课题3X62W型万能铣床电器控制电路深度剖析

2023-06-15 理论教育版权反馈

【摘要】：X62W型万能铣床是以刀具的旋转作为加工方式的一种机床，其数量仅次于车床。铣床的种类较多，可分为卧铣、立铣、龙门铣及各种专用铣床，而X62W型万能铣床是应用较多的一种，它的外形见图3-5。由图3-6可知，该铣床的主电路中共有三台三相异步电动机。

X62W型万能铣床是以刀具的旋转作为加工方式的一种机床，其数量仅次于车床。该机床由于电气和机械的密切配合，使用不同的铣刀，可对各种零件进行平面、斜面、沟槽、螺旋面、成型表面的加工；加装分度头或圆工作台后，还可以铣切直齿齿轮或凸轮等，又扩大了其加工范围。铣床的种类较多，可分为卧铣、立铣、龙门铣及各种专用铣床，而X62W型万能铣床是应用较多的一种，它的外形见图3-5。

1.主要结构及运动方式

（1）主要结构

由图3-5可知，该铣床主要由床身、主轴、刀杆支架、悬梁、工作台、回转台、升降台、底座等部分组成。床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构；通过悬梁可水平方向调整铣刀的位置；升降台可沿导轨上下移动；在装有可平行于主轴轴线方向移动（横向即前后移动）的溜板上部安有可转动的回转台；工作台装在回转台的导轨上，可做垂直于主轴轴线方向移动（纵向即左右移动）；工作台上有固定工件的T形槽，安装在工作台上的工件可在三个坐标轴的六个方向上调整位置或进给。

图3-5 X62W型万能铣床

1、2—纵向工作台进给手动手轮和操纵手柄 3、15—主轴停止按钮 4、17—主轴起动按钮 5、14—工作台快速按钮 6—工作台横向进给手动手轮 7—工作台升降进给手动手轮 8—蘑菇形手柄 9—工作台升降横向进给手柄 10—油泵开关 11—电源开关 12—主轴瞬时冲动手柄 13—照明开关 16—主轴调速盘

（2）运动方式

X62W型万能铣床有三种运动：主运动即主轴带动铣刀的旋转运动；进给运动即加工中工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动；辅助运动即工作台带动工件在六个方向的快速移动。

2.机床对电器控制的主要要求

（1）为完成铣刀的顺铣和逆铣及提高工作效率，要求主轴电动机M1具有正、反转及制动功能，且可根据铣刀的种类预先选择好顺铣或逆铣的方向。

（2）要求进给电动机M2能正、反转，以满足在进给方向上都能正、反向运动的要求。同时，为保证同一时间只允许工作台一个方向移动，故三个方向的运动之间要有联锁保护；当外加圆工作台旋转时，工作台不能再移动。

（3）为保证主轴或进给变速时齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求电动机具有冲动（点动）控制。

（4）由于其主运动与进给运动之间没有比例协调和机械加工工艺的要求，因此，主轴与工作台各需由单独的三相异步电动机拖动，且具有先后顺序控制。

（5）冷却泵需由单独一台电动机来控制冷却液的供给。

（6）为操作方便，主轴电动机的起、停及工作台的快速移动均可两地点控制。

3.电器控制电路分析

X62W型万能铣床的电器控制电路分为主电路、控制电路和机床照明电路三部分，其具体电路见图3-6。

由图3-6可知，该铣床的主电路中共有三台三相异步电动机。M1是主轴电动机，其作用是拖动主轴并带动铣刀旋转，完成工件的加工及主轴变速时的冲动控制；M2是工作台进给电动机，其作用是拖动工作台在六个方向上做进给运动或快速移动及进给变速时的冲动控制；M3是冷却泵电动机，其作用是提供冷却液。

为避免主轴尚未转动而工作台就开始进给所造成的刀具或机床损坏等事故，主轴电动机M1与进给电动机M2之间要求有顺序控制；为防止冷却液的浪费，主轴电动机M1与冷却泵电动机M3之间也要求有顺序控制。

为实现两地点控制，分别在该铣床的两处安装了主轴起动、停止按钮。

该铣床的控制电路和照明电路的电源，分别由变压器TC和T来提供。

（1）主轴电动机M1的控制

由图3-6可知，主轴电动机M1由接触器KM3的主触头实现起、停运行控制；其正、反转由转换开关SA5改换三相电源相序来预选；M1的反接制动由接触器KM2的主触头串接电阻后与速度继电器KS配合完成；熔断器FU1为M1的短路保护；热继电器FR1为M1的过载保护。其具体工作过程如下：

合上电源开关QS，接通三相电源，由换相开关SA5选好铣刀的转向（是逆铣还是顺铣）

图3-6 X62W型万能铣床电器控制电路图

M1冲动控制时，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上的联动机构实现控制的，其电器控制部分的工作过程如下：

Ml冲动

（2）进给电动机M2的控制

由图3-6可知，进给电动机M2由接触器KM4和KM5的主触头完成工作台在加工时的正、反向进给控制，且为点动控制方式；接触器KM3的常开辅助触头实现了主轴旋转（电动机M1）与工作台进给（电动机M2）之间的顺序控制；接触器KM6的主触头闭合与否，决定了工作台是快速还是慢速自动进给；熔断器FU2为其短路保护；热继电器FR2为其过载保护；组合开关SA1是控制圆工作台的，当其扳到“接通”位置时（SA1-1分断，SA1-2闭合，SA1-3分断），圆工作台运动；若将其扳到“断开”位置时（SA1-1闭合，SA1-2分断，SA1-3闭合），圆工作台不运动；而工作台移动方向则由各自的操纵手柄来选择，其具体工作过程分述如下：

1）工作台左右（纵向）进给控制：工作台的左右（纵向）移动是由铣床的纵向操纵手柄来控制的。该手柄有向左、向右、零位（停止）三个位置，分别控制工作台左右两个方向的进给。当扳动手柄合上纵向进给的机械离合器，将电动机的传动链拨向工作台下面的丝杠上并传给其动力，工作台在丝杠带动下完成左右进给运动。此时，铣床的十字操纵手柄必须置于中间零位；组合开关SA1置于“断开”位置。

①工作台向右移动：在主轴电动机M1起动后，控制圆工作台的组合开关SA1扳到“断开”位置，再将纵向操纵手柄向右扳，其联动机构压下行程开关，则

②工作台向左移动：条件同上，只是将纵向操纵手柄向左扳，其联动机构压下行程开关，则

2）工作台升降（上下）和横向（前后）进给控制：工作台的上下和前后移动是由铣床的十字操纵手柄来控制的。该手柄有五个位置，即上、下、左、右和中间零位，且通过机械操作分别压合不同位置的行程开关，实现互锁，保证了各个方向的进给不能同时移动。在主轴电动机起动后，扳动十字操纵手柄，通过联动机构将控制运动方向的垂直或横向机械离合器合上，同时压下相应的行程开关，实现四个方向的进给控制。

在扳动十字操纵手柄时，铣床的纵向操纵手柄必须置于零位（停止）；组合开关SA1置于“断开”的位置。

①工作台向上（下）移动：将十字操纵手柄扳到向上（下）位置，其联动机构压下行程开关，则

②工作台向前（后）移动将十字操纵手柄扳到向前（后）位置，其联动机构压下行程开关，则

由上述工作台移动过程的分析可知，在同一时间内，工作台只允许向一个方向移动，为保证工作台的移动不会出现紊乱，该铣床采用了电气和机械两种联锁装置，即工作台的左、右移动之间和上、下、前、后移动之间的联锁控制是由两个操纵手柄本身结构与行程开关来共同实现的。

由图3-6可知，当工作台向左（右）移动时，如果操作者同时将十字操纵手柄扳向其任一工作方向位置时，电路中行程开关的触头SQ4-2和SQ3-2必有一个断开，则接触器KM4线圈肯定不能通电。利用这种电气联锁的方法，实现了工作台左（右）移动同上下及前后移动之间的联锁。

3）工作台快移控制及限位保护：该铣床的工作台在每个方向的移动都有两种速度，慢速进给如上所述。当需要快速移动时，可在慢速移动过程中直接操作。

按下SB5（SB6）KM6线圈通电KM5主触头闭合快移电磁铁YA通电，工作台按原方向快移（此操作为点动控制，且由机械装置的转换来实现快移）

若要求在主轴不转的情况下进行工作台快移时，需将主轴换向开关SA5扳到停止位置，然后扳动进给手柄，再按下主轴起动按钮和快速移动按钮，工作台即可进行快移调整。

该铣床的工作台行程都设有保护。工作台上下和前后移动的终端保护，是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁撞击十字手柄，使其回到中间位置实现的；其左右移动的行程限位是通过调整安装在工作台两端的撞铁位置来实现的。当六个方向的移动行至极限位置时，撞铁将操纵手柄撞回到中间位置，使进给电动机M2断电停转，工作台即可停止移动，保证了其安全、可靠地移动，实现了其在六个方向上的限位保护。

4）工作台进给变速冲动（点动）控制：为了得到不同的进给转速，该铣床是通过改变变速齿轮传动比的机械方法来实现进给速度的变换。其与主轴变速类似，为了使齿轮变速时易于啮合，控制电路中也设置了瞬时冲动控制环节。变速应在工作台停止移动时进行，其操作过程为：先起动主电动机M1，拉出蘑菇形变速手轮，并旋转到所需的进给速度，再把变速手轮用力往外一拉，并立即推回原位。在变速手轮拉到极限位置时，其连杆机构推动冲动开关，则

5）圆工作台运动的控制：为了扩大该铣床的加工范围，可在工作台上安装圆工作台。由于该工作台是围绕自身的垂直中心转动而称其为圆工作台，它可用于加工螺旋槽、弧形槽等，由进给电动机M2通过传动机构来拖动。

当工件在圆工作台上安装好后，使用快移方法将铣刀和工件之间的位置调整好。先将圆工作台控制组合开关SA1扳到“接通”位置，并必须将纵向操纵手柄和十字操纵手柄置于中间停止位置。再按下按钮SB1或SB2，起动主轴电动机M1，则

通过上述工作过程可见，行程开关SQ1～SQ4的常闭触头在电路中起着圆工作台转动与工作台六个移动方向的联锁作用。圆工作台也可通过蘑菇形变速手轮变速。另外，圆工作台也可用手动机械方式使其旋转。

（3）冷却泵电动机M3的控制

冷却泵电动机M3由组合开关SA3控制接触器KM1的接通和分断，实现对其单方向运转的控制；熔断器FU2为其短路保护；热继电器FR3为其过载保护。

（4）机床照明电路

机床局部照明的电源是由变压器T提供的36V安全电压，组合开关SA4控制照明灯EL工作与否；熔断器FU为其短路保护。

4.电器控制电路的特点

（1）电器控制与机械操作紧密配合。因此，在分析其工作过程特别是对其进行维修及排除故障时，一定要明确它们之间的关系，即行程开关与操纵手柄和变速手轮之间的关系，分清故障可能产生的位置，以确保其正常工作和较高的维修效率。

（2）各个方向移动速度调整是靠机械方法实现的，且在控制电路中设置了变速冲动控制，使得变速较方便且顺利地进行，但其机械结构要复杂一些。

（3）采用了两地控制和两个操纵手柄，使得操作方便和不易出现误操作。

（4）具有较完善的电器和机械联锁及短路、过载、超行程限位等保护措施，使得其工作可靠。

课题3X62W型万能铣床电器控制电路深度剖析

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