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1、1,机床电气控制技术,郑州大学机械工程学院,第四章 机床电气控制线路分析,2,第四章 目 录,4.1 复杂电气控制线路分析基础 4.2 卧式车床电气控制线路 4.3 摇臂钻床电气控制线路 4.4 铣床电气控制线路 4.5 磨床电气控制线路 4.6 镗床电气控制线路 4.7 数控机床电气控制线路,3,1.掌握复杂电气控制线路分析方法和分析步骤；2.掌握卧式车床电气控制线路的组成、工作原理、分析方法和分析步骤；3.掌握摇臂钻床电气控制线路的组成、工作原理、分析方法和分析步骤；4.了解铣床电气控制线路的分析方法；5.了解磨床电气控制线路的分析方法；6.了解镗床电气控制线路的分析方法；7.了解数控机床
2、电气控制线路的分析方法；,主要要求,4,1.复杂电气控制线路分析方法选取2.卧式车床电气控制线路的工作原理分析；3.摇臂钻床电气控制线路的工作原理分析方法；4.铣床、磨床、镗床、数控机床电气控制线路的分析方法；,重点难点,5,4.1 复杂电气控制线路分析基础,基本思路：“先机后电、先主后辅、化整为零、集零为整、统观全局、总结特点”。原理图:主电路、控制电路、辅助电路、保护及连锁环节和特殊控制电路。简单电路顺读跟踪法；对于复杂电路，特别是联锁控制较多的电路，采用此法分析难度很大。,6,1.电气控制原理图的基本分析方法,(1)查线读图法主要步骤：分析主电路，据控制元器件的触点及电气元器件等，大致判
3、断被控制对象的性质和控制要求；据主电路分析结果，查找控制电路上有关的控制环节，结合元器件表和元器件动作位置，由上而下或从左往右进行读图；假想按下按钮跟踪控制线路哪些电气元器件受控动作这些被控制元器件的触点又怎样控制另外一些控制元器件或执行元器件动作的。自动循环执行元件机械运动信号元件状态变化又引起哪些控制元器件状态发生变化。,7,特别要注意控制环节相互间的联系和制约关系，直至将电路全部看懂为止。优点：直观易学；缺点：分析复杂电路时易出错，一定要认真细心。,8,(2)逆读朔源法复杂电路分析法：接触器线圈电路中串、并联的其他接触器、继电器、行程开关、转换开关的触头，触头的闭合、断开就是该接触器得电
4、、失电的条件；由触头再找出它们的线圈电路及其相关电路，在这些线圈电路中还会有其他接触器、继电器的触头等；如此找下去，直到找到主令电器为止。注意：行程开关、转换开关、按钮、压力继电器、温度继电器等没有吸引线圈，只有触头，这些触头的动作是依靠外力或其他因素实现的，就需要找到其所依靠的外力。,9,另外，当某一个继电器或接触器得电吸合后，应该把它的所有触头所带动的前后级电器元件的作用状态全部找出并列在其电气文字符号的下方。还要注意有多少副触头就有多少条支路，不得遗漏。,10,2.复杂电路电气控制原理图的具体分析步骤,(1)了解生产工艺与执行电器的关系(2)通过主电路了解电动机(或其他用电器)的配置情况
5、及其控制(3)化整为零，采用逆读朔源法将电路进行分解(4)集零为整，综合分析,11,(3)化整为零，采用逆读朔源法将电路进行分解,化整为零：可控制电路分解成主电路用电器(如电动机)相对应的几个基本电路；然后利用查线读图法，一个环节一个环节地分析；还应注意那些满足特殊要求的特殊部分，再利用顺读跟踪法把各环节串起来,12,(3)化整为零，采用逆读朔源法将电路进行分解,分析行程开关、转换开关的配置情况及其作用。无吸引线圈器件，如行程开关、转换开关以及压力继电器、温度继电器等，须先找到引起触头动作外力或因素：行程开关机械联动机构来触压或松开；转换开关手工操作；单凭看电路图难于搞清楚，必须结合设备说明书
6、、电器元件明细表来明确其用途、操纵行程开关的机械联动机构、触头闭合或断开的不同作用、触头在闭合或断开状态下电路的工作状态；,13,表4-1 行程开关工作表,14,表4-2 转换开关工作表,15,根据电路子功能不同，将复杂电路化整为零,电动机主电路主触头辅助电路线圈及其相关电路用逆读朔源法和顺续读图法局部电路图；复杂控制局部电路进一步分解基本控制电路：点动与长动据启动按钮直接并联辅助动合触头；手动、自动据转换开关；正向、反向并找出其共同的电路部分；通电、断电延时继电器继电器；据行程开关组合或者行程开关、转换开关组合，将电路进行分解。这样就可将辅助电路一步一步地分解成基本控制电路，然后再综合起来进
7、行总体分析。,16,分解注意,主电路中速度继电器按速度控制原则组成制动；主电路中整流器能耗制动停车电路；接触器、继电器得电、失电后其所有触头都动作接触器、继电器、电磁铁等得电或失电触头动作不立即使其所在电路的接触器、继电器、电磁铁动作为它们得电、失电提供条件接触器、继电器电路，必须找出它们的所有触头；据各种电器元件(如速度继电器、时间继电器、电流继电器、压力继电器、温度继电器等)在电路中的作用进行分析。(4)集零为整，综合分析把基本控制电路串起来，用查线读图法综合分析整个电路,17,4.2 卧式车床电气控制线路,注意问题：（1）了解金属切削机床的主要结构、运动方式、主要技术性能，液压气压传动系
8、统工作原理，机械设备对电气控制系统要求。（2）分析主电路，了解各电动机的用途、传动方案、采用的控制方法及其工作状态。（3）了解各主令电器（如操作手柄、开关、按钮等）在电路中的功能和操作方式，以及由哪些电路环节实现保护、连锁、信号指示和照明等电路控制。（4）能按工艺过程、工作方式，分析整个控制电路，能分块分区域总结出控制电路功能、规律、信号走向。,18,分析电路时应先按功能将电路分解成基本功能环节（即化整为零），然后再一个个对基本功能环节进行分析，最后根据系统总功能，再积零为整，理解整个电气控制系统。,19,4.2.1 卧式车床主要结构及运动形式,图4-1 普通卧式车床结构示意图1进给箱；2挂轮
9、箱；3主轴变速箱；4溜板与刀架；5溜板箱；6尾座；7丝杠；8光杠；9床身,20,卧式车床主要运动：主运动、进给运动和其它运动。车削主运动工件的旋转运动，主轴的正反转是由控制电路来实现的。调速：加工时，应据被加工件的材料性能、车刀材料、零件尺寸精度要求、加工方式及冷却条件等来选择切削速度，即车床主轴能在较大范围内变速，对普通车床，调速比一般应大于70。正、反转：通常车削工作过程中，一般不要求反转，但对于一些特殊的加工，如加工螺纹，为避免乱扣，需反转退刀，再进刀继续加工，因此要求车床主轴具有正、反向旋转的功能。停车：同时，若加工的工件比较大，其转动惯量也比较大，停车时必须采用电气制动，以提高生产效
10、率。,21,进给运动：刀架纵、横向直线运动，是由主轴箱的输出轴，经挂轮箱、进给箱、光杠传入溜板箱而实现的，其运动方式有手动控制和机动控制两种。车削螺纹时，工件的旋转速度与刀具的进给速度应有严格的比例关系。车床纵、横两个方向的进给运动是由主轴箱的输出轴，经交换齿轮箱、进给箱、光杠传入溜板箱而获得的。辅助运动：是指溜板箱的快速移动、尾座的移动和工件的夹紧与松开等其他运动。,22,（1）近似于恒功率负载,主轴电机M1常选笼型异步电动机,完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动,直接启动，点动控制。（2）车削螺纹要求主轴正、反转，小型车床用电路实现；较大型车床，多采用机械传动实现，如摩擦离合器、多片式电磁离
11、合器等。（3）车削螺纹时，刀架移动与主轴旋转运动之间正确的比例关系，故主运动和进给运动只由一台电动机拖动，它们之间通过一系列齿轮传动来实现配合；（4）车削加工调速范围大，用机械变速方法；但较大型车床上也采用电动机变极调速的方法，进行速度分挡。,4.2.2 卧式车床工作特点及要求,23,（5）主电动机启停：功率小于5kW且电网容量满足用直接启动，否则用降压启动。（6）较大型车床溜板由可正、反转电动机单独拖动的，手动控制。（7）车削中，先启动冷却泵M2再启动主轴电动机M1；M2能实现单独操作（加工铸件或高速切削钢件时，不能采用冷却液）（8）保护、连锁、照明和信号电路。,24,4.2.3 CM613
12、2型卧式车床电气控制线路加工精度较好的普通机床,25,26,1.合QF,SA1置中 2.SA1置上 3.SA1置下 4.按SA2.5.停 6.断QF,M1电路,M3电路,继续,27,1.SA1置于中位。2.SA1置于上位。3.SA1置于下位。4.停车。,总电路,28,1.开关KA闭合。2.开关KA断开。,总电路,29,1.控制电路关键问题分析,电动机配置：主轴电动机M1、冷却泵电动机M2和液压泵电动机M3；KM1或KM2控制M1的正、反转；电动机控制：转换开关SA2手动操作控制M2电源接在KM1、KM2主触点之后，即只有主轴电动机启动之后，M2才能启动；中间继电器KA控制M3的起停；M1、M2
13、和M3均采用直接启动。,30,(2)转换开关SA1作用,转换开关SA1，触点动作表,31,(3)各电机主电路和控制电路分解,主电机M1主电路和控制电路M1主电路KM1、KM2主触头（图区68和13），SA1启动、停止正反转，SA1中间位置，其触头SAl-1(1-2)闭合，使KA得电吸合并自锁，除使M3运转之外，还为KM1、KM2得电作准备；SA1上下位置，其触头SAl-2(2-5)或SAl-3(2-7)闭合，KM1、KM2线圈得电吸合，M1正反转；先启动液压泵电动机M3再启动M1。,主轴电动机M1主电路和控制电路图,32,M1机械制动：由常闭触点KM1（105-106）、KM2（106-107
14、）及KT（101-105）、电磁制动器YB实现的（13区）；KM1、KM2任一得电，KT同时得电，KM1（105-106）、KM2（106-107）断开，KT（101-105）闭合，当KM1、KM2线圈失电，KT线圈失电，KM1（105-106）、KM2（106-107）复位闭合，但触头KT（101-105）延时断开，而使YB继续得电，对M1制动，延时时间后KT（101-105）便复位断开，使YB失电，制动结束。,33,冷却泵电动机M2主电路和控制电路M2由SA2控制，且与主轴电动机M1构成顺序控制，即只有M1启动后，M2才能启动。,34,M3主电路：由中间继电器KA的主触点控制，在图区5中，
15、可找到其线圈电路。分析知，当转换开关SA1触头置于中间位置时，KA线圈得电吸合并自锁，实现对液压泵电动机M3的控制。,液压泵电动机M3主电路和控制电路,35,2、电路动作分析,(1)主轴电动机M1的控制当电源开关部分的断路器QF合上后，机床的控制部分和工作部分引入了电源。主轴电动机正、反向旋转控制。M1拖动车床的主运动和进给运动，SA控制KM1或KM2线圈得电，实现正反电源相序而实现正、反转控制。,36,主轴电动机的停机制动控制,主轴采用电磁离合器机械制动法制动。开关SA1扳到中间位置，SAl-1(1-2)接通、SAl-2(2-5)断开，同时SA4接通使得YB线圈得电为制动做准备。当接触器KM
16、1或KM2线圈失电，它们的常开触点断开，主轴电动机M1停转，同时它们的常闭触点返回，使制动电磁离合器线圈得电，此时时间继电器KT线圈虽也断电，但其断电延时打开的常开触点尚未断开，从而整流桥UR整流电路接通，对电磁离合器YB提供直流电实现制动，在KT延时断开触点打开时，切断整流桥电路，则YB线圈失电，制动结束。,37,主轴的变速控制,液压机构操纵两组拨叉进行速度改变的。变速时只需转动变速手柄，将液压变速阀转到相应的位置，使得两组拨叉都移到相应的位置进行位置定位，并压动微动开关SQ1和SQ2，HL2灯亮，表示变速完成。若滑移齿尚未啮合好，则HL2灯不亮，此时应操作SAl于向上或向下位置，接通KM1
17、或KM2，使主轴稍许转动，让齿轮正常啮合，HL2灯亮，说明变速结束，可进行正常工作启动。,38,(2)冷却泵电动机M2的控制,M2是冷却泵电动机，功率为0.125kW，单向旋转，由转换开关SA2手动操作控制。M2电动机的电源接在KM1、KM2主触点之后，实现了冷却泵电动机应在主轴电动机启动之后才能启动的顺序启动控制要求。,39,(3)液压泵电动机M3控制,M3是拖动液压泵的电动机，功率为0.12kW，单向旋转，提供主轴变速装置和润滑的用油。因为电动机容量小，采用转换开关SA1的触头SAl-1(1-2)。控制中间继电器KA实现控制。液压泵电动机的启动、停止通过自动开关控制。,40,(4)连锁、保
18、护环节、信号与照明电路控制,连锁环节：利用KM1、KM2，实现正反向电气互锁；利用转换开关SA1机械定位，实现机械连锁。保护环节。自动开关QF主轴电动机M1短路、过载保护；熔断器FU1电动机M2短路保护，熔断器FU2电动机M3的短路保护，熔断器FU3实现对控制电路及变压器的短路保护，熔断器FU4实现照明电路的短路保护，熔断器FU5直流电路短路保护。热继电器FR1电动机M2的过载保护，热继电器FR2电动机M3过载保护。转换开关SA1与继电器KA实现零位、零压保护。信号显示电路。信号灯HL1电源指示灯；HL2为主轴变速完成指示灯，变速完成时SQl、SQ2压合，HL2灯亮照明电路。通过转换开关SA3
19、控制EL照明电路，照明电路具有一定的独立性。,41,3.电器元件明细表,42,43,44,4、电路常见故障分析,(1)主电机不能启动。可能的原因：电源没有接通；空气开关QF已动作，其常闭触点尚未复位；转换开关SA内的触点接触不良；交流接触器的线圈烧毁或接线脱落等；(2)按启动按钮，电动机发出嗡嗡声，不能启动。这是电动机的三相电源缺相造成的，可能原因：熔断器某一相熔丝烧断；接触器一对主触点没接触好；电动机接线某一处断线等；(3)按停止按钮，主轴电动机不能停止。可能的原因：接触器触点熔焊、主触点被杂物阻卡；停止按钮常闭触点被阻卡；,45,4.2.4 C650型卧式车床电气控制线路,中型普通车床，可
20、加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为3000mm，能实时监测主电动机M1的电流，且具有点动控制功能，应用比较广泛。,46,47,1.闭合空气开关QS。,48,2.按下按钮SB2，实现点动控制。,49,3.按下按钮SB3，实现电机M1的正转控制。,50,4.按下按钮SB1，实现正转的制动。,51,5.按下按钮SB4，实现电机M1的反转控制。,52,6.按下按钮SB1，实现反转的制动停车。,53,7.通过按钮SB5，SB6实现对电机M2的控制。,54,8.通过位置开关SQ实现对电机M3的控制。,55,1、控制电路关键问题分析,(1)电动机配置情况及其控制电动机配置：主轴电机M1、冷
21、却泵电机M2、快进电机M3主电路：QS KM1主触点（正）、KM2主触点（反）；电流表PA 电流互感器TA（M1的动力回路）：为防止电流表被启动电流冲击时间继电器KT 延时常闭触点，在启动短时间内将电流表暂时短接；KM3主触点控制限流电阻R 接入和切除：点动防止连续的启动电流造成电动机过载串入限流电阻R反接制动串入电阻R 限流速度继电器KS 主电动机转速为零常开触点切断反接制动相应电路完成停车制动。,56,M1主运动和刀具进给运动，直接启动，可正反转，正反转电气制动停车，可点动控制。控制电路四个部分：KM1、KM2分控M1正、反转；PA经电流互感器TA接在M1主电路，以实时监测M1电流，用KT
22、动断触头，启动时短接TA，防启动大电流冲击损坏电流表PA表头；串联电阻限流控制部分，接触器KM3控制限流电阻R接入和切除，以防止点动调整时起动电流过大；速度控制部分，速度继电器KS速度检测部分与电动机主轴同轴相连，在停车制动过程中，主轴转速降为零时，切断反接制动相应电路，完成制动。冷却泵M2提供切削液，由KM4主触点控制，直接起停。快速移动电动机M3由KM5控制，由按钮手动控制起停。,57,(2)电气控制图的各电动机主电路和控制电路分解,M1主电路和控制电路：M1主电路控制电器为接触器，主触头为KM1、KM2、KM3，分别位于图区714，采用速度继电器KS进行反接制动停车，KM1、KM2为正反
23、转接触器，控制正反转启动和反接制动。,58,M1电气控制电路图,59,M1点动控制电路图,60,M1正转电气控制电路图,61,M1反转电气控制电路图,62,图4-10 C650反接制动工作流程,63,M1正转反接制动电气控制电路图,64,M1反转反接制动电气控制电路图,65,M2和M3的主电路和控制电路,66,2、电路动作分析,控制电路：M1、M2与M3的控制电路。(1)主电动机正反向启动与点动控制：压SB2KM3、KT线圈通电KM3的主触点将短接限流电阻R 接通KA 的线圈电路KA 的常闭触点切除停车制动电路其常开触点与SB2 的常开触点均闭合M1线圈电路得电主触点闭合电动机正向启动。KT
24、的常闭触点在主电路中短接电流表A，经延时断开后，电流表接入电路正常工作。启动结束正常运行状态。反向启动按钮SB3，反向启动与正向启动过程类似。按SB4为M1点动按钮KM1线圈电路M1正启动这时KM3线圈电路并没接通，限流电阻R 接入主电路限流，其辅助常开触点不动作，KA 线圈不能得电工作，从而使KM1线圈不能连续通电松开按钮，M1停转，实现了主轴电动机串联电阻限流的点动控制。,67,(2)主轴电动机反接制动控制,电机正向转速度继电器KS 的常开触点KS2闭合制动准备状态压SB1，切断控制电源，KM1、KM3、KA线圈均失电其相关触点复位；电机因惯性而继续运转，速度继电器的触点KS2仍闭合，与控
25、制反接制动电路的KA 常闭触点一起，在按钮SB1复位时接通接触器KM2的线圈电路，电动机M1主电路串入限流电阻R，进行反接制动，强迫电动机迅速停车当电动机速度趋近于零时，速度继电器触点KS2复位断开，切断KM2的线圈电路，其相应的主触点复位，电动机断电，反接制动过程结束。反转时的反接制动工作过程与停车制动时的反接制动工作过程相似，此时反转状态下，KS1触点闭合，制动时，接通接触器KM1的线圈电路，进行反接制动。,68,(3)刀架的快速移动和冷却泵电动机的控制。刀架快速移动是由转动刀架手柄压动位置开关SQ，接通控制快速移动电动机M3的接触器KM5的线圈电路，KM5的主触点闭合，M3启动，经传动系
26、统驱动溜板箱带动刀架快速移动。冷却泵电动机M2由启动按钮SB6、停止按钮SB5控制接触器KM4线圈电路的通断，以实现电动机M2的控制。,69,CM650型卧式车床电器元件明细见表,略,70,4、常见故障分析,(1)电动机不能启动。可能的原因是：电源没有接通；热继电器已动作，其常闭触点尚未复位；启动按钮或停止按钮内的触点接触不良；交流接触器的线圈烧毁或接线脱落等；(2)按下启动按钮后，电动机发出嗡嗡声，不能启动。这是电动机的三相电源缺相造成的，可能原因是：熔断器某一相熔丝烧断；接触器一对主触点没接触好；电动机接线某一处断线等；(3)按下停止按钮，主轴电动机不能停止。可能的原因是：接触器触点熔焊、
27、主触点被杂物阻卡；停止按钮常闭触点被阻卡；(4)主轴电动机不能点动。可能原因是：点动按钮SB2常开触点损坏或接线脱落；(5)主轴电动机不能反接制动。可能的原因是：速度继电器损坏或接线脱落；电阻R损坏或接线脱落；(6)不能检测主轴电动机负载。可能的原因是：电流表损坏；时间继电器设定时间太短或损坏；电流互感器损坏。,71,4.3 摇臂钻床电气控制线路,按结构形式:台式钻床、立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床和摇臂钻床等 4.3.1 摇臂钻床主要结构及运动形式主要结构：底座、内外立柱、摇臂、主轴、主轴箱及工作台等,72,图4-14 摇臂钻床结构示意图,1一内外立柱；2一主轴箱；3一摇臂；4一主轴
28、；5一工作台；6一底座；SBl一主电动机停止按钮；SB2一主电动机启动按钮；SB3一摇臂上升点动控制按钮；SB4一摇臂下降点动控制按钮；SB5一松开点动控制按钮；SB6一夹紧点动控制按钮,73,内立柱固定在底座一端，外立柱套在内立柱上，工作时用液压夹紧机构与内立柱夹紧，松开后，可绕内立柱回转360；摇臂的一端为套筒，它套在外立柱上，经液压夹紧机构可与外立柱夹紧；夹紧机构松开后，借助升降丝杠的正、反向旋转可沿外立柱作上下移动。由于升降丝杠与外立柱构成一体，而升降螺母则固定在摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构以及
29、机床的操作机构等部分组成，安装于摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作使主轴箱沿摇臂水平导轨移动。主要运动：主运动主轴旋转运动；进给运动主轴的纵向进给运动；辅助运动摇臂沿外立柱的升降运动、主轴箱沿摇臂长度方向的运动、立柱的夹紧和松开运动、摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动等。Z3040型摇臂钻床四台电机:主电机M1、摇臂升降电机M2、液压泵电机M3和冷却泵电机M4。,74,主轴变速和进给变速,都在主轴箱内，用变速机构分别调节主轴转速和上、下进给量主轴运动和进给运动调速多采用有极调速方式，要通过三相交流异步电动机M1结合变速箱来实现的。M1控制主轴旋转运动和进给运动，单向旋转，机械变向，它是由接触器
30、KM1控制，SB2、SB1为其启动和停止按钮，当自动开关QF接通电源后，按下SB2按钮时，KM1接触器得电并自锁，主电动机M1启动旋转；按下停止按钮SB1，KM1断电，M1电动机停止。,75,M2控制摇臂升降运动，SB3和SB4分别为其上升按钮和下降点动控制按钮；M3双向旋转；通过松开点动控制按钮SB5、夹紧点动控制按钮SB6控制摇臂夹紧与放松和主油箱及外立柱相对内立柱的夹紧与放松；而摇臂的回转和主轴箱沿摇臂水平导轨方向的左右移动通常采用手动；M4手动控制，只能单向旋转，可对加工的刀具进行冷却。,76,4.3.2 摇臂钻床工作特点及要求,摇臂钻床的工作特性与电力拖动控制要求如下：(1)多电机拖
31、动。(2)主轴的旋转运动、纵向进给运动及其变速机构均通过主轴箱的一台异步电动机进行拖动。(3)主轴的旋转与进给运动均有较大的调速范围，多由机械变速机构实现，也采用可变极调速的笼型异步电动机。(4)加工螺纹正、反转，即可用控制电路实现，也可采用机械方法来实现；若采用机械方法，则拖动主轴的电动机只需单向旋转，且不需要制动。(5)摇臂的升降：升降电动机拖动，要求电动机能正、反向旋转，一般采用笼型异步电动机配合正反转控制电路实现，且不需要调速和制动。,77,(6)夹紧与松开：内外立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开，采用手柄机械操作、电气-机械装置、电气-液压装置、电气-液压-机械装置等控制方法来实现。用电
32、机带动液压泵，通过夹紧机构实现；电动机的正、反转实现夹紧与松开，送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现的。因此拖动液压泵的电动机要求能正、反向旋转，可采用点动控制。(7)两条油路：摇臂钻床主油箱、立柱的夹紧与松开由一条油路控制，且能同时动作；而摇臂的夹紧、松开是与摇臂升降工作连成一体，由另一条油路控制，通过控制电磁铁操纵两条油路。液压泵电动机采用点动控制。(8)可手动操作冷却泵电动机作单向旋转。(9)必须有相对独立的安全照明和信号指示电路。,78,图4-15 夹紧机构液压系统原理图,79,4.3.3 Z3040型摇臂钻床电气控制线路,Z3040型摇臂钻床的电器大部分安装在摇臂后面
33、壁龛内：M1主轴电动机主轴箱上方；M2摇臂升降电动机立柱上方；M3液压泵电动机摇臂后面电气盒下部；M4冷却泵电动机底座上。两套液压控制系统：一套由主轴电动机拖动齿轮泵输送压力油，通过操纵机构实现主轴正、反转、停车制动，空挡、预选与变速；另一套由液压泵电动机拖动液压泵输送压力油，实现摇臂夹紧与松开、主轴箱和立柱夹紧与松开。,80,1.主轴电机M1控制电路,81,(a)M2的控制电路(b)KT控制电路(c)M3的控制电路(d)YV控制电路图4-17 电动机M2、M3和电磁阀YV控制电路,82,图4-18 Z3040摇臂上升工作流程图,83,冷却泵电动机M4控制照明与信号指示电路,84,Z3040型
34、摇臂钻床常见故障分析,(1)主轴电动机不能启动，原因：电源没有接通；热继电器已动作过，其常闭触点尚未复位；启动按钮或停止按钮内触点接触不良；交流接触器的线圈烧毁或接线脱落等。(2)主轴电动机刚启动运转，熔断器就熔断，按下主轴启动按钮SB2，主轴电动机刚旋转，就发生熔断器熔断故障：原因可能是机械机构发生卡住现象，或者是钻头被铁屑卡住，进给量太大，造成电动机堵转；负荷太大，主轴电动机电流剧增，热继电器来不及动作，使熔断器熔断。也可能因为电动机本身的故障造成熔断器熔断。,85,Z3040型摇臂钻床常见故障分析,(3)摇臂不能上升(或下降)：首先检查行程开关SQ2是否动作，如已动作，即SQ2的常开触点
35、已闭合，说明故障发生在接触器KM2或摇臂升降电动机M2上；如SQ2没有动作，可能是SQ2位置改变，造成活塞杆压不上SQ2，使KM2不能吸合，升降电动机不能得电旋转，摇臂不能上升。液压系统发生故障，如液压泵卡死、不转，油路堵塞或气温太低时油的粘度增大，使摇臂不能完全松开，压不下SQ2，摇臂也不能上升。电源的相序接反，按下SB3摇臂上升按钮，液压泵电动机反转，使摇臂夹紧，压不上SQ2，摇臂也就不能上升或下降。,86,Z3040型摇臂钻床常见故障分析,(4)摇臂上升(或下降)到预定位置后，摇臂不能夹紧。行程开关SQ3安装位置不准确，或紧固螺钉松动造成SQ3过早动作，使液压泵电动机M3在摇臂还未充分夹
36、紧时就停止旋转；接触器KM5线圈回路出现故障。(5)立柱、主轴箱不能夹紧(松开)。立柱、主轴箱各自的夹紧或松升是同时进行的，立柱、主轴箱不能夹紧或松开可能是油路堵塞、接触器KM4或KM5线圈回路出现故障造成的。(6)按下SB6按钮，立柱、主轴箱能夹紧，但放开按钮后，立柱、主轴箱却松开；立柱、主轴箱夹紧和松开，多为机械原因造成，可能是菱形块和承压块的角度方向装错，或者距离不合适造成的；菱形块立不起来，夹紧力调得太大或夹紧液压系统压力不够所致。,87,4.4 铣床电气控制线路,4.4.1 铣床主要结构及运动形式铣床主要由底座、床身、悬梁、主轴、刀杆支架、回转台、升降工作台等主要部件组成，卧式铣床的
37、结构如图4-19 所示。铣床有三种运动：主运动铣削加工时，铣刀的旋转运动；进给运动加工中工作台或进给箱带动工件的移动以及圆形工作台的旋转运动；辅助运动工作台带动工件在三个方向的快速移动。,87,88,4.4 铣床电气控制线路,88,89,4.4 铣床电气控制线路,4.4.2 铣床工作特点及要求(1)铣床主运动和进给运动间没有比例协调的要求，但从机械结构的合理性考虑，需采用两台电动机单独拖动。(2)需在加工之前选择好转向（正向或反向)，而后再启动加工。主轴电动机M1是在空载时直接启动。(3)需有主轴电动机的停车制动控制，以实现快速停车的目的。铣刀是一种多刃刀具，其切削过程是断续的，负载随时间波动
38、，造成电动机拖动的不平衡。,89,90,4.4 铣床电气控制线路,(4)需实现工作台的三维进给运动。工作台的纵向、横向和垂直3个方向的进给运动由一台进给电动机M2拖动，进给运动的方向，是通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给电动机M2的正、反转来实现的。圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。,90,91,4.4 铣床电气控制线路,(5)需有工作台的空行程快速移动控制，以缩短调整运动的时间，提高生产率。铣床是由快速电磁铁吸合通过改变传动链的传动比来实现的。(6)需有电动机变速冲动（短时间歇转动）控制电路。为适应各种不同的铣削加工要求，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。(7)
39、需在进给运动电动机与主轴电动机之间实现可靠的连锁。在铣削加工中，根据工艺要求,91,92,4.4 铣床电气控制线路,主轴旋转与工作台进给之间应有可靠的连锁控制，即为了不使工件与铣刀碰撞而造成事故，要求进给运动一定要在铣刀旋转后才能进行，加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动或二者同时停止，以避免工件与铣刀碰撞而造成事故。因此，要求进给运动电动机与主轴电动机之间要有可靠的连锁。(8)需实现圆形工作台的旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个方向的运动之间的连锁,92,93,4.4 铣床电气控制线路,控制，以保证机床、刀具的安全。(9)需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑。(10)需实现主轴的启动、停止
40、，工作台进给运动选向及快速移动等的多点控制，以方便操作者能在铣床的正面、侧面方便地操作，并配有安全照明装置。4.4.3 X62W型万能铣床电气控制线路X62W型万能铣床电气控制电路图如图4-20所示。,93,94,94,95,1、控制电路关键部分分析,(1)X62W型万能铣床电动机配置情况及控制三台电机：主轴电动机M1、工作台进给电动机M2、冷却泵电动机M3；M1接触器KM1控制起停，其正反转由转换开关SA5预先确定；M2 采用KM2、KM3构成正反转控制电路，以适应工作过程中的频繁换向；M3转换开关SA3来直接控制起停，以供给加工所需的切削液。,95,96,主轴电机控制电路,96,97,主轴
41、电动机M1主要受接触器KM1、转换开关SA2和行程开关SQ7等电器控制，其控制电路位于图4-20中7、8、12区，如图4-21所示，其控制电路分解图如图4-22所示，转换开关SA2和行程开关SQ7触头工作状态分别如表4-8和4-9所示。,97,98,表4-8 转换开关SA2触点动作表,98,99,表4-8 转换开关SA2触点动作表,99,100,M2电路,M2、M3和其它电路,101,4.5 磨床电气控制线路,4.5.1 磨床主要结构及运动形式1、平面磨床结构M7l30型平面磨床含义如图4-25所示。平面磨床主要是由立柱、滑座、砂轮箱、电磁吸盘、工作台、床身等组成，其结构如图4-26所示。图4
42、-26 M7130型平面磨床外形图,101,102,4.5 磨床电气控制线路,102,103,4.5 磨床电气控制线路,4.5.2 磨床工作特点及要求1)砂轮的旋转运动2)砂轮架的横向进给3)砂轮架的升降运动4)工作台的往复运动5)冷却液的供给6)电磁吸盘的控制4.5.3 M7130型平面磨床电气控制线路,103,104,4.5 磨床电气控制线路,104,105,4.5 磨床电气控制线路,1、控制电路关键部分分析(1)电动机配置情况及其控制主要由砂轮电动机Ml、冷却泵电动机M2和液压泵电动机M3驱动，均为单向旋转，电路分为主电路、控制电路、电磁吸盘电路及照明电路四部分，如图4-28所示。砂轮电
43、动机Ml和冷却泵电动机M2同时由接触器KM1的主触头控制，而M2的控制电路接在接触器KM1主触头下方，经插座X1实现单独关断控制。液压泵电动机M3由接触器KM3的主触头控制。,105,106,4.5 磨床电气控制线路,106,107,4.5 磨床电气控制线路,三台电动机共用熔断器FUl作短路保护，M1和M2由热继电器FR1作长期过载保护，M3由热继电器FR2作长期过载保护，同时FRl、FR2的动断触头5串联接在总控制电路中，以保护砂轮与工件的安全，若有一台电动机过载停机时，另一台电动机也应停止。电磁吸盘YH12通过转换开关SA1进行充磁、去磁控制，其控制电路如图4-29所示。,107,108,
44、4.5 磨床电气控制线路,108,109,4.5 磨床电气控制线路,由上述分析可知，M1M3控制电路和电磁吸盘控制电路通过转换开关SAl和欠电流继电器KA进行联系：当SAl扳到“充磁”、“去磁”位置时，可使吸盘工作，触头SAl(3-4)断开，欠电流继电器KA得电吸合，其常开触头KA(3-4)闭合，方可通过接触器KMl、KM2主触头启动电动机M1M3；若将开关SAl扳至“失电位置，则电磁吸盘不工作，KA线圈不吸合，此时电流可通过SAl(3-4)5，使接触器KMl、KM2得电，使电动机启动M1M3。,109,110,4.6 镗床电气控制线路,4.6.1 镗床主要结构及运动形式根据结构型式的不同，镗
45、床可分为卧式镗床、立式镗床和坐标镗床等不同类型，尤以卧式镗床最为常用。卧式镗床主要包括床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾架、下溜板、上溜板和工作台等构成，其结构如图4-30所示。卧式镗床的运动形式可被分为主运动、进给运动和辅助运动：主运动主要包括镗轴的旋转运动与花盘的旋转运动；,110,111,4.6 镗床电气控制线路,111,112,4.6 镗床电气控制线路,进给运动主要包括镗轴的轴向进给、花盘刀具溜板的径向进给、镗头架的垂直进给、工作台的横向进给与工作台的纵向进给；辅助运动主要包括工作台的回转、后立柱的水平移动及尾架的垂直移动。4.6.2 镗床工作特点及要求(1)主轴要有较大的调速范围。(2
46、)主轴运动系统在变速过程中能作低速或断续冲动。(3)主轴可以正、反向旋转及点动调整。,112,113,4.6 镗床电气控制线路,(4)主轴可快而准确地停车制动。(5)各进给部分多是和主轴运动用同一电动机传动，且能快速移动。4.6.3 T68型卧式镗床电气控制线路1、电路关键问题分析(1)电动机配置情况及其控制T68型卧式镗床由两台三相鼠笼形感应电动机驱动，主轴电动机M1拖动机床的主运动和进给运动，快速移动电动机M2实现主轴箱与工作台的快速移动。,113,114,4.6 镗床电气控制线路,114,115,4.6 镗床电气控制线路,(2)电路的主轴电动机M1、进给电动机M2电路分解 主电动机M1主
47、电路由接触器KMlKM5和中间继电器KAl、KA2控制：KMlKM5线圈电路分别位于图1521、13区，KAl、KA2线圈电路分别位于图11、12区，由此可分解出主电动机Ml的控制电路，如图4-32所示。,115,116,4.6 镗床电气控制线路,116,117,4.6 镗床电气控制线路,进给电动机M2主电路由接触器KM6、KM7：KM6、KM7线圈电路分别位于图2223区，由此可分解出电动机M2的控制电路。(3)电动机Ml的控制电路进行分解主轴电动机M1的正、反转控制。当主运动和进给运动处于非变速状态时，各自的变速手柄使行程开关SQl、SQ3受压，而行程开关SQ2、SQ4不受压。,117,1
48、18,4.7 数控机床电气控制线路,4.7.1 TKl640型卧式数控车床主要结构及运动形式 TKl640型数控车床的结构简图如图4-50所示。机床由底座、床身、主轴箱、大拖板(纵向拖板)、中拖板(横向拖板)、电动刀架、尾座、防护罩、电气部分、CNC系统、冷却、润滑等部分组成。4.7.2 TKl640型卧式数控车床电气控制电路,118,119,4.7 数控机床电气控制线路,119,120,4.7 数控机床电气控制线路,(1)TK1640型数控车床电气控制电路分析 机床的运动及控制要求。TK1640型数控车床主轴的旋转运动由5.5kW变频主轴电动机实现，与机械变速配合得到低速、中速和高速三段范围
49、的无级变速；Z轴、X轴的运动由交流伺服电动机带动滚珠丝杠实现，两轴的联动由数控系统控制；加工螺纹由光电编码器与交流伺服电动机配合实现；除上述运动外，还有电动刀架的转位，冷却电动机的启、停等。,120,121,4.7 数控机床电气控制线路,主电路分析。TKl640型数控车床主电路如图4-51所示。图中的QFl为电源总开关，QF3、QF2、QF4、QF5分别为主轴强电、伺服强电、冷却电动机、刀架电动机的空气开关，它们的作用是接通电源及短路、过流时起保护作用；其中QF4、QF5带辅助触头，该触点输入到PLC，作为QF4、QF5的状态信号，并且这两个空开的保护电流为可调的，可根据电动机的额定电流来调节
50、空开的设定值，起到过流保护作用,121,122,4.7 数控机床电气控制线路,电源电路分析。为TK1640型数控车床电气控制中的电源回路如图4-52所示。控制电路分析。(a)主轴电动机的控制。图4-53(a)、(b)分别给出了交流控制回路图和直流控制回路图。,122,123,4.7 数控机床电气控制线路,123,124,4.7 数控机床电气控制线路,124,125,4.7 数控机床电气控制线路,125,126,4.7 数控机床电气控制线路,126,先将QF2、QF3（图4-51中）空气开关合上，当机床未压限位开关（图4-53中）、伺服未报警、急停未压下、主轴未报警时，KA2、KA3继电器线圈通
