AICEYA760型銑床電氣改造

丁少文 衛(wèi)林葉 張 勇

中航工業(yè)陜西飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限公司機(jī)械動(dòng)力公司 陜西漢中市

中航工業(yè)陜西飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限公司機(jī)械動(dòng)力公司AICEYA760型銑床是法國20世紀(jì)70年代產(chǎn)品，機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高，一直以來都是公司加工飛機(jī)復(fù)雜鋁合金零件的主要設(shè)備。由于使用時(shí)間較長，近年來設(shè)備故障不斷，嚴(yán)重影響公司正常生產(chǎn)任務(wù)。為此，在詳細(xì)分析設(shè)備故障原因后，對其進(jìn)行維修改造，恢復(fù)了設(shè)備原有功能。

一、問題的提出

經(jīng)分析，該銑床故障與機(jī)械部分結(jié)構(gòu)沒有太大關(guān)系，機(jī)床主要功能基本由電氣控制實(shí)現(xiàn)，電氣控制線路復(fù)雜，控制元件采用大量小型直流繼電器和雙狀態(tài)直流繼電器，控制線路中采用大量阻容回路。由于使用時(shí)間長，機(jī)床線路老化，阻容元件變值，小型直流繼電器特別是雙狀態(tài)直流繼電器工作不穩(wěn)定，繼電器觸頭容量小且觸點(diǎn)接觸不良，造成機(jī)床故障頻繁。此外，機(jī)床電氣系統(tǒng)中的元器件國產(chǎn)元件無法替代，設(shè)備長期得不到有效的維護(hù)修理，也是設(shè)備的使用狀態(tài)逐漸惡化的主要原因。由于設(shè)備故障主要由電氣控制系統(tǒng)引起，因此必須對其進(jìn)行改造。改造原則是簡化機(jī)床控制線路，保留原機(jī)床的電機(jī)及部分限位開關(guān)，廢除原機(jī)床的線路及元件，重新設(shè)計(jì)機(jī)床的主線路與控制線路，機(jī)床元器件全部選用國產(chǎn)件，增強(qiáng)其互換性，方便今后維修。

二、改造實(shí)施

AICEYA760型銑床動(dòng)力系統(tǒng)由3kW主軸電機(jī)、1.47kW工作臺拖動(dòng)電機(jī)和0.1kW冷卻泵電機(jī)組成。主控回路見圖1，主軸電機(jī)M1由交流接觸器KM1控制運(yùn)行，冷卻泵電機(jī)則由轉(zhuǎn)換開關(guān)QS2控制運(yùn)行，工作臺拖動(dòng)電機(jī)M3由交流接觸器KM2與KM3控制正反向運(yùn)行。機(jī)床電源由轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1控制其接通與斷開，考慮到維修方便，具有良好的互換性，KM1與KM2、KM3均選用國產(chǎn)CJO-10型380V接觸器。在程序控制部分的繼電器，均采用MY4N型24V直流繼電器，該型繼電器體積小，而觸頭容量大，工作可靠，有助于機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)機(jī)床的控制回路大體可分兩大部分即主軸電機(jī)的控制與工作臺拖動(dòng)電機(jī)的控制。

圖1 AICEYA760型銑床主控回路

1.主軸控制（圖 2）

圖2 AICEYA760型銑床主軸控制

合上轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1，機(jī)床接通電源，變壓器TC得電，其輸出端有電壓輸出，此時(shí)按下啟動(dòng)按鈕SB2，硅整流器VC1的輸入端有24V交流電壓輸入，同時(shí)其輸出端輸出24V直流電壓，主軸電機(jī)剎車線圈TL得電，主軸電機(jī)M1制動(dòng)釋放，同時(shí)直流繼電器KM4線圈得電吸合，25與27間常開觸點(diǎn)KM4閉合自保，而7與9間常開觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM1線圈得電吸合，KM1主觸頭動(dòng)合接通電機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，形成兩個(gè)控制回路：①21→SB1→23→SB3→25→SB2（KM4）→27→VC1→TL（KM4）；②U2→FR1→1→FR2→3→FR3→5→FU2→7→KM4→9→KM1→43→FU3→V2。

主軸電機(jī)帶有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，其制動(dòng)釋放線圈電源為直流24V，將制動(dòng)釋放線圈TL與繼電器KM4線圈并聯(lián)，這樣可保證主軸電機(jī)啟動(dòng)前電機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)釋放，而在主軸電機(jī)停止時(shí)，電機(jī)制動(dòng)釋放線圈TL與繼電器KM4線圈同時(shí)失電，實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)制動(dòng)。在主軸變速手柄旁邊裝有按鈕SB3，其主要功能：①可對主軸電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)，使變速時(shí)齒輪易于嚙合；②可對主軸電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)；③可對主軸電機(jī)進(jìn)行停止控制，這些功能都為機(jī)床的操作帶來方便。

2.工作臺的控制

（1）工作臺縱向左右運(yùn)動(dòng)。由交流接觸器KM2、KM3控制電機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，而接觸器KM2與KM3的工作則由繼電器KM5與KM6來控制。工作臺縱向的工作進(jìn)給與快速移動(dòng)則由手柄開關(guān)SA1-4控制，分別由工作進(jìn)給離合器EL1與快速移動(dòng)離合器RL1來實(shí)現(xiàn)。

①工作臺向右。將工作臺縱向控制手柄SA1扳置“向右”位置時(shí)，手柄開關(guān)SA1-2閉合，繼電器KM5線圈得電吸合，其7與11之間常開觸點(diǎn)KM5閉合，接觸器KM2線圈得電吸合，拖動(dòng)電機(jī)M3正向啟動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)繼電器KM5、8與28之間常開觸點(diǎn)閉合，電磁離合器EL1得電，工作臺向右做工作進(jìn)給，而10與12之間常開觸點(diǎn)KM5閉合，實(shí)現(xiàn)自保，其控制回路為：8→SA1-1→10→SA1-2→12→SQ1→14→SQ2→16→KM6→18→KM5→2。當(dāng)需要工作臺快速向右移動(dòng)時(shí)，只需將縱向控制手柄SA1扳置“快速”位置，手柄開關(guān)SA1-4斷開工作離合器EL1電源，同時(shí)接通快速離合器RL1電源，并配合機(jī)械的轉(zhuǎn)換，這時(shí)工作臺將快速向右移動(dòng)，當(dāng)松開快速手柄后，其手柄開關(guān)SA1-4則斷開快速離合器RL1電源，同時(shí)又接通工作離合器EL1的電源，工作臺仍將做向右工作進(jìn)給，當(dāng)需要停止時(shí)，只要將手柄開關(guān)SA1扳置“停止”位置，手柄開關(guān)SA1-1斷開電源，繼電器KM5線圈失電釋放，進(jìn)給電機(jī)與離合器同時(shí)停止工作，工作臺向右運(yùn)動(dòng)停止。

②工作臺向左。工作臺向左運(yùn)行與工作臺向右運(yùn)行原理相同，只要將縱向控制手柄SA1扳置“向左”位置時(shí)，10與20之間手柄開關(guān)SA1-3閉合，繼電器KM6線圈得電吸合，控制工作臺向左運(yùn)動(dòng)，其控制回路為：8→SA1-1→10→SA1-3→20→SQ3→22→SQ4→24→KM5→26→KM6→2,其中 10與 20之間 KM6的常開觸點(diǎn)為繼電器KM6自保。

（2）工作臺的垂直運(yùn)動(dòng)。工作臺垂直方向上下運(yùn)動(dòng)由繼電器KM8與KM9來控制實(shí)現(xiàn)，其中工作進(jìn)給與快速移動(dòng)則由垂直控制手柄控制其工作離合器EL2與快速離合器RL2的得電與失電實(shí)現(xiàn)。另外工作臺做垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，須將垂直/橫向選擇開關(guān)扳置“垂直”位置，這時(shí)選擇開關(guān)SA4接通，繼電器KM7得電工作，工作臺方可作垂直方向的運(yùn)動(dòng)。

①工作臺向下。將工作臺垂直向手柄SA2扳置“向下”位置時(shí)，手柄開關(guān)SA2-2接通，繼電器KM8線圈得電吸合，其7與11之間常開觸點(diǎn)KM8閉合，接觸器KM2線圈得電吸合，電機(jī)M3得電正向啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)8與74之間常開觸點(diǎn)KM8閉合，電磁離合器EL2得電，這時(shí)工作臺向下做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其控制回路為：8→KM7→36→SQ13→SQ14→38→SA2-1→40→SA2-2→42→KM7→44→SQ5→46→SQ6→52→KM9→54→KM8→2，繼電器KM8通過40→V1→45→KM8→42回路實(shí)現(xiàn)自保。當(dāng)需要工作臺快速下降時(shí)，只需將垂直控制手柄SA2扳置“快速”位置，手柄開關(guān)SA2-4斷開工作離合器EL2電源，同時(shí)接通快速離合器RL2電源，這時(shí)工作臺將快速向下移動(dòng)，當(dāng)松開快速手柄后，其手柄開關(guān)SA2-4則斷開快速離合器RL2電源，同時(shí)接通工作離合器EL2電源，工作臺將仍做向下工作進(jìn)給。當(dāng)需要工作臺運(yùn)行停止時(shí)，只要將手柄SA2扳置“停止”位置，手柄開關(guān)SA2-1斷開電源，繼電器KM8線圈失電釋放，進(jìn)給電機(jī)與離合器同時(shí)停止工作，工作臺向下運(yùn)行停止。

②工作臺向上。工作臺向上的控制原理與工作臺向下的控制原理相同，將垂直控制手柄SA2扳置“向上”位置時(shí)，40與60之間手柄開關(guān)SA2-3接通，繼電器KM9得電吸合，7與15之間KM9常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM3線圈得電吸合，電機(jī)M3反向啟動(dòng)，拖動(dòng)工作臺向上運(yùn)行，其控制回路為：8→KM7→36→SQ13→SQ14→38→SA2-1→40→SA2-3→60→KM7→62→SQ9→64→SQ10→70→KM8→72→KM9→2；繼電器 KM9通過40→V2→47→KM9→60回路實(shí)現(xiàn)自保。

（3）工作臺的橫向運(yùn)動(dòng)。工作臺的橫向運(yùn)動(dòng)與工作臺垂直運(yùn)動(dòng)的控制原理基本相同，工作臺橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)需要將工作臺垂直/橫向選擇手柄扳置“橫向”位置，其選擇開關(guān)SA4斷開繼電器KM7線圈電源，KM7失電，其觸點(diǎn)釋放復(fù)位，這時(shí)工作臺可做橫向運(yùn)動(dòng)。

①工作臺向前。將工作臺橫向控制手柄SA3扳置“向前”位置時(shí)，手柄開關(guān)SA3-3接通繼電器KM8線圈得電吸合，電機(jī)M3正向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)工作臺向前運(yùn)行，其控制回路為：8→KM7→56→SA3-1→58→SA3-3→42→KM7→48→SQ7→50→SQ8→52→KM9→54→KM8→2；繼電器 KM8通過 58→V3→45→KM8→42回路實(shí)現(xiàn)自保，工作臺的工作運(yùn)行與快速移動(dòng)通過手柄開關(guān)SA3-4控制實(shí)現(xiàn)。

②工作臺向后。工作臺向后運(yùn)行與向前運(yùn)行原理相同。其控制回路為：8→KM7→56→SA3-1→58→SA3-2→60→KM7→66→SQ11→68→SQ12→70→KM8→72→KM9→2；繼電器 KM9通過58→V4→47→KM9→60回路實(shí)現(xiàn)自保。

工作臺的運(yùn)行是通過控制工作臺拖動(dòng)電機(jī)的正、反向運(yùn)行，以及控制工作離合器與快速離合器的得電與失電并與機(jī)械配合實(shí)現(xiàn)了工作臺6個(gè)方向的工作進(jìn)給與快速移動(dòng)。而工作臺的進(jìn)給速度則有機(jī)械上不同齒輪的相互嚙合實(shí)現(xiàn)。

此外，在機(jī)床電氣線路的設(shè)計(jì)中，設(shè)置了熔斷器FU1～FU8對機(jī)床的主回路和各種控制回路做短路保護(hù)，而主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)及工作臺拖動(dòng)電機(jī)，則分別由接觸器KM1與KM2、KM3進(jìn)行欠壓與失壓保護(hù)，由熱繼電器FR1、FR2及FR3進(jìn)行過載保護(hù)。并在線路中設(shè)置限位開關(guān)SQ13與SQ14作為手動(dòng)工作臺垂直升降搖把的安全保護(hù)。限位開關(guān)SQ1與SQ3、SQ5與SQ7、SQ9與SQ11做工作臺縱向向右與向左，垂直方向向下與向上，橫向向前與向后的工作限位，SQ2與SQ4、SQ6與SQ8、SQ10與SQ12為工作臺縱向向右與向左，垂直方向向下與向上，橫向向前與向后的終點(diǎn)限位，從而保證了機(jī)床運(yùn)行安全可靠。

此次對機(jī)床的成功改造，證明早期購買的外國機(jī)床，大部分設(shè)備技術(shù)狀態(tài)還是較好的，只是在維修時(shí)由于缺乏相關(guān)備件，才導(dǎo)致設(shè)備不能正常使用，淘汰十分可惜。如果能夠利用自身技術(shù)加上國產(chǎn)可替代的零部件及元器件，將這些舊設(shè)備加以改造，完全可以恢復(fù)其生產(chǎn)能力，給企業(yè)節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)。