典型机床电气控制系统分析与设计.ppt

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模块二典型机床电气控制系统分析与设计,2.1项目1CA6140普通车床的电气控制系统分析,4,CA6140车床型号意义（GB/T15375-94机床型号编制标准）,车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、切断及割槽等，并可以装上钻头或铰刀进行钻孔和铰孔等加工而成。

1）CA6140车床的主要结构及型号意义,1、知识学习,主轴通过卡盘带动工件的旋转运动为主运动；溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动为进给运动；辅助运动是指刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等,6,2.任务实施电气原理图分析,打开SB,7,合上电源开关QF,2.任务实施电气原理图分析,8,CA6140型卧式车床电气原理图,按下SB2,9,CA6140型卧式车床电气原理图,按下SB1,停,10,CA6140型卧式车床电气原理图,按下SA,11,在M1运行时，按下SB4,2.任务实施电气原理图分析,12,在M1、M2不停转的情况下，按下SB3,2.任务实施电气原理图分析,13,M1,M2不工作，快速移动刀架,2.任务实施电气原理图分析,14,3.问题研讨CA6140车床电气线路常见故障研究与处理,4.任务拓展CA6140车床排故练习

（1）对照CA6140车床电气图纸熟悉元件及位置。

（2）典型故障练习1）合上QF，操作各按钮，没任何反应。

2）主轴电动不能起动，刀架快速移动电动机可以起动。

3）压下SB1，主轴电动机不能停止，继续运转。

2.2项目2M7130平面磨床的电气控制系统分析,17,1.知识学习M7130平面磨床的结构,1-床身2-工作台3-电磁吸盘4-砂轮箱5-砂轮箱横向移动手轮6-滑座7-立柱8-工作台换向撞块9-工作台往复运动换向手柄10-活塞杆11-砂轮箱垂直进刀手轮,18,1.知识学习磨床的运动形式,主运动3-砂轮旋转（砂轮电机M1）进给运动6-垂直进给，滑座沿立柱上下运动5-横向进给，砂轮箱沿滑座上水平运动4-纵向进给，工作台沿床身往复运动辅助运动冷却泵供出冷却液（冷却泵电机M2）,液压泵电机M3,纵向进给运动,主运动,砂轮,工作台,19,2.任务实施电气原理图分析,主电路中砂轮电动机M1、液压泵电动机M2与冷却泵电动机M3的定子回路。

其中M1、M3由接触器KM1控制，再经插销Xl供电给M2，电动机M3由接触器KM2控制。

三台电动机共用熔断器FU1作短路保护，M1、M2、M3分别由热继电器FR1、FR2作长期过载保护。

20,由控制按钮SB1、SB2与接触器KM1构成砂轮电动机M1单向旋转起停控制回路；由SB3、SB4与接触器KM2构成液压泵电动机单向旋转起停控制回路；KA动合触点的作用是保证只有在电磁吸盘YH正常工作或转换开关SA1置于“去磁”位置时，方可起动各电动机。

2.任务实施电气原理图分析,21,电磁吸盘主要用于夹持工件，它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，并在加工过程中，工件发热可自由伸延，加工精度高等优点。

但也有夹紧力不及机械夹紧，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。

电磁吸盘集中由转换开关SA1控制。

SA1有三个位置：

充磁、断电与去磁。

当开关置于“充磁”位置时，触点SA1（14-16）与触点SA1（15-17）接通；当开关置于“去磁”位置时，触点SA1（14-18）、SA1（16-15）及SA1（4-3）接通；当开关置于“断电”位置时，SA1所有触点都断开。

2.任务实施电气原理图分析,22,3.问题研讨M7130平面磨床电气线路常见故障研究与处理,1）主轴电动机不能起动首先检查SA1是否处于“退磁”位置（电动机单独起动时），然后分别检查KA和SA1（3-4）触点是否接触良好。

2）电磁吸盘没有吸力首先检查三相交流电源是否正常，然后检查FU1、FU2与FU4是否完好，接触是否正常，再检查接插器X3接触是否良好。

如上述检查均未发现故障，则进一步检查电磁吸盘回路，包括KA线圈是否断开，吸盘线圈是否断路等。

3）电磁吸盘吸力不足常见的原因有交流电源电压低，导致直流电压相应下降，以致吸力不足。

若直流电压正常，则可能是X3接触不良。

另一原因是桥式整流电路的故障。

如整流桥一臂发生开路，直流输出电压下降一半左右，使吸力减小。

若有一臂整流元件击穿形成短路，则与它相邻的另一桥臂的整流元件会因过电流而损坏，此时T2也会因电路短路而造成过电流，致使吸力很小甚至无吸力。

4）电磁吸盘退磁效果差，工件难以取下故障原因在于退磁电压过高或去磁回路断开，无法去磁或去磁时间掌握不好等。

4.任务拓展M7130平面磨床排故练习

（1）对照M7130平面磨床电气图纸熟悉元件及位置。

（2）典型故障练习1）冷却泵电动机不能起动。

2）液压泵电动机不能起动。

3）按下SB2，砂轮电动机无法停止。

2.3项目3Z3040型摇臂钻床的电气控制系统分析,1.知识学习Z3040型摇臂钻床组成及运动形式,26,主运动是主轴带动钻头作旋转运动。

进给运动是钻头的上下运动。

辅助运动是主轴箱沿摇臂的水平移动，摇臂沿外立柱的垂直移动，摇臂连同外立柱一起相对于内立柱的回转运动。

1.知识学习Z3040型摇臂钻床组成及运动形式,1.知识学习Z3040型摇臂钻床对电气控制要求,

（1）电力拖动特点采用多电动机拖动、摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动、摇臂钻床有两套液压控制系统，一套是操作机构液压系统，另一套是夹紧机构液压系统

（2）电气控制要求,4台电动机容量小，均采用全压直接启动。

主电动机为单向旋转、主轴正、反转皆由液压和机械系统完成。

液压泵电动机控制：

主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开摇臂的移动：

摇臂松开摇臂移动摇臂移动到位自动夹紧冷却泵电动机为单向旋转,1.知识学习Z3040型摇臂钻床对电气控制要求,29,2.任务实施Z3040型摇臂钻床电气原理图分析,1）主电路,30,2）控制电路,3）行程开关的名称与动作状态,（4）Z3040摇臂钻床的夹紧与放松液压原理图,2.任务实施Z3040型摇臂钻床电气原理图分析,33,（5）M1的起停控制分析,34,（6）摇臂升降控制,摇臂放松摇臂上升摇臂夹紧按下SB3KTKM4（M3正转摇臂放松，压SQ2）SQ2M3停转摇臂放松停止KM2M2正转摇臂上升松开SB3断电延时继电器KTM2停转摇臂停上升延时13s后KM5M3反转、YA继续得电吸合达预定位置开始夹紧SQ3断KM5断YA断M3停转摇臂夹紧,注意：

SQ3在摇臂夹紧时断开、摇臂松开时接通。

不要误认为YA电磁铁在接通电源后就得电工作，YA电磁阀（C19）得电由KT的延时断开常开触点（B19）和KM5常开触点（B19）控制。

在分析按下SB3和SB4时，不要忽视其常闭触点的作用。

36,（7）主轴箱与立柱的夹紧、放松控制,放松转动夹紧1）主轴箱和立柱同时放松SB5KM4M3正油入加紧箱松开SQ4不再受压。

2）主轴箱和立柱同时夹紧SB6KM5M3反转夹紧压下SQ4,37,（8）冷却泵电动机M4QS2直接控制（5）照明与信号指示电路HL1主轴箱与立柱松开指示灯。

HL2为主轴箱与立柱夹紧指示灯HL3为主电动机启动旋转指示灯EL为机床局部照明灯,38,总结Z3040型摇臂钻床的电气控制特点,

（1）Z3040型摇臂钻床采用的是机、电、液联合控制操纵机构液压系统、摇臂/立柱/主轴箱的夹紧放松液压系统

（2）摇臂升降与摇臂夹紧放松之间有严格的程序要求（3）电路有完善的联锁与保护,39,3.问题研讨Z3040摇臂钻床电气线路常见故障研究与处理,1）摇臂不能上升（或下降）摇臂移动的前提是摇臂完全松开，因此SQ2是否动作是分析摇臂能否移动的关键。

若SQ2不动作，常见故障为SQ2安装位置不当或发生移动。

这祥，摇臂虽已松开，但活塞杆仍压不上SQ2，致使摇臂不能移动。

有时也会出现因液压系统发生故障，使摇臂没有完全松开，活塞杆压不上SQ2。

因此，应配合机械、液压调整好SQ2位置并安装牢固。

2）摇臂升降后夹不紧摇臂升降后应自动夹紧，而夹紧动作的结束由SQ3控制。

如果摇臂夹不紧，说明摇臂控制电路能够动作，但SQ3动作过早，使液压泵电动机M3在摇臂还未充分夹紧时就停止旋转。

因此，应配合机械、液压调整好SQ3位置并安装牢固。

3）液压系统的故障有时电气控制系统工作正常，而电磁阀芯卡住或油路堵塞，使液压控制系统失灵，造成摇臂无法移动。

因此，维修时不仅要正确判断是电气控制系统还是液压系统的故障，而且应注意两者之间的相互联系。

4.任务拓展

（1）对照Z3040摇臂钻床电气图纸熟悉元件及位置。

（2）典型故障练习1）摇臂移动后夹不紧2）液压泵电动机不能起动3）液压系统不能正常工作,2.4项目4X62W万能铣床的电气控制系统分析,1.知识学习卧式万能铣床的主要结构及运动形式,1.知识学习卧式万能铣床的主要结构及运动形式,图2-13X62W万能卧式铣床结构示意图1底座2进给电动机3升降台4进给变速手柄及变速盘5溜板6转动部分7工作台8刀架支杆9悬梁10主轴11主轴变速盘12主轴变速手柄13床身14主轴电动机,1.铣床的主运动为主轴的旋转运动。

2.进给运动为工作台在三个相互垂直方向上的直线运动（手动或机动）；三个方向的进给运动经进给变速箱后可获得18种不同转速，分别经过不同的传动路线传递给相应的丝杠后实现。

为了使变速前后主轴传动机构、进给运动传动机构的齿与齿之间顺利啮合，要求主轴电动机、进给运动电动机在变速时能够点动。

这种变速时电动机稍微转动一下，称为变速冲动。

3.辅助运动为工作台在三个相互垂直方向上的快速直线移动。

（1）主轴电动机控制电路分析,2.任务实施X62W型卧式万能铣床电气原理图分析,1.SB1或SB2（两地起动操作）,2.SB3或SB4（两地停止操作）,3.速度继电器KS实现反接制动,

（2）主轴电动机控制电路分析,2.任务实施X62W型卧式万能铣床电气原理图分析,图2-15主轴变速操纵机构示意图1冲动开关2变速手柄3变速孔盘4拨叉5轴6齿轮7凸轮8齿条9扇形齿轮10轴11转速盘,主轴变速可在主轴不转时进行，也可在主轴旋转时进行。

由图2-15可知，操纵变速手柄时，冲动开关SQ7受压动作，使得电路中的触点SQ7（3-5）在变速时先断开，则KM1线圈先断电复位。

触点SQ7（3-7）后闭合，再使KM2线圈通电，对电动机M1先进行反接制动，电动机转速迅速下降，然后再进行变速操作。

变速完成后需重新起动电动机，主轴将在选定转速下旋转。

（2）进给电动机控制电路分析,2.任务实施X62W型卧式万能铣床电气原理图分析,工作台纵向前后运动的控制工作台垂直上下运动和横向左右运动的控制工作台的快速移动进给变速时的“冲动”控制,3.问题研讨X62W型卧式万能铣床电气线路常见故障研究与处理

（1）工作台各个方向均不能进给。

先证实圆形工作台控制开关是否在“断开”位置。

接着检查控制回路电压是否正常，若正常，可扳动操作手柄至任一运动方向，观察其相关接触器是否吸合，若吸合则断定控制回路正常。

检查主电路，发现电动机接线脱落。

重新接好后故障排除。

（2）工作台不能向上运动。

故障原因一般是由于纵向操作手柄不在零位造成的，或是因为机械磨损等因素，使相应电气元件动作不正常或触点接触不良所致。

（3）工作台前后进给正常但左右不能进给。

由故障现象分析M2的主回路正常。

从控制线路中看，故障可能发生在SQ2-2、SQ3-2、SQ4-2或SQ5-1、SQ6-1上。

（4）工作台不能快速进给，主轴制动失灵。

首先应检查整流器中四个二极管有否损坏。

其次，电磁离合器是否烧毁。

最后检查离合器动片与定片是否损坏。

检查发现整流器有一个二极管损坏，更换后故障排除。

（5）变速时冲动失灵。

故障的最常见原因是冲动开关的动合触点在瞬间闭合时接触不良。

其次是变速手柄（主轴变速）或变速盘（进给变速）推回原位过程中，机械装置未碰上冲动开关所致。

4.任务拓展

（1）对照X62W型卧式万能铣床电气图纸熟悉元件及位置。

（2）典型故障练习1）主轴电动机M1不能起动2）主轴电动机不能变速冲动或冲动时间过长3）工作台各个方向都不能进给4）进给不能变速冲动5）工作台能够左、右和前、下运动而不能后、上运动6）工作台不能快速移动7）圆工作台不能工作,2.5项目5龙门刨床横梁升降控制线路设计,1.知识学习电气控制系统设计的主要内容1）原理设计内容拟订控制设计任务书。

选择拖动方案、控制方式和电动机。

设计并绘制电气原理图和选择电器元件并制定元器件目录表。

对原理图各连接点进行编号。

2）工艺设计内容根据电气原理图（包括元器件表），绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。

1.知识学习电气控制电路设计的方法电气控制电路的设计方法通常有两种：

分析设计法和逻辑代数设计法。

一般对于不太复杂的电路，用分析设计法设计比较直观和自然。

52,1.知识学习电气控制电路设计的一般原则1）电气控制电路必须满足机械装备工艺要求；2）控制电路必须能安全可靠地工作；3）控制电路应力求在安装、操作和维修时简单、经济、方便。

2.任务实施,

（1）设计基本控制电路,存在以下问题：

1）按上升点动按钮SB1后，接触器KM1和KM4同时得电吸合，横梁的上升与放松同时进行，没有先后之分，不满足“夹紧机构先放松，横梁后移动”的工艺要求。

按下降点动按钮SB2，也出现类似情况。

2）放松线圈KM4一直通电，使夹紧机构持续放松，没有设置检测元件检查横梁放松的程度。

3）松开按钮SB1，横梁不再上升，横梁夹紧线圈得电吸合，横梁持续夹紧，夹紧电动机不能自动停止。

2.任务实施,原理图优化,1.反映横梁放松的参量，有时间参量和行程参量。

2.反映夹紧程度的可以有时间参量、行程参量和反映夹紧力的电流。

3.联锁保护环节,1.1.2任务2三相异步电动机的装配,1.任务实施第一步：

定子部分。

这主要是定子绕组的绕制、连接、嵌放、封槽口、端部整形和接线、绕组的绝缘浸漆与烘干处理等程序。

第二步：

安放转子。

安放转子要特别小心，以免碰伤定子绕组。

第三步：

加装端盖。

第四步：

装风扇和风罩。

第五步：

接好引线，装好接线盒及铭牌。

3.问题研讨在电气控制电路设计中有哪些注意事项？

（1）合理选择控制电源。

（2）防止电器线圈的错误连接。

（3）电器触点的布置要尽可能优化。

（4）防止出现寄生电路。

（5）注意电器触点动作之间的“竞争”问题。

4.任务拓展

（1）简述确定电力拖动方案的原则。

（2）设计一个小车运行的控制线路，小车由三相交流异步电动机拖动，其动作要求如下：

1）小车由原位开始前进，到终端后自动停止。

2）在终端停留3秒钟后自动返回原位停止。

3）要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或起动。

（3）试设计两面相向钻孔专用机床，满足下列控制要求：

1）甲、乙两动力头分别起动加工；2）加工结束，分别退回原位停止；3）乙动力头加工时，甲动力头应已退回；4）要有必要的保护环节。

1.分析C650型卧式车床的主电动机的主、控制电路的控制原理。

图1C650型卧式车床“主电动机”的主电路和控制电路

（1）分析上图控制原理

（2）图中用到的时间继电器属于那种类型？

在电路中作用如何？

（3）标出图中的电气互锁环节，其作用如何？

（4）若C650型卧式车床的主电动机M1只能点动，可能的故障原因时什么？

在此情况下冷却泵能否正常工作？

练习,图1C650型卧式车床“主电动机”的主电路和控制电路

（1）分析上图控制原理

（2）图中用到的时间继电器属于那种类型？

在电路中作用如何？

（3）标出图中的电气互锁环节，其作用如何？

（4）若C650型卧式车床的主电动机M1只能点动，可能的故障原因时什么？

在此情况下冷却泵能否正常工作？

练习,2.分析图2-3M7130型平面磨床控制系统电气原理图

（1）电磁吸盘控制电路如何构成？

（2）分析M7130型平面磨床控制系统电气原理图。

（3）图中变压器T2二次侧的并联支路RC和KI的作用各是什么？

3.试分析如图2-8Z3040型摇臂钻床的电气原理图。

（1）试分析Z3040型摇臂钻床摇臂升降过程的电气控制。

（2）试分析Z3040型摇臂钻床主轴箱与立柱同时夹紧的电气控制。

（3）Z3040型摇臂钻床中，电磁铁YA的作用是什么？

（4）Z3040型摇臂钻床中，开关SQ3损坏后会产生怎样的故障现象？

（5）Z3040型摇臂钻床中，KT是通电延时继电器还是断电延时型？

其作用有哪些？

（6）Z3040型摇臂钻床中，若按下主轴启动按钮SB2，主轴是否立刻带动钻头开始旋转？

为什么？

4.电气控制系统设计的主要内容有哪些？

有哪些一般原则？