X62万能铣床参考教案

l 参观导入新课 到铣工车间参观 X62W 万能铣床。1、重点演示观察工作台的纵向、横向及上下六个方向的运动，能手动也能自动；了解操作手柄的作用，了解铣床的运动形式有哪几种？2、在生产车间演示讲解圆形工作台和非圆形工作台的工作流程。3、主轴冲动和变速冲动。4、在生产车间演示讲解主轴的制动。5、在生产车间演示讲解联锁控制。讲授新课X62W万能铣床机电气控制原理分析,故障分析与排除（一）X62W万能铣床的主要结构及运动形式1X62W万能铣床的主要结构见图1 2X62W万能铣床的运动形式 主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。进给运动：加工中工作台带动工件纵向、横向和垂直 3 个方向的移动以及圆形工作台的旋转运动。辅助运动：工作台带动工件在三个方向的快速移动。（二）X62W万能铣床电力拖动要求与控制特点 1主运动的控制：X62W 万能铣床的主运动由笼型异步电动机M1拖动， M1是在空载时直接起动，为完成顺铣和逆铣，要求电动机能正反转，可在加工之前根据铣刀的种类预先选择转向，在加工过程中不必变换转向。为了能实现快速停车的目的，主轴电动机采用停车制动控制。2进给运动的控制：工作台的进给运动由一台进给电动机 M2 拖动。进给 运动的方向是通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给电动机 M2的正、反转来实现的，为减小齿轮端面的冲击，要求变速时有电动机瞬时冲动(短时间歇转动)控制3辅助运动的控制：通过方向控制手柄接通快速移动电磁铁 YA，衔铁吸合，经丝杠将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中 间传动装置，工作台按原进给运动方向实现快速移动。 4冷却泵控制：铣削加工中，一般需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑。由电动机 M3 拖动冷却 泵，供给铣削加工时的切削液5其他控制(1) 根据工艺要求，主轴旋转与工作台进给之间应有可靠的联锁控制，即进给运动要 在铣刀旋转之后才能进行，加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动,以避免工件与铣刀碰撞而造成事故。 (2) 为了保证机床、刀具的安全，在铣削加工时同一时间只允许工作台向一个方向移 动，故三个垂直方向的运动之间应有联锁保护。使用圆形工作台时，不允许工件作纵向、 横向和垂直方向的进给运动。为此，要求圆形工作台的旋转运动与工作台的上下、左右、 前后三个方向的运动之间有联锁控制。 图1 X62W万能铣床的主要结构1底座 2主轴变速手柄 3主轴变速数字盘 4床身(立柱) 5悬梁 6刀杆支架 7主轴 8工作台 9工作台纵向操作手柄 10回转台 11床鞍 12工作台升降及横向操作手柄 13进给变速手轮及数字盘 14升降台 （三）X62W万能铣床的电气控制线路的分析 X62W万能铣床的电气控制原理见图 1主电路的分析图 所示的主电路中有三台电动机的驱动电路。隔离开关 QS 将三相电源引入，从主电路看出，主轴电动机M1的转向由转换开关 SA5预选确定。主轴电动机的起动、停止由接触器 KM1 控制，接触器 KM2 及电阻R 和速度继电器 KS 组成 停机反接制动控制。进给电机M2由KM3、KM4控制正反转，KM5控制快速移动电磁铁YA。 冷却泵电机M3由KM6控制。 2控制电路的分析(1)主轴电动机控制 1)主轴电动机的起动控制。接通电源开关QS1，由操作转换开关SA5选择主轴电动机转向。分别由装于工作台上与床身上的控制按钮SB3、SB4和SB1、SB2实现两地控制主轴电动机起动与停止。按下按钮SB3或SB4，接触器KM1得电，其触点闭合并自锁，主轴电动机按预选方向直接起动，带动主轴、铣刀旋转，同时速度继电器KS 常开触点闭合，为停机反接制动做准备。2) 主轴电动机停机控制。按下停机按钮SB1或SB2，接触器KM1失电，切断正序电源，同时接触器KM2得电，电动机串电阻实现反接制动。当主轴电动机转速低于100r/min，KS触点断开，KM2断电，电动机反接制动结束。停机操作时应注意在按下SB1或SB2时要按到底，否则反接制动电路未接入，电动机只能实现自然停机。3) 主轴的变速冲动控制。主轴的变速装置采用圆孔盘式结构，变速时操作变速手柄在拉出或推回过程中短时触动冲动开关SQ7，电动机瞬动一下而实现。主轴处于停车状态时，操作变速手柄，凸轮转动压动弹簧杆，触动冲动开关SQ7，使接触器KM2瞬时得电，电动机定子串电阻冲动一下，带动齿轮转动一下，便于齿轮啮合，完成变速。主轴已起动工作时，如要变速同样操作变速手柄。操作时也触动冲动开关SQ7，使接触器KM1失电，KM2得电进行反接制动，主轴转速迅速下降，以便于在低速下齿轮啮合。完成变速后，推回变速手柄，主轴电动机重新起动，继续工作。主轴在变速操作时，应以较快速度将手柄推入啮合位置。因为SQ7的瞬动只靠手柄上凸轮的一次接触达到，如果推入动作缓慢，凸轮与SQ7接触时间延长，会使主轴电动机转速过高，齿轮啮合不上，甚至损坏齿轮。（2）工作台进给运动控制工作台的进给运动需在主轴起动之后进行。接触器KM1常开触点闭合，接通进给控制电源。工作台的左、右、前、后和上、下方向的进给运动均由进给拖动电动机M2驱动，通过M2的正反转及机械结构的联合动作，来实现六个方向的进给运动。控制工作台运动的电路是与纵向机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2及与横向、升降操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4组成复合控制。这时圆形工作台控制转换开关SA3在断开位置，即SA31和SA33 接通，SA32 断开，进给电动机通过工作台方向操作手柄进行控制。圆形工作台控制SA3动作表见表1。表1圆形工作台转换开关工作状态位置触点接通圆形工作台断开圆形工作台SA11SA12SA131)工作台的左、右(纵向)进给运动 工作台的左、右进给运动由工作台前面的纵向操作手柄进行控制。当将操作手柄扳到向右位置时，一方面合上纵向进给的机械离合器，同时压下行程开关SQ1(见表2)，其常闭触点SQ12 断开，使KM4线圈不能得电；常开触点SQ11接通，此时，控制电源经(12111516181920)接通接触器KM3 线圈，KM3吸合，主触点接通M2 正序电源，M2正向旋转，工作台作向右进给运动。同理，将操作手柄扳到向左位置时，SQ2压合，工作台作向左进给运动，电路工作过程由读者自行分析。表2工作台纵向行程开关工作状态纵向操作手柄触点向 左 中 间(停)向 右SQ11SQ12SQ21SQ222) 工作台前后(横向)进给运动和上、下(垂直)进给运动工作台的前后及上下进给运动，共用一套操作手柄进行控制，手柄有5 个控制位置，处于中间位置为原始状态，进给离合器处于断开状态，行程开关SQ3、SQ4均复位，工作台不运动。当操作向前、向后手柄时，通过机械装置连接前、后进给方向的机械离合器。当操作向上、向下手柄时，连接上、下进给方向的机械离合器。同时，SQ3或SQ4压合接通(见表3)，电动机M3正向或反向旋转，带动工作台作相应方向的进给运动。表 3工作台升降、横向行程开关工作状态升降、横操作手柄触点向 前向 下中 间(停)向后向 上SQ31SQ32SQ41SQ42 工作台向前和向下进给运动的电气控制电路相同。当将操作手柄扳到向前或向下位置时，压合SQ3，使其常闭触点SQ32断开，常开触点SQ31 闭合，控制电源经12112122171819200 接通KM3线圈，KM3吸合，进给电动机M2正向旋转并通过机械联动将前、后进给离合器或上、下进给离合器接入，使工作台作向前或向下方向的进给运动。工作台向后和向上进给运动也共用一套电气控制装置。当操作手柄扳到向后或向上位置时，压合SQ4，进给电动机反向旋转，使工作台作向后或向上方向进给运动。电路的工作过程读者可自行进行分析。3) 圆形工作台的工作圆形工作台的回转运动由进给电动机M2经传动机构驱动。在使用时，首先必须将圆形工作台转换开关SA3扳至“接通”位置，即圆形工作台的工作位置。SA2为工作台手动与自动转换开关，SA3扳至“自动”位置时，SA31 断开，SA32 闭合，此时，由于SA31、SA33 断开，SA32 接通，这样就切断了铣床工作台的进给运动控制回路，工作台不可能作三个互相垂直方向的进给运动。圆形工作台的控制电路中，控制电源经1211151617222119200 接通接触器KM3线圈回路，使M2带动圆形工作台作回转运动。由于KM4线圈回路被切断，所以进给电动机仅能正向旋转。因此，圆形工作台也只能按一个方向作回转运动。4) 进给变速冲动进给变速冲动与主轴变速冲动一样，为了便于变速时齿轮的啮合，电气控制上设有进给变速冲动电路。但进给变速时不允许工作台作任何方向的运动。变速时，先将变速手柄拉出，使齿轮脱离啮合，然后转动变速盘至所选择的进给速度挡，最后推入变速手柄。在推入变速手柄时，应先将手柄向极端位置拉一下，使行程开关SQ6被压合一次，其常闭触点SQ62断开，常开触点SQ61 接通，控制电源经1211212217161519200 瞬时接通接触器KM3，进给电动机M2作短时冲动，便于齿轮啮合。5) 工作台快速移动铣床工作台除能实现进给运动外，还可进行快速移动。它可通过前述的方向控制手柄配合快速移动按钮SB5或SB6进行操作。当工作台已在某方向进给时，此时按下快速进给按钮SB5或SB6，使接触器KM5通电，接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸合，经丝杠将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工作台按原进给运动方向实现快速移动。当松开SB5或SB6时，KM5、YA线圈相继断电，衔铁释放，摩擦离合器脱开，快速移动结束，工作台仍按原进给运动速度和原进给运动方向继续进给。因此，工作台的快速移动是点动控制。工作台的快速移动也可以在主轴电动机停转情况下进行。这时应将主轴换向开关SA5扳向“停止”位置，然后按下SB3或SB4，使接触器KM1通电并自锁，操纵工作台手柄，使进给电动机M2起动旋转，再按下SB5或SB6，工作台便可在主轴不旋转的情况下实现快速移动。（3） 冷却泵电动机的控制与照明电路冷却泵电动机M3通常在铣削加工时由转换开关SA1操作。当转换开关扳至“接通”位置时，触点SA1闭合，接触器KM6通电，电动机M3起动，拖动冷却泵送出切削液。机床的局部照明由变压器T输出12V 安全电压，由开关SA4控制照明灯EL。（4）其它控制与保护铣床的运动较多，电气控制电路较复杂。为了保证刀具、工件和机床能够安全可靠地进行工作，应具有完善的联锁与保护。1) 主运动与进给运动的顺序联锁。进给运动电气控制电路接在主轴电动机接触器KM3触点之后。以保证在主电动机M1起动后，进给电动机M2才可起动；主轴电动机M1停止时，进给电动机M2应立即停止。2) 工作台六个进给运动方向间的联锁。工作台左、右、前、后及上、下六个方向进给运动分别由两套机械机构操作，而铣削加工时只允许一个方向的进给运动，为了避免误操作，采用电气联锁。当工作台实现左、右方向进给运动时，控制电源必须通过控制上、下与前、后进给的行程开关的常闭触点SQ32、SQ42 支路。当工作台作前、后和上、下方向进给运动时，控制电源必须通过控制右、左进给的行程开关的常闭触点SQ12、SQ22 支路。这就实现了由电气配合机械定位的六个进给运动方向的联锁。3) 圆形工作台工作与六个方向进给运动间的联锁。圆形工作台工作时不允许六个方向进给运动作任一方向的进给运动。电路中除了通过SA1定位联锁外，还必须使控制电路通过行程开关的常闭触点SQ12、SQ22、SQ32、SQ42，从而实现电气联锁。4) 进给变速冲动不允许工作台作任何方向的进给运动联锁。变速冲动时，行程开关SQ6动作，其触点SQ62 断开，SQ61 接通。因此，控制电源必须经过SA13 触点(即圆形工作台不工作)和SQ12、SQ22、SQ32、SQ42四个常闭触点(即工作台六个方向均无进给运动)，才能实现进给变速冲动。5) 保护环节。主电路、控制电路和照明电路都具有短路保护。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操作手柄，使其返回中间位置以切断控制电路来实现。三台电动机的过载保护，分别由热继电器FR1、FR2、FR3实现。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，除两台电动机停转外，进给运动也应停止，否则将撞坏刀具与工件。因此，FR1、FR3应串接在相应位置的控制电路中。当进给电动机过载时，则要求进给运动先停止，允许刀具空转一会儿，再由操作者总停机。因此，FR2的常闭触点只串接在进给运动控制支路中。l 示操作常见故障分析1. 主轴电动机不能起动。故障的主要原因有：主轴换向开关打在停止位置；控制电路熔断器FU1熔烧断；按钮SB1、SB2、SB3或SB4的触点接触不良或接线脱落；热继电器FR1已动作过，未能复位；主轴变速冲动开关SQ7的常闭触点不通；接触器KM3线圈及主触点损坏或接线脱落。2. 主轴不能变速冲动。故障的原因是主轴变速冲动行程开关SQ7 位置移动、撞坏或断线。3. 主轴不能反接制动。故障的主要原因有：按钮SB1 或SB2 触点损坏；速度继电器KS 损坏；接触器KM2线圈及主触点损坏或接线脱落；反接制动电阻R 损坏或按线脱落。4. 工作台不能进给。故障的原因主要有：接触器KM4、KM3线圈及主触点损坏或接线脱落；行程开关SQ1、SQ2、SQ3或SQ4的常闭触点接触不良或接线脱落；热继电器FR2已动作，未能复位；进给变速冲动行程开关SQ6常闭触点断开；两个操作手柄都不在零位；电动机M2已损坏；选择开关SA1损坏或接线脱落。5.进给不能变速冲动。故障的原因是进给变速冲动行程开关SQ6 位置移动、撞坏或断线。6. 工作台不能快速移动。故障的主要原因有：快速移动的按钮SB5或SB6的触点接触不良或接线脱落；接触器KM5线圈及触点损坏或接线脱落；快速移动电磁铁YA 损坏。l 分配任务学生分成8组，在模拟控制台上，完成X62W万能铣床电气控制电路部分线路的装接及故障排除。l 巡回指导 根据故障现象，按照找“片线点”的顺序，分析讨论排除故障的过程。 l 结束指导集中讲解学习中不足之处布置作业打扫卫生考核及评分（满分10分）1、接线完成后通电检查，全部正确得3分，不符合工艺或损坏器件，每处扣1分。2、在每组的模拟控制台上的控制电路中设置二个故障点，要求学生能够排除故障，每排除一个故障点得1分。3、每组讨论后派代表回答故障排除的思路，回答正确每个1分。4、每组派代表模拟操作故障排除过程中仪表、工具的使用方法，正确得1分。5、检查对机床实际接线图的识图能力，正确1分。6、学习完成后，整理工具、导线、仪表、图纸，打扫场地，1分。