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SZJ-211型 四合一机床电气控制实训考核装置

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产品描述
SZJ-211型 四合一机床电气控制实训考核装置

SZJ-211型 四合一机床电气控制实训考核装置 

 
  SZJ-211型机床电气技能实训考核实验装置,是为各大、中专院校、职业学校的电气自动化及相关专业、社会电工培训、各县市维修电工鉴定所(站)等单位电气控制内容的教学、考核而研制的,可用于课堂演示、机床电气控制原理性操作及实验实习。装置人为隐蔽地设置了几十项电路故障,学生借助原理分析,真实的机床电气故障排除训练,是进行技能实训考核的理想教学设备,教学效果显著。
一、实验装置的基本配置
     1、交流电源(带有漏电保护措施):提供三相交流电源(380V)
     2、本装置利用电气柜的双面空间,每面设置2种机床电气线路(A面:CA6140普通车床和X62W万能铣床;B面:Z35型摇臂钻床和M7120平面磨床)
     3、人身安全保护体系:屏上装有电压型漏电保护装置,控制屏内或强电输出若有漏电现象,即切断电源,确保实验进程安全。
     4、三相异步电动机:柜内装有7台三相鼠笼式异步式电动机,分别用作主轴电动机、进给电动机、冷却泵电机等;每面的电动机可共用。
二、实验项目及主要内容:
     1、学生熟悉常用低压电器的结构和原理
     2、在电气原理图模式下,学生借助原理分析,通过测量找出故障点在某条线路上。
     3、提高学生的动手能力的技能操作水平。
     4、通过对机床故障排除,完成机床常见故障的排除        
     5、可以设置故障点做为维修电工的技能考核台
三、技术性能:
     1、输入电源:三相四线制380V交流电源。
     2、结构:考核柜为铁质钣金喷塑结构,坚固耐用。
     3、工作环境:温度-100-+400C。
     4、整机功耗:<2KW
     5、外形尺寸:700×550×1750㎜(长×宽×高)
一、CA6140型普通车床电气线路实训考核单元
     车床是一种应用极为广泛的金属切削机床,能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、螺杆以及车削定型表面等。
普通车床有两个主要的运动部分,一是卡盘或顶尖带动工件的旋转运动,也就是车床主轴的运动;另外一个是溜板带动刀架的直线运动,称为进给运动。车床工作时,绝大部分功率消耗在主轴运动上。下面以CA6140型车床为例进行介绍。
CA6140车床电气控制线路
该车床型号意义:
1. 主要结构及运动形式
     CA6140型车床为我国自行设计制造的普通车床,与C620-1型车床相比,具有性能优越、结构先进、操作方便和外形美观等优点。
CA6140型普通车床的外形图如下:
 
 
CA6140型普通车床主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杆、光杆、尾架等部分组成。
     车床的切削运动包括工件的旋转的主运动和刀具的直线进给运动。车削速度是指工件与刀具的接触点的相对速度。跟据工件的材料性质、车刀材料及几何形状、工件直径、加工方式及冷却条件的不同,要求主轴有不同的切削速度。主轴变速是由主轴电机经V形带传动到主轴变速箱来实现的。CA6140型车床的主轴正转速度有24(10~1400r/min),反转速度有12种(14~1580r/min)。
     车床的进给运动是刀架带动刀具的直线运动。溜板箱把丝杆或光杆的转动传递给刀架部分,变换溜板箱外的手柄位置,经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。车床的辅助运动为车床上除切削运动以外的其他一切必需的运动,如尾架的纵向移动,工件的夹紧与放松等。
2. 电力拖动特点及控制要求
     (1)主拖动电动机一般选用三相笼式异步电动机,不进行电气调速。
     (2)采用齿轮箱进行机械有级调速。为减小振动,主拖电动机通过几条V形带将动力传递到主轴箱。
     (3)在车削螺纹时,要求主轴有正反转,由主拖动电动机正反转或采用机械方法来实现。
     (4)主拖动电动机的启动、停止采用按钮操作。
     (5)刀架移动和主轴转动有固定的比例关系,以便满足对螺纹的加工需要。
     (6)车削加工时,由于刀具及工件温度过高,有时需要冷却,因而应该配有冷却泵电动机,且要求在主拖动电动机启动后,方可决定冷却泵开动与否,当主拖动电动机停止时,冷却泵应立即停止。
     (7)必须有过载、短路、欠压、失压保护。
     (8)具有安全的局部照明装置。
3. 电气控制线路分析
1) 主电路分析
     主电路中共有三台电机:M1主轴电机,带动主轴旋转和刀架做进给运动;M2为冷却泵电机;M3为刀架快速电机。三相交流电源通过开关QS1引入。主轴电动机M1有接触器KM1控制启动,热继电器FR2为它的过载保护。刀架快速移动电机M3有接触器KM3控制启动,由于M3是短期工作,故未设有过载保护。
2) 控制电路分析
     控制回路的电源有控制变压器TC输出110V电压提供。
     主轴电动机的控制  按下启动按钮SB2,接触器KM1的线圈获电动作,其主触头闭合,主轴电动机启动运行。同时,KM1有自锁触头和另一幅常开触头闭合。按下按钮SB1,主轴电动机M1停车。
CA6140型普通车床电气线路图如下所示:
     冷却电动机控制  如果车削加工过程中,工艺需要使用冷却液时,可以合上开关QS2,在主轴M1运转情况下,接触器KM2线圈获电吸合,其主触头闭合,冷却泵电动机获电而运行。由电气原理图可知,只有电动机M1启动后,冷却泵电机M2才能启动,当M1停止运行时,M2也自动停止。
     刀架快速移动电动机的控制  刀架快速移动电动机M3的启动是由按钮SB3来控制,它与接触器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄扳倒所需的方向,压下按钮SB3,接触器获电吸合,M3启动,刀架就向指定方向快速移动。
3) 照明、信号灯电路分析
     控制变压器TC输出110V和220V电压,作为机床照明灯、信号灯的电源。EL为机床的照明灯,由开关SA控制;HL为电源的信号灯。他们分别采用FU和FU3作为短路保护
4) CA6140普通车床故障现象与说明
     1) G1:接触器KM吸合,主轴电动机不运转。
     2) G2:冷却泵电动机不运转,继电器KA1吸合。
     3) G3:继电器KA2吸合,刀架快速电动机不运转。
     4) G4:控制变压器无电源输入,控制电路全部失效。
     5) G5:电源指示与照明正常,电动机控制失效。
     6) G6:主轴电动机只能点动,无法自锁。
     7) G7:主轴、冷却泵电动机不运转,其他正常。
     8) G8:刀架电动机不运转,其他正常。
     9) G9:冷却泵电动机不运转,其他正常。
     10) G10:工作电源指示灯不亮,其他正常。
     11) G11:无照明灯,其他正常。
     12) G12:电动机无法启动运行,电源指示、照明正常。
二、X62W型万能铣床电气线路实训考核单元
     铣床可用来加平面、斜面、沟槽,装上分度头可以铣削直齿齿轮和螺旋面,装上圆工作台还可铣削凸轮和弧形槽,所以铣床在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。铣床的种类很多,按照结构形式和加工性能的不同,可分为立式铣床、卧式铣床、龙门铣床、仿形铣床和专用铣床等。
     万能铣床是一种通用的多用途机床,它可以用圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀和端面铣刀等刀具对各种零件进行平面、斜面,螺旋面及成型表面的加工,还可以加装万能铣头、分度头和圆工作台等机床附件来扩大加工范围。常用的万能铣床有两种,一种是X62W型卧式万能铣床,铣头轴线水平方向放置;另一种是X52K型立式万能铣床,铣头轴线垂直方向放置。这两种铣床在结构上大体相似,不同在于铣头的放置方向不同,而工作台的进给方式 、主轴变速的工作原理等都相同,电气控制线路经过系列化以后也基本一样。
     下面以X62W型卧式万能铣床为例,分析铣床对电气传动的要求、电气控制线路的构成、工作原理及安装、调试与维修。
1、主要结构及运动形式
     X62W型万能铣床的外形结构如图3—11所示,它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等组成。箱形的床身固定在底座上,床身内装有主轴的传动机构和变速操作机构。在床身的顶部有水平导轨,上面装有一个或两个刀杆支架的悬梁。刀杆支架用来支撑铣刀心轴的一端,心轴的另一端则固定在主轴上,由主轴带动铣刀铣削。刀杆支架在悬梁上以及悬梁在床身顶部的水平导轨上都可以做水平移动,以便安装不同的心轴。在床身的前面有垂直导轨,升降台上面的水平导轨上,装有可在平行主轴轴线方向移动(前后移动)的溜板。溜板上有可转动的回转盘,工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上做垂直于主轴轴线方向移动(左右移动)。工作台上有T形槽来固定工件。这样,安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。此外,由于回转盘相对于溜板可绕中心轴线左右转过一个角度(通常为±45°),因此工作台在水平面上除了能在平行于或垂直于主轴轴线方向进给外,还能在倾斜方向进给,可以加工燕尾槽,还可以在工作台上安装圆形工作台有其传动机构,用来进行铣切螺旋槽、弧形槽等,所以被称为万能铣床。
     铣削是一种高效率的加工方式。铣床主轴带动铣刀的旋转运动是主运动,主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动机构,当机构中的一个双联滑动齿轮块与齿轮啮合时,主轴即可旋转。铣床工作台的前后(横向)、左右(纵向)和上下(垂直)6个方向的运动是进给运动,工作台由进给电动机驱动通过机械机构来实现6个方向的运行;铣床其他的运动,如圆工作台的旋转运动则属于辅助运动,也可以由进给电动机驱动,但必须通过附加的机械传动机构来实现单方向旋转。
2、电气传动特点及控制要求
    X62W型铣床共有3台异步电动机驱动,它们分别是主轴电动机M1、进给电动机M2和冷却泵电动机M3。
     (1)铣削加工有顺铣和逆铣两种加工顺序,所以要求主轴电动机能正反转,但考虑到正反转操作并不频繁(批量顺铣或逆铣),因此,在铣床床身下侧电器箱上设置一个组合开关,用来改变电源相序,实现主轴电动机的正反转。由于主轴传动系统中装有稳定转速和避免振动的惯性轮,使主轴停车困难,所以主轴电动机采用电磁离合器来制动以实现准确停车。
     (2)铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动,所以也要求进给电动机能正反转,并通过操作手柄和机械离合器相互配合来实现。进给的快速移动是通过电磁离合器和机械挂挡来完成的。为了扩大其加工能力,在工作台上可加装圆形工作台,圆形工作台的回转运动是由进给电动机经过附加传动机构来驱动的。
     (3)主轴运动和进给运动采用变速盘进行速度选择,为了保证变速时齿轮啮合良好,两种运动都要求具有变速冲动功能,以实现变速时瞬时点动。
     (4)根据加工工艺要求,该铣床应具有以下电气联锁措施:
     1)为了防止刀具和铣床的损坏,要求只有主轴旋转以后才允许进给运动和进给方向的快速移动。
     2)为了不影响加工件的表面粗糙度,只有进给停止以后主轴才能停止或同时停止。该铣床在电气上采用了主轴和进给同时停止的方式,但由于主轴运动的惯性很大,实际上就保证了进给运动先停止,主轴运动后停止的要求。
     3)6个方向的进给运动中同时只能有一种运动产生,铣床采用了机械操作手柄和行程开关配合的方式来实现6个方向的联锁,既有机械联锁,又有电气联锁。
     4)当主轴电动机或冷却泵电动机过载时,进给运动必须立即停止,以免损坏刀具和铣床。
     5)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。
3、电气控制线路分析
     X62W型万能铣床的电路如图所示。该线路可分为主电路 、控制电路和照明电路三部分。该线路适用于X62W万能铣床。
一、 电路分析
1.主轴电动机的控制
     控制线路的启动按钮SB1和SB2是异地控制按钮,方便操作。SB3和SB4是停止按钮。KM3是主轴电动机M1的启动接触器,KM2是主轴反接制动接触器,SQ7是主轴变速冲动开关,KS是速度继电器。
     (1)主轴电动机的启动  启动前先合上电源开关QS,再把主轴转换开关SA5扳倒所需要的旋转方向,然后按启动按钮SB1(或SB2),接触器KM3获电动作,其主触头闭合,主轴电动机M1启动。
     (2)主轴电动机的停车制动  当铣削完毕,需要主轴电动机M1停车,此时电动机M1运转速度在120转/分以上时,离心开关(速度继电器)KS的常开触头闭合,为停车制动做好制动准备。当要M1停车时,就按下停止按钮SB3或SB4,KM3断电释放,由于KM3主触头断开,电动机M1断电做惯性运转,紧接着接触器KM2线圈获电吸合,电动机M1串电阻R反接制动。当转速降至120转/分以下时,离心开关(代速度继电器)KS常开触头断开,接触器KM2断电释放,停车反接制动结束。
     (3)主轴的冲动控制  当需要主轴冲动时,按下冲动开关SQ7,SQ7的常闭触头SQ7-2先断开,而后常开触头SQ7-1闭合,使接触器KM2通电吸合,电动机M1启动,松开开关机床模拟冲动完成。
2.工作台进给电动机的控制
     转换开关SA1是控制圆工作台的,在不需要圆工作台运动时,转换开关扳倒“断开”位置,此时SA1-1闭合,SA1-2断开,SA1-3闭合;当需要圆工作台运动时将转换开关扳倒“接通”位置,则SA1-1断开,SA1-2闭合,SA1-3断开。
     (1)工作台纵向进给  工作台的左右(纵向)运动是由“工作台纵向操作手柄”来控制。手柄三个位置:向左、向右、零位(停止)。当手柄扳倒向左或向右位置时,手柄有两个功能,一是压下位置开关SQ1或SQ2,二是通过机械机构将电动机的传动链拨向工作台下面的丝杆上,使电动机的动力唯一地传到该丝杆上,工作台在丝杆带动下做左右进给。在工作台两端各设置一块挡铁,当工作台纵向运动到极限位置时,挡铁撞到纵向操作手柄,使它回到中间位置,工作台停止运动,从而实现纵向运动的终端保护。
     1)工作台向右运动   主轴电动机M1启动后,将操作手柄向右扳,其联动机构压动位置开关SQ1,常开触头SQ1-1闭合,常闭触头SQ1-2断开,接触器KM4通电吸合,电动机M2正转启动,带动工作台向右进给。
     2)工作向左进给  控制过程与向右相似,只是将纵向操作手柄拨向左,这时位置开关SQ2被着,SQ2-1闭合,SQ2-2断开,接触器KM5通电吸合,电动机反转,工作台向左进给。
     (2)工作台升降和横向(前后)进给  操纵工作台上下和前后运动是用同一手柄完成的。该手柄有五个位置,即上、下、前、后和中间位置。当手柄扳向上或向下时,机械上接通了垂直进给离合器;当手柄扳向前或后时,机械上接通了横向进给离合器,手柄在中间位置时,横向和垂直进给给离合器均不接通。
     在手柄扳到向下或向前位置时,手柄通过机械联动机构使位置开关SQ3被压动,接触器KM4通电吸合,电动机正转;在手柄扳到向上或向后时,位置开关SQ4被压动,接触器KM5通电吸合,电动机反转。
此五个位置是联锁的,各方向的进给不能同时接通,所以不可能出现传动紊乱的现象。
     1)工作台向上(下)运动   主轴电机启动后,将纵向操作手柄扳到中间位置,把横向和升降操作手柄扳到向上(下)位置,并联动机构一方面接通垂直传动丝杆的离合器;另一方面它使位置开关SQ4(SQ3)动作,KM5(KM4)获电,电动机M2反(正)转,工作台向上(下)运动。将手柄扳回中间位置,工作台停止运动。
     2)工作台向前(后)运动  手柄扳到向前(后)位置,机械装置将横向传动丝杆的离合器接通,同时压动位置开关SQ3(SQ4),KM4(KM5)获电,电动机M2正(反)转,工作台向前(后)运动。
3. 联锁问题
     真实车床在上下前后四个方向进给时,又操作纵向控制这两个方向的进给,将造成机床重大事故,所有必须联锁保护。当上下前后四个方向进给时,若操作纵向任一方向,SQ1-2或SQ2-2两个开关中的一个被压开,接触器KM4(KM5)立刻失电,电动机M2停止,从而得到保护。同理,当纵向操作时有操作某一方向而选择了向左或向右进给时,SQ1或SQ2被压着。它们的常闭触头SQ1-2或SQ2-2是断开的,接触器KM4或KM5都由SQ3-2和SQ4-2接通。若发生误操作,而选择上、下、前、后某一方向的进给,就一定使SQ3-2和SQ4-2断开,使KM4或KM5断电释放,电动机M2停止运转,避免了机床事故。
     (1)进给冲动  机床为使齿轮进入良好的啮合状态,将变速盘向里推。在推进时,挡块压动位置开关SQ6,首先使常闭触头SQ6-1闭合,接触器KM4通电吸合,电动机M2启动。但它并未转起来,位置开关SQ6已复位,首先断开SQ6-1,而后闭合SQ6-2。接触器KM4失电,电动机失电停转。这样一来,使电动机接通一下电源,齿轮系统产生一次抖动,使齿轮啮合顺利进行。要冲动按下冲动开关SQ6,模拟冲动。
     (2)工作台的快速移动   在工作台向某个方向运动时,按下按钮SB5或SB6(两地控制),接触器闭合KM6通电吸合,它的常开触头闭合,电磁铁YB通电(指示灯亮)模拟快速进给。
     (3)圆工作台的控制  把圆工作台控制开关SA1扳到“接通”位置,此时SA1-1断开,SA1-2接通,SA1-3断开,主轴电动机启动后,圆工作台即开始工作,其控制电路是:电源—SQ4—SQ3-2—SQ1-2—SQ2-2—SA1-2—KM4线圈—电源。接触器KM4通电吸合,电动机M2运转。
     铣床为了扩大机床的加工能力,可在机床上安装附件圆工作台,这样可以进行圆弧或凸轮的铣削加工。拖动时,所有进给系统均停止工作,只让圆工作台绕轴心回转。该电动带动一根专用轴,使圆工作天绕轴心回转,铣刀铣出圆弧。在圆工作台开动时,其余进给一律不准运动,若有误操作动了某个方向的进给,则必然会使开关SQ1~SQ4中的某一个常闭触头将断开,使电动机停转,从而避免了机床事故的发生。按下主轴停止按钮SB3或SB4,主轴停转,圆工作台也停转。
4. 冷却照明控制
     要启动冷却泵时扳动开关SA3,接触器通电吸合,电动机M3运转冷却泵启动。机床照明是由变压器T供给36V电压,工作灯由SA4控制。
二、 X62W万能铣床电气线路考核装置故障现象
     1) G1:接触器KM1吸合,主轴电动机不运转。
     2) G2:接触器KM2吸合,主轴电动机无制动。
     3) G3:接触器KM1吸合,KM2也能吸合,主轴电动机无响应。
     4) G4:接触器KM3、KM4能吸合,工作台电动机无法向前、向下、向右运行。
     5) G5:接触器KM3、KM4能吸合,工作台电动机无法向后、向上、向右运行。
     6) G6:接触器KM3、KM4能吸合,工作台电动机无响应。
     7) G7:工作电源指示灯不亮,其他正常。
     8) G8:工作电源指示灯正常,照明、控制电路全部失效。
     9) G9:冷却泵无响应,接触器KM6不动作。
     10) G10:主轴电动机无冲动,其他正常。
     11) G11:主轴电动机能冲动,但不能正常运转,工作台电动机无法运转,其他正常。
     12) G12:工作台电动机无法运转,其他正常。
     13) G13:工作台电动机能正常运转,但不能冲动,其他正常。
     14) G14:工作台电动机无快速进给,其他正常。
三、X62W万能铣床电气线路如下
三、Z3050型摇臂钻床电气线路实训考核单元
     钻床是一种孔加工的机床。可用来完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。钻床按用途和结构可分为钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中,摇臂钻床操作方便、灵活,运用范围广,具有典型性,特别适用于单件或批量生产中带有多孔的大型零件的孔加工,是一般机械加工车间常见的机床。立钻和台钏应用也较为广泛,但其控制电路比较简单。下面主要以Z3050摇臂钻床为例进行分析。
摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成,如图所示
     内立柱固定在底座的一端,在它外面套有外立柱,外立柱可绕内立柱回转360度,摇臂的一端为套筒,它套装在外立柱上,并借助丝杠的正反转可沿外立柱做上下移动;由于该外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件,它由主传动电动机、主轴和主传动机构、进给和变速机构以及机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上,可通过手轮操作使其在水平导轨上沿摇臂移动。当进行加工时,由特殊的夹紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上,外立柱紧固在内立柱,摇臂紧固在外立柱上,然后进行钻削加工。钻削加工时,钻头一面进行旋转切削,一面进行纵向进给。
     摇臂钻床的主运动为主轴旋转(产生的切削)运动,进给运动为主轴的纵向进给,辅助运动包括摇臂在外立柱上的垂直运动(摇臂的升降),摇臂与外立柱一起绕内立柱的旋转运动及主轴箱沿摇臂长度方向的运动。对于摇臂在立柱上的升降,Z35型摇臂钻床摇臂的松开与夹紧是依靠机械机构自动进行的。
     Z0350型摇臂钻床的电气控制线路如下图所示,主要分为主电路、控制电路和照明三部分。
一、 主电路分析
     主电路中共有四台电动机。M1为冷泵电动机,给加工工件提供冷却液,由转换开关QS2直接控制。M2为主轴电动机,FR作过载保护。M3为摇臂升降电动机,可进行正反转。M4为液压泵电动机,可使立柱放松与夹紧,也能进行正么转。电动机M3和M4都是短时运行的,所以不加过载保护。M3、M4共用熔断器FU2作短路保护。因为外立柱和摇臂要绕内立柱回转,所以除了冷却泵电动机以外,其他的电源都通过汇流排引入。
二、 控制电路分析
 
     电动机控制电路的电源由变压器TC将380V的交流电源降为110V后供给;SA1为十字开关,由十字手柄和四个微动开关组成;十字手柄共有五个位置,即上、下、左、右和中间,各个位置的工作情况见表3-1。表3-1 十字开关的工作情况
     从十字形手柄扳动开关SA1的闭合规律可以看出,十字形手柄扳动开关SA1不论扳至何位置,都只有一个触点闭合,其他触点都处于断开状态,帮每扳动SA1一次,只能接能接通一种控制状态,其他的控制不能接通,在电气连锁上形成了主轴起动时摇臂不能长降,摇臂升降时主轴不能起动的连锁关系。
1) 主轴电动机M2的控制
     合上总电源开关QS1后,将十字形手柄板工关SA1扳至“左”挡位置,SA1-1接通,其他触点断开,SA1-1触点接通失压保护继电器KV线圈的电源,KV的常开触点闭合,为各控制电路的起动接通做好了准备。
     将十字形扳动开关SA1反至“右”挡位置,SA1-2闭合,其他触点断开,接触器KM1得电闭合,其主触点接通主轴电动机M2的电源,主轴电动机M2正向转动。主轴电动机M2在钻孔时一般不要求反转,但在攻丝退出时需要反转,这时可扳动主轴箱上的摩擦离合器手柄于反转位置,主轴电动机M2即可反转。当需要主轴电动机M2停止时,只需将十字形手柄扳动开关SA1扳至“中间”挡位置,SA1-2断开,切断接触器KM1线圈回路电源,KM1失电断开,主轴电动机M2停转。
2) 摇臂上升、下降控制
     摇臂的上升、下降由摇臂升降电动机M3通过正、反转控制实现,用以调整钻头与工件的位置距离。当需要摇臂上升时,在失压继电器KV闭合后,将SA1扳至“上”挡位置,SA1-3触点闭合,其他触点断开。SA1-3接通了接触器KM2线圈回路的电源,KM2闭合,其主触点接通摇臂升降电动机M3的正转电源,而KM2的辅助常闭触点断工接触器KM3线圈回路,实现正、反转接触器连锁,摇臂升降电动机M3正转起动。因机械结构方面的关系,在摇臂升降电动机M3开始运转时,摇臂暂时不上升,而是使夹紧机构装置松开。与此同时,夹紧机构装置松开的过程中又由机械装置压下行程开关SQ4,使行程开关SQ4闭合,为摇臂夹紧做准备。当摇臂夹紧装置放松后,又通过机械的啮合,摇臂开始上升,当上升到需要高度时,将十字形手柄扳动开关SA1扳向“中间”位置,接触器KM2线圈失电,摇臂升降电动机M3正转停止。同时,接触器KM2常闭触点复位闭合,行程开关SQ4此时为压下闭合状态,故使得接触器KM3线圈得电闭合,其主触点接通摇臂升降电动机M3的反转电源,M3反转,带动机械装置对摇臂进行还将有紧。当摇臂被夹紧后,SQ4复位断开,接触器KM3失电,摇臂升降电动机M3停转。摇臂上升过程结束。
     摇臂的下降控制过程同摇臂的上升过程基本一样,只不过是将十字形手柄扳动开关SA1扳至“下”挡位置,接触器KM2换成KM3,KM3换成KM2,行程开关SQ4换成SQ3。其具体过程不再分析。
行程开关SQ1为摇臂上升的限位开关。当摇臂上升到极限位置时,撞击行程开关SQ1,SQ1常闭触点断开,切断了接触器KM2线圈回路电源,KM2失电,使重摇臂升降电动机M3停转。同理,行程开关SQ2为摇臂下降的下极限位开关,使得摇臂下降到该位置时停止。
3) 立柱的放松与夹紧控制
     机床在正常工作时,立柱与外筒处于夹紧状态,在加工过程中,需要调整钻孔位置,需要摇臂作横向转动,必须先放松立柱,然后移动摇臂再将立柱夹紧。立柱的放松和夹紧是通过接触器KM4、KM5控制液压泵电动机M4的正转及反转和通过液压系统驱动机械装置对立柱放松及夹紧驱动油缸,使机械装置动作,对立柱进行放松。松开SB1,液压泵电动机M4正转停止,立柱放松完成。调整摇臂位置后,按下立柱夹紧按钮SB2,接触器KM5得电,液压泵电动机M4起动反转,带动液压泵供给机床反缶压力油,反向压力油通过液压阀进入油缸,驱动机械装置对立柱进行夹紧。松开SB2,液压泵电动机M4反转停止,立柱夹紧完成。
4) 冷却泵电动机M1的控制
     冷却泵电动机M1是由转换开关QS2进行控制的。当机床在钻孔过程中,需要冷却液进行冷却时,只需将转换开关QS2扳至合上位置,冷却泵电动机M1即日起动运转。将转换开关QS2扳至断开位置时,冷却泵电动机M1停转。
三、 常见故障分析
1、主轴电动机不能起动
     主要原因十字开关的触点SA1-2损坏或接触不良;接触器KM1的主触点接触不良或接线脱落;失压继电器KV的触点接触不良或接线脱落;熔断器FU1的熔断丝烧断等。
2、摇臂上升时不能在需要的高度上停止
     摇臂上升至要求高度时,将十字形手柄 扳动开关SA1扳至“中间”挡位置,摇臂上升不能停止,这说明控制摇臂升降电动机M3正转电源的接触器KM2的主触点没有断开。其原因有两个方面。一是接触器KM2主触点由于机械卡住,断电后弹簧不能使接触器KM2复位,或是KM2触点由于通过的电流太大及短路而熔焊,使动触点和静触点粘合在一起不能断开,帮接触器KM2主触点不能断开摇臂升降电动机M3电源,以致当摇臂上升到要求高度时,将十字形手柄 扳动开关扳至“中间”挡,摇臂上升不能停止。二是行程开关SQ3的位置和行程开关SQ4的安装位置不正确。在摇臂升降电动机M3起动正转时,摇臂升降电动机M3首先要带动机械装置将摇臂放松,在放松的过程中要将行程开关SQ4压下。由于行程开关SQ3和SQ4位置安装不当,却反而将行程开关SQ3压下,故当十字形扳动开关扳至“中间”位置时,接触器KM2线圈并不失电,所以摇臂一直上升,不能停止。
     当遇到摇臂上升不能停止时,应及时切断机床电源,如不及时切断机床电源,那么摇臂将断续上升,上升至上限位行程开关SQ1处时,虽然将行程开关SQ1常闭触点压开,但由于行程开关SQ3被机械装置压合,接触器KM2线圈不能断电,摇臂还会继续上升,这样将造成重大的设备事故。所以,不论摇臂在上升或下降过程中若不能停止,应立即切断机床电源,查明故障原因并进行处理,才能重新起动机床。
3、立柱松紧电动机不能起动
     发生故障的原因可能有:按钮SB1、SB2的触点接触不良或接线脱落;接触器KM4、KM5的主触点接触不良或接线;熔断器FU2的熔断丝烧断等。
四、 Z3050型摇臂钻床电气线路考核装置故障现象:
     1) G1:接触器KM1能吸合,主轴电动机无法运转。
     2) G2:接触器KM2能吸合,摇臂无法上升,其他正常。
     3) G3:接触器KM3能吸合,摇臂无法下降,其他正常。
     4) G4:接触器KM4能吸合,立柱无法放松,其他正常。
     5) G5:接触器KM5能吸合,立柱无法夹紧,其他正常。
     6) G6:控制变压器无输入电源,控制电路全部失效,无照明。
     7) G7:失压保护继电器无动作,除冷却外其他电动机均无法启动,有照明。
     8) G8:主轴电动机无法启动,接触器无动作,其他均正常。
     9) G9:失压继电器有动作,主轴、冷却、照明正常,摇臂、液压泵电动机无法启动。
     10) G10:摇臂无法上升,KM2不吸合,其他正常。
     11) G11:摇臂无法下降,KM3不吸合,其他正常。
     12) G12:立柱无法放松,KM4不吸合,其他正常。
     13) G13:立柱无法夹紧,KM5不吸合,其他正常。
     14) G14:无照明,其他均能正常。
四、M7120型平面磨床电气线路实训考核单元
     磨床是利用砂轮的周边或端面对工件的外圆、内孔、端面、平面、螺纹及球面等进行磨削加工的一种精密加工设备。
一、平面磨床的主要结构、运动形式和控制要求
1) 平面磨床的结构
     平面磨床的结构如图所示,由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分组成。
在箱形床身中装有液压传动装置,以使矩形工作台在床身导轨上通过压力油推动活塞作往复运动的换向是通过换向撞块碰撞床身上的液压手柄来改变油路实现的。工作台往返运动的行程长度可通过调节装在工作台正面槽中的撞块的位置来改变。工作台的表面是T形槽,用来安装电磁吸盘以吸持工件或直接安装大型工件。
     在床身上固定有立柱,沿立柱的导轨上装有滑座可在立柱导轨上作上下移动,并可有垂直进刀手轮操纵,砂轮箱能沿滑座水平导轨作槽向移动。它可由槽向移动手轮操纵,也可由液压传动作连续或间断移动,连续移动用于调节砂轮位置或整修砂轮,间断移动用于进给。
2) 平面磨床的运动形式
     矩形工作台平面磨床的工作示意图如图所示,主运动是砂轮的旋转运动。进给运动有垂直进给,即滑座在立柱上的上下运动;槽向进给,即砂轮箱在槽座上的水平运动;纵向进给,即工作台沿床身的往复运动。工作台每完成一次往复运动时,砂轮箱便做一次间断性的横向进给,当加工完整个平面后,砂轮槽做一次间断性的垂直进给。槽助运动是指砂轮箱在滑座水平导轨作快速横向移动;滑座沿立柱上的垂直导轨作快速垂直移动,以及工作台往复运动速度的调整等。
3)控制要求
     平面磨床采用多电机拖动,其中砂轮电机拖动砂轮旋转;液压电动机驱动油泵,供出压力油,经液压机械来完成工作台往复运动并实现砂轮的横向自动进给,还承担工作台导轨的润滑;冷却泵电动机拖动冷却泵,供给磨削加工时需要的冷却液。
二、平面磨床的电力拖动控制要求如下:
     (1)砂轮、液压泵、冷却泵3台电机都只要求单方向旋转。砂轮升降电机需要双向旋转。
     (2)冷却泵电机应随砂轮电机的开动而开动,若加工中不需要冷却液,则可单独关断冷却泵电机。
     (3)在正常加工中,若电磁吸盘吸力不足或消失时,砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作,以防工件被切向力打飞而发生人身和设备事故。不加工时,即电磁吸盘不工作时,允许砂轮电机与液压泵电机开动,机床做调整运动。
     (4)电磁吸盘励磁线圈具有吸牢工作的正向励磁、松开工件的断开励磁以及抵消剩磁便于取下工件的反向励磁控制环节。
     (5)具有完善的保护环节。各电路的短路保护,各电机的长期过载保护,零压、欠压保护,电磁吸盘力不足的欠流保护,以及线圈断开时产生高电压而危及电路中其他电器设备的过压保护等。
     (6)机床安全照明电路与工件去磁的控制环节。
三、M7120型平面磨床电气控制电路如下图所示:
(1)电动机配置情况及其控制
     主电路共有4台电机。其中M1为液压泵电动机,实现工作台的往返运动,由接触器KM1的主触头控制,单向旋转;M2为砂轮电动机,带动砂轮转动来完成磨削加工工作:M3是冷却泵,M2和M3同由接触器KM2的主触头控制,单向旋转,冷却泵电动机M3只有在砂轮电动机M2启动后才能运转。由于冷却泵电动机和机床床身是分开的,因此通过插头插座XS2和电源接通;M4是砂轮升降电动机,用于在磨削过程中调整砂轮与工件之间的位置,由接触器KM3、KM4的主触头控制双向旋转。M1、M2、M3是长期工作,因此装有FR1、FR2、FR3分别对其进行过载保护;M4是短期工作的,不设过载保护。4台电动机共用一组熔断器FU1作短路保护。
(2)电动机M1~M4控制电路和电磁吸盘电路
     根据电动机M1~M3主电路控制电器主触头的文字符号KM1、KM2,在图中可找到接触器KM1、KM2线圈电路,由此可得M1~M3的控制电路,图中有动合触头KA,由图可知的、该触头为欠压继电器KA的动合触头。
     根据电动机M4主电路控制元件主触头的文字符号KM3、KM4;在图中找到接触器KM3、KM4线圈电路,由此可得M4的控制电路。
     根据电磁吸盘文字符号YH,在图中找到电磁吸盘电路,可以看出它由接触器KM5、KM6控制,在图中可找到KM5、KM6线圈电路,由此可得电磁吸盘控制电路。
     由图中可以看出,M1~M3控制电路和电磁吸盘电路通过欠电压继电器KA进行联系。当电源电压过低时,电磁吸盘吸力不足,会导致加工过程中工件飞离吸盘的事故,因此吸盘线圈并接有欠压继电器KA。当电源电压过低时,KA不吸合,串接在KM1、KM2线圈控制电路中的动合触头KA断开,切断KM1、KM2线圈电路,使砂轮电动机M2和液压泵电动机M1停止工作,确保安全生产。
电路分析:
1) 液压泵电动机M1的控制
     合上总开关QS1,整流变压器TC的副边绕组输出110V电压,经桥式整流器,整流得到直流电压,使电压继电器KA得电吸合,其动合触头KA闭合,使液压泵电动机M1和砂轮电动机M2的控制电路具有得电的前提条件,为启动电动机做好准备。如果KA不能可靠动作,则各电动机均无法运行。由于平面磨床的工件靠直流电磁吸盘的吸力将工件吸牢在工作台上,因此只有具备可靠的直流电压后,才允许启动砂轮和液压系统,以保证安全。
     当欠压继电器KA吸合后,其动合触头KA闭合,按下启动按钮SB3,接触器KM1得电吸合并自锁,液压泵电动机M1启动运转,指示灯HL2亮。若按下停止按钮SB2,则KM1失电释放,电动机M1失电停转。在运转过程中,若M1过载,则热继电器FR1的动断触头FR1断开,M1停转,起到过载保护作用。
2) 砂轮电动机M2和冷却泵M3的控制
     按下启动按钮SB5,接触器KM2得电吸合并自锁,M2启动运转。由于冷却泵电动机M3通过连接器XS1与M2联动控制,因此M3与M2同时启动运转。若不需要冷却,则可将插头拔出。按下停止按钮SB4,KM2失电释放,M2与M3同时失电停转。
3) 砂轮升降电动机M4的控制
     当按下点动按钮SB6(或SB7)时,接触器KM3(或KM4)得电吸合,电动机M4启动正转(或反转),砂轮上升(或下降)。砂轮达到所需位置时,松开SB6(或SB7),KM3(或KM4)失电释放,M4停转,砂轮上升(或下降)停止。为了防止电动机M4的正反转电路同时接通,在KM3、KM4的线圈电路中加入KM3、KM4的动断触头进行联锁控制。
4) 电磁吸盘控制电路
     电磁吸盘控制电路由整流电路、控制电路和保护电路等组成。整流电路由整流变压器T单相桥式整流器组成,供给110V直流电源,控制电路由按钮SB8、SB9、SB10和接触器KM5、KM6组成。
     1. 充磁过程  按下充磁按钮SB8,接触器KM5吸合,其主触头闭合,电磁吸盘YH线圈得电,工作台充磁吸住工件,同时KM5辅助动断触头断开,使KM6不能得电,实现互锁。磨削加工完毕,在取下加工好的工件时,先按下SB9,切断电磁吸盘YH上的直流电源,由于吸盘和工件都有剩磁,因此需要对吸盘和工件进行去磁。
     2. 去磁过程  按下点动按钮SB10,接触器KM6线圈得电吸合,其主触头闭合,电磁吸盘通入反向直流电,使工作台和工件去磁。去磁时,为了防止因时间过长而使工作台反向磁化,再次吸住工件,因而接触器KM6采用点动控制方式。
     保护装置由放电电阻R和电容C以及欠压继电器KA组成,电阻和电容的作用是,电磁吸盘是一个大电感,在吸牢工件时,存储了大量磁场能量。在脱离电源的一瞬间,吸盘YH的两端产生较大的自感电动势,使线圈和其他电气元件损坏,因此使用电阻和电容组成放电回路。利用电容C两端的电压不能突变的特点,使电磁吸盘线圈两端电压变化区域缓慢,利用电阻消耗电磁能量。如果参数选配得当,R-L-C电路便可以组成一个衰减振荡电路,对去磁将是十分有利的。欠压继电器KA的作用是,在加工过程中,若电源电压不足,则电磁吸盘将不能吸牢工件,导致工件被砂轮打出,造成严重事故。因此在电路中设置了欠压继电器KA,将其线圈并联在直流电源上,其动合触头串联在液压泵电动机和砂轮电动机的控制电路中,若电磁吸盘不能吸牢工件,KA就会释放,使液压泵电动机和砂轮电动机停转,保证了安全。
5) 照明和指示电路
     EL为照明灯,其工作电压为24V,由变压器TC供电。QS2为照明负荷隔离开关。HL1~HL8为指示灯,工作电压均为6.3V,也由变压器TC供给。其中,HL1为控制电路指示灯,HL2为M1运转指示灯,HL3为M3及M2运转指示灯,HL4为砂轮上升工作指示灯,HL5为砂轮下降工作指示灯;HL6为电磁吸盘充磁指示灯;HL7为电磁吸盘去磁指示灯;HL8为电磁吸盘工作指示灯。
四、M7120型平面磨床电气线路考核装置故障现象:
     1) G1:接触器KM1能吸合,液压泵电动机不工作,其他均正常。
     2) G2:接触器KM2能吸合,砂轮、冷却电动机无响应,其他均正常。
     3) G3:接触器KM2能吸合,冷却电动机无响应,其他均正常。
     4) G4:接触器KM4能吸合,砂轮无法下降,其他均正常。
     5) G5:接触器KM3能吸合,砂轮无法下降,其他均正常。
     6) G6:控制变压器无电源输入,控制电路全部失效,照明和电源指示均无。
     7) G7:电动机控制电路失效,失磁保护继电器、电源指示、照明均正常。
     8) G8:液压泵电动机只能点动,不能自锁运行,其他均正常。
     9) G9:砂轮和冷却泵控制电路失效,接触器KM2不吸合,其他均正常。
     10) G10:砂轮无法上升,接触器KM3不吸合,其他均正常。
     11) G11:砂轮无法下降,接触器KM4不吸合,其他均正常。
     12) G12:电磁吸盘无充磁、去磁,失磁保护继电器及其他均能正常。
     13) G13:失磁保护继电器不工作,照明、电源指示正常,电动机控制全部失效。
     14) G14:无照明,其他均能正常工作。

 

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