机电控制系统

1.铣床主要结构及运动情况
1）主要结构
铣床主要由底座、床身、悬梁、刀杆支架、升降台、工作台和溜板等部分组成，如图所示。

2）运动情况
主运动：主轴带动铣刀的旋转。

主运动分顺铣和逆铣两种形式
进给运动：是工件在工作台上实现三个相互垂直方向的进给，即工作台沿溜板上部回转台的导轨在垂直于主轴轴线方向的纵向进给，溜板沿升降台上的水平导轨在平行于主轴轴线方向的横向进给，以及升降台沿床身的垂直导轨作上下垂直进给。

辅助运动：可转动部分对溜板可绕垂直轴线转动一个角度（一般为45o），因此工作台除能实现平行或垂直于主轴方向的横向或纵向进给外，还能在倾斜方向上进给，从而可进行螺纹的加工。

铣床一般还配有圆工作台，以扩大其加工范围。

辅助运动有工作台在纵向、横向、垂直方向上的快速移动。

2.铣床对电力拖动与控制的要求
1）铣床要求主轴能够调速，且在各种铣削速度下保持恒功率。

因此，主轴电动机采用笼形异步电动机，经齿轮变速箱拖动主轴。

2）为实现顺铣和逆铣加工，要求主轴正反转，但在铣削加工过程中旋转方向不需变换，而是加工前预选主轴转动的方向。

3）铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，为了减小负载波动的影响，往往在主轴上装有飞轮增加惯性，这样主轴电动机由于惯性大使停车时间变长。

为了能快速停车，提高生产效率，主轴采用制动停车方式。

铣床中常用反接制动或电磁离合器制动。

4）为使主轴变速箱内齿轮易于啮合，要求主轴电动在主轴变速时能产生变速冲动。

5）工作台的进给运动、快速移动以及圆工作台工作由同一台进给电动机拖动。

由于进给运
动和快速移动在三个方向上都是往复式的，因此要求进给电动机正反转。

进给运动和快速移动是通过牵引电磁铁来换接传动链得以实现。

6）工作台进给运动与圆工作台旋转运动不能同时进行。

工作台左、右、上、下、前、后六个方向的进给运动在同一时刻只允许一个方向进行
7）工作台的进给运动需要变速，进给变速也是由机械齿轮变速箱来实现，变速时为了便于齿轮啮合，也要有变速冲动环节。

8）应保证主轴起动后，工作台方可进给；主轴停止，工作台也要停止进给，以免造成刀具和工件损坏。

但主轴不转时，允许工件快速移动到加工位置。

9）为了实现工件和刀具的冷却，需要一台冷却泵电动机。

10）应具有必要的保护、联锁及照明电路。

3.X62W卧式升降台铣床控制线路分析
图中M1为主轴电动机、M2为进给电动机、M3为冷却泵电动机
1）主轴的控制
主轴电动机起动与停止
主轴电动机M1由接触器KM1控制，其旋转方向（顺铣或逆铣）由转换开关SA5预先选择。

KM2为反接制动用接触器，R为反接制动电阻。

起动主轴时，先将电源开关Q合上，再将转换开关SA5转到主轴所需的旋转方向，然后按下起动按钮SB1或SB2（两地控制），KM1得电并自锁，主轴电动机M1起动。

当M1转速大于速度继电器KS的吸合值时，KS常开触点闭合，为接通反接制动回路作准备。

停止主轴时，按停止按钮SB3或SB4，使KM1线圈断电，切断主轴电动机M1的三相电源，由于此时KS常开触点是闭合的，所以KM得电，实现反接制动。

当M1的转速下降到KS的释放值（接近于0）时，KS常开触点断开，制动结束。

由于没有自锁回路，在制动过程中SB3或SB4要一直按住。

1）主轴的控制
主轴变速冲动
主轴变速机构如图所示
2）工作台的控制
进给运动的控制
工作台的纵向、横向及垂直方向进给由两个操纵手柄来控制，一个是纵向操纵手柄，一个是横向及垂直方向操纵手柄。

纵向操纵手柄通过联动机构控制行程开关SQ1和SQ2，分别控制工作台向右和向左进给运动；横向及垂直方向操纵手柄通过联动机构控制行程开关SQ3和SQ4，SQ3控制工作台向前或向下运动，SQ4控制工作台向后或向上运动。

要进行工作台纵向、横向及垂直方向的进给，SA1应选择在触点SA1-1通、SA1-2断、SA1-3通的位置，同时KM1应得电,触点KM1(11-12)接通
进给运动的控制（工作台纵向进给运动）
例：当纵向操纵手柄扳到“右”位置时，挂上纵向传动链，同时SQ1被压合，其常开触点（18—19）接通、常闭触点（25—17）断开，此时控制回路3—5—10—11—12—15—16—17—18—19—20—21—14—9—PE接通，接触器KM3得电，进给电动机M2的正转，通过纵向传动链拖动工作台向右进给运动。

若将操纵手柄扳到“中间”位置，SQ1、SQ2复位，KM3、KM4都不得电，工作台停止右或左方向的进给运动。

应注意，当纵向操纵手柄扳到“右”或“左”时，横向及垂直方向操纵手柄应处于“中间”位置（即SQ3、SQ4复位）。

2）工作台的控制
工作台快速移动的控制
铣床工作台除能实现进给运动外，还可以实现六个方向上的快速移动。

工作台的快速移动是
通过进给操纵手柄配合快速移动按钮SB5或SB6进行操作。

将进给操纵手柄扳到需要快速移动方向对应的进给位置上，工作台开始进给，然后按下快速移动按钮SB5或SB6，KM5得电，接通快速铁磁铁YA，工作台按选定的方向作快速移动。

放开SB5（SB6）时，快速移动停止，工作台仍在选定的方向上进给。

2）工作台的控制
圆工作台的控制
圆工作台是铣床的一个附件。

它可以手动回转，也可通过工作台的光杆由进给电动机M2经传动机构驱动。

使用时先将圆工作台转换开关SA1扳到接通位置（即SA1-1断、SA1-2通、SA1-3断），然后按下起动按钮SB1（SB2），KM1、KM3得电，接通主轴和进给电动，圆工作台开始工作。

KM3线圈得电的工作电路是：由控制电源经3—5—10—11—12—15—16—17—25—22—19—20—21—14—9—PE。

在使用圆工作台时，不能进行其它进给运动
2）工作台的控制
进给变速冲动
需要改变进给速度，先将蘑菇形进给变速手柄拉出并转动变速盘至需要的速度档，在推回变速手柄时，先将手柄向后拉一下，使行程开关SQ6瞬时压合，接通KM3，则进给电动机作瞬时转动（即变速冲动），便于齿轮啮合。

KM3得电的工作电路是：由控制电源经3—5—10—11—12—22—25—17—16—15—19—20—21—14—9—PE。

进给变速时不允许工作台作任何方向的进给。

3）冷却泵的控制及照明电路
冷却泵电动机M3由转换开关SA3控制。

当转换开关SA3扳到“接通”位置时，SA3（3—4）通，KM6得电，M3起动旋转，拖动冷却泵开始工作。

机床照明由变压器T2供电，电压为24V。

由开关SA4控制照明灯EL的通断。

4)电路的联锁与保护
联锁环节
主运动与进给运动的顺序联锁
进给运动的电气控制线路接在主轴电动机起动接触器KM1触点（11—12）之后。

这就保证了在主轴电动机起动后，方可进行进给运动，主轴电动机停止，进给运动立即停止。

工作台六个方向进给的互锁
工作台左、右、前、后、上、下六个方向进给运动由两套操纵手柄控制，使左和右不能同时进给，前、后、上、下也不能同进给，但纵向（左、右）和横向及垂直方向（前、后、上、下）还可能同时操作。

为保证加工时只允许一个方向的进给，因此又在电路上采用了互锁，即工作台实现左或右进给的工作电路经过控制前、后、上、下进给的行程开关SQ3、SQ4的常闭触点；而工作台实现前、后、上、下方向进给的工作电路经过控制右、左的行程开关SQ1、SQ2的常闭触点
4）电路的联锁与保护
联锁环节
圆工作台与六个方向进给的互锁
圆工作台工作时,不允许作六个中的任一方向进给。

电路中除了SA1开关联锁外，还使圆工作台的工作电路经过SQ1、SQ2、SQ3、SQ4的常闭触点来实现互锁。

进给变速与工作台工作的互锁
进给变速冲动的工作电路经过SA1-3(12—22）触点（即圆工作台不工作）和SQ1、SQ2、SQ3、SQ4四个常闭触点（即工作台六个方向均无进给），从而保证了进给变速时不允许工作台作任一方向进给，也不允许圆工作台工作
4）电路的联锁与保护
保护环节
短路保护
主电路、控制电路、照明电路都有熔断器起短路保护。

过载保护
主轴电动机、进给电动机、冷却泵电动机分别由热继电器FR1、FR2、FR3实现过载保护。

为了确保刀具与工件的安全，要求主轴电动机、冷却泵电动机过载时，除本电动机停止外进给电动机也应停止，因此FR1、FR3的触点串在PE—14之间；当进给电动机过载时，只要进给电动机停止，因此FR2的触点（14—21）只串接在进给支路中。

限位保护
工作台六个方向进给运动的终端限位保护是由各自的限位挡铁来碰撞对应的操纵手柄，使手柄返回中间位置，以停止进给运动。