《CA6140型车床电气控制线路的安装与调试》电子教材.docx
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《CA6140型车床电气控制线路的安装与调试》电子教材
任务四CA6140型车床电气控制线路的安装与调试
CA6140型车床能承担各种车削工作，如车削内外圆柱面，端面及其它旋转面，能车削各种常用公制、英制、模数、径节螺纹，还能进行钻孔、铰孔和拉油槽等。
某机床厂市场部接受订单，生产部根据订单按排电气安装班对CA6140型车床电气控制线路进行安装与调试，在60工时内完成安装、调试、交有关人员验收。
1．能正确描述CA6140型车床作用、安全说明、结构、车床技术参数
2．能正确操作CA6140型车床
3．能正确分析CA6140型车床电路原理，对电气控制电路中主要元件器进行选型
4．能正确安装与调试CA6140型车床电气控制线路
学习情境一CA6140型车床的认识
1．能正确描述CA6140型车床作用、安全说明、车床结构、车床技术参数
2．能正确操作CA6140型车床
一、CA6140型车床作用
CA6140型车床能承担各种车削工作，如车削内外圆柱面，端面及其它旋转面，能车削各种常用公制、英制、模数、径节螺纹，还能进行钻孔、铰孔和拉油槽等，CA6140型车床外形图如图4-1-1所示。
图4-1-1车床外形图
二、CA6140型车床安全说明
（一）机床启动前安全注意事项
1.主轴的工作转速不得高于卡盘的许用转速。
2.不要使用已损坏变形或变钝的车刀。
3.定期进行机床保养、维护，调整、维护和修理时，要使机床主电源断开。
4.床鞍纵向移动前，必须先松开床鞍锁紧螺钉。
5.必须定期给各导轨、油杯、三箱等需润滑部位加注润滑油、润滑脂，确保设备安全、正常运转。
6.用专用工具安装车刀。
7.穿戴个人防护装置，包括：
（1）眼保护用护目镜；
（2）长发保护用工作帽或头套；
（3）全身保护用紧身工作服；
（4）脚保护用劳保鞋；
（5）护耳装置。
（二）机床操作时安全注意事项
1.当加工工件为细长轴时，建议使用跟刀架，中心架或尾座后顶尖加固工件，以防止工件从卡盘中掉下或甩出。
2.千万不要加工易燃材料（如镁棒）。
3.操作机床时应注意力集中，疲倦、饮酒或用药后不得操作机床。
4.建议使用防锈型冷却液。
注意：
切削液应按其使用方法使用，切勿触及皮肤和眼睛，如不小心溅及皮肤和眼睛，应用大量水清洗，并去医院治疗。
5.导轨润滑推荐使用符合ISOVG46（GB/T3141N46）粘度的精制矿油，箱体润滑推荐使用符合ISOVG32（GB/T3141N32）粘度的精制矿油。
6.卡盘维修必须按照制造厂的要求，并确保维修后其安全转速不得低于主轴的最高转速。
7.机床更换夹具后应进行平衡检查和校准。
8.加工的棒状工件凸出到主轴后端外部的部分，用户必须对其进行可靠的防护。
加工完后，应及时将防护罩取掉。
9.禁止在易燃易爆及潮湿的环境中使用机床。
10.机床重新起动时，必须使防护罩和安全装置重新复位。
11.机床，特别是机床的运动部件上不能放置工件、工具等物件。
12.主轴运转前一定要将工件完全可靠地夹紧，并将扳手从卡盘上取下，关闭卡盘防护罩后才可起动机床。
13.加工不规则工件时，必须先调整其重心，使工件运转平衡。
14.调整冷却液喷嘴的位置时，必须先使机床停止运转。
15.记住急停按钮的位置，以便在紧急情况下能够快速按下。
16.严格按开机步骤开机。
17.机床在运转时手不能接近或触摸运转部件。
18.机床照明灯打开时，不要直接接触灯具部件，以免造成烫伤危险。
19.机床正在加工时不要清理铁屑，特别注意不要用手直接接触铁屑。
20.清理铁屑时一定要先停机。
机床上或刀盘里残留的铁屑应使用工具清除，不能直接用手清理，以防划伤手指。
（三）机床维修时安全注意事项
1.电源引入线或电缆的长度应适宜，由于特殊原因电源引入线必须经地面时，应采取适当的保护措施，防止铁屑等物对引入线的损坏。
2.配电板上断路器电流整定值用户不得改变，维修时应选用同规格的断路器。
3.检查维修电器部分时要先关掉操作面板上的电源开关。
另外，切断机床总电源，确认电源确实被切断后，再进行检查和维修。
必须张贴“禁止操作机床”标志。
4.机床上的安全电气设备在接触时要格外小心，并要注意其防水性。
5.外部电源线使用电缆，由用户配备，线径不得小于使用说明书中的推荐值。
且用户使用的电源应
有过压保护装置。
电柜底部电源进线需配有合适的抗拉器。
（四）机床上的安全警示标志
机床上的安全警示标志如下表1所示
表1安全警示标志
序号
标志
意义
备注
1
电击危险，不得触摸贴有此标志的部件。
2
注意安全
3
外接电源线的地线必须可靠连接在标有“PE”的端子上。
4
主轴运转时不能扳动手柄
5
根据工件的形状和尺寸特征必须增加刀架、卡盘防护
6
三杠转动时增加防护板
7
工件突出时必须增加防护装置
8
滑板移动时注意安全
9
尾座移动时注意安全
10
工作转速不得高于卡盘及夹具最高转速
三、CA6140型车床结构
车床结构如图4-1-2所示。
图4-1-2车床结构图
1-挂轮箱2-主轴箱3-刀架4-溜板箱5-尾座6-床身
7-后床脚8-丝杆9-光杆10-操纵杆11-前床脚12-进给箱
（一）CA6140型卧式车床主要结构说明
1.主轴箱
主轴箱是支撑主轴并带动工件作回转运动。
箱内装有齿轮、轴等零件，组成变速传动机构，变换箱外手柄位置，可使主轴得到多种不同的转速。
2.进给箱
进给箱是进给传动系统的变速机构。
它把交换齿轮箱传递来的运动，经过变速后传递给丝杆，以实现各种螺纹的车削或机动进给。
3.挂轮箱
挂轮箱是用来将主轴的回转运动传递到进给箱。
更换箱内的齿轮，配合进给箱变速机构，可以得到车削各种螺距的螺纹的进给运动；并满足车削时对不同纵、横向进给量的需求。
4.溜板箱
溜板箱接受光杆传递的运动，驱动床鞍和中、小滑板及刀架实现车刀的纵横进给运动。
溜板箱上装有一些微手柄和按钮。
可以方便地操纵车床上来选择诸如机动、手动、车螺纹及快速移动等运动方式。
5.床身
床身是车床的大型基础部件，精度要求很高，用来支撑和连接车床的各个部件。
床身上面有两条精确的导轨，床鞍和尾座可沿着导轨移动。
6.刀架
刀架由床鞍、两层滑板和刀架体共同组成，用于装夹车刀并带动车刀作纵向、横向和斜向运动。
7.尾座
尾座安装在床身导轨上，并可沿着导轨纵向移动，以调整结构及工作位置。
尾座主要用于安装后顶尖，以支撑较长的工件，也可以安装钻头、铰刀等切削刀具进行孔加工。
8.前后床脚
前后两个床脚分别与床身前后两端下部连为一体，用以支撑床身及安装在床身上的各个部件。
可以通过调整垫块把床身调整到水平状态，并用其长地脚螺栓固定在此工作场地上。
四、CA6140型车床技术参数
CA6140型车床技术参数如下表2所示
表2CA6140型车床技术参数
序号
项目
单位
规格
1
床身上最大回转直径
mm
400
2
刀架上回转直径
mm
210
3
二顶尖间距离
mm
1000
4
主轴通孔直径
mm
52；76；80
5
主轴头形式
——
A6；C8；D8
6
床身导轨宽度
mm
400
7
床身导轨硬度
RC
52
8
主轴转速范围（24）
r/min
10-1400
9
进给量范围（标准）
mm/r
0.08-1.59
10
进给量范围（细进给）
mm/r
0.028-0.054
11
进给量范围（加大进给）
mm/r
1.71-6.33
12
加工公制螺纹范围（44种）
mm
1-192
13
加工英制螺纹范围（20种）
tpi
24-2
14
加工模数螺纹范围（39种）
mm
0.25-48
15
加工径节螺纹范围（37种）
DP
96-1
16
主电机功率
Kw
7.5
17
机床净重
Kg
2070
18
机床轮廓尺寸（长×宽×高）
mm
2668×1000×1267
19
机床包装尺寸（长×宽×高）
mm
2800×1260×1760
五、CA6140型车床操作
（一）车床的启动操作
1．检查车床各变速手柄是否处于空档位置，离合器是否处于正确位置，操纵杆是否处于停止状态，确认无误后，合上车床电源总开关。
2．按下床鞍上的绿色启动按扭，主轴电动机启动。
3．向上提起溜板箱右侧的操纵杆手柄，主轴正转；操纵杆手柄回到中间位置，主轴停止转动；操纵杆向下压，主轴反转。
4．主轴正反转的转换要在主轴停止转动后进行，避免因连续转换操作使瞬间电流过大而发生电气故障。
5．按下床鞍上的红色停止按钮，主轴电动机停止工作。
（二）主轴箱的变速操作
通过改变主轴箱正面右侧的两个叠套手柄的位置来控制。
前面的手柄有6个挡位，每个有4级转速，由后面的手柄控制，所以主轴共有24级转速，如下图4-1-3所示。
主轴箱正面左侧的手柄，用于螺纹的左右旋向变换和加大螺距，共有4个挡位，即右旋螺纹、左旋螺纹、右旋加大螺距螺纹和左旋加大螺距螺纹，其挡位如下图4-1-4所示。
图4-1-3车床主轴器的变速操作手柄图4-1-4车削螺纹的变换手柄
（三）进给箱的变速操作
C6140型车床上进给箱正面左侧有一个手轮，手轮有8个挡位；右侧有前、后叠装的两个手柄，前面的手柄是丝杆、光杆变换手柄，后面的手柄有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个挡位，用于与手轮配合，用以调整螺距或进给量。
根据加工要求调整所需螺距或进给量时，可通过查找进给箱油池盖上的调配表来确定手轮和手柄的具体位置。
其挡位如上图4-1-3所示。
（四）溜板箱的操作
溜板部分实现车削时的进给运动：
床鞍及溜板箱作纵向移动，中滑板作横向移动，小滑板可作纵向或斜向移动。
进给运动有手动进给和机动进给两种方式。
1.溜板部分的手动操作
（1）床鞍及溜板箱的纵向移动由溜板箱正面左侧的大手轮控制。
顺时针方向转动手轮时，床鞍向右运动；逆时针方向转动手轮时，向左运动。
手轮轴上的刻度盘圆周等分300格，手轮每转过1格，纵向移动1mm。
（2）中滑板的横向移动由中滑板手柄控制。
顺时针方向转动手柄时，中滑板向前运动（即横向进刀）；逆时针方向转动手轮时，向操作者运动（即横向退刀）。
手轮轴上的刻度盘圆周等分100格，手轮每转过1格，纵向移动0.05mm。
（3）小滑板在小滑板手柄控制下可作短距离的纵向移动。
小滑板手柄顺时针方向转动时，小滑板向左运动；逆时针方向转动手柄时，小滑板向右运动。
小滑板手轮轴上的刻度盘圆周等分100格，手轮每转过1格，纵向或斜向移动0.05mm。
小滑板的分度盘在刀架需斜向进给车削短圆锥体时，可顺进针或逆时针地在90°范围内偏转所需角度，调整时，先松开锁紧螺母，转动小滑板至所需角度位置后，再锁紧螺母将小滑板固定。
2.溜板部分的机动进给操作练习
（1）C6140型车床的纵、横向机动进给和快速移动采用单手柄操纵。
自动进给手柄在溜板箱右侧，可沿十字槽纵、横扳动，手柄扳动方向与刀架运动方向一致，操作简单、方便。
手柄在十字槽中央位置时，停止进给运动。
在自动进给手柄顶部有一快进探钮，按下此钮，快速电动机工作，床鞍或中滑板手柄扳动方向作纵向或横向快速移动，松开按钮，快速电动机停止转动，快速移动中止。
（2）溜板箱正面右侧有一开合螺母操作手柄，用于控制溜板箱与丝杆之间的运动联系。
车削非螺纹表面时，开合螺母手柄位于上方；车削螺纹时，顺时针方向扳下开合螺母手柄，使开合螺母闭合并与丝杆啮合，将丝杆的运动传递给溜板箱，使溜板箱、床鞍按预定的螺距作纵向进给。
车完螺纹应立即开合螺母手柄扳回到原位。
（五）CA6140尾座操作
尾座如图4-1-5所示。
图4-1-5尾座
（1）手动沿床身导轨纵向移动尾座至合适的位置，逆时针方向扳动尾座固定手柄，将尾座固定。
注意移动尾座时用力不要过大。
（2）逆时针方向转动套筒固定手柄，摇动手轮，使套筒作进、退移动。
顺时针方向转动套筒固定手柄，将套筒固定在选定的位置。
车床的分类：
根据GB/T15375-1994《金属切削机床型号编制方法》对机床的分类，车床共分为：
仪表车床、单轴自动车床、多轴自动车床、多轴半自动车床、回轮车床、转塔车床、曲轴及轮轴车床、立式车床、落地车床、卧式车床、仿形及多刀车床、轮、轴、辊、锭及铲齿车床、其他车床１０种，其代号分别为０－９，生产中应用最多的是ＣＡ6140。
它适用于单件、小批量的轴类、盘类工件加工。
测绘CA6140型车床配电盘安装草图
一、实训目的
1．认识CA6140型车床配电盘的元器件。
2．测绘CA6140型车床配电盘安装草图。
二、主要器件的认识
代号
名称
型号及规格
数量
用途
M1
主轴电动机
M2
冷却泵电动机
M3
快速移动电动机
FR1
热继电器
FR2
热继电器
FU
熔断器
FU1，FU2
熔断器
FU3
熔断器
FU4
熔断器
FU5
熔断器
FU6
熔断器
KM
交流接触器
KA1
中间继电器
KA2
中间继电器
SB1
按钮
SB2
按钮
SB3
按钮
SB4
按钮
SQ1,SQ2
位置开关
HL
信号灯
QS
断路器
TC
控制变压器
3、测绘CA6140型车床配电盘安装草图
四、技能训练成绩评定表
序号
考核内容
考核要求
配分
得分
1
主要元器件的认识
知道主要实训器件的名称、型号、规格、数量、用途
40
2
测绘CA6140型车床配电盘安装草图
安装草图规范、专业
60
6
合计得分
7
否定项
发生重大责任事故、严重违反教学纪律者得0分
指导教师签名日期
学习情境二CA6140型车床电气控制线路的安装与调试
1．能正确分析CA6140型车床电路原理。
2．能正确对电气控制电路中主要元件器进行选型。
3．能按图纸、工艺要求安全规范等正确安装元器件、完成接线。
1、CA6140型车床电路分析
CA6140型车床电路原理图如下图4-2-1所示：
图4-2-1CA6140型车床电路原理图
（一）主电路分析
主电路中共有三台电动机，图中M1为主轴电动机，用以实现主轴旋转和进给运动；M2为冷却泵电动机；M3为刀架快速移动电动机。
M1、M2、M3均为三相异步电动机，容量均小于10kW，全部采用全压直接起动，皆由交流接触器控制单向旋转。
M1电动机由起动按钮SB2，停止按钮SB1和接触器KM1构成电动机单向连续运转控制电路。
主轴的正反转由摩擦离合器改变传动来实现。
M2电动机是在主轴电动机起动之后，扳动冷却泵控制开关SA来控制接触器KM2的通断，实现冷却泵电动机的起动与停止。
由于SA开关具有定位功能，故不需自锁。
M3电动机由快速移动按钮SB3来控制KM3接触器，从而实现M3的点动。
操作时，先将快速进给手柄扳到所需移动方向，再按下SB3按钮，即实现该方向的快速移动。
三相电源通过转换开关QS1引入，FU1和FU作短路保护。
主轴电动机M1由接触器KM1控制启动，热继电器KH1为主轴电动机M1的过载保护。
冷却泵电动机M2由接触器KM2控制启动，热继电器KH2为它的过载保护。
刀架快速移动电机M3由接触器KM3控制启动。
（二）控制电路分析
控制回路的电源由变压器TC副边输出110V电压提供，采用FU2作短路保护。
1.主轴电动机的控制：
按下起动按钮SB2，接触器KM1的线圈获电动作，其主触头闭合，主轴电动机M1起动运行。
同时KM1的自锁触头和另一副常开触头闭合。
按下停止按钮SB1，主轴电动机M1停车。
2.冷却泵电动机控制：
如果车削加工过程中，工艺需要使用冷却液时，合上开关SA，在主轴电动机M1运转情况下，接触器KM1线圈获电吸合，其主触头闭合，冷却泵电动机获电运行。
由电气原理图可知，只有当主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M2才有可能启动，当M1停止运行时，M2也就自动停止。
3.刀架快速移动的控制：
刀架快速移动电动机M3的起动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制，它与中间继电器KM3组成点动控制环节。
将操纵手柄扳到所需要的方向，压下按钮SB3，继电器KM3获电吸合，M3启动，刀架就向指定方向快速移动。
（三）照明、信号灯电路分析
控制变压器TC的副边分别输出24V和6V电压，作为机床低压照明灯和信号灯的电源。
EL为机床的低压照明灯，由开关QS2控制，采用FU4作短路保护。
；HL为电源的信号灯，采用FU3作短路保护。
2、CA6140型车床电路中主要元件的选型
1.电动机的选择
M1主轴电动机：
Y系列电动机具有体积小、重量轻、运行可靠，结构坚固，外形美观等特点，起动性能好，效率高等特点，达到了节能效果。
而且噪声低、寿命长、经久耐用。
Y系列电动机适用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。
Y132-4-B3型号电动机功率为7.5kW，频率为50Hz，转速为1450r/min，功率因素COSφ为0.85，效率为87%，堵转转矩为2.2n·m，最大转矩为2.3n.m，所以此类型电动机能符合电路配置，并能有效完成工作。
M2冷却泵电动机：
AOB-25机床冷却泵是一种浸渍式的三相电泵，它由封闭式三相异步电动机与单极离心泵组合而成，具有安装简单方便、运行安全可靠、过负荷能力强、效率高、噪声低等优点，适合作为各种机床输送冷却液、润滑液的动力。
此电动机输出功率为90W，扬程为4米，流量为25升/分，出口管径为1/2吋，能有效配合M1电动机使用。
M3快速移动电动机：
AOS5634功率为250W，电压为380V，频率为50Hz，转速为1360转/分，E级
2.控制变压器的选择
首先查看电源电压、实际用电载荷和地方条件，然后参照变压器铭牌标示的技术数据逐一选择。
一般应从变压器容量、电压、电流及环境条件综合考虑，其中容量选择应根据用户用电设备的容量、性质和使用时间来确定所需的负荷量，以此来选择变压器容量。
在正常运行时，应使变压器承受的用电负荷为变压器额定容量的75～90%左右。
运行中如实测出变压器实际承受负荷小于50%时，应更换小容量变压器，如大于变压器额定容量应立即更换大变压器。
同时，根据线路电源决定变压器的初级线圈电压值，根据用电设备选择次级线圈的电压值，最好选为低压三相四线制供电。
这样可同时提供动力用电和照明用电。
对于电流的选择要注意负荷在电动机起动时能满足电动机的要求（因为电动机起动电流为额定电流的4～7倍。
JBK2-100VA机床控制变压器适用交流50-60Hz，输出额定电压不超过220V，输入额定电压不超过500V，此类控制变压器初级电压为380V，次级电压分别为110V、24V、6V。
3、熔断器的选择
其类型根据使用环境、负载性质和各类熔断器的适用范围来进行选择。
例如：
用于照明电路或小的热负载，可选用RC1A系列瓷插式熔断器；在机床控制电路中，较多选用RL1系列螺旋式熔断器。
熔断器的额定电压必须大于或等于被保护电路的额定电压；熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。
4、导线的选择
在安装电器配电设备中，经常遇到导线选择的问题，正确选择导线是项十分重要的工作，如果导线的截面积过小，电器负载大易造成电器火灾的后果；如果导线的截面积过大，会增加成本，浪费材料。
导线的载流量与导线截面有关，也与导线的材料、型号、敷设方法以及环境温度等有关，根据以下数据，主电路选择BVR-2.5mm2铜芯导线，控制电路BVR-1mm2铜芯导线。
3、CA6140型车床电气控制线路的安装与调试
（一）选配并检验元件和电器设备
1.根据钻床的实际情况，配齐电气设备和元件，并逐个检验其规格和质量。
2.根据电动机的容量、线路走向及要求和各元件的安装尺寸正确选配导线的规格、导线通道类型和数量、接线端子板、控制板、紧固体等。
（二）在控制板上固定电器元件和走线槽，并在电器元件附近做好与电路图上相同代号的标记
安装走线槽时，应做到横平竖直、排列整齐均匀、安装牢固和便于走线等。
（三）在控制板上进行板前线槽配线，并在导线端部套编码套管
按板前槽配线的工艺要求进行。
（四）进行控制板外的元件固定和布线
1.选择合理的导线走向，做好导线通道的支持准备。
2.控制箱外部导线的线头上要套装与电路图相同线号的编码套管；可移动的导线通道应留适当的余量
3.按规定在通道内放好备用的导线。
（五）自检
1.根据电路图检查电路的接线是否正确和接地通道是否具有连续性。
2.检查热继电器的整定值和熔断器中熔体的规格是否符合要求。
3.检查电动机及线路的绝缘电阻。
4.检查电动机的安装是否牢固，与可生产机械的传动装置的连接是否可靠。
5.清理安装现场。
（六）通电调试
电气线路安装完毕，经过检查无误后，可进行通电调试。
调试车前必须熟悉电气设备与车床电气系统的性能，严格遵守安全操作规程，正确完成调试工作，调试步骤如下：
1.接通电源，点动控制各电动机的启动，以检查电动机的转向是否符合要求。
2.通电空转调试。
空转调试时，应认真观察各电器元件、线路、电动机及传动装置的工作是否正常。
发现异常，应立即切断电源进行检查，待调整或修复后方可再次进行通电调试。
（七）调试故障排除方法
调试中出现故障，应根据故障现象从原理图分析故障原因，弄清故障可能发生的部位。
应先进行一般性的外观检查，检查各电器有无破损、变色及接线有无脱落、松动；若外观找不出故障点，应将电动机从电路中分离，对控制电路一部分一部分检查，并可以通电进行试验，观察电器元件是否按要求顺序动作，
逐渐缩小故障点的范围，边找边排除，直到故障排除为止。
常见的故障现象及排除方法：
1.主轴电动机不能启动或停车
现象：
按下起动按钮，电动机不启动或不起动，并伴嗡嗡声或运行中自行停转，不能再启动。
检查及排除方法：
首先判断故障是在主电路，还是在控制回路上。
将电动机拆下，合上电源开关，按下启动按钮，若KM不动作，则故障在控制回路，应逐一检查控制回路各电器接线情况是否接好或接触不良；若KM动作，则故障在主回路，依次检查主回路熔断器是否熔断，检查热继电器热元件是否熔断，检查三相交流电源是否缺相，检查KM触点接触是否良好，排除故障后便可重新启动。
2.主轴电动机缺相运行
现象：
开机时缺相，按下启动按钮，电动机不启动或转运很慢，并发出嗡嗡声。
在运行时缺相，会突然发生嗡嗡声。
检查及排除方法：
出现缺相运行，应立即切断电源，以免烧毁电动机。
故障原因是三相电源中有一相断路，检查断路点，排除故障。
3.启动后不能自锁
现象：
按下启动按钮，电动机运转，松开启动按钮，电动机停转
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