平面磨床的电气控制维修宝典.docx

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平面磨床的电气控制维修宝典

平面磨床电气维修掌握要点

一、1.平面磨床的主要结构和运动形式

1-立柱2-滑座3-砂轮箱4-电磁吸盘5-工作台6-床身

图1

型平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮架、滑座、立柱等部分组成。

在床身上装有液压传动装置，以便工作台在床身导轨上通过压力油推动活塞作往复直线运动，实现水平方向进给运动。

工作台面上有T形槽，用以安装电磁吸盘或直接安装大型工件。

床身上固定有立柱，滑座安装在立柱的垂直导轨上，实现垂直方向进给。

在滑座的水平导轨上安装砂轮架，砂轮架由装入式电动机直接拖动，通过滑座内部的液压传动机构实现横向进给。

平面磨床砂轮的旋转运动为主运动，工作台完成一次往复运动时，砂轮架作一次间断性的横向进给，直至完成整个平面的磨削，然后砂轮架连同滑座沿垂直导轨作间断性的垂直进给，直至达到工件加工尺寸。

平面磨床的辅助运动，如砂轮架在滑座的水平导轨上作快速横向移动，滑座在立柱的垂直导轨上作快速垂直移动，以及工作台往复运动速度的调整等。

2.平面磨床的电力拖动及控制要求

基于上述磨床的工作性质和加工精度要求，对电力拖动控制方案提出如下要求：

1）平面磨床是一种精密加工机床，为了保证其加工精度要求，机床运行时要求平稳。

工作台往复运动在换向时要求惯性要小，无冲击力，因此，工作台的往复运动采用液压传动。

由电动机拖动液压泵，供应压力油，通过液压传动装置实现工作台的纵向进给运动，并通过工作台上的撞块操纵床身上的液压换向阀（开关），改变压力油的流向，实现工作台的换向和自动往复运动。

2）为了简化磨床的机械传动机构，采用多电动机单独拖动。

平面磨床采用三台电动机拖动，砂轮的旋转运动由装入式电动机直接拖动。

液压泵由液压泵电动机拖动，经液压传动装置完成工作台的往复（纵向进给）运动，砂轮架的横向进给运动，砂轮架的快速横向移动以及工作台导轨的润滑等。

拖动冷却泵的电动机为磨削加工提供冷却液。

3）为了提高磨削质量，要求砂轮有较高转速，通常采用两极（理想空载转速为3000r/min50Hz）的笼型异步电动机拖动。

为了提高调整运转的砂轮主轴的风度，采用装入式电动机拖动，电动机与砂轮主轴同轴，从而提高了磨床的加工精度。

4）平面磨削加工中，由于磨削温度高，为减少工件的热变形，必须使工件得到充分的冷却，同时冷却液能冲走磨屑和砂粒，以保证磨削精度。

5）平面磨床常用电磁吸盘，利用电磁吸力很方便地安装和加工小工件，且工件在加工过程中由于发热变形，电磁吸盘允许工件有自由伸缩余地，从而保证加工精度。

为了满足上述电力拖动控制方案的要求，对平面磨床的电力拖动控制系统提出以下几点要求：

1）砂轮、液压泵、冷却泵三台电动机都只要示单方向旋转。

2）冷却泵电动机应随砂轮电动机的开动而开动，若加工中不需要冷却液时，可单独判断冷却泵电动机。

3）在正常加工中，若电磁吸盘吸力不足或消失时，砂轮电动机与液压泵电动机应立即停止工作，以防止工件被砂轮切身力打飞而发生人身和设备事故。

不加工时，即电磁吸盘不工作的情况下，允许砂轮电动机与液压泵电动机开支，机床作调整运动。

4）电磁吸盘励磁线圈具有吸牢工件的正向励磁、松开工件的断开励磁、以及为抵消剩磁便于取下工件的反励磁控制环节。

5）具有完善的保护环节。

各电路的短路保护，各电动机的长期过载保护，零压、欠压保护，电磁吸力不足的欠电流保护，以及线圈断开时产生高电压，而危及电路中其它电器设备的过压保护等等。

6）机床照明电路与工件去磁的控制环节。

二．线路分析

图2为平面磨床电气控制电路图。

其电气设备安装在床身后部的壁盒内，控制按钮安装在床身左前部的电气操纵盒上。

图2中M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，都由KM1的主触点控制，再经X1插销向M2实现单独判断控制供电。

M3为液压泵电动机，由KM2的主触点控制。

1．控制电路

合上电源开关QS，若转换开关SA1处于工作位置，当电源电压正常时，欠电流继电器KA触点（3-4）+，若SA1处于去磁位置，SA1（3-4）+，便可进行操作。

（1）砂轮电动机M1的控制。

启动过程为：

按下SB1，SB1（4-5）±——KM1+自——M1+启动；停止过程为：

按下SB2，SB2（5-6）±——KM1-——M1-停止。

（2）冷却泵电动机M2的控制。

M2由于通过插座X1与KM1主触点相连，因此M2与砂轮电动机M1连锁控制，都由SB1和SB2操作。

若运行中M1或M2过载，触点FR1（1-2）-动作，FR1起保护作用。

（3）液压泵电动机M3的控制。

启动过程为：

按下SB3，SB3（4-8）±——KM2——M3+启动；停止过程为：

按下SB4，SB4（8-9）±——KM2-——M3-停止。

过载时：

FR2（2-3）-——KM2-——M3-停止，FR2起保护作用。

2．电磁吸盘控制电路

（1）电磁吸盘结构原理。

电磁吸盘与机械夹紧装置相比，具有夹紧迅速，不损伤工件，工作效率高，能同时吸持多个小工件，加工过程中工件发热可以自由伸延，加工精度高等优点。

但也有夹紧力不如机械夹得紧，调节不便，需用直流电源供电，不能吸持非磁性材料工件等缺点。

图2平面磨床电气控制电路图

（2）电磁吸盘控制电路。

它由整流装置、控制装置及保护装置等部分组成。

如图2所示，电磁吸盘整流装置由整流变压器T2与桥式全波整流器VC组成，输出110V直流电压对电磁吸盘供电。

电磁吸盘集中由SA1控制。

SA1的位置及触点闭合情况为：

充磁：

触点14-16、15-17接通，电流通路为：

15-17-KA-19-YH-16-14。

断电：

所有触点都断开。

退磁：

触点14-18、15-16、3-4（调整）接通，通路为：

15-16-YH-19—KA—R2-18-14。

当SA1置于“充磁”位置时，电磁吸盘YH获得110V直流电压，其极性19号线为正极，16号线为负极，同时欠电流继电器KA与YH串联，若吸盘电流足够大，则KA动作，KA（3-4）+反映电磁吸盘吸力足以将工件吸牢，这时可分别操作按钮SB1与SB3，启动M1与M3，进行磨削加工。

当加工完成时按下停止按钮SB2与SB4，电动机M1，M2与M3停止旋转

为便于从吸盘上取下工件，需对工件进行退磁，其方法是将开关SA1扳至“退磁”位置。

当SA1扳至“退磁”位置时，电磁吸盘中通入反向电流，并在电路中串入可变电阻R2，用以调节、限制反向去磁电流大小，达到既退磁又不致反向磁化的目的。

退磁结束将SA1拨到“断电”位置，即可取下工件。

若工件对去磁要求严格，在取下工件后，还要用交流去磁器进行处理。

交流去磁器是平面磨床的一个附件，使用时，将交流去磁器插头插在床身的插座X2上，再将工件放在去磁器上适当地来回移动即可去磁。

3．保护及其他环节

（1）电磁吸盘的欠电流保护。

为了防止平面磨床在磨削过程中出现断电事故或吸盘电流减小，致使电磁吸盘失去吸力或吸力减小，造成工件飞出，引起工件损坏或人身事故，故在电磁吸盘线圈电路中串入欠电流继电器KA，只有当直流电压符合要求，吸盘具有足够吸力时，KA才能吸合，KA（3-4）触点接通，为启动电动机做准备。

否则不能开动磨床进行加工。

若已在磨削加工中，则KA因电流过小而释放，触点KA（3-4）-断开，使得KM1-,KM2-,M1-停止，避免事故发生。

（2）电磁吸盘线圈YH的过电压保护。

电磁吸盘线圈匝数多，电感大，通电工作时存储大量磁场能量。

当线圈断电时在线圈两端将产生高电压，可能使线圈绝缘及其他电气设备损坏。

为此，该机床在线圈两端并联了电阻R3作为放电电阻。

（3）电磁吸盘的短路保护。

在整流变压器T2的二次侧或整流装置输出端装有熔断器作短路保护。

（4）其他保护。

在整流装置中还设有RC串联支路并联在T2二次侧，用以吸收交流电路产生过电压和直流侧电路通断时在T2二次侧产生浪涌电压，实现整流装置过电压保护。

FU1对电动机进行短路保护，FR1对M1进行过载保护，FR2对M3进行过载保护。

（5）照明电路。

由照明变压器T1将380V降为24V，并由开关SA2控制照明灯EL。

在T1一次侧装有熔断器FU3作短路保护。

三．平面磨床电气控制电路的设计

1、控制线路的改造及PLC的选用

用PLC设计平面磨床控制线路，控制电路中的电源电路、照明电路和主电路仍然保持不变。

在控制电路中，变压器TC的输出及整流器VC的输出部分去掉，用可编程控制器实现，为了保证各种联锁功能SB1～SB8接入PLC的输入端。

输出器件分三个电压等级，一个是接触器使用的380V交流电压，另一个是电磁吸盘使用的110V直流电，还有一个是照明使用的36V交流电压，这样也将PLC的输出口分为三组连接点。

用PLC平面磨床控制线路时，照明灯用开关SA控制，欠电流继电器KA作为输入信号，电磁吸盘的“充磁”与“退磁”转换开关SA1用两个按钮来替代。

接插器Xl用接触器KM3来替代。

并用两个按钮来控制冷却泵的启动与停止。

经过PLC改造后的平面磨床，对PLC的最低要求lO个输入点和6个输出点。

考虑要有一定的余量及PLC用220VAC电源比较方便，选用三菱公司FX2N一32MR比较合适，I/0（输入/输出）地址分配如表1所示:

表1I/0（输入/输出）地址分配表

输入（INPUT）

输出（OUTPUT）

功能

电路元件

PLC地址

功能

电路元件

PLC地址

砂轮启动按钮

SB1

X1

砂轮电动机M1控制

KM1

Y0

砂轮停止按钮

SB2

X2

KM2

Y1

液压泵启动按钮

SB3

X3

液压泵电动机M3控制

KM3

Y2

液压泵停止按钮

SB4

X4

KM4

Y3

冷却泵启动按钮

SB5

X5

冷却泵电动机M2控制

KM5

Y4

冷却泵停止按钮

SB6

X6

电磁吸盘充磁按钮

SB7

X7

电磁吸盘充磁控制

电磁吸盘退磁按钮

SB8

X10

电磁吸盘退磁控制

照明灯控制

SA

X11

照明灯

EL

Y5

欠电流继电器KA输入

KA

X0

2、PLC的外部接线

根据上述硬件选型及工艺要求，绘制PLC控制电路原理图，绘制PLC控制电路。

1）KM3和KM4接触器线圈支路，设计了互锁电路，以防止操作故障。

2）PLC输入回路中，信号电源由PLC本身的24V直流电源提供，所有输入COM端短接后接人PLC电源DC24V的（+）端。

输入口如果有有源信号号装置，根据驱动的负载的电压选择合适的交/直流电源。

3）PLC采用继电器输出，380V接触器线圈电压更换为220V，照明灯的安全电压是24V。

4）根据上述设计，对照主回路检查交流控制回路，PLC控制回路，PLC控制程序等。

全部符合设计要求后，绘制出最终的电气原理图。

经PLC改造的平面磨床电气控制线路的I/0接线如图3所示。

图3平面磨床电气控制线路的I/0接线

3、流程图设计

根据控制要求画出程序控制流程图，如图4所示。

图4磨床控制的控制流程图

4、梯形图

PLC平面磨床电气控制线路的PLC梯形图（LAD）如图5所示：

工作时，先按下充磁按钮，平面磨床处于充磁状态，当电磁吸盘的充磁电流足够大时，欠电流继电器KA（X000）自动吸合，三台电动机可启动工作。

在工作过程中，只要欠电流继电器KA松开（吸力不足）或按下了退磁按钮，三台电动

机便会立即停止。

起到保护作用。

照明灯可随时打开和关闭。

图5PLC梯形图

平面磨床机械部分维修

 平面磨床维修前准备工作及其检查项目

      平面磨床修理前的准备工作主要包括对所修机床修前状态的调查，即对机床的精度状况、故障情况的调查和分析，然后编制技术准备书，制定基本修理方案，列出所要更换或修复零件的明细表。

准备工作的好坏直接影响到大修工作的顺利进行和维修质量，应力求准确、全面、可行。

准备工作及其检查项目有如下几项：

!

A3k!

P1T1V      

（1）检查磨头进给落刀情况，以确定是否更换丝杠副。

!

k7]'i%g1c2a7Q*o      

（2）调查机床使用中有没有“抱轴”现象，轴承的承载能力如何，并现场观察磨头主轴、轴瓦磨损情况，确定主轴轴瓦的修换。

3q9};S0d）B.y"p7s  A      （3）检查床身、立柱、滑板各处导轨有没有严重拉毛和磨损情况，确定修复方案。

      （4）观察工作台速度均匀性，再检查液压缸磨损情况，确定液压缸修复方案。

2_/S7Z.H）B）m%`9U（5）观察液压泵工作性能，初步了解操纵箱的性能。

听液压泵声音，测流量及压力参数，确定液压泵修换情况。

+G,T*U.\1k  o（6）检查磨头进给和爬行情况，确定磨头液压缸修复方案。

（7）对其它零部件磨损情况的调查、了解。

（8）了解用户对修理的要求。

完成以上工作后，即可着手编制技术准备书。

M7120A平面磨床的一般拆卸顺序

（1）切断电源，卸下各防护罩，拆去机床与油箱、冷却箱的连接管道及电气接线。

（2）卸下磨头体：

只要拆下磨头体上的磨头液压缸活塞杆上的紧固螺母，即可沿燕尾导轨吊出磨头体，此时，应将磨头体降至立柱下部。

（3）卸下滑板：

将滑板与滑板底之间联接螺钉拆去即可将滑板卸下。

（4）拆卸立柱及滑板底：

将立柱联接螺钉松开，拔出定位销，将立柱吊下后再拆卸滑板底及升降丝杠副。

9M;{'^-r"u,H）@    （5）卸下电磁吸盘台面及工作台，拆卸床身上的台面液压缸。

    （6）卸下液压操纵箱及油路。

    （7）拆下手摇机构。

"x!

j,b/p）N#w,M0}（y      拆卸时应注意，对主要零部件，如磨头主轴、台面液压缸、工作台等，应妥善放置，避免发生碰伤或放置不当使零部件发生变形等。

$t"#J2H）3t9a（e

平面磨床修理常用的专用工具和测量器

平面磨床修理中常用的专用工具和测量器具一般按准备工作的情况配备，见下表。

平面磨床修理常用的专用工具及测量器具

序号    名  称    规格／mm    数量    用    途

:

V1}:

g4g&l,~  F3T,z1    框式水平仪    每格    1    测量各导轨几何精度及安装精度

2    百分表    每格    1    同上及磨头主轴精度等

3    等高块、量块          3    测量工作台面平面度

0{,S*|3C08a4~4    塞尺    最薄    1套    测配合间隙

5    测量桥板    200    1    测量床身导轨平行度

6    平尺    40×1500    1    刮床身导轨时用

7    V形直尺    50×1500    1    刮床身导轨时用

1R（~8C%g（M（H8    平尺    50×1000    1    测台面平面度

/}:

~6]+O1d9    秒表          1    测台面换向时用

9u'O  K2@0Z*L&t&C（i10    十字扳手          1    调整轴承间隙

11    导轨样板          2    精刨床身或工作台导轨

12    专用角尺    200×300    1    测磨头主轴对台面的垂直度和平行度

/D1K  c4H:

@'`13    平板    400×400    1    刮后床身平面

14    平板    400×600    1    刮立柱导轨面

15    定心套          2    装配主轴

1k"l4-M'Q"e:

i

-W'_*z"W7_*L磨床主轴漏油的故障原因及排除方法

      磨床主轴漏油的故障原因及排除方法如下：

（C,k）P7h0R8C3Z3z1c%M      

（1）进入主轴轴承的油液过多。

应控制轴承的输入油量至适当值。

  C9W2g,Q）O.Q;c      

（2）水银开关的浮子动作不灵活，使回油受阻。

应提高浮子动作灵活性，使回油通道畅通。

3f"_7|7H,v2]      （3）密封圈及法兰盖与主轴间隙太大。

应控制好前后法兰盖及密封圈与主轴之间的间隙为~，四周均匀

&J（t'e*^6a  p  磨床床身导轨通常采用的修复工艺

%k,z0Z7i!

A:

g6K-B有关床身导轨的修复工艺有导轨磨床磨削修复工艺及刮削修复工艺。

刮削修复工艺见下表。

导轨磨床磨削修复工艺说明如下：

4h8g  z6@%^/E-P$\

（1）按要求做好修磨前的准备工作。

5T5e'_7@8@1+Z

（2）以后床身平面为基准，调整机床的安装水平，要求纵横向（1000∶）mm。

（3）在导轨磨床上修磨床身导轨至精度要求，修磨量要尽量少，

;F7\2f  T（o（4）检查床身导轨的各项精度。

+s#x7Q"e#M+v$X-@/G5|

床身导轨的修复工艺

7h;m+S1x;p2序

号    工  序

名  称    要  求

项  目    允差

!

_&z4t8n1V'w9D8c  w:

n／mm    需用工具、检具名称及规格／mm    工        艺  

5y$U4j-`+~6W.X0f

*~%S4j,[（i.v,d6A说        明

4l!

U6p  m;[  n1@#G9T6g1    床身V形导轨的刮研    

（1）导轨在垂直平面内的直线度

#F2U9h  P3]2^5p

（2）导轨在水平平面内的直线度

（3）刮削接触点数

-n+W*H1C  E%d4j8N

f!

V）S3b;b'R-f6F&5

（4）表面粗糙度    1000∶

全长∶

9N!

s8u&L1b.["E只许凹

'w0f4j3`）E（`0t4/H  R1000∶

全长∶

≥16点/25×25

6|4w,]（i,\8K7h:

L8X2m

μm    

（1）1500V形直尺

4S6V+Y!

F4n*L6H

（2）格框式水平仪

.],|9I）R5c%s）M4e（3）200V形水平仪座

4\2W7`!

[3T&}

'D:

u,u;c（g#J9s2S（4）百分表，磁性表座    

（1）用V形平尺拖研刮削至要求

+`+[&X'c/V7I  S/u+}（g&q7K5W'W（C/C*P

（2）将水平仪放在V形水平座上按V形座长度逐段测量，画出垂直平面内导轨的直线度曲线，再按曲线修正其直线度

（3）水平面内的直线度，一般用光学平直仪测量。

也可以用V形直尺精度及拖研工艺来保证，即V形直尺与导轨拖接长度不能超过V形直尺总长的1/3

（4）检查V形导轨与床身后平面的平行度

*{4]%g5p9k+\0l;N/y$]9W0K2    床身平导轨的刮研    

（1）平导轨对V形导轨的平行度

（2）平导轨在垂直平面内的直线度

（3）刮削接触点数

*J/r!

F1B/\:

_1i）f0K（4）表面粗糙度    全长：

1000∶

1H*H+O&a*h51000∶

全长∶

1@5V（~/w$A（只许中间凹）．

≥16点/25×25

2I8y8L2k3y6u.v:

T9@8S

）j9s-n&"O0N*h3o*c,c-K"μm    

（1）1500平形直尺

5_;q-|*T$U3w/q'o  Q2T+O#e

（2）200测量桥板

7Q&s4|:

d:

Y+H/M

（3）格框式水平仪

（1）用平尺拖研刮削平导轨

（2）按放置水平仪，以桥形板长度移动，逐段测量，水平仪在全长上读数的最大代数差即是导轨对导轨的平行度误差，其水平面的直线度亦可用水平仪按上述测量方法测出

3床身后平面的刮削    

（1）后床身平面与床身导轨的平行度

（2）0q.J5F!

s;s

（2）后床身平面的接触点数    纵向：

1000∶

（3）横向：

1000∶

（4）≥10点/25×25

（1）400×400平板

%I*x+k'_#U9j'[&k（V,M1p"h+t2O"W1I

（2）格水平仪

-u%{:

z%Q'm;k-c#h（3）200测量桥板    

（1）床身导轨刮研修复后，应再刮后床身平面，复检接触点数及与导轨的平行度

"V;H9w;M#E+]

（2）用平板拖研刮削后床身至要求

（3）检查后床身平面对导轨的平行度，在纵向和横向分别测量，两水平仪的读数即为平行度误差

平面磨床主要部件的修理一般顺序

平面磨床主要部件的修理一般按下列顺序进行，也可以根据修理条件采用几个部件同时进行或交叉进行。

;\#W）P.C,J

（1）床身导轨、立柱导轨修复。

;O:

X"D;V;U"I）[

（2）工作台导轨修复。

#M1k"I&|;b$|6i3M7（3）滑板底导轨修复。

;S"j&g"%@-^;o&H5D3n（4）滑板燕尾导轨修复。

#t  t7l/r.a（5）磨头修复、磨头体燕尾导轨修复。

;Z5P（j/H3@（6）液压缸修复。

1E2f%z.U3y8`（7）操纵箱及油路、油箱修复。

（8）升降丝杆副修复。

  X+b"b1T）N$F-n5h0K:

Y!

s（9）其它部件修复。

#Y7G/x,T7{;p（|+f,Q9b

  平面磨床导轨磨损修复方法

平面磨床导轨修复视导轨磨损情况的不同，通常采用以下三种方法：

（1）用导轨磨床直接修磨床身导轨，配磨工作台导轨。

这种方法不需再刮削、修复接触点，只需配磨工作台导轨后，修复其接触面积即可。

（2）用导轨磨床修磨床身导轨，再配刮工作台导轨，修复接触点。

    （3）用全刮削方法修复床身、工作台导轨，修复工作量大。

*E6o0U$k,p0}6C2~      当导轨面有严重的啃痕、拉毛