第3章常用设备电气控制系统分析

第 3 章常用设备电气控制系统分析2第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析本章通过对典型生产机械电气控制系统的实例分析（车床、铣床、组合机床等）1、进一步学习、掌握电气控制电路的组成以及各种基本控制电路在具体电气控制系统的应用。2、掌握分析电气控制系统的方法，培养阅读电气控制图的能力3、加深对机械设备中机械、液压与电气控制紧密配合的理解，为实际工作中对设备电气控制系统进行分析打下基础。3第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析3.1 设备控制系统分析概述对设备电气控制系统进行分析时，首先需要对 设备整体系统 有所了解，在此基础上，才能有效地针对设备系统控制要求，分析电气控制系统的组成与功能。设备整体系统分析有如下三个方面：1.设备概况调查通过阅读生产机械设备的有关技术资料，了解设备的基本结构及工作原理、设备的传动系统类型及驱动方式、主要技术性能和规格、运动要求等。2.电气设备及电气元件选用明确电动机作用、型号规格以及控制要求，了解各种电器的工作原理、控制作用及功能。3.设备和电气元件的连接关系分析了解了被控设备和采用的电气设备、电气元件的基本状况，还应确定两者之间的联接关系，即信息采集传递和运动输出的形式和方法。 信息采集传递过程 是通过设备上的各种操作手柄、撞块、挡铁以及各种现场信息检测机构作用到主令信号发出元件上，并将信号采集传递到电气控制系统中； 运动输出关系 是明确电气控制系统中的执行元件将驱动力送到机械设备上的相应点，并实现设备要求的各种动作。4第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析机械设备电气控制系统的分析步骤：1）设备运动分析包括液压传动分析。2）主电路分析确定电路中用电设备的数目、接线状况、控制要求 化整为零3）控制电路分析分析各种控制功能的实现经过 “化整为零 ”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用 “集零为整 ”的方法，统观整个电路的 保护环节 以及电气原理图中其他 辅助电路 （如检测、信号指示、照明等电路）。检查整个控制线路，看是否有遗漏，特别要从整体角度去进一步检查和 理解各控制环节之间的联系 ，理解电路中每个元件所起的作用。5第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析金属切削机床是进行机械加工的主要设备，它用切削的方法将金属毛坯加工成有一定形状、尺寸和表面质量的机械零件。常见的金属切削机床有车床、铣床、磨床、钻床、组合机床等。金属切削机床的机械运动可分为三类：对金属工件进行切削的运动称为 主运动（一般为机床主轴的旋转运动 ）；持续地把金属工件的被切削层投入切削的运动称为 进给运动（即加工工具与加工工件之间的相对运动） ；而其他的运动（如机床部件的位置调整运动）统称为 辅助运动 。3.2 卧式车床电气控制系统分析卧式车床电气控制系统分析卧式车床是机械加工中应用最广泛的一种机床，能完成多种多样的加工工序：（ 1）加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转面；（ 2）车削端面及各种常用螺纹；（ 3）配合钻头、铰刀等还可进行孔的加工。总体上看，由于卧式车床运动形式简单，采用机械调速的方法，因此相应的控制电路也不算复杂。6第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析卧式车床结构图3.2.1车床的主要结构及工作要求分析车床的主要结构及工作要求分析7第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析C650卧式车床 ：中型车床，可加工的最大工件回转直径为 1020mm，最大工件 长度为 3000mm。车削加工的 主运动 是主轴通过卡盘带动工件的旋转运动，运动速度较高，消耗的功率较大； 进给运动 是由溜板箱带动溜板和刀架作纵、横两个方向的运动。速度较低，所消耗的功率也较少。由于在车削螺纹时，要求 主轴的旋转速度与刀具的进给速度保持严格的比例 ，因此，卧式车床的进给运动也由主轴电动机来拖动。由于加工的工件尺寸较大，加工时其转动惯量也比较大，为提高工作效率，须采用 停车制动 。在加工时，需要配备 冷却泵 及冷却泵电动机。为减轻工人的劳动强度以及减少辅助工时，要求 溜板箱能够快速移动 。3.2.2电力拖动和控制要求分析电力拖动和控制要求分析1. 主轴电动机 M1控制要求三相笼型异步电动机，完成主轴运动和进给运动的拖动。直接起动，能够正、反两个方向旋转，并可对正、反两个旋转方向进行电气停车制动，为加工、调整方便，还要具有点动功能。2. 冷却泵电动机 M2控制要求采用直接起动，并且为连续工作状态。3. 快移电动机 M3控制要求可根据需要随时手动控制起停。8第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析3.2.3卧式车床电气控制系统分析卧式车床电气控制系统分析9第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析1.C650车床主电路分析M1（主轴电路） ： KM1、 KM2实现正反转； KM3用于点动和反接制动时 串入电阻 R限流； KT与电流表 PA用于检测运行电流； 速度继电器 SR用于反接制动时转速的过零检测。M2（冷却泵电动机） ：KM4用于起停控制（长动）。M3（快移电动机） ：KM5用于起停（点动）控制。分别由熔断器 FU1、 FU2、 FU3对电动机 M1、 M2、 M3实现 短路保护 ，由热继电器 FR1、 FR2对 M1和 M2进行 过载保护 ，快速移动电动机 M3由于是短时工作制 ，所以不需要过载保护。10第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析2.控制电路分析 主轴电动机 M1的控制 点动（正向） 正反转控制 反接制动（ 限流） 11第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析冷却泵电动机 M2的控制：SB7、 SB6及 KM4构成起、停控制电路：刀架的快速移动电机 M3的控制 ：刀架操纵手柄控制刀架拖板的工步移动和快速移动。按动操作手柄点动按钮，压下位置开关SQKM5 线圈通电 电动机 M3点动。照明电路：12第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析3.3 铣床电气控制系统分析在机械加工工 艺 中， 铣 削是一种高效率的加工方式。 铣 床的种 类 很多，有立 铣 、卧 铣 、 龙门铣 、仿形 铣 以及各种 专 用 铣 床等， 现 以 应 用广泛的卧式万能升降台 铣 床 为 例分析中小型 铣 床的控制 电 路。3.3.1卧式铣床的主要结构和运动形式分析该铣床主要由床身、主轴、悬梁、刀杆支架、工作台、升降工作台、 底座、滑座等部分组成 。一般中小型铣床都采用三相笼型异步电动机拖动， 主轴带动铣刀的旋转运动称为主运动 ，它有顺铣和逆铣两种加工方式，并且同工作台的进给运动之间无速度比例协调的要求，所以主轴的拖动由一台主轴电路承担。 13第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析铣 床 结 构 简图1.底座 2.进给传动 3.立柱 4.底槽 5.操作手柄 6.升降台 7.水平工作台 8.前支撑 9.悬 梁 10.中 间 支撑 11.刀杆 12.铣 刀 轴 13.主 传动 14.主 轴电动 机14第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析水平工作台 可在 上下、左右及前后三个方向 上进行进给运动或调整位置，各运动部件在三个方向上的运动由同一台进给电动机拖动；工作台上还可以安装 圆工作台 ，使用圆工作台可铣削圆弧、凸轮。进给电动机经机械传动链传动，通过机械离合器在选定的进给方向上驱动工作台移动进给，进给运动的传递示意图3.3.2电力拖动及控制要求分析 1. 主轴电动机 M1控制M1空载时 直接起动 ；为完成顺铣和逆铣，需要 正转和反转 ；为提高工作效率，要求有 停车制动 控制；同时从安全和操作方便考虑， 换刀时主轴也处于制动状态 ；主轴电动机可在 两处进行起停控制 ；为保证变速时齿轮易于啮合，要求变速时主轴电路有 点动控制 。15第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析2.进给电动机 M2控制直接起动 ；为满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求电动机能正反转 ；为提高生产率，空行程时应 快速移动 ；进给变速时，也需要 瞬时点动 控制；从设备使用安全考虑，各 进给运动之必须联锁 ，并由手柄操作机械离合器选择进给运动的方向。3.电动机 M3拖动冷却泵 ，在铣削加工时提供切削液。4.加工零件时，为保证设备安全，要求主轴电动机起动以后，进给 电动机方能起动工作。3.3.3铣床电气控制系统分析控制线路可分为主电路、控制电路和照明电路三部分 . 16第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析17第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析1.主电路分析18第第 3章章 常用设备电气控制系统分常用设备电气控制系统分析析2.控制电路分析 (化整为零）主轴电动机 M1控制（起动控制、瞬时点动、两处起停、停车制动、换刀制动）19第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析进给电动机 M2控制SA1为工作台转换开关 ，水平工作台： SA1-1与 SA1-3闭合；圆工作台： SAl-2闭合。水平工作台控制电路正反转控制顺序控制 （见前页）纵向、横向、垂直进给，互锁正向点动快移（见前页）水平工作台的操作手柄 工作台控制电路20第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析3.4 组合机床电气控制系统组合机床电气控制系统组 合机床是根据特定工件 规 定的加工工 艺 要求而 设计 制造的一种高效率自 动 化 专 用加工 设备 。常采用多刀（多 轴 ）、多面、多工位同时进 行 铣 、 钻 、 扩 、 铰 、 镗 等加工工作，并且具有自 动 循 环 工作的功能，在机械制造 业 中得到了广泛的 应 用。组 合机床通常由具有一定功能的通用部件（如 动 力部件、 输 送部件、支撑部件、控制部件等）和加工 专 用部件（如多 轴 箱、 夹 具等）组 成，其中 动 力部件是 组 合机床通用部件中最主要的一 类 部件。 动 力部件常采用 电动 机 驱动 或液 压驱动 系 统 ，由 电 气控制系 统实现 工作自 动 循 环 的控制，是典型的机 电 、机 电 液一体化的高自 动 化加工 设备。对 于由多 动 力部件构成的 组 合机床，其控制通常有三方面的工作要求： 动 力部件的点 动 功能及复位控制。 动 力部件的 单 机自 动 工作循 环 控制 (也称半自 动 控制 )。 整机全自 动 工作循 环 控制。21第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析3.4.1机床的结构及运动22第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析组合机床工作循环图23第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析组合机床液压系统和工作循环示意图24第第 3章章 常用设备电气控制系统分析常用设备电气控制系统分析组合机床的电器动作关系表工步 电 磁 换 向 阀线 圈通 电 状 态 电动 机运行 转换 主令YD1-1 YD1-2 YD2-1 YD3-1 YD3-2 YD4-1 YD4-2 M2 M3铣 削 头 快进 + +