1.主电路分析
转换开关QS1为本机床的电源总开关。熔断器FU1为总电源的短路保护。本机床共有三台电动机:M1为主轴电动机;M2为冷却泵电动机;M3为进给电动机。主轴电动机M1的启动与停止由接触器KM1的主触点控制,其正转与反转在启动前用组合开关SA1预先选择。主轴换向开关SA1在换向时只调换两相相序,使电动机电源相序相反,电动机即实现反向旋转。热继电器FR1为主轴电动机提供过载保护。
进给电动机M3的正反转由接触器KM2和KM3的主触点控制,用FU2作短路保护,热继电器FR3作过载保护。主电路中,冷却泵电动机M2接在接触器KM1的主触点之后,所以只有主轴电动机KM1主触点闭合后才能启动。由于容量很小,故用转换开关QS2直接控制它的起停,用热继电器FR2作它的过载保护。
2.控制电路分析
1)主轴电动机的控制
(1)主轴的启动。为了操作方便,主轴电动机的启动停止可以在以下两处中的任何一处可进行操作,一处设在工作台的前面,另一处设在床身的侧面。按下启动按钮SB5(或SB6),KM1线圈通电而吸合,其常开辅助触点(6—7)闭合进行自锁,主触点闭合,电动机M1便拖动主轴旋转。在主轴启动的控制电路中串联有热继电器FR1和FR2的常闭触点(22—23)和(23—24)。这样,当电动机M1和M2有任意一台电动机过载,热继电器常闭触点的动作将使两台电动机都停止。
主轴启动控制回路是:
1→SA2-1→SQ6-2→SB1-1→SB2-1→SB5(或SB6)→KM1线圈→KT→22→FR2→23→FR1→24。
(2)主轴的停车制动。按下停止按钮SB1或SB2,其常闭触点(3—4)或(4—6)断开,接触器KM1触点因线圈断电而释放,但主轴电动机因惯性仍在旋转。按停止按钮时应按到底,这时其常开触点(109—110)闭合,主轴制动离合器YC1因线圈通电而吸合,使主轴制动迅速停止旋转。
(3)主轴的变速冲动。主轴变速时,在把变速手柄推回原来位置的过程中,机械装置使冲动开关SQ6-1闭合一次,SQ6-2断开。SQ6-2(2—3)断开,切断了KM1接触器自锁回路,SQ6-1瞬时闭合,时间继电KT线圈通电,其常开触点(5—7)瞬时闭合,使接触器KM1瞬时通电,则主轴电动机作瞬时转动,以利与变速齿轮进入啮合位置;同时,延时继电器KT线圈通电,其常闭触点(25—22)延时断开,又断开KM1接触器线圈电路,以防止操作者延长推回手柄的时间而导致电动机冲动时间过长、变速齿轮转速高而发生打坏齿轮现象。
主轴正在旋转,主轴变速时不必先按停止按钮再变速。这是因为当变速手柄推回原来位置的过程中,通过机械装置使SQ6-2(2—3)触点断开使接触器KM1因线圈而释放,电动机M1停止转动。
(4)主轴换刀时的制动。为了使主轴在换刀时不随意转动,换刀前需将主轴制动。将转换开关SA2扳到换刀位置,它的一个触点(1—2)断开了控制电路的电源,以保证人生安全;另一个触点(109—110)接通了主轴制动电磁离合器YC1使主轴不能转动。换刀后再将转换开关SA2扳回工作位置,使触点SA2-1(1—2)闭合,触点SA2-2(109—110)断开,主轴制动离合器YC1断电,接通控制电路电源。
2)进给电动机的控制
将电源开关QS1合上,启动主轴电动机M1,接触器KM1吸合并自锁,进给控制电路有电压,就可以启动进给电动机M3。
(1)工作台纵向(左、右)进给运动的控制。先将圆工作台的转换开关SA3扳在“断开”位置。由于SA3-1(13—16)闭合,SA3-2(10—14)断开,SA3-3(9—10)闭合,所以这是工作台的纵向、横向和垂直进给的控制电路,如图4-4所示。
图4-4 纵向、横向和垂直进给的控制电路
操纵工作台纵向运动手柄扳到右边位置时,一方面机械机构将进给电动机传动链和工作台纵向移动机构相连接,另一方面压下向右进给的微动开关SQ1,其常闭触点SQ1-2(13—15)断开,常开触点SQ1-1(14—16)闭合。触点SQ1-1的闭合使正转接触器KM2因线圈通电而吸合,进给电动机M3就正向旋转,拖动工作台向右移动。
向右进给的控制回路是:
9→SQ5-2→SQ4-2→SQ3-2→SA3-1→SQ1-1→KM2线圈→KM3→21。
当将纵向进给手柄向左扳动时,一方面机械机构将进给电动机的传动链和工作台纵向移动机构相连接,另一方面压下向左进给的微动开关SQ2,其常闭触点SQ2-2(10—5)断开,常开触点SQ2-1(16—19)闭合。触点SQ2-1的闭合使反转接触器KM3线圈通电而吸合,进给电动机M3就反向转动,拖动工作台向左移动。
向左进给的控制回路是:
9→SQ5-2→11→SQ4-2→12→SQ3-2→13→SA3-1→16→SQ2-1→19→KM3线圈→20→KM2→21。
当纵向进给手柄扳回到中间位置(或称零位)时,一方面纵向运动的机械机构脱开,另一方面微动开关SQ1和SQ2都复位,其常开触点断开,接触器KM2和KM3释放,进给电动机M3停止,工作台也停止。
在工作台的两端各有一块挡铁,当工作台移动至挡铁碰动纵向进给手柄位置,或使纵向进给手柄回到中间位置,实现自动停车,这就是终端限位保护。调整挡铁在工作台上的位置,可以改变停车的终端位置。
工作台纵向进给操纵机构如图4-5所示。
(2)工作台横向(前、后)和升降(上、下)进给运动的控制。首先也要将圆工作台转换开关SA3扳到“断开”位置,这时的控制电路如图4-4所示。
图4-5 工作台纵向进给操纵机构图
1—手柄;2—叉子;3—垂直轴;4—压块;5,6—可调螺钉;7,8弹簧;9—SQ1;10—SQ2
操纵工作台横向进给运动和升降进给运动的手柄为十字手柄。共有两个十字手柄,分别装在工作台左侧的前、后方。它们之间有机构连接,只需操纵其中的任意一个即可。手柄有上、下、前、后和零位共五个位置。横向和升降进给也是由进给电动机M3拖动。扳动十字手柄时,通过联动机构压下相应的行程开关SQ3或SQ4,与此同时,操纵鼓轮压下SQ7或SQ8,使电磁离合器YC4或YC5通电,在电动机M3旋转下,实现横向(前、后)进给或升降(上、下)进给运动。工作台的操纵机构示意图如图4-6所示。
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图4-6 工作台的操纵机构示意图
1—手柄;2—平键;3—壳体;4—轴;5,6,7,8—顶销;9—鼓轮;10—SQ3;11—SQ4;12—SQ7;13—SQ8
当将十字手柄扳到向下或向前位置时,一方面通过电磁离合器YC4或YC5将进给电动机M3的传动链和相应的机构连接。另一方面压下微动开关SQ3,其常闭触点SQ3-2(12—13)断开,常开触点SQ3-1(14—16)闭合,正转接触器KM2线圈通电而吸合,进给电动机M3正向转动。当十字手柄压SQ3时,若向前移动,则同时压下SQ7,使电磁离合器YC4通电,工作台向前移动。若向下移动,则同时压下SQ8,使电磁离合器YC5通电,接通升降传动链,工作台向下移动。
向下、向前控制回路是:
6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SA3-1→16→SQ3-1→KM2线圈→18→KM3→21。
向下、向前控制回路相同,而电磁离合器通电不一样。向下时压下SQ8,电磁离合器YC5通电。向前时压下SQ7,电磁离合器YC4通电改变传动链。
当将十字手柄扳到向上或向后位置时,一方面压下微动开关SQ4,其常闭触点SQ4-2(11—12)断开,常开触点SQ4-1(16—19)闭合,反转接触器KM3因线圈通电而吸合,进给电动机M3反向转动。另一方面操纵鼓轮压下微动开关SQ7或SQ8,若向后移动,则压下SQ7,使YC4通电,接通向后的传动链,因进给电动机M3反向转动,工作台向后移动。若向上移动,则压下SQ8,使离合器YC5通电,接通升降传动链,因进给电动机M3反向转动,工作台向上移动。
向上、向后控制回路是:
6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SA3-1→16→SQ4-1→19→KM3线圈→20→KM2→21。
向上、向后控制回路相同,电动机M3反转,而电磁离合器通电不一样。向上时,在压下SQ4的同时压下SQ8,电磁离合器YC5通电。向后时,在压下SQ4的同时压下SQ7,电磁离合器YC4通电,改变传动链。
当手柄回到中间位置时,机械机构都已断开,各开关也都复位,接触器KM2和KM3都已释放,所以进给电动机M3停止工作台也停止。
工作台前后移动和上下移动均有限位保护,其原理和前面介绍的纵向移动限位的原理相同。
(3)工作台的快速移动的控制。在进行对刀时,为了缩短对刀时间,应快速调整工作台的位置,也就是将工作台快速移动。快速移动的控制电路如图4-7所示。
图4-7 工作台快速移动控制电路
主轴启动以后,将操纵工作台的进给手柄扳到所需的运动方向,工作台就按操纵手柄指定的方向慢速进给。这时如按下快速移动按钮SB3或SB4,快速移动接触器KM4因线圈通电而吸合,KM4在直流电路中的常闭触点(102—108)断开,进给电磁离合器YC2脱离。KM4在直流电路中的常开触点(102—107)闭合,快速移动电磁离合器YC3通电,接通快速移动传动链,工作台按原操作手柄指定的方向快速移动。当松开快速移动按钮SB3或SB4时,快速移动接触器KM4因线圈断电而释放。快速移动电磁离合器YC3因KM4的常开触点(102—107)断开而脱离,进给电磁离合器YC2因KM4的常闭触点(102—108)闭合而接通进给传动链,工作台就以原进给的速度和方向继续移动。
(4)进给变速冲动。为了使进给变速时齿轮容易啮合,进给也有变速冲动。进给变速冲动控制电路如图4-8所示。变速前也启动主轴电动机M1,使接触器KM1吸合。KM1在进给变速冲动控制电路中的常开触点(6—9)闭合,为变速冲动作准备。
变速时将变速盘往外拉到极限位置,再把它转到所需的速度,最后将变速盘往里推回原位。在推的过程中挡块压下微动开关SQ5,其常闭触点SQ5-2(9—11)断开一下,同时,其常开触点SQ5-1(11—14)闭合一下,接触器KM2短时吸合,进给电动机M3就转动一下。当变速盘推回原位时变速后的齿轮已啮合完毕。
进给变速冲动的控制回路是:
6→KM1→9→SA3-3→10→SQ2-2→15→SQ1-2→13→SQ3-2→12→SQ4-2→11→SQ5-1→14→KM2线圈→18→KM3→21。
(5)应用圆工作台时的控制。圆工作台是机床的附件,在铣削圆弧和凸轮等曲线时,可在工作台上安装圆工作台进行铣切。圆工作台由进给电动机M3经纵向传动机构拖动,在开动圆工作台前,先将圆工作台转换开关SA3“接通”位置,SA3的触点SA3-1(13—16)断开,工作台的进给操作手柄都扳到零点位置。按下主轴启动按钮SB5或SB6,接触KM1吸合并自锁,圆工作台的控制电路中KM1的常开辅助触点(6—9)也同时闭合。如图4-9所示,接触器KM2也紧接着吸合,进给电动机M3正向转动,拖动圆工作台。因为只能接触器KM2吸合,KM3不能吸合,所以圆工作台只能沿一个方向转动。
图4-8 进给变速冲动控制电路
图4-9 圆工作台控制电路
圆工作台的控制回路是:
6→KM1→9→SQ5-2→11→SQ4-2→12→SQ3-2→13→SQ1-2→15→SQ2-2→10→SA3-2→14→KM2线圈→18→KM3→21。
(6)进给的连锁。只有主轴电动机M1启动后才可能启动进给电动机M3。电动机M1启动时,接触器KM1吸合并自锁,KM1常开辅助触点(6—9)闭合,进行给控制电路有电压,这时才可能使接触器KM2或KM3吸合而启动进给电动机M3。如果工作中的主轴电动机M1停止,进给电动机也立即跟着停止。这样,才可以防止在主轴不转时,工件与铣刀相撞而损坏机床。
工作台不能几个方向同时移动。工作台两个以上方向同时进给容易造成事故。由于工作台的左右移动是有一个纵向进给手柄控制,同一时间内不会又向左又向右;工作台的上、下、前、后是由一个十字手柄控制,同一时间内这四个方向也只能一个方向进给。所以只要保证两个操纵手柄都不在零位时,工作台不会沿两个方向同时进给即可。控制电路中的连锁解决了这个问题。在连锁电路中,将纵向进给手柄可能压下的微动开关SQ1和SQ2的常闭触点SQ1-2(13—15)和SQ2-2(10—15)串联在一起,再将垂直进给和横向进给的十字手柄可能压下的微动开关SQ3和SQ4的常闭触点SQ3-2(12—13)和SQ14-2(11—12)串联在一起,并将这两个串联电路再并联起来,以控制接触器KM2和KM3的线圈通路。如果两个操作手柄都不在零位,则当有不同的支路的两个微动开关被压下时,其常闭触点的断开使两条并联的支路都断开,进给电动机M3因接触器KM2和KM3的线圈都不能通电而不能转动。
进给变速时两个进给操纵手柄都必须在零位。为了安全起见,进给变速冲动时不要有移动。如图4-9所示,当进给变速冲动时,短时间压下微动开关SQ5,其常闭触点SQ5-2(9—11)断开,其常开触点SQ5-1(11—14)闭合,两个进给手柄可能压下微动开关SQ1或SQ2、SQ3或SQ4的四个常闭触点SQ1-2、SQ2-2、SQ3-2和SQ4-2是串联在一起的。如果有一个进给操纵手柄不在零位,则因微动开关常闭触点的断开而接触器KM2不能吸合,进给电动机M3也就不能转动,防止了进给变速冲动时工作台的移动。
圆工作台的转动与工作台的进给运动不能同时进行。由图4-9可知,当圆工作台的转换开关SA3转到“接通”位置时,两个进给手柄可能压下开关SQ1或SQ2、SQ3或SQ4的四个常闭触点SQ1-2或SQ2-2、SQ3-2或SQ4-2是串联在一起的。如果有一个进给操纵手柄不在零位,则因开关常闭触点的断开而接触器KM2不能吸合,进给电动机M3不能转动,圆工作台也就不能转动。只有两个操纵手柄恢复到零位,进给电动机M3方可旋转,圆工作台方可转动。
3)照明电路
照明变压器T将380 V的交流电压降到36 V的安全电压,供照明用。照明电路由开关SA5、SA4分别控制灯泡EL1、EL2;熔断器FU3用作照明电路的保护;整流变压器TC2输出低压交流电,经桥式整流电路供给五个电磁离合器以36 V直流电源;控制变压器TC1输出127 V交流控制电压。
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