MUP320型铣床主轴电路的分析和技术改进

【论文摘要】分析MUP320型铣床的主轴电路，指出其存在的问题，并提出改进的方法。经实际运行，效果良好。

在机床的电气设备维修和技术改造的过程中，必须对原机床电气设备的工作原理进行仔细的分析和认真的研究，对经常出现的故障，找出原设计的不足、缺陷和可能存在的隐患，提出合理的改进方案。针对某机械加工厂从捷克进口的一台MUP320型铣床主轴电路存在的问题，我们对其进行了技术改进。

1基本概况

　　该铣床机械部分较简单，但电气控制部分比较复杂。主轴和工作台的调速是液压调速；主轴、工作台的各种运动全部是由按钮控制，控制按钮有近60个，共有4台电动机。主轴电动机功率4.5kW,实现主轴的拖动，能够正、反转，采用Y-Δ降压起动。工作台移动电动机功率1.5kW,只要求单方向运转，工作台在空间各方向的移动，是分别由6个电磁离合器来控制；工作台的高低速挂档是由2个高低速挂档电磁离合器分别控制。机床的液压油由液压泵提供，液压泵电动机能够正反转。冷却泵电动机只要求单方向运行，由转换开关控制。

2铣床主轴部分的电气控制原理

　　图1和图2分别是该铣床主轴部分的主电路图和控制电路图。此电路是根据原机床的电气原理图绘制，由于原图中所有电器符号与我国的电器符号标准不一样，因此图1和图2中的各电器符号均改为符合我国标准的电器符号。

图1　主轴主电路图

图2　主轴控制电路图

2.1主轴主电路的工作原理

　　主轴电动机功率4.5kW,Δ接法；为减小起动电流，采用Y-Δ起动，用接触器KMY和KMΔ完成起动与运行的切换。主轴电动机起动时接触器KMY通电，主轴电动机定子绕组为Y形接法，起动电流减小为直接起动电流的1/3,一段时间后，KMY断电，KMΔ通电，电动机定子绕组换接成Δ接法。
　　由加工工艺要求，主轴应能顺铣和逆铣，故要求主轴电动机能够正转和反转，从主电路中可以看出，接触器KM1和KM2用于完成主轴电动机的正反转控制。当接触器KM1通电接通时，主轴电动机正转，主轴顺铣；当接触器KM2通电接通时，主轴电动机反转，主轴逆铣。

2.2主轴控制电路的工作原理

　　由于整个机床所用的电器比较多，线路比较复杂，为了安全，所有电器均采用36V供电，继电器用直流供电（见图2所示）。其中KAJ是工作台向左移动的控制继电器，KAB是工作台向右移动的控制继电器，SA1是主轴电动机正反转控制的转换开关，共有3个操作位置：Ⅰ位—主轴正转控制；Ⅱ位—主轴反转控制；0位—主轴停止；SA2是主轴具有不同加工过程控制的转换开关，当触点SA2-2和SA2-3闭合时，主轴单独转动；当其触点SA2-4闭合时，工作台向右移动同时主轴正转，工作台向左移动同时主轴反转；当其触点SA2-5闭合时，工作台向左移动同时主轴正转，工作台向右移动同时主轴反转；KT1是控制主轴起动的时间继电器。
　　合上总电源开关，电源向变压器供电，时间继电器KT1通电，其延时断开动合触点KT1瞬时闭合，延时闭合动断触点KT1瞬时断开，接触器KMY通电，主轴电动机为Y形接法准备起动。
　　假设主轴单独正向旋转。转动转换开关SA2,使SA2-2和SA2-3触点闭合，转动转换开关SA1在Ⅰ位，接触器KM1通电，主轴电动机Y形接法起动；同时时间继电器KT1断电，经延时，其延时断开动合触点断开，延时闭合动断触点闭合，接触器KMY断电而KMΔ通电，主轴电动机起动结束，Δ接法运行，同时时间继电器KT1通电，其延时断开动合触点闭合，延时闭合动断触点断开，为下次起动作准备。
　　如果要求主轴电动机单独反向旋转，可把转换开关SA1置Ⅱ位，接触器KM2通电，主轴电动机开始Y形接法起动经延时自动切换成Δ形接法运行，其过程与上述主轴正转过程一样，把转换开关SA1置0位，接触器KM1或KM2断电释放，主轴电动机停止。

3控制电路的特点和存在问题

　　通过上述的分析，可以发现该控制电路有以下的特点：起动时，在正反转接触器KM1或KM2通电之前，接触器KMY已经先通电吸合，也就是说KMY的主触点是空载接通电路；主轴停止时，正反转接触器KM1或KM2先断电，而后接触器KMΔ才断电，说明KMΔ的主触点是空载分断电路，这样就可以延长KMΔ和KMY的寿命。但该电路在设计上存在以下的问题。
　　（1）在设计控制电路时，应掌握一个原则，就是线路中若某个电器暂时不起作用或其作用已经完成，就要使该电器不通电或断电。通过上述的分析可以看出，在总电源开关合上后，主轴起动之前，以及主轴正常运行之后的两段时间内，时间继电器KT1是一直通电的，而在这两段时间内，时间继电器KT1是不起作用或作用已经完成，应使时间继电器KT1不通电或断电才比较合理。
　　（2）当时间继电器KT1一旦出现故障而不能起作用时，该电路就有可能出现主轴电动机直接起动的危险和接触器KMΔ不会断电的现象，其可靠性不高。

4主轴控制电路的改进

　　针对原机床主轴电动机的控制电路中存在的问题和隐患，对原电路作了一些改进，改进后的控制电路如图3所示。

图3　改进后的主轴控制电路图

　　其中KA是多增加的一个中间继电器，SA1-3触点在Ⅰ或Ⅱ位置都接通。工作原理ⅡⅠ如下：当总电源开关闭合给控制电路供电后，各电器均不通电。仍以需要主轴电动机单独转动为例说明其控制原理。此时把转换开关SA1置Ⅰ或Ⅱ位，SA2置于适当的位置，则SA1-3和SA1-1或SA1-2接通,SA2-2接通，中间继电器KA通电，KA触点闭合使接触器KMY以及时间继电器KT1通电，主轴电动机Y形接法，主轴正反转接触器KM1或KM2通电，主轴电动机Y形起动，经延时，时间继电器KT1的延时断开动断触点KT1断开，延时闭合动合触点KT1闭合，接触器KMY断电，KM?通电主轴电动机起动结束，正常运行；与此同时，时间继电器KT1断电。
　　当主轴停止时，把SA1置0位，则KM1或KM2断电，KM?断电，电动机停止转动。在接触器KM1和KM2的线圈电路中串入KMY的常开辅助触点，是为了使KMY先空载通电闭合，KM1或KM2再通电闭合。
　　从以上的分析上看，改进后控制电路既保持了原机床控制电路的特点，又克服了原电路存在的缺陷，使电路的可靠性大大得到提高，并经实际运行，效果比较好。而控制电路仍有可以进一步改进的地方，例如：电动机在起动完成后由Y形换接为Δ形时，两个接触器仍然是带载分断和接通电路（原控制电路也存在此问题），如果能使KMY和KM?间的切换也是空载操作，效果会更好一些。

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MUP320型铣床主轴电路的分析和技术改进

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