一、万能铣床概述

铣床是一种高效率的铣削加工机床，可用来加工各种表面、沟槽和成形面等。在装上分度头后，它可以加工直齿轮和螺旋面，装上回转圆工作台，则可以加工凸轮和弧形槽。铣床的用途广泛，在金属切削机床使用数量上仅次于车床。铣床的类型很多，有立铣、卧铣、龙门铣、仿型铣以及各种专用铣床。各种铣床在结构、传动形式、控制方式等方面有许多类似之处。

1.卧式万能铣床的主要结构及运动情况

卧式万能铣床型号的含义如图5-3 所示。

图5-3　卧式万能铣床型号的含义

卧式万能铣床结构示意如图5-4 所示，它由床身和工作台两大部分组成。

图5-4　卧式万能铣床结构示意

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

固定在底座上的箱型床身4 是机床的主体部分，床身固定在底座1 上，用来安装和连接机床的其他部件，在床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。在床身上部有水平导轨，其上装有带有导杆支架（一个或两个）的悬梁5，悬梁可沿水平导轨移动来调整铣刀的位置。铣刀装在由主轴带动旋转的刀杆上。刀杆支架6 装在悬梁的下面用以支撑刀杆，以提高其刚性，刀杆支架也可沿悬梁作水平移动。床身的前面装有垂直导轨，升降台14 装在床身前侧面的垂直导轨上，可沿垂直导轨上下移动。在升降台上部有水平导轨，其上装有可在平行于主轴轴线方向横向移动（前后移动）的溜板，溜板上部装有可以转动的回转台10。工作台8 装在回转台的导轨上，并能在导轨上作垂直于主轴轴线方向的移动。由此可见，由燕尾槽固定于工作台上的工件，通过工作台、溜板、升降台，可以在上下、左右及前后3 个相互垂直方向实现任一方向的调整和进给。也可通过回转台绕垂直轴线左右旋转45°，实现工作台在倾斜方向的进给，以加工螺旋槽。另外，工作台上还可以安装圆形工作台以扩大铣削加工范围，因此称为万能铣床。

卧式万能铣床有3 种运动：主轴带动铣刀的旋转运动为主运动；加工过程中工作台带动工件在3 个相互垂直方向上的直线运动为进给运动；工作台在3 个相互垂直方向的快速直线运动，以及工作台的旋转运动为辅助运动。

2.万能卧式铣床的电力拖动特点与控制要求

（1）铣削加工有顺铣和逆铣两种形式，分别使用顺铣刀和逆铣刀。由于顺铣和逆铣对主轴转向的要求不同，因此要求主轴电动机能正反向运转。为减轻负载的波动对铣刀转速的影响，消除铣削加工时的振动，以保证加工质量，而在主轴上装有飞轮。主轴由主轴电动机经主轴变速箱驱动，可获得18 种转速，调速范围为50。

（2）由于主轴装有飞轮，旋转惯性大，要求主轴电动机有停车制动控制。

（3）工作台3 个方向的移动由同一台电动机拖动，由于每个方向的移动都是双向的，所以要求工作台拖动电动机（进给电动机）能正、反向运转，并在同一时间里只容许在一个坐标轴向上移动，3 个坐标轴向之间应有相互联锁的作用。

（4）工作台的运动有进给运动与调整运动，进给电动机与进给箱装在升降台上。工作台在3 个方向上的进给运动，是由进给电动机经进给变速箱获得18 种不同转速，再经不同传动路线传递给3 个进给丝杠后实现的。同一方向有慢速进给与快速移动两种控制方式，X62W 型铣床的快速移动是通过快速电磁铁的吸合来改变该方向传动链的传动比实现的。

（5）在使用圆台时，要求圆台的旋转运动与工作台的上下、左右、前后方向的运动之间有连锁作用。

（6）根据工艺要求，进给运动要在铣刀旋转后才能进行，而加工结束后，必须在铣刀停转前先停进给运动，即在主轴电动机没有转动时，不允许启动进给电动机。

（7）应有冷却泵电动机拖动冷却泵，供给冷却液。

（8）工作台上、下、左、右、前、后6 个方向的运动应具有限位保护。

（9）为使操作者能在铣床的正面、侧面方便地操作，应能在两处控制各部件的启动与停止，并设有局部照明电路。

二、X62W 型卧式铣床

图5-5 所示为X62W 型卧式万能铣床电气控制线路示意。

1.主电路分析

M1、M2、M3 分别是主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。M1 的正反转由组合开关SA4 预先选定。接触器KM1 控制M1 的启停，接触器KM2、电阻R 和速度继电器KS 实现串电阻瞬时冲动和正反转反接制动控制，并能通过机械进行变速。进给电动机M2 能进行正反转控制，通过接触器KM3、KM4 与行程开关及KM6、YA 的配合，能实现进给变速时的瞬时冲动、6 个方向的常速进给和快速进给控制。YA 为快速电磁铁，由接触器KM6 控制，当YA 得电时，工作台快速移动。M3 只需要单向旋转，由KM5 控制。

2.主拖动控制电路分析

SB1、SB2 与SB3、SB4 是分别装在机床两边的停止（制动）和启动按钮，可实现两地控制，操作方便。KM1 是主轴电动机启动接触器，KM2 是反接制动和主轴变速冲动接触器，SQ6 是与主轴变速手柄联动的瞬时动作行程开关。

启动时，按下启动按钮SB1 或SB2，KM1 线圈通电并自锁，M1 启动，由SA4 选定旋转方向。M1 启动后，速度继电器KS 的一对常开触头闭合，为主轴电动机的停转制动做好准备。停车时，按下停止按钮SB3 或SB4，接触器KM1 断电，KM2 通电，电动机M1 串入电阻R 进行反接制动，转速下降。当电动机转速下降到KS 触头分断时，KM2 断电，制动过程结束。

图5-5　X62W 型卧式万能铣床电气控制线路示意

主轴变速操作时，需要变速冲动。在机械传动中，主动轴与从动轴转速之比与主、从动齿轮的齿数之比成反比，因此改变从动轮的齿数，就可以改变从动轴的转速，铣床的机械变速就是通过选择不同齿数的从动轮与主动轮啮合来实现的。本控制线路是利用变速手柄与冲动行程开关SQ6 通过机械上联动机构来实现控制的，图5-6 所示为主轴变速冲动控制示意。

变速时，先下压变速手柄，然后拉到前面，当快要落到第二道槽时，转动变速盘，选择需要的转速。此时凸轮压下弹簧杆，使冲动行程SQ6 的常闭触头先断开，切断KM1 线圈的电路，电动机M1 断电，同时SQ6 的常开触头后接通，KM2 线圈得电动作，M1 被反接制动。当手柄拉到第二道槽时，SQ6 不受凸轮控制而复位，M1 停转。接着把手柄从第二道槽推回原始位置时，凸轮又瞬时压动行程开关SQ6，使M1 反向瞬时冲动一下，以利于变速后的齿轮啮合。

主轴变速可以在主轴不转时进行，也可以在主轴旋转时进行，不需要再按下停止按钮。因为变速过程中有一个反接制动的过程，电动机转速迅速下降后再进行变速操作。变速完成后，必须再次启动电动机，主轴在新的转速下旋转。但要注意的是，不论是开车还是停车，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SQ6 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SQ6 接触时间延长，会使主轴电动机M1 转速过高，齿轮啮合不上，甚至损坏齿轮。

图5-6　主轴变速冲动控制示意

3.工作台进给运动控制电路分析

工作台的运动有进给运动、快速调整运动和手动调整运动。进给运动的方向有左、右的纵向运动，前、后的横向运动和上、下的垂直运动，3 个坐标轴上的相反运动由电动机M2 的正反转来实现，由接触器KM3 和KM4 使M2 实现正反转。控制电路采用了与纵向运动机械操作手柄联动的行程开关SQ1、SQ2 和横向及垂直运动机械操作手柄联动的行程开关SQ3、SQ4 组成复合联锁控制，即在选择3 种运动形式的6 个方向移动时，只能进行其中一个方向的移动，以确保操作安全，当这两个机械操作手柄都在中间位置时，各行程开关都处于未压的原始状态。

由于主轴运动与进给运动之间存在联锁关系，必须在主轴电动机启动后，才能启动进给电动机，也即在KM1 触头闭合后，才能对进给控制进行操作。SA1 为圆工作台选择开关，该开关有3 对触头，设有“接通”和“断开”两个位置。将SA1 扳到“断开”位置，使触头SA1-1 和SA1-3 闭合，触头SA1-2 断开，然后启动M1，这时接触器KM1 吸合，使常开触头闭合，即可进行工作台的进给控制。

（1）工作台纵向（左右）运动的控制。工作台的纵向运动是由进给电动机M2 驱动的，由纵向操纵手柄来控制。此手柄是复式的，一个安装在工作台底座的顶面中央部位，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有3 个：向左、向右、零位。当手柄扳到向右或向左运动方向时，手柄的联动机构压下行程开关SQ1 或SQ2，使接触器KM3 或KM4 动作，控制进给电动机M2 的正反转。

工作台纵向运动操作之前，垂直与横向操纵手柄必须处于中间位置，这样，垂直离合器与横向离合器都脱开，行程开关SQ3、SQ4 处于分断状态。

工作台向左运动：在M1 启动后，将纵向操作手柄扳至向左位置，一方面机械接通纵向离合器，同时在电气上压下SQ2，使SQ2-2 断开，SQ2-1 导通，而其他控制进给运动的行程开关都处于原始位置，此时KM4 吸合，M2 反转，工作台向左进给运动。

工作台向右运动：当纵向操纵手柄扳至向右位置时，机械上仍然接通纵向进给离合器，但却压动了行程开关SQ1，使SQ1-2 断开，SQ1-1 导通，使KM3 吸合，M2 正转，工作台向右进给运动。

工作台在左右运动时，若将纵向操作手柄扳回中间位置，纵向离合器将脱开，行程开关SQ1、SQ2 也将分断，工作台停止运动。

工作台左右运动的行程，由安装在工作台前方操纵手柄两侧的挡铁来决定。当工作台纵向运动到极限位置时，纵向操作手柄因撞到挡铁上而返回到中间位置，工作台停止运动，从而实现了纵向终端保护。(www.daowen.com)

（2）工作台垂直（上下）和横向（前后）运动的控制。工作台的垂直和横向运动，由垂直和横向进给手柄操纵。此手柄也是复式的，有两个完全相同的手柄分别装在工作台左侧的前、后方。首先，确认操作手柄处于中间位置，这时纵向离合器脱开，SQ1、SQ2 断开，SQ3、SQ4 闭合。操纵手柄有5 个位置（上、下、前、后、中间），5 个位置是联锁的，工作台的上下和前后的终端保护是利用装在床身导轨旁与工作台座上的撞铁，将操纵手柄扳到中间位置，M2 断电停转。

工作台向前（或者向下）运动的控制：将垂直与横向操纵手柄扳至向前（或者向下）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ3，使SQ3-2断开，SQ3-1 导通，使KM3 线圈通电，电动机M2 正转，工作台向前（或者向下）运动。

工作台向后（或者向上）运动的控制：将垂直与横向操纵手柄扳至向后（或者向上）位置时，机械上接通横向进给（或者垂直进给）离合器，同时压下SQ4，使SQ4-2断开，SQ4-1 导通，使KM4 线圈通电，电动机M2 反转，工作台向后（或者向上）运动。

（3）工作台的快速移动。为了提高劳动生产率，要求铣床在不作铣切加工时，工作台能快速移动。工作台在垂直、横向、纵向的快速移动也是由进给电动机M2 拖动的。当工作台已经进行工作时，将进给操纵手柄扳到所需位置，工作台按照选定的速度和方向作常速进给移动，再按下快速进给按钮SB5（或SB6），使接触器KM6 通电吸合，接通快速电磁铁YA，衔铁吸上，经杠杆将进给传动链中的摩擦离合器合上，减少中间传动装置，工作台按原运动方向实现快速进给。当松开SB5、SB6 时，接触器KM6、电磁铁YA 断电，摩擦离合器断开，快速进给运动停止，工作台仍按原常速进给时的速度继续运动。

若要在主轴电动机不转情况下进行工作台的快速移动操作，可将主轴换向开关SA4 扳至“停止”位置，然后按下SB1 或SB2，使KM1 通电自锁，操纵工作台手柄，使进给电动机M2 启动旋转，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。

（4）进给变速时的冲动控制。与主轴变速一样，在进给变速时，为了使齿轮易于啮合，电路中也设有变速冲动控制环节。

进给变速冲动是由进给变速手柄配合进给变速冲动行程开关SQ5 实现的。当需要进行进给变速时，应将转速盘的蘑菇形手轮向外拉出并转动转速盘，把所需进给量的标尺数字对准箭头，然后再把蘑菇形手轮用力向外拉到极限位置并随即推向原位，就在一次操纵手轮的同时，其连杆机构二次瞬时压下行程开关SQ5，使其动断触头SQ5-2先断开，然后又使SQ5-1 闭合，KM3 通电，M2 正转启动。由于在操作时，只使SQ5 瞬时压合，所以电动机只是瞬时动一下，推动进给变速机构瞬时动作，以利用变速齿轮啮合。

由于进给变速瞬时冲动的通电回路要经过SQ1-SQ44 个行程开关的常闭触头，因此要求进给变速操作之前将两个操作手柄都扳到中间位置，使4 个常闭触头都处于闭合状态，这样才能实现进给变速冲动控制。

4.圆工作台进给拖动的控制

铣床如需铣切螺旋槽、弧形槽等曲线时，可在工作台上安装圆形工作台及其传动机械，圆形工作台的回转运动也是由进给电动机M2 传动机构驱动的。

圆工作台工作前，应先确认两个进给操作手柄都扳到中间（停止）位置，然后将圆工作台组合开关SA1 扳到圆工作台接通位置。此时SA1-1、SA1-3 断开，SA1-2导通。再按下主轴启动按钮SB1 或SB2，接触器KM1 得电吸合，主轴电机M1 启动旋转，同时KM3 因KM1 通电自锁而通电，进给电动机M2 启动运转，M2 经传动机构使圆工作台回转。

圆工作台只能作单方向回转，不能实现正、反转。

5.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SA2 操作，当SA2 扳至“接通”位置时，接触器KM5 通电，M3 启动旋转，拖动冷却泵送出冷却液，供铣削加工冷却用。

机床局部照明电路由照明变压器T 输出36V 安全电压，由开关SA3 控制照明灯EL。

6.控制电路的联锁与保护

X62W 型万能铣床的运动较多，电气控制电路较复杂。为了安全可靠地工作，其应具有完善的联锁与保护环节。

（1）进给运动与主运动间的顺序联锁。主轴电动机启动后，才能启动进给电动机。因此，进给运动电气控制电路接在控制主电动机的接触器KM1 之后，主轴停止，进给也停止。另外，由于主轴控制电路具有失压保护功能，因此进给控制电路就不必另设失压保护装置。

（2）工作台6 个运动方向之间的联锁。铣床工作时，工作台只能朝一个方向运动，因此工作台上、下、左、右、前、后6 个运动方向都应有联锁。上、下、前、后4 个方向是由同一个手柄控制的，因而不会出现同时选择两个方向的情况。但是左、右两个方向是由另一个手柄控制的，这样就可能出现误操作。当工作台在向上、下、前、后4 个方向中的某一个方向运动时，如果将控制左、右方向的手柄拨动到左或右，这将损坏机床，造成事故。因此，X62W 型铣床采用了电气联锁的方法，即KM3 或KM4 若要通电，必须经过两条并联的路径之一：一条是由SQ2-2 和SQ1-2 串联构成，另一条是由SQ3-2 和SQ4-2串联构成。当纵向手柄不在中间位置时，前一条路径断开，当垂直与横向手柄不在中间位置时，后一条路径断开。因此如果出现两个手柄都不在中间位置，KM3 和KM4 都不能通电，电动机M2 就不会运行，起到了保护作用。

（3）圆工作台工作与6 个方向进给运动间的联锁。圆工作台与6 个方向进给运动有联锁，即当圆工作台工作时，不允许工作台在纵向、横向、垂直方向上有任何运动。因此两个进给运动操作手柄必须置于中间位置，然后将开关SA1 置于“接通”位置。这时KM3 通电，电动机M2 转动，拖动圆工作台作回转运动。若误操作而扳动进给运动操纵手柄，SQ1-SQ5 中必有一对断开，使KM3 断开，M2 立即停转，圆工作台不能运动。同样，工作台若要作进给运动，圆工作台控制开关必须置于“断开位置”，若将SA1 扳到“接通”位置，SA1-1 和SA1-3 断开，KM3 和KM4 都不会通电，工作台就不能运动。这样就实现了圆台回转运动与进给运动之间的联锁。

（4）保护环节。FU1 用作电动机M1 的短路保护，FU2 用作M2、M3 及控制变压器TC、照明灯EL 的短路保护，热继电器FR1、FR2、FR3 分别作为M1、M2、M3 的过载保护。工作台的6 个运动方向设有限位保护。

7.X62W 型万能铣床电气线路的故障与维修

（1）主轴电动机不能启动。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 熔丝烧断，控制按钮的触头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SQ6 的常闭触头不通，接触器KM1 线圈及主触头损坏或接线脱落。

（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SQ6 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SB3 或SB4 的触头损坏，速度继电器KS 损坏，接触器KM2 线圈及主触头损坏或接线脱落，反接制动电阻R 损坏或接线脱落。

（4）主轴停车后发生短时反向旋转。这是由于速度继电器触头复位弹簧调整得过松，使触头复位分断过迟，以致在反接的惯性作用下，电动机停止后，又会短时反向旋转。出现这种现象时，只需将触头弹簧适当调节即可消除此故障。

（5）按停止按钮后主轴不停。这是由于主轴电动机启动、制动频繁，造成接触器KM1的主触头熔焊，以致无法分断电动机电源造成的。

（6）工作台不能进给。故障的原因主要有：接触器KM3、KM4 线圈及主触头损坏或接线脱落，行程开关SQ1、SQ2、SQ3 或SQ4 的常闭触头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SQ5 常闭触头断开，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。

（7）进给不能变速冲动。故障的原因是进给变速冲动行程开关SQ5 位置移动、撞坏或断线。

（8）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 的触头接触不良或接线脱落，接触器KM6 线圈及触头损坏或接线脱落，快速移动电磁铁YA 线圈烧坏，线圈松动，接触不良，或机械零件卡死。

三、XA6132 型铣床

与X62W 型铣床相比，XA6132 型铣床主轴电动机采用电磁离合器制动，进给系统、进给拖动的快速移动采用电磁离合器实现。此外，该铣床还加设了主轴上刀制动环节，也由电磁离合器控制。

1.电磁离合器

电磁离合器又称为电磁联轴节。它是利用表面摩擦和电磁感应原理，在两个旋转运动的物体间传递转矩的执行电器。由于它便于远距离控制，控制能量小，动作迅速、可靠，结构简单，故广泛应用于机床的自动控制系统中。常用的有摩擦片式、粉末式、转差式等电磁离合器，铣床上多采用摩擦片式电磁离合器。

摩擦片式电磁离合器按摩擦片的数量可分为单片式和多片式两种。机床上普遍采用多片式电磁离合器，其结构如图5-7 所示。它在主动轴1 的花键轴端，装有主动摩擦片6，它可以沿轴向自由移动，但因系花键连接，故将随主动轴一起转动。从动摩擦片5 与主动摩擦片交替装叠，其外缘凸起部分卡在与从动齿轮2 固定在一起的套筒3 内，因此可以随从动齿轮转动，并在主动轴转动时它可以不转。当线圈8 通电后产生磁场，将摩擦片吸向铁芯9，衔铁4 也被吸住，紧紧压住各摩擦片。于是，依靠主动摩擦片与从动摩擦片之间的摩擦力，使从动摩擦片与从动齿轮一起随主动轴转动，实现了力矩的传递。当电磁离合器线圈电压达到额定值的85%～105%时，离合器就能可靠地工作。当线圈断电时，装在内、外摩擦片间的圈状弹簧使衔铁和摩擦片复原，离合器即失去传递工作力矩的作用。线圈的一端经电刷和滑环7 输入直流电，另一端接地。

图5-7　电磁离合器的结构

1—主动轴；2—从动齿轮；3—套筒；4—衔铁；5—从动摩擦片；6—主动摩擦片；7—滑环；8—线圈；9—铁芯

2.机床控制线路分析

图5-8 所示为XA6132 型铣床电气控制线路示意。图中YC1 为主轴制动电磁离合器线圈，YC2 为进给控制电磁离合器线圈，YC3 为快速控制电磁离合器线圈。SA2 为主轴上的刀转换开关，其余电气控制元件与X62W 型铣床相同。

（1）主轴停车制动控制。X62W 型铣床主轴采用了反接制动的方法，而XA6132 型铣床主轴则采用了电磁离合器实现机械制动。离合器YC1 安装在主轴传动链中与主轴相连的第一根传动轴上，当主轴电动机M1 启动旋转时，KM1 通电，其常闭触头断开，因此YC1 处于断电状态。当主轴停车时，按下停止按钮SB5 或SB6，KM1 断电，主轴电动机脱离电源，同时YC1 线圈得电，产生磁场，在电磁吸力的作用下，将同主轴一起旋转的动摩擦片与静摩擦片压紧，靠摩擦力使动摩擦片与主轴不能旋转，实现了制动。

（2）主轴上刀制动控制。在主轴上刀或换刀时，为保证安全，并便于操作，要求主轴不能转动，换刀专用开关SA2 就起到限制主轴的作用。换刀或上刀时，先将开关SA2 扳到“接通”位置，这时触头SA2-1 分断，将控制电路断开，主轴电动机停转，SA2-2 闭合，YC1 通电，实现主轴制动。YC1 通电时，主轴不能转动，以便于上刀或换刀，上好刀具后，再把开关SA2 扳回“断开”位置，主轴才允许启动工作。

（3）工作台进给与快速移动的控制。进给变速箱里第4 根轴上装有两个电磁离合器YC2 与YC3，用来实现工作台纵向、横向与垂直3 个坐标方向的运动。YC2 实现工作台的进给运动，YC3 实现工作台的快速移动。

需要快速移动工作台时，按下SB3 或SB4，KM4 线圈得电，其常闭触头断开，使YC2断电，进给运动结束。同时KM4 常开触头闭合，使YC3 线圈得电，工作台快速移动。