C5225立式车床控制电路解析

电路简介

图2-36所示为C5225型立式车床电路。

主电路共有7台电动机，全部由380V交流电源供电。

M₁为主轴电动机。工作时，由接触器KM₁接通和断开它的正转电源，接触器KM₂接通和断开它的反转电源。接触器KM是作为主轴电动机M₁起动时将其绕组接成联结的接触器，接触器KM△则是主轴电动机M₁在全压运行时将其绕组接成△联结的接触器。车床速度继电器KS和接触器KM₃及桥式整流能耗制动电路（96～100区）组成了主轴电动机M₁的能耗制动电路。断路器Q₁既是机床的电源总开关，又担负着主轴电动机M1的短路保护及过载保护的职责。

图2-36 C5225型立式车床电路

图2-36 C5225型立式车床电路（续）

图2-36 C5225型立式车床电路（续）

M₂为润滑油泵电动机，主要供给机床工作台润滑油及液压系统的压力油，它只能单向运转。油泵电动机M₂由断路器Q₂和接触器KM₄控制接通和断开它的电源，断路器Q₂还担任着油泵电动机M₂的过载保护和短路保护，接触器KM₄的主触头是润滑泵电动机M₂电源的接通和断开触头。

M₃为横梁升降电动机，它可正、反转动，带动横梁沿立柱导轨上、下移动。接触器KM₉的主触头为电动机M₃正转电源的接通和断开触头，控制M₃正转，通过机械传动使横梁沿立柱上升；接触器KM₁₀的主触头为电动机M₃反转电源的接通和断开触头，控制M₃反转，通过机械传动使横梁沿立柱下降。熔断器FU₂为横梁升降电动机M₃的短路保护。

M₄为右立刀架快速移动电动机，它只能单向运转，带动右立刀架快速移动，接触器KM₅的主触头为电动机M₄正转电源的接通和断开触头，控制它的电源通断。FU₃是M₄的短路保护元件。

M₅为右立刀架进给电动机，它只能单向运转，带动右立刀架工作进给，由断路器Q₃和接触器KM₆控制它的电源通断，断路器Q₃担负着M₅的短路保护和过载保护。

M₆为左立刀架快速移动电动机，它只能单向运转，带动左立刀架快速移动，由KM₇控制它的电源通断，FU₄为它的短路保护。

M₇为左立刀架进给电动机，它只能单向运转，带动左立刀架工作进给，由断路器Q₄和接触器KM₈控制它的电源通断，断路器Q₄担负着M₇的短路保护和过载保护。

电路原理

C5225型立式车床控制电路，从12区开始至108区分别为各个控制元件所在的区位号，下面逐一进行分析。

（1）润滑油泵电动机M₂的控制。由于C5225型立式车床属于大型机床，且加工工件时工作台上有很大的重量，如果缺少润滑油，将会使机床发生重大事故，故在主轴电动机M₁起动之前要先将油泵电动机M₂起动，待机床润滑状况良好后，主轴电动机和其他电动机才能起动。在电气联锁上，车床也只有在润滑油泵电动机M₂起动后，主轴电动机和其他电动机才能起动运转。

当机床需要起动时，合上电源断路器Q₁，再合上断路器Q₂，接通接触器KM₄线圈回路中各自的辅助触头。按下油泵电动机M₂起动按钮SB₂（13区），接触器KM₄得电闭合并自锁，其主触头接通油泵电动机M₂的电源，油泵电动机M₂起动运转，供给机床工作台润滑油及液压系统的压力油，压力继电器的触头压合，润滑油指示灯H₁₁亮（105区），表明机床润滑良好。在接触器KM₄主触头闭合及自锁的同时，另一对动合辅助触头（14区）接通了主轴电动机M₁和其他电动机控制电路的电源，使其他电动机能够起动运转。

当需要电动机M₂停止运转，按下润滑油泵电动机M₂的停止按钮SB₁，接触器KM₄线圈断电，润滑油泵电动机M₂停转。

（2）主轴电动机M₁的控制包括如下内容：

1）主轴电动机M₁的-△减压起动运行控制：按下主轴电动机M₁的起动按钮SB₄（15区），中间继电器K₁线圈得电闭合并自锁，K₁动合触头（18区）闭合，接通接触器KM₁线圈的电源，KM₁线圈得电闭合，其动合触头（23区）闭合，接通接触器KM线圈的电源，KM闭合，接触器KM₁和KM的主触头将主轴电动机M₁的绕组接成星形联结，M₁星形减压起动。在中间继电器K₁闭合的同时，K₁的另一动合辅助触头（21区）闭合，将时间继电器KT₁线圈接通，KT₁通电延时，经过一定时间，当主轴电动机转速升至一定速度时，时间继电器KT₁的动断延时断开触头（24区）首先断开，动合延时闭合触头（26区）闭合，断开了接触器KM线圈的电源，同时接通接触器KM△的电源，此时接触器KM₁和接触器KM△的主触头将主轴电动机M₁的定子绕组接成△联结，M_I从形减压起动转换到了△形全压运行。(www.xing528.com)

由于接触器KM和KM△在各自的线圈回路中串接了对方的动断触头，使得M₁在减压起动时，接触器KM△不能得电闭合；当KM₁转换到了△全压运行时，接触器KM不能得电闭合。

2）主轴电动机M₁的正、反转点动控制：在正常加工过程中，主轴电动机只需要正向运转。主轴电动机M₁的正、反转点动主要用于调整工件位置。当工作台需要正转点动时，按下正转点动按钮SB₅（17区），接触器KM₁线圈得电闭合并接通接触器KM线圈电源（24区），接触器KM₁和KM将主轴电动机M₁绕组接成联结，主轴电动机带动工作台正向旋转。松开SB₅，工作台正转停止。同理，按下反转点动按钮SB₆（20区），接触器KM₂线圈得电闭合并接通接触器KM线圈电源，主轴电动机M₁带动工作台反向旋转。松开SB₆，工作台反转停止。

3）主轴电动机M₁的能耗制动控制：KM₁的能耗制动控制不是单独设立的，而是与主轴电动机M₁的停止按钮合为一体的。在M₁停止时，能耗制动贯穿于停止的过程中。

当主轴电动机M₁起动运转其转速达到120r/min时，速度继电器KS的动合触头（22区）闭合，为主轴电动机M₁停车制动做好了准备。需要停车时，按下停止按钮SB₃（15区），中间继电器K₁线圈（15区）、接触器KM₁线圈（17区）、时间继电器K₁线圈（21区）、接触器KM△线圈（26区）先后失电断开，接触器KM₁切断了主轴电动机M₁的电源，也接通了KM₃线圈回路的电源，KM₃得电闭合，主触头接通了桥式整流能耗制动电路（96～100区），使主轴电动机M₁进行能耗制动，工作台速度迅速下降。当主轴电动机M₁的转速下降至100r/min以下时，速度继电器KS的动合触头断开，接触器KM₃线圈断电释放，断开桥式整流能耗制动电路，结束主轴电动机M₁的制动过程。

4）工作台的变速控制：主轴电动机M₁拖动的工作台变速控制电路位于28～32区及34～38区。工作台的变速控制是通过改变变速开关SA的位置，电磁铁YA₁～YA₄（35～38区）和液压传动机构推动齿轮来完成的。工作台变速开关SA的SA_-1、SA_-2、SA_-3、SA_-4分别控制电磁铁YA₁、YA₂、YA₃、YA₄线圈电压的通断。扳动转换开关SA的位置，可得出电磁铁YA₁、YA₂、YA₃、YA₄不同组合的通断，从而得到工作台各种不同的转速。表2-12列出了SA在不同状态下，YA₁～YA₄线圈不同的接通情况及工作台不同转速的情况。

表2-12 SA通断情况及转速表

当工作台需要变速时，将SA转换至所需的转速位置，然后按下工作台变速起动按钮SB₇（31区），中间继电器K₃闭合，其动合触头自锁（32区），时间继电器KT₄闭合，同时中间继电器K₃动合触头（34区）闭合，接通锁杆油路定位电磁铁YA₅线圈的电源，定位电磁铁YA₅动作，接通锁杆油路，压力油进入锁杆油缸，将锁杆抬起，并接通车床变速油路。锁杆抬起又压合位置开关SQ₁，SQ₁的动合触头（28区）闭合及中间继电器K₂（28区）和时间继电器KT₂（29区）得电闭合。中间继电器K₂的动合触头（106区）闭合，变速指示灯H₁₂亮以及35区的动合触头闭合，通过SA接通了相应的电磁铁，压力油进入了相应的液压缸，使拉杆和拨叉推动变速工作台得到相应的转速。时间继电器KT₂闭合后，经过一定时间，其延时动合触头（30区）闭合，时间继电器KT₃得电闭合，它的瞬时动合触头（19区）闭合，使得接触器KM₁和KM先后得电闭合，接通主轴电动机M₁电源，M₁短时起动运转，促使变速齿轮啮合。在时间继电器KT₃得电闭合经过一定时间后，它的延时断开动断触头（29区）断开，使得时间继电器KT₂线圈失电断开，KT₂的延时动合触头反过来又切断时间继电器KT₃线圈回路的电源，KT₃线圈失电断开，使得接触器KM₁、KM线圈失电释放，主轴电动机M₁停转。

KT₃失电后，其29区延时动断触头闭合，又接通了KT₂线圈回路电源，KT₂又得电闭合，又开始使主轴电动机M₁短时起动运转的动作。当齿轮啮合后，机械锁杆复位，松开位置开关SQ₁，SQ₁复位，中间继电器K₂、时间继电器KT₂、KT₃及电磁铁YA₁～YA₄断电，完成了工作台的变速。

（3）横梁升降电动机M₃的控制。横梁是由夹紧机构将其夹紧在立柱上的，所以横梁在升降前必须先放松横梁的夹紧装置。放松横梁的夹紧装置由液压系统来完成。

1）横梁上升：按下横梁上升控制按钮SB₁₅（65区），中间继电器K₁₂线圈（68区）得电闭合，它的动合触头（63区、33区）闭合。其33区的动合触头闭合，接通横梁放松电磁铁YA₆线圈通路，YA₆得电动作，接通液压系统油路，使横梁夹紧机构放松，位置开关SQ₇、SQ₈、SQ₉、SQ₁₀（63区）复位闭合，接通接触器KM₉线圈回路电源，KM₉闭合，其主触头闭合，横梁升降电动机M₃正向起动运转，带动横梁上升。当横梁上升到需要高度时，松开SB₁₅，中间继电器K₁₂失电断开（68区），接触器KM₉失电断开，横梁升降电动机M₃停转，横梁停止上升。同时33区和63区中间继电器K₁₂动合触头断开，电磁铁YA₆断电释放复位，接通夹紧液压系统油路，使夹紧装置将横梁夹紧在立柱上，完成横梁上升控制过程。

2）横梁下降：当需要横梁下降时，按下横梁升降电动机M₃的反向起动按钮（横梁下降按钮）SB₁₄（64区），断电延时时间继电器KT₈（66区）线圈得电，其67区瞬时闭合延时动合触头闭合，断电延时时间继电器KT₉得电闭合，其69区瞬时闭合延时动合触头闭合，使中间继电器K₁₂得电闭合。K₁₂动合触头（33区）闭合，接通了YA₆电磁铁线圈电源，YA₆得电动作，液压系统将横梁放松，使位置开关SQ₇、SQ₈、SQ₉、SQ₁₀（63区）复位闭合，接通了接触器KM₁₀的线圈回路电源（65区），接触器KM₁₀闭合，其主触头闭合，横梁升降电动机反转，带动横梁下降。当横梁下降到一定高度时，松开SB₁₄，时间继电器KT₈失电，KT₈动合触头（67区）延时断开，切断时间继电器KT₉线圈电源，断电延时时间继电器失电释放。由于KT₉的动合触头（69区）的延时作用，使中间继电器K₁₂仍获电，这样接触器KM₉便获电吸合，横梁电动机M₃正转。这时由于横梁下降后尚未夹紧，所以横梁将短时回升，主要是为了消除蜗轮与蜗杆的啮合间隙。当KT₉的动合触头延时断开后，KA₁₂线圈断电释放，横梁夹紧。

（4）刀架控制包括如下内容：

1）右立刀架快速移动电机M₄的控制：将十字选择开关SA₁（47～50区）转换至向左位置，让47区的动合触头吸合，使中间继电器K₄得电闭合，其动合触头（72区）闭合，接通右立刀架向左离合器YC₁电磁铁线圈电源，YC₁闭合，右立刀架向左离合器齿轮啮合，为右立刀架向左快速移动做好准备。按下右立刀架快速移动电动机M₄起动按钮SB₈（39区），接触器KM₅得电闭合，右立刀架快速移动电动机M₄起动运转，带动右立刀架快速向左移动。松开起动按钮SB₈，接触器KM₅断电，右立刀架快速移动电动机M₄停转，右立刀架停止移动。

同理，将十字选择开关SA₁转换至向右、向上、向下，分别可使右立刀架各移动方向电磁离合器YC₂～YC₄（74～79区）动作，使右立刀架向右、向上、向下快速移动。

左立刀架的快速移动控制，它的各移动方向是通过十字选择开关SA₂（59～62区）转换至不同方位来控制离合器YC₉～YC₁₂（89～95区）的通断及由左立刀架快速移动电动机M₆起动按钮SB₁₁（51区）控制M₆来实现的。其工作原理与右立刀架向左快速移动相同，这里不再重复叙述，请读者自行分析。

2）右立刀架进给电动机M₅的控制：右立刀架进给电动机M₅由接触器KM₆控制其电源的通断，它的控制电路在43区和44区。工作台拖动电动机M₁起动后，中间继电器K₁闭合，K₁动合触头（43区）闭合，合上单极开关SA₃（43区），按下右立刀架进给电动机M₅的起动按钮SB₁₀，接触器KM₆得电闭合并自锁，其主触头接通右立刀架进给电动机M₅的电源，M₅起动运转，带动右立刀架工作进给。按下右立刀架进给电动机M₅的停止按钮SB₉，接触器KM₆失电，其主触头断开M₅电源，M₅停转，进给停止。

同理，可分析左立刀架进给电动机M₇的控制过程，它由接触器KM₈控制其电源的通断，其控制电路在55区和56区，请读者自行分析。

3）左、右立刀架快速移动和进给制动控制：在上述左、右立刀架快速移动控制和左、右立刀架进给控制的过程中，当接通接触器KM₅或KM₆及接触器KM₇或KM₈时，断电延时时间继电器KT₆（45区）或KT₇（57区）将会闭合，其瞬时闭合延时断开触头KT₆（80区）、KT₇（84区）闭合，在松开左、右立刀架快速移动按钮及按下左、右立刀架进给停止按钮时，时间继电器KT₆、KT₇断电延时，在一定时间内，其80区和84区的瞬时闭合延时断开触头仍然闭合。当停止左、右立刀架快速移动和左、右立刀架进给运动时，由于惯性的作用，左、右立刀架快速移动和左、右刀架进给运动不能立即停止，此时只需分别按下左、右立刀架垂直和水平制动离合器按钮SB₁₆（80区）或SB₁₇（84区），将分别接通对应的制动离合器YC₅、YC₆、YC₇、YC₈（80～87区）线圈电源，使制动离合器动作，对左、右立刀架的快速移动和进给进行制动。

（5）各运动联锁控制包括如下内容：

1）工作台运转与工作台变速系统及横梁的升降通过中间继电器K₁和位置开关SQ₁进行联锁，当主轴电动机带动工作台运转时，KA₁的动断触头（28区）断开，车床工作台变速系统断电，中间继电器K₁另一动断触头（59区）断开，切断横梁升降电路。工作台在变速时由锁杆压动行程开关SQ₁（15区）断开，工作台也不能起动。

2）位置开关SQ₃、SQ₄为右立刀架左、右运动的限位保护，SQ₅、SQ₆为左立刀架左、右运动的限位保护，SQ₁₁、SQ₁₂为横梁上、下限位保护。

（6）工作照明和工作信号控制。机床工作照明和工作信号电路在101～108区。E₁₁、E₁₂为机床工作照明灯（102～103区）。H₁₁为机床润滑油正常指示灯，当M₂运行时，压力继电器KP（105区）的动合触头吸合，H₁₁点亮。H₁₂为工作台变速指示灯，当工作台进行变速时，中间继电器K₂（28区）得电，其动合触头吸合（106区），H₁₂点亮。H₁₃为右立刀架进给指示灯（107区）。H₁₄为左立刀架进给指示灯（108区），当接触器KM₈主触头闭合，左立刀架进给电动机M₇起动运行时，H₁₄点亮。