卧式车床电气控制线路分析

12.6.2　C650卧式车床电气控制线路分析

卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削加工机床，主要用来加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、绞孔和攻螺纹等切削加工。

卧式车床通常由一台主电动机拖动，经由机械传送链，实现切削主运动和刀具进给运动的输出，其运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具的快速移动、冷却泵和液压泵等常采用单独的电动机驱动。不同型号的卧式车床，其主电动机的工作要求不同，因而具有不同的控制线路。下面以C650型卧式车床电气控制系统为例，进行电气控制线路分析。

1．机床的主要结构和运动形式

C650卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为3000mm，机床的结构形式如图12-18所示。

C650卧式车床主要由床身、主轴、刀架、溜板箱和尾架等部分组成。该车床有两种主要运动：一种是安装在床身主轴箱中的主轴转动，称为主运动；另一种是溜板箱中的溜板拖动刀架的直线运动，称为进给运动。刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板沿主轴线方向实现进给移动，主轴的移动和溜板箱的移动均由主电动机驱动。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不容易立即停止转动，因此必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动方法。为了加工螺纹等工件，所以要求在相当宽的范围内可进行速度调节。在加工过程中，还需要提供切削液，并且为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板快速移动。

图12-18　C650卧式车床结构简图

1-床身；2-主轴；3-刀架；4-溜板箱；5-尾架

2．电力拖动及控制要求

（1）主电动机M1完成主轴主运动和溜板箱进给运动的驱动，电动机采用直接启动的方式启动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，适应具有点动功能。

（2）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动及停止方式，并且为连续工作方式。

（3）主电动机和冷却泵电动机应具有必要的短路和过载保护。

（4）快速移动电机M3拖动刀架快速移动，还可根据使用需要随时进行手动控制启停。

（5）应具有安全的局部照明装置。

3．电气控制线路分析

C650卧式车床的电气控制系统线路如图12-19所示，使用电气元件符号与功能说明如表12-2所示。

表12-2　电气元件符号及功能说明表

续表

图12-19　C650车床控制线路

（1）主电路分析

如图12-19所示的主电路中有三台电动机，隔离开关QS将380V的三相电源引入。电动机M1的电路接线分为三部分：第一部分由正转控制交流接触器KM1和反转控制交流接触器KM2的两组主触点构成电动机的正反转接线；第二部分为电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的主回路上，以监视电动机绕组工作时的电流变化。为防止电流表被启动电流冲击损坏，利用时间继电器的延时动触头（3区），在启动的短时间内将电流表暂时短接掉；第三部分为串联电阻控制部分，交流接触器KM3的主触点这（2区）控制限流电阻R（3区）的接入和切除，在进行点动调整时，为防止连续的启动电流造成电动机过载，串入限流电阻R，保证电路设备正常工作。速度继电器KS的速度检测部分与电动机的主轴同轴相连，在停车制动过程中，当主电动机转速低于KS的动作值时，其常开触点可将控制电路中反接制动的相应电路切断，完成制动停车。

电动机M2由交流接触器KM4控制其主电路的接通和断开，电动机M3由交流接触器KM5控制。

为保证主电路的正常运行，主电路中还设置了熔断器的短路保护环节和热继电器的过载保护环节。

（2）控制电路分析

① 主电动机正、反转启动与点动控制当正转启动按钮SB3压下时，其两常开触点同时闭合，一常开触点（7区）接通交流接触器KM3的线圈电路和时间继电器KT的线圈电路，时间继电器的常闭触点（3区）在主电路中短接电流表A，以防止电流对电流表的冲击；经延时断开后，电流表接入电路正常工作；KM3的主触点（2区）将主电路中限流电阻短接，其辅助动合触点（13区）同时将中间继电器KA的线圈电路接通，KA的常闭触点（9区）将停车制动的基本电路切除，其动合触点（8区）与SB3的动合触点（7区）均在闭合状态，控制电动机的交流接触器KM1的线圈电路得电工作并自锁，其主触点（2区）闭合，电动机正向直接启动并结束。KM1的自锁回路由它的常开辅助触点（7区）和KA的常开触点（9区）组成自锁回路，来维持KM1的通电状态。反向直接启动控制与其相同，只是启动按钮为SB4。

SB2为主电动机点动控制按钮。按下SB2点动按钮，直接接通KM1的线圈电路，电动机M1正向直接启动，这时KM3线圈电路并没有接通，因此其主触点不闭合，限流电阻R接入主电路限流，其辅助动合触点不闭合，KA线圈不能得电工作，从而使KM1线圈电路形不成自锁，松开按钮SB2，M1停转，实现了主电动机串联电阻限流的点动控制。

另外，接触器KM3的辅助触点数量是有限的，故在控制电路中使用了中间继电器KA。因为KA没有主触点，而KM3辅助触点又不够，所以用KM3来带一个KA，这样就解决了在主电路中使用主触点，而控制电路辅助触点不够的问题。KA的线圈也可以直接和KM3的线圈并联使用。

② 主电动机反接制动控制电路。C650型卧式车床采用反接制动的方式进行停车制动，停车按钮按下后开始制动过程。当电动机转速接近零时，速度继电器的触点打开，结束制动。下面以原工作状态为正转时进行停车制动过程为例，说明电路的工作原理。

当电动机正向正常运转时，速度继电器KS的动合触点KS2闭合，制动电路处于准备状态，按下停车按钮SB1，切断控制电源，KM1、KM3、KA线圈均失电，此时控制反接制动电路工作与否的KA动断触点（9区）恢复原状闭合，与KS2触点一起，将反转交流接触器KM2的线圈电路接通，电动机M1接入反相序电流，反向启动转矩将平衡正向惯性转动转矩，强迫电动机迅速停车。当电动机速度降低到速度继电器的动作值时，速度继电器触点KS2复位打开，切断KM2的线圈电路，完成正转的反接制动。在反接制动过程中，KM3失电，所以限流电阻状态下，KS1触点闭合，制动时，接通交流接触器KM1的线圈电路，进行反接制动。

③刀架的快速移动和冷却泵电动机的控制。刀架快速移动是由转动刀架手柄压动位置开关SQ，接通快速移动电动机M3的接触器KM5的线圈电路，KM5的主触点闭合，M3电动机启动运行，经传动系统驱动溜板带动刀架快速移动。

启动按钮SB6和停止按钮SB5控制接触器KM4线圈电路的通断，来完成冷却泵电动机M2的控制

辅助电路 开关SA可控制照明灯EL，且EL的电压为36V安全照明电压。

4．C650卧式车床电气控制线路的特点

C650卧式车床电气控制线路的特点是：

主轴与进给电动机M1主电路具有正、反转控制，点动控制功能并设置有监视电动机绕组工作电流变化的电流表和电流互感器。

该机床采用反接制动的方法控制M1的正、反转制动；能够进行刀架的快速移动。