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第 4 章 电气控制与PLC 本章提要 4.1 卧式车床电气控制 4.2 摇臂钻床电气控制 4.3 平面磨床电气控制 4.4 铣床电气控制 4.5 电源切换控制 4.6 异步电动机软启动控制 4.7 异步电动机变频调速控制 4.1 卧式车床电气控制 车床是机械制造和修配工厂中使用最广的一类金属切削机床，可车削外圆、内园、端面、螺纹和成型表面，也可用钻头、铰刀、镗刀等进行加工。车床按结构型式和用途可分为立式车床、卧式钻床、半自动车床、仿形车床、数控车床等。在各类车床中，卧式车床操作方便，灵活，适用范围广，是机械加工中常用的机床设备。本节以C650卧式车床为例，介绍其电气控制原理。 4.1.1 C650卧式车床的主要工作情况 C650卧式车床属中型车床，加工工件旋转半径最大可达1020mm，长度可达3000mm。其结构主要由床身、主轴变速箱、卡盘、尾座、进给箱、刀架和溜板箱等组成，外形如图4-1所示。 C650卧式车床由主轴电动机M1、冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3拖动。 各电动机的控制要求： 1）主轴电动机M1采用空载直接起动，能实现正、反向旋转的连续运行。为便于对工件作调整，主轴电动机能实现单方向的点动控制。停车采用反接制动。 2）冷却泵电动机M2采用直接起动，单向连续工作。 3）快速运动电动机M3为单向点动、短时运转。 4）控制电路应有必要的保护环节和照明装置。 4.1.2 C650卧式车床的电气控制 （1）主轴电动机M1的控制 ①M1的点动控制； ② M1正、反转控制； ③ M1的反接制动控制； （2）冷却泵电动机M2的控制（3）刀架快速移动电动机M3的控制（4）照明电路与保护环节 车床局部照明由变压器TC输出36V安全电压，通过开关SA控制照明灯EL。 熔断器FU1～FU5分别作主电路和控制电路的短路保护，FR1与FR2分别为M1和M2的过载保护，电阻R作为M1的反接制动限流保护。此外，接触器KM1与KM2的线圈之间利用各自的辅助触点实现互锁保护。 4.2 摇臂钻床电气控制 钻床是一种用途广泛的万能机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。钻床按结构型式可分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床等。在各种钻床中，摇臂钻床操作方便，灵活，适用范围广，特别适用于带有多孔大型工件的孔加工，是机械加工中常用的机床设备，具有典型性。下面以Z3040摇臂钻床为例，分析其电气控制工作原理。 4.2.1 Z3040摇臂钻床的主要工作情况 Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等组成，如图4-3所示。内立柱固定在底座的一端，在它外面套有外立柱，由于升降螺母固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。摇臂的一端为套筒，套装在外立柱上，并借助丝杠的正、反转可沿外立柱作上下移动。 图4-3 Z3040摇臂钻床结构示意图 各电动机的控制要求 1）主轴电动机M1采用直接起动方式，单向旋转，主轴的正反转采用机械方法实现。主轴变速机构和进给变速机构均装在主轴箱内。 2）摇臂升降电动机M2要求正反转。 3）液压泵电动机M3用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机M3要求正反转。 摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的程序进行。因此，摇臂的夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。 4）冷却泵电动机M4拖动冷却泵以提供冷却液，M4采用直接起动，单向连续工作。 控制电路应有必要的联锁与保护环节和照明装置。 4.2.2 Z3040摇臂钻床的电气控制 1.主电路分析 电源由总开关QK引入，主轴电动机M1单向旋转，由接触器KM1控制。主轴的正、反转由机床液压系统操作结构配合摩擦离合器实现。摇臂升降电动机M2由正、反转接触器KM2 、KM3控制，液压泵电动机M3拖动液压泵送出压力夜，由接触器KM4 、KM5控制其正、反转。冷却泵电动机M4用转换开关SA2控制。 2. 控制电路分析 （1）主轴电动机M1的控制 按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，电动机M1转动。按停止按钮SB1，接触器KM1断电，M1停止。 摇臂上升控制：按上升起动按钮SB3，时间继电器KT通电，使电磁阀YV通电，推动松开机构使摇臂松开；同时接触器KM4通电，液压泵电动机M3正转，松开机构压下限位开关SQ2，使接触器KM4断电，M3停转，停止松开，与此同时，上升接触