞到主軸箱。
     (3)在車削螺紋時,要求主軸有正反轉,由主拖動電動機正反轉或采用機械方法來實現。
     (4)主拖動電動機的啟動、停止采用按鈕操作。
     (5)刀架移動和主軸轉動有固定的比例關系,以便滿足對螺紋的加工需要。
     (6)車削加工時,由于刀具及工件溫度過高,有時需要冷卻,因而應該配有冷卻泵電動機,且要求在主拖動電動機啟動后,方可決定冷卻泵開動與否,當主拖動電動機停止時,冷卻泵應立即停止。
     (7)必須有過載、短路、欠壓、失壓保護。
     (8)具有安全的局部照明裝置。
3. 電氣控制線路分析
1) 主電路分析
     主電路中共有三臺電機:M1主軸電機,帶動主軸旋轉和刀架做進給運動;M2為冷卻泵電機;M3為刀架快速電機。三相交流電源通過開關QS1引入。主軸電動機M1有接觸器KM1控制啟動,熱繼電器FR2為它的過載保護。刀架快速移動電機M3有接觸器KM3控制啟動,由于M3是短期工作,故未設有過載保護。
2) 控制電路分析
     控制回路的電源有控制變壓器TC輸出110V電壓提供。
     主軸電動機的控制  按下啟動按鈕SB2,接觸器KM1的線圈獲電動作,其主觸頭閉合,主軸電動機啟動運行。同時,KM1有自鎖觸頭和另一幅常開觸頭閉合。按下按鈕SB1,主軸電動機M1停車。
CA6140型普通車床電氣線路圖如下所示:
     冷卻電動機控制  如果車削加工過程中,工藝需要使用冷卻液時,可以合上開關QS2,在主軸M1運轉情況下,接觸器KM2線圈獲電吸合,其主觸頭閉合,冷卻泵電動機獲電而運行。由電氣原理圖可知,只有電動機M1啟動后,冷卻泵電機M2才能啟動,當M1停止運行時,M2也自動停止。
     刀架快速移動電動機的控制  刀架快速移動電動機M3的啟動是由按鈕SB3來控制,它與接觸器KM3組成點動控制環節。將操縱手柄扳倒所需的方向,壓下按鈕SB3,接觸器獲電吸合,M3啟動,刀架就向指定方向快速移動。
3) 照明、信號燈電路分析
     控制變壓器TC輸出110V和220V電壓,作為機床照明燈、信號燈的電源。EL為機床的照明燈,由開關SA控制;HL為電源的信號燈。他們分別采用FU和FU3作為短路保護
4) CA6140普通車床故障現象與說明
     1) G1:接觸器KM吸合,主軸電動機不運轉。
     2) G2:冷卻泵電動機不運轉,繼電器KA1吸合。
     3) G3:繼電器KA2吸合,刀架快速電動機不運轉。
     4) G4:控制變壓器無電源輸入,控制電路全部失效。
     5) G5:電源指示與照明正常,電動機控制失效。
     6) G6:主軸電動機只能點動,無法自鎖。
     7) G7:主軸、冷卻泵電動機不運轉,其他正常。
     8) G8:刀架電動機不運轉,其他正常。
     9) G9:冷卻泵電動機不運轉,其他正常。
     10) G10:工作電源指示燈不亮,其他正常。
     11) G11:無照明燈,其他正常。
     12) G12:電動機無法啟動運行,電源指示、照明正常。
二、X62W型萬能銑床電氣線路實訓考核單元
     銑床可用來加平面、斜面、溝槽,裝上分度頭可以銑削直齒齒輪和螺旋面,裝上圓工作臺還可銑削凸輪和弧形槽,所以銑床在機械行業的機床設備中占有相當大的比重。銑床的種類很多,按照結構形式和加工性能的不同,可分為立式銑床、臥式銑床、龍門銑床、仿形銑床和專用銑床等。
     萬能銑床是一種通用的多用途機床,它可以用圓柱銑刀、圓片銑刀、角度銑刀、成型銑刀和端面銑刀等刀具對各種零件進行平面、斜面,螺旋面及成型表面的加工,還可以加裝萬能銑頭、分度頭和圓工作臺等機床附件來擴大加工范圍。常用的萬能銑床有兩種,一種是X62W型臥式萬能銑床,銑頭軸線水平方向放置;另一種是X52K型立式萬能銑床,銑頭軸線垂直方向放置。這兩種銑床在結構上大體相似,不同在于銑頭的放置方向不同,而工作臺的進給方式 、主軸變速的工作原理等都相同,電氣控制線路經過系列化以后也基本一樣。
     下面以X62W型臥式萬能銑床為例,分析銑床對電氣傳動的要求、電氣控制線路的構成、工作原理及安裝、調試與維修。
1、主要結構及運動形式
     X62W型萬能銑床的外形結構如圖3—11所示,它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺、回轉盤、橫溜板、升降臺、底座等組成。箱形的床身固定在底座上,床身內裝有主軸的傳動機構和變速操作機構。在床身的頂部有水平導軌,上面裝有一個或兩個刀桿支架的懸梁。刀桿支架用來支撐銑刀心軸的一端,心軸的另一端則固定在主軸上,由主軸帶動銑刀銑削。刀桿支架在懸梁上以及懸梁在床身頂部的水平導軌上都可以做水平移動,以便安裝不同的心軸。在床身的前面有垂直導軌,升降臺上面的水平導軌上,裝有可在平行主軸軸線方向移動(前后移動)的溜板。溜板上有可轉動的回轉盤,工作臺就在溜板上部回轉盤上的導軌上做垂直于主軸軸線方向移動(左右移動)。工作臺上有T形槽來固定工件。這樣,安裝在工作臺上的工件就可以在三個坐標上的六個方向調整位置或進給。此外,由于回轉盤相對于溜板可繞中心軸線左右轉過一個角度(通常為±45°),因此工作臺在水平面上除了能在平行于或垂直于主軸軸線方向進給外,還能在傾斜方向進給,可以加工燕尾槽,還可以在工作臺上安裝圓形工作臺有其傳動機構,用來進行銑切螺旋槽、弧形槽等,所以被稱為萬能銑床。
     銑削是一種高效率的加工方式。銑床主軸帶動銑刀的旋轉運動是主運動,主軸轉動是由主軸電動機通過彈性聯軸器來驅動傳動機構,當機構中的一個雙聯滑動齒輪塊與齒輪嚙合時,主軸即可旋轉。銑床工作臺的前后(橫向)、左右(縱向)和上下(垂直)6個方向的運動是進給運動,工作臺由進給電動機驅動通過機械機構來實現6個方向的運行;銑床其他的運動,如圓工作臺的旋轉運動則屬于輔助運動,也可以由進給電動機驅動,但必須通過附加的機械傳動機構來實現單方向旋轉。
2、電氣傳動特點及控制要求
    X62W型銑床共有3臺異步電動機驅動,它們分別是主軸電動機M1、進給電動機M2和冷卻泵電動機M3。
     (1)銑削加工有順銑和逆銑兩種加工順序,所以要求主軸電動機能正反轉,但考慮到正反轉操作并不頻繁(批量順銑或逆銑),因此,在銑床床身下側電器箱上設置一個組合開關,用來改變電源相序,實現主軸電動機的正反轉。由于主軸傳動系統中裝有穩定轉速和避免振動的慣性輪,使主軸停車困難,所以主軸電動機采用電磁離合器來制動以實現準確停車。
     (2)銑床的工作臺要求有前后、左右、上下6個方向的進給運動和快速移動,所以也要求進給電動機能正反轉,并通過操作手柄和機械離合器相互配合來實現。進給的快速移動是通過電磁離合器和機械掛擋來完成的。為了擴大其加工能力,在工作臺上可加裝圓形工作臺,圓形工作臺的回轉運動是由進給電動機經過附加傳動機構來驅動的。
     (3)主軸運動和進給運動采用變速盤進行速度選擇,為了保證變速時齒輪嚙合良好,兩種運動都要求具有變速沖動功能,以實現變速時瞬時點動。
     (4)根據加工工藝要求,該銑床應具有以下電氣聯鎖措施:
     1)為了防止刀具和銑床的損壞,要求只有主軸旋轉以后才允許進給運動和進給方向的快速移動。
     2)為了不影響加工件的表面粗糙度,只有進給停止以后主軸才能停止或同時停止。該銑床在電氣上采用了主軸和進給同時停止的方式,但由于主軸運動的慣性很大,實際上就保證了進給運動先停止,主軸運動后停止的要求。
     3)6個方向的進給運動中同時只能有一種運動產生,銑床采用了機械操作手柄和行程開關配合的方式來實現6個方向的聯鎖,既有機械聯鎖,又有電氣聯鎖。
     4)當主軸電動機或冷卻泵電動機過載時,進給運動必須立即停止,以免損壞刀具和銑床。
     5)要求有冷卻系統、照明設備及各種保護措施。
3、電氣控制線路分析
     X62W型萬能銑床的電路如圖所示。該線路可分為主電路 、控制電路和照明電路三部分。該線路適用于X62W萬能銑床。
一、 電路分析
1.主軸電動機的控制
     控制線路的啟動按鈕SB1和SB2是異地控制按鈕,方便操作。SB3和SB4是停止按鈕。KM3是主軸電動機M1的啟動接觸器,KM2是主軸反接制動接觸器,SQ7是主軸變速沖動開關,KS是速度繼電器。
     (1)主軸電動機的啟動  啟動前先合上電源開關QS,再把主軸轉換開關SA5扳倒所需要的旋轉方向,然后按啟動按鈕SB1(或SB2),接觸器KM3獲電動作,其主觸頭閉合,主軸電動機M1啟動。
     (2)主軸電動機的停車制動  當銑削完畢,需要主軸電動機M1停車,此時電動機M1運轉速度在120轉/分以上時,離心開關(速度繼電器)KS的常開觸頭閉合,為停車制動做好制動準備。當要M1停車時,就按下停止按鈕SB3或SB4,KM3斷電釋放,由于KM3主觸頭斷開,電動機M1斷電做慣性運轉,緊接著接觸器KM2線圈獲電吸合,電動機M1串電阻R反接制動。當轉速降至120轉/分以下時,離心開關(代速度繼電器)KS常開觸頭斷開,接觸器KM2斷電釋放,停車反接制動結束。
     (3)主軸的沖動控制  當需要主軸沖動時,按下沖動開關SQ7,SQ7的常閉觸頭SQ7-2先斷開,而后常開觸頭SQ7-1閉合,使接觸器KM2通電吸合,電動機M1啟動,松開開關機床模擬沖動完成。
2.工作臺進給電動機的控制
     轉換開關SA1是控制圓工作臺的,在不需要圓工作臺運動時,轉換開關扳倒“斷開”位置,此時SA1-1閉合,SA1-2斷開,SA1-3閉合;當需要圓工作臺運動時將轉換開關扳倒“接通”位置,則SA1-1斷開,SA1-2閉合,SA1-3斷開。
     (1)工作臺縱向進給  工作臺的左右(縱向)運動是由“工作臺縱向操作手柄”來控制。手柄三個位置:向左、向右、零位(停止)。當手柄扳倒向左或向右位置時,手柄有兩個功能,一是壓下位置開關SQ1或SQ2,二是通過機械機構將電動機的傳動鏈撥向工作臺下面的絲桿上,使電動機的動力唯一地傳到該絲桿上,工作臺在絲桿帶動下做左右進給。在工作臺兩端各設置一塊擋鐵,當工作臺縱向運動到極限位置時,擋鐵撞到縱向操作手柄,使它回到中間位置,工作臺停止運動,從而實現縱向運動的終端保護。
     1)工作臺向右運動   主軸電動機M1啟動后,將操作手柄向右扳,其聯動機構壓動位置開關SQ1,常開觸頭SQ1-1閉合,常閉觸頭SQ1-2斷開,接觸器KM4通電吸合,電動機M2正轉啟動,帶動工作臺向右進給。
     2)工作向左進給  控制過程與向右相似,只是將縱向操作手柄撥向左,這時位置開關SQ2被著,SQ2-1閉合,SQ2-2斷開,接觸器KM5通電吸合,電動機反轉,工作臺向左進給。
     (2)工作臺升降和橫向(前后)進給  操縱工作臺上下和前后運動是用同一手柄完成的。該手柄有五個位置,即上、下、前、后和中間位置。當手柄扳向上或向下時,機械上接通了垂直進給離合器;當手柄扳向前或后時,機械上接通了橫向進給離合器,手柄在中間位置時,橫向和垂直進給給離合器均不接通。
     在手柄扳到向下或向前位置時,手柄通過機械聯動機構使位置開關SQ3被壓動,接觸器KM4通電吸合,電動機正轉;在手柄扳到向上或向后時,位置開關SQ4被壓動,接觸器KM5通電吸合,電動機反轉。
此五個位置是聯鎖的,各方向的進給不能同時接通,所以不可能出現傳動紊亂的現象。
     1)工作臺向上(下)運動   主軸電機啟動后,將縱向操作手柄扳到中間位置,把橫向和升降操作手柄扳到向上(下)位置,并聯動機構一方面接通垂直傳動絲桿的離合器;另一方面它使位置開關SQ4(SQ3)動作,KM5(KM4)獲電,電動機M2反(正)轉,工作臺向上(下)運動。將手柄扳回中間位置,工作臺停止運動。
     2)工作臺向前(后)運動  手柄扳到向前(后)位置,機械裝置將橫向傳動絲桿的離合器接通,同時壓動位置開關SQ3(SQ4),KM4(KM5)獲電,電動機M2正(反)轉,工作臺向前(后)運動。
3. 聯鎖問題
     真實車床在上下前后四個方向進給時,又操作縱向控制這兩個方向的進給,將造成機床重大事故,所有必須聯鎖保護。當上下前后四個方向進給時,若操作縱向任一方向,SQ1-2或SQ2-2兩個開關中的一個被壓開,接觸器KM4(KM5)立刻失電,電動機M2停止,從而得到保護。同理,當縱向操作時有操作某一方向而選擇了向左或向右進給時,SQ1或SQ2被壓著。它們的常閉觸頭SQ1-2或SQ2-2是斷開的,接觸器KM4或KM5都由SQ3-2和SQ4-2接通。若發生誤操作,而選擇上、下、前、后某一方向的進給,就一定使SQ3-2和SQ4-2斷開,使KM4或KM5斷電釋放,電動機M2停止運轉,避免了機床事故。
     (1)進給沖動  機床為使齒輪進入良好的嚙合狀態,將變速盤向里推。在推進時,擋塊壓動位置開關SQ6,首先使常閉觸頭SQ6-1閉合,接觸器KM4通電吸合,電動機M2啟動。但它并未轉起來,位置開關SQ6已復位,首先斷開SQ6-1,而后閉合SQ6-2。接觸器KM4失電,電動機失電停轉。這樣一來,使電動機接通一下電源,齒輪系統產生一次抖動,使齒輪嚙合順利進行。要沖動按下沖動開關SQ6,模擬沖動。
     (2)工作臺的快速移動   在工作臺向某個方向運動時,按下按鈕SB5或SB6(兩地控制),接觸器閉合KM6通電吸合,它的常開觸頭閉合,電磁鐵YB通電(指示燈亮)模擬快速進給。
     (3)圓工作臺的控制  把圓工作臺控制開關SA1扳到“接通”位置,此時SA1-1斷開,SA1-2接通,SA1-3斷開,主軸電動機啟動后,圓工作臺即開始工作,其控制電路是:電源—SQ4—SQ3-2—SQ1-2—SQ2-2—SA1-2—KM4線圈—電源。接觸器KM4通電吸合,電動機M2運轉。
     銑床為了擴大機床的加工能力,可在機床上安裝附件圓工作臺,這樣可以進行圓弧或凸輪的銑削加工。拖動時,所有進給系統均停止工作,只讓圓工作臺繞軸心回轉。該電動帶動一根專用軸,使圓工作天繞軸心回轉,銑刀銑出圓弧。在圓工作臺開動時,其余進給一律不準運動,若有誤操作動了某個方向的進給,則必然會使開關SQ1~SQ4中的某一個常閉觸頭將斷開,使電動機停轉,從而避免了機床事故的發生。按下主軸停止按鈕SB3或SB4,主軸停轉,圓工作臺也停轉。
4. 冷卻照明控制
     要啟動冷卻泵時扳動開關SA3,接觸器通電吸合,電動機M3運轉冷卻泵啟動。機床照明是由變壓器T供給36V電壓,工作燈由SA4控制。
二、 X62W萬能銑床電氣線路考核裝置故障現象
     1) G1:接觸器KM1吸合,主軸電動機不運轉。
     2) G2:接觸器KM2吸合,主軸電動機無制動。
     3) G3:接觸器KM1吸合,KM2也能吸合,主軸電動機無響應。
     4) G4:接觸器KM3、KM4能吸合,工作臺電動機無法向前、向下、向右運行。
     5) G5:接觸器KM3、KM4能吸合,工作臺電動機無法向后、向上、向右運行。
     6) G6:接觸器KM3、KM4能吸合,工作臺電動機無響應。
     7) G7:工作電源指示燈不亮,其他正常。
     8) G8:工作電源指示燈正常,照明、控制電路全部失效。
     9) G9:冷卻泵無響應,接觸器KM6不動作。
     10) G10:主軸電動機無沖動,其他正常。
     11) G11:主軸電動機能沖動,但不能正常運轉,工作臺電動機無法運轉,其他正常。
     12) G12:工作臺電動機無法運轉,其他正常。
     13) G13:工作臺電動機能正常運轉,但不能沖動,其他正常。
     14) G14:工作臺電動機無快速進給,其他正常。
三、X62W萬能銑床電氣線路如下
三、Z3050型搖臂鉆床電氣線路實訓考核單元
     鉆床是一種孔加工的機床。可用來完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。鉆床按用途和結構可分為鉆床、臺式鉆床、多軸鉆床、搖臂鉆床及其他專用鉆床等。在各類鉆床中,搖臂鉆床操作方便、靈活,運用范圍廣,具有典型性,特別適用于單件或批量生產中帶有多孔的大型零件的孔加工,是一般機械加工車間常見的機床。立鉆和臺釧應用也較為廣泛,但其控制電路比較簡單。下面主要以Z3050搖臂鉆床為例進行分析。
搖臂鉆床主要由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成,如圖所示
     內立柱固定在底座的一端,在它外面套有外立柱,外立柱可繞內立柱回轉360度,搖臂的一端為套筒,它套裝在外立柱上,并借助絲杠的正反轉可沿外立柱做上下移動;由于該外立柱一起繞內立柱回轉。主軸箱是一個復合部件,它由主傳動電動機、主軸和主傳動機構、進給和變速機構以及機床的操作機構等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導軌上,可通過手輪操作使其在水平導軌上沿搖臂移動。當進行加工時,由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導軌上,外立柱緊固在內立柱,搖臂緊固在外立柱上,然后進行鉆削加工。鉆削加工時,鉆頭一面進行旋轉切削,一面進行縱向進給。
     搖臂鉆床的主運動為主軸旋轉(產生的切削)運動,進給運動為主軸的縱向進給,輔助運動包括搖臂在外立柱上的垂直運動(搖臂的升降),搖臂與外立柱一起繞內立柱的旋轉運動及主軸箱沿搖臂長度方向的運動。對于搖臂在立柱上的升降,Z35型搖臂鉆床搖臂的松開與夾緊是依靠機械機構自動進行的。
     Z0350型搖臂鉆床的電氣控制線路如下圖所示,主要分為主電路、控制電路和照明三部分。
一、 主電路分析
     主電路中共有四臺電動機。M1為冷泵電動機,給加工工件提供冷卻液,由轉換開關QS2直接控制。M2為主軸電動機,FR作過載保護。M3為搖臂升降電動機,可進行正反轉。M4為液壓泵電動機,可使立柱放松與夾緊,也能進行正么轉。電動機M3和M4都是短時運行的,所以不加過載保護。M3、M4共用熔斷器FU2作短路保護。因為外立柱和搖臂要繞內立柱回轉,所以除了冷卻泵電動機以外,其他的電源都通過匯流排引入。
二、 控制電路分析
 
     電動機控制電路的電源由變壓器TC將380V的交流電源降為110V后供給;SA1為十字開關,由十字手柄和四個微動開關組成;十字手柄共有五個位置,即上、下、左、右和中間,各個位置的工作情況見表3-1。表3-1 十字開關的工作情況
     從十字形手柄扳動開關SA1的閉合規律可以看出,十字形手柄扳動開關SA1不論扳至何位置,都只有一個觸點閉合,其他觸點都處于斷開狀態,幫每扳動SA1一次,只能接能接通一種控制狀態,其他的控制不能接通,在電氣連鎖上形成了主軸起動時搖臂不能長降,搖臂升降時主軸不能起動的連鎖關系。
1) 主軸電動機M2的控制
     合上總電源開關QS1后,將十字形手柄板工關SA1扳至“左”擋位置,SA1-1接通,其他觸點斷開,SA1-1觸點接通失壓保護繼電器KV線圈的電源,KV的常開觸點閉合,為各控制電路的起動接通做好了準備。
     將十字形扳動開關SA1反至“右”擋位置,SA1-2閉合,其他觸點斷開,接觸器KM1得電閉合,其主觸點接通主軸電動機M2的電源,主軸電動機M2正向轉動。主軸電動機M2在鉆孔時一般不要求反轉,但在攻絲退出時需要反轉,這時可扳動主軸箱上的摩擦離合器手柄于反轉位置,主軸電動機M2即可反轉。當需要主軸電動機M2停止時,只需將十字形手柄扳動開關SA1扳至“中間”擋位置,SA1-2斷開,切斷接觸器KM1線圈回路電源,KM1失電斷開,主軸電動機M2停轉。
2) 搖臂上升、下降控制
     搖臂的上升、下降由搖臂升降電動機M3通過正、反轉控制實現,用以調整鉆頭與工件的位置距離。當需要搖臂上升時,在失壓繼電器KV閉合后,將SA1扳至“上”擋位置,SA1-3觸點閉合,其他觸點斷開。SA1-3接通了接觸器KM2線圈回路的電源,KM2閉合,其主觸點接通搖臂升降電動機M3的正轉電源,而KM2的輔助常閉觸點斷工接觸器KM3線圈回路,實現正、反轉接觸器連鎖,搖臂升降電動機M3正轉起動。因機械結構方面的關系,在搖臂升降電動機M3開始運轉時,搖臂暫時不上升,而是使夾緊機構裝置松開。與此同時,夾緊機構裝置松開的過程中又由機械裝置壓下行程開關SQ4,使行程開關SQ4閉合,為搖臂夾緊做準備。當搖臂夾緊裝置放松后,又通過機械的嚙合,搖臂開始上升,當上升到需要高度時,將十字形手柄扳動開關SA1扳向“中間”位置,接觸器KM2線圈失電,搖臂升降電動機M3正轉停止。同時,接觸器KM2常閉觸點復位閉合,行程開關SQ4此時為壓下閉合狀態,故使得接觸器KM3線圈得電閉合,其主觸點接通搖臂升降電動機M3的反轉電源,M3反轉,帶動機械裝置對搖臂進行還將有緊。當搖臂被夾緊后,SQ4復位斷開,接觸器KM3失電,搖臂升降電動機M3停轉。搖臂上升過程結束。
     搖臂的下降控制過程同搖臂的上升過程基本一樣,只不過是將十字形手柄扳動開關SA1扳至“下”擋位置,接觸器KM2換成KM3,KM3換成KM2,行程開關SQ4換成SQ3。其具體過程不再分析。
行程開關SQ1為搖臂上升的限位開關。當搖臂上升到極限位置時,撞擊行程開關SQ1,SQ1常閉觸點斷開,切斷了接觸器KM2線圈回路電源,KM2失電,使重搖臂升降電動機M3停轉。同理,行程開關SQ2為搖臂下降的下極限位開關,使得搖臂下降到該位置時停止。
3) 立柱的放松與夾緊控制
     機床在正常工作時,立柱與外筒處于夾緊狀態,在加工過程中,需要調整鉆孔位置,需要搖臂作橫向轉動,必須先放松立柱,然后移動搖臂再將立柱夾緊。立柱的放松和夾緊是通過接觸器KM4、KM5控制液壓泵電動機M4的正轉及反轉和通過液壓系統驅動機械裝置對立柱放松及夾緊驅動油缸,使機械裝置動作,對立柱進行放松。松開SB1,液壓泵電動機M4正轉停止,立柱放松完成。調整搖臂位置后,按下立柱夾緊按鈕SB2,接觸器KM5得電,液壓泵電動機M4起動反轉,帶動液壓泵供給機床反缶壓力油,反向壓力油通過液壓閥進入油缸,驅動機械裝置對立柱進行夾緊。松開SB2,液壓泵電動機M4反轉停止,立柱夾緊完成。
4) 冷卻泵電動機M1的控制
     冷卻泵電動機M1是由轉換開關QS2進行控制的。當機床在鉆孔過程中,需要冷卻液進行冷卻時,只需將轉換開關QS2扳至合上位置,冷卻泵電動機M1即日起動運轉。將轉換開關QS2扳至斷開位置時,冷卻泵電動機M1停轉。
三、 常見故障分析
1、主軸電動機不能起動
     主要原因十字開關的觸點SA1-2損壞或接觸不良;接觸器KM1的主觸點接觸不良或接線脫落;失壓繼電器KV的觸點接觸不良或接線脫落;熔斷器FU1的熔斷絲燒斷等。
2、搖臂上升時不能在需要的高度上停止
     搖臂上升至要求高度時,將十字形手柄 扳動開關SA1扳至“中間”擋位置,搖臂上升不能停止,這說明控制搖臂升降電動機M3正轉電源的接觸器KM2的主觸點沒有斷開。其原因有兩個方面。一是接觸器KM2主觸點由于機械卡住,斷電后彈簧不能使接觸器KM2復位,或是KM2觸點由于通過的電流太大及短路而熔焊,使動觸點和靜觸點粘合在一起不能斷開,幫接觸器KM2主觸點不能斷開搖臂升降電動機M3電源,以致當搖臂上升到要求高度時,將十字形手柄 扳動開關扳至“中間”擋,搖臂上升不能停止。二是行程開關SQ3的位置和行程開關SQ4的安裝位置不正確。在搖臂升降電動機M3起動正轉時,搖臂升降電動機M3首先要帶動機械裝置將搖臂放松,在放松的過程中要將行程開關SQ4壓下。由于行程開關SQ3和SQ4位置安裝不當,卻反而將行程開關SQ3壓下,故當十字形扳動開關扳至“中間”位置時,接觸器KM2線圈并不失電,所以搖臂一直上升,不能停止。
     當遇到搖臂上升不能停止時,應及時切斷機床電源,如不及時切斷機床電源,那么搖臂將斷續上升,上升至上限位行程開關SQ1處時,雖然將行程開關SQ1常閉觸點壓開,但由于行程開關SQ3被機械裝置壓合,接觸器KM2線圈不能斷電,搖臂還會繼續上升,這樣將造成重大的設備事故。所以,不論搖臂在上升或下降過程中若不能停止,應立即切斷機床電源,查明故障原因并進行處理,才能重新起動機床。
3、立柱松緊電動機不能起動
     發生故障的原因可能有:按鈕SB1、SB2的觸點接觸不良或接線脫落;接觸器KM4、KM5的主觸點接觸不良或接線;熔斷器FU2的熔斷絲燒斷等。
四、 Z3050型搖臂鉆床電氣線路考核裝置故障現象:
     1) G1:接觸器KM1能吸合,主軸電動機無法運轉。
     2) G2:接觸器KM2能吸合,搖臂無法上升,其他正常。
     3) G3:接觸器KM3能吸合,搖臂無法下降,其他正常。
     4) G4:接觸器KM4能吸合,立柱無法放松,其他正常。
     5) G5:接觸器KM5能吸合,立柱無法夾緊,其他正常。
     6) G6:控制變壓器無輸入電源,控制電路全部失效,無照明。
     7) G7:失壓保護繼電器無動作,除冷卻外其他電動機均無法啟動,有照明。
     8) G8:主軸電動機無法啟動,接觸器無動作,其他均正常。
     9) G9:失壓繼電器有動作,主軸、冷卻、照明正常,搖臂、液壓泵電動機無法啟動。
     10) G10:搖臂無法上升,KM2不吸合,其他正常。
     11) G11:搖臂無法下降,KM3不吸合,其他正常。
     12) G12:立柱無法放松,KM4不吸合,其他正常。
     13) G13:立柱無法夾緊,KM5不吸合,其他正常。
     14) G14:無照明,其他均能正常。
四、M7120型平面磨床電氣線路實訓考核單元
     磨床是利用砂輪的周邊或端面對工件的外圓、內孔、端面、平面、螺紋及球面等進行磨削加工的一種精密加工設備。
一、平面磨床的主要結構、運動形式和控制要求
1) 平面磨床的結構
     平面磨床的結構如圖所示,由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成。
在箱形床身中裝有液壓傳動裝置,以使矩形工作臺在床身導軌上通過壓力油推動活塞作往復運動的換向是通過換向撞塊碰撞床身上的液壓手柄來改變油路實現的。工作臺往返運動的行程長度可通過調節裝在工作臺正面槽中的撞塊的位置來改變。工作臺的表面是T形槽,用來安裝電磁吸盤以吸持工件或直接安裝大型工件。
     在床身上固定有立柱,沿立柱的導軌上裝有滑座可在立柱導軌上作上下移動,并可有垂直進刀手輪操縱,砂輪箱能沿滑座水平導軌作槽向移動。它可由槽向移動手輪操縱,也可由液壓傳動作連續或間斷移動,連續移動用于調節砂輪位置或整修砂輪,間斷移動用于進給。
2) 平面磨床的運動形式
     矩形工作臺平面磨床的工作示意圖如圖所示,主運動是砂輪的旋轉運動。進給運動有垂直進給,即滑座在立柱上的上下運動;槽向進給,即砂輪箱在槽座上的水平運動;縱向進給,即工作臺沿床身的往復運動。工作臺每完成一次往復運動時,砂輪箱便做一次間斷性的橫向進給,當加工完整個平面后,砂輪槽做一次間斷性的垂直進給。槽助運動是指砂輪箱在滑座水平導軌作快速橫向移動;滑座沿立柱上的垂直導軌作快速垂直移動,以及工作臺往復運動速度的調整等。
3)控制要求
     平面磨床采用多電機拖動,其中砂輪電機拖動砂輪旋轉;液壓電動機驅動油泵,供出壓力油,經液壓機械來完成工作臺往復運動并實現砂輪的橫向自動進給,還承擔工作臺導軌的潤滑;冷卻泵電動機拖動冷卻泵,供給磨削加工時需要的冷卻液。
二、平面磨床的電力拖動控制要求如下:
     (1)砂輪、液壓泵、冷卻泵3臺電機都只要求單方向旋轉。砂輪升降電機需要雙向旋轉。
     (2)冷卻泵電機應隨砂輪電機的開動而開動,若加工中不需要冷卻液,則可單獨關斷冷卻泵電機。
     (3)在正常加工中,若電磁吸盤吸力不足或消失時,砂輪電動機與液壓泵電動機應立即停止工作,以防工件被切向力打飛而發生人身和設備事故。不加工時,即電磁吸盤不工作時,允許砂輪電機與液壓泵電機開動,機床做調整運動。
     (4)電磁吸盤勵磁線圈具有吸牢工作的正向勵磁、松開工件的斷開勵磁以及抵消剩磁便于取下工件的反向勵磁控制環節。
     (5)具有完善的保護環節。各電路的短路保護,各電機的長期過載保護,零壓、欠壓保護,電磁吸盤力不足的欠流保護,以及線圈斷開時產生高電壓而危及電路中其他電器設備的過壓保護等。
     (6)機床安全照明電路與工件去磁的控制環節。
三、M7120型平面磨床電氣控制電路如下圖所示:
(1)電動機配置情況及其控制
     主電路共有4臺電機。其中M1為液壓泵電動機,實現工作臺的往返運動,由接觸器KM1的主觸頭控制,單向旋轉;M2為砂輪電動機,帶動砂輪轉動來完成磨削加工工作:M3是冷卻泵,M2和M3同由接觸器KM2的主觸頭控制,單向旋轉,冷卻泵電動機M3只有在砂輪電動機M2啟動后才能運轉。由于冷卻泵電動機和機床床身是分開的,因此通過插頭插座XS2和電源接通;M4是砂輪升降電動機,用于在磨削過程中調整砂輪與工件之間的位置,由接觸器KM3、KM4的主觸頭控制雙向旋轉。M1、M2、M3是長期工作,因此裝有FR1、FR2、FR3分別對其進行過載保護;M4是短期工作的,不設過載保護。4臺電動機共用一組熔斷器FU1作短路保護。
(2)電動機M1~M4控制電路和電磁吸盤電路
     根據電動機M1~M3主電路控制電器主觸頭的文字符號KM1、KM2,在圖中可找到接觸器KM1、KM2線圈電路,由此可得M1~M3的控制電路,圖中有動合觸頭KA,由圖可知的、該觸頭為欠壓繼電器KA的動合觸頭。
     根據電動機M4主電路控制元件主觸頭的文字符號KM3、KM4;在圖中找到接觸器KM3、KM4線圈電路,由此可得M4的控制電路。
     根據電磁吸盤文字符號YH,在圖中找到電磁吸盤電路,可以看出它由接觸器KM5、KM6控制,在圖中可找到KM5、KM6線圈電路,由此可得電磁吸盤控制電路。
     由圖中可以看出,M1~M3控制電路和電磁吸盤電路通過欠電壓繼電器KA進行聯系。當電源電壓過低時,電磁吸盤吸力不足,會導致加工過程中工件飛離吸盤的事故,因此吸盤線圈并接有欠壓繼電器KA。當電源電壓過低時,KA不吸合,串接在KM1、KM2線圈控制電路中的動合觸頭KA斷開,切斷KM1、KM2線圈電路,使砂輪電動機M2和液壓泵電動機M1停止工作,確保安全生產。
電路分析:
1) 液壓泵電動機M1的控制
     合上總開關QS1,整流變壓器TC的副邊繞組輸出110V電壓,經橋式整流器,整流得到直流電壓,使電壓繼電器KA得電吸合,其動合觸頭KA閉合,使液壓泵電動機M1和砂輪電動機M2的控制電路具有得電的前提條件,為啟動電動機做好準備。如果KA不能可靠動作,則各電動機均無法運行。由于平面磨床的工件靠直流電磁吸盤的吸力將工件吸牢在工作臺上,因此只有具備可靠的直流電壓后,才允許啟動砂輪和液壓系統,以保證安全。
     當欠壓繼電器KA吸合后,其動合觸頭KA閉合,按下啟動按鈕SB3,接觸器KM1得電吸合并自鎖,液壓泵電動機M1啟動運轉,指示燈HL2亮。若按下停止按鈕SB2,則KM1失電釋放,電動機M1失電停轉。在運轉過程中,若M1過載,則熱繼電器FR1的動斷觸頭FR1斷開,M1停轉,起到過載保護作用。
2) 砂輪電動機M2和冷卻泵M3的控制
     按下啟動按鈕SB5,接觸器KM2得電吸合并自鎖,M2啟動運轉。由于冷卻泵電動機M3通過連接器XS1與M2聯動控制,因此M3與M2同時啟動運轉。若不需要冷卻,則可將插頭拔出。按下停止按鈕SB4,KM2失電釋放,M2與M3同時失電停轉。
3) 砂輪升降電動機M4的控制
     當按下點動按鈕SB6(或SB7)時,接觸器KM3(或KM4)得電吸合,電動機M4啟動正轉(或反轉),砂輪上升(或下降)。砂輪達到所需位置時,松開SB6(或SB7),KM3(或KM4)失電釋放,M4停轉,砂輪上升(或下降)停止。為了防止電動機M4的正反轉電路同時接通,在KM3、KM4的線圈電路中加入KM3、KM4的動斷觸頭進行聯鎖控制。
4) 電磁吸盤控制電路
     電磁吸盤控制電路由整流電路、控制電路和保護電路等組成。整流電路由整流變壓器T單相橋式整流器組成,供給110V直流電源,控制電路由按鈕SB8、SB9、SB10和接觸器KM5、KM6組成。
     1. 充磁過程  按下充磁按鈕SB8,接觸器KM5吸合,其主觸頭閉合,電磁吸盤YH線圈得電,工作臺充磁吸住工件,同時KM5輔助動斷觸頭斷開,使KM6不能得電,實現互鎖。磨削加工完畢,在取下加工好的工件時,先按下SB9,切斷電磁吸盤YH上的直流電源,由于吸盤和工件都有剩磁,因此需要對吸盤和工件進行去磁。
     2. 去磁過程  按下點動按鈕SB10,接觸器KM6線圈得電吸合,其主觸頭閉合,電磁吸盤通入反向直流電,使工作臺和工件去磁。去磁時,為了防止因時間過長而使工作臺反向磁化,再次吸住工件,因而接觸器KM6采用點動控制方式。
     保護裝置由放電電阻R和電容C以及欠壓繼電器KA組成,電阻和電容的作用是,電磁吸盤是一個大電感,在吸牢工件時,存儲了大量磁場能量。在脫離電源的一瞬間,吸盤YH的兩端產生較大的自感電動勢,使線圈和其他電氣元件損壞,因此使用電阻和電容組成放電回路。利用電容C兩端的電壓不能突變的特點,使電磁吸盤線圈兩端電壓變化區域緩慢,利用電阻消耗電磁能量。如果參數選配得當,R-L-C電路便可以組成一個衰減振蕩電路,對去磁將是十分有利的。欠壓繼電器KA的作用是,在加工過程中,若電源電壓不足,則電磁吸盤將不能吸牢工件,導致工件被砂輪打出,造成嚴重事故。因此在電路中設置了欠壓繼電器KA,將其線圈并聯在直流電源上,其動合觸頭串聯在液壓泵電動機和砂輪電動機的控制電路中,若電磁吸盤不能吸牢工件,KA就會釋放,使液壓泵電動機和砂輪電動機停轉,保證了安全。
5) 照明和指示電路
     EL為照明燈,其工作電壓為24V,由變壓器TC供電。QS2為照明負荷隔離開關。HL1~HL8為指示燈,工作電壓均為6.3V,也由變壓器TC供給。其中,HL1為控制電路指示燈,HL2為M1運轉指示燈,HL3為M3及M2運轉指示燈,HL4為砂輪上升工作指示燈,HL5為砂輪下降工作指示燈;HL6為電磁吸盤充磁指示燈;HL7為電磁吸盤去磁指示燈;HL8為電磁吸盤工作指示燈。
四、M7120型平面磨床電氣線路考核裝置故障現象:
     1) G1:接觸器KM1能吸合,液壓泵電動機不工作,其他均正常。
     2) G2:接觸器KM2能吸合,砂輪、冷卻電動機無響應,其他均正常。
     3) G3:接觸器KM2能吸合,冷卻電動機無響應,其他均正常。
     4) G4:接觸器KM4能吸合,砂輪無法下降,其他均正常。
     5) G5:接觸器KM3能吸合,砂輪無法下降,其他均正常。
     6) G6:控制變壓器無電源輸入,控制電路全部失效,照明和電源指示均無。
     7) G7:電動機控制電路失效,失磁保護繼電器、電源指示、照明均正常。
     8) G8:液壓泵電動機只能點動,不能自鎖運行,其他均正常。
     9) G9:砂輪和冷卻泵控制電路失效,接觸器KM2不吸合,其他均正常。
     10) G10:砂輪無法上升,接觸器KM3不吸合,其他均正常。
     11) G11:砂輪無法下降,接觸器KM4不吸合,其他均正常。
     12) G12:電磁吸盤無充磁、去磁,失磁保護繼電器及其他均能正常。
     13) G13:失磁保護繼電器不工作,照明、電源指示正常,電動機控制全部失效。
     14) G14:無照明,其他均能正常工作。

 

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