机床电气的基本控制线路

1、 重点：重点：各基本线路的工作过程及其中的一些自各基本线路的工作过程及其中的一些自锁、联锁环节。锁、联锁环节。难点：难点：双速电机、电液控制的工作过程。双速电机、电液控制的工作过程。 电气控制线路：电气控制线路： 由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制线路。程开关等组成的控制线路。l在普通机床中多数采用在普通机床中多数采用继电器接触器控制继电器接触器控制方方式来实现控制。式来实现控制。l作用：作用：实现对电力拖动系统的实现对电力拖动系统的起动、反转、制动和起动、反转、制动和调速调速等运行性能的控制。等运行性能的控制。实现对拖动系统的实现对

2、拖动系统的保护保护。满足满足生产工艺要求生产工艺要求和实现生产和实现生产加工自动化加工自动化。 加工对象不同，控制线路不同。加工对象不同，控制线路不同。 不同的机床运动部件动作不一样不同的机床运动部件动作不一样, ,控制线路控制线路也差别很大，有的还很复杂，但是也差别很大，有的还很复杂，但是复杂的控复杂的控制线路都是由一些基本的电气控制环节构成制线路都是由一些基本的电气控制环节构成。电气控制系统图：电气控制系统图：指根据国家电气制图标准，用规定的指根据国家电气制图标准，用规定的电气符号、图线来表示系统中各电气设备、装置、元器电气符号、图线来表示系统中各电气设备、装置、元器件的连接关系的电气工程

3、图。件的连接关系的电气工程图。电气控制系统图包括：电气控制系统图包括：1、电气原理图电气原理图2、电器元件布置图电器元件布置图3、电气安装接线图电气安装接线图电气原理图：电气原理图：表示电流从电源到负载的传送情况和各电表示电流从电源到负载的传送情况和各电气元件的动作原理及相互关系，而不考虑各电器元件实气元件的动作原理及相互关系，而不考虑各电器元件实际安装的位置和实际连线情况际安装的位置和实际连线情况。2.12.1电气原理图的画法及阅读方法电气原理图的画法及阅读方法1 1、文字符号、文字符号 用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、状态和特征的字符

4、代码。例如，状态和特征的字符代码。例如， FRFR表示热继电器表示热继电器。2 2、图形符号、图形符号 用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。例如，例如，“”表示交流。表示交流。 国家电气图用符号标准国家电气图用符号标准GB/T4728-1985GB/T4728-1985规定了电气规定了电气简图中图形符号的画法，该标准及国家电气制图标准简图中图形符号的画法，该标准及国家电气制图标准GB/T6988-1986GB/T6988-1986于于19901990年年1 1月月1 1日正式开始执行。日正式开始执行。2.12.1电气原理图的画法及阅读方法电气原理

5、图的画法及阅读方法电器元件采用电器元件采用国家标准国家标准规定的规定的图形符号和文字符图形符号和文字符号号表示。表示。电气控制线路分电气控制线路分为主电路和控制电路为主电路和控制电路。一般。一般主电主电路用粗线条画在左（上）边；控制电路用细线条路用粗线条画在左（上）边；控制电路用细线条画在右（下）边。画在右（下）边。同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。号要相同。若有多个同一种类的电器元件，可在若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字符号的下标，如文字符号后加上数字符号的下标，如KM1KM1、KM2KM2等。等。2.12.1电气

6、原理图的画法及阅读方法电气原理图的画法及阅读方法 4. 电气线路的全部触点都按电气线路的全部触点都按“平常平常”状态绘出。状态绘出。注意：注意：“平常平常”的含义的含义：对接触器、继电器等是指对接触器、继电器等是指线圈不通电线圈不通电时时的触点状态。的触点状态。对按钮、行程开关是指对按钮、行程开关是指没有受到外力没有受到外力时时的触点位置的触点位置对主令控制器是指手柄对主令控制器是指手柄置于置于“零位零位”时时的触点位置。的触点位置。5.5.控制电路的分支电路控制电路的分支电路，原则上，原则上按动作顺序和信号流自按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制上而下或自左至右的原则绘制。2.12

7、.1电气原理图的画法及阅读方法电气原理图的画法及阅读方法 在图样的下方沿横坐标方向划分图区，并用数在图样的下方沿横坐标方向划分图区，并用数字编号。同时在图样的上方沿横坐标方向划区，字编号。同时在图样的上方沿横坐标方向划区，分别标明该区电路的功能。分别标明该区电路的功能。三、图区的划分三、图区的划分2.12.1电气原理图的画法及阅读方法电气原理图的画法及阅读方法 接触器和继电器的触点位置可采用附图的方接触器和继电器的触点位置可采用附图的方式表示。式表示。 左栏左栏 中栏中栏 右栏右栏主 触主 触点 的点 的图 区图 区号号辅 助辅 助动 合动 合触 点触 点的 图的 图区区 号号辅 助辅 助动

8、断动 断触 点触 点的 图的 图区区 号号接触器各栏的含义：接触器各栏的含义：继电器各栏的含义：继电器各栏的含义：左栏左栏 右栏右栏动 合动 合触 点触 点的 图的 图区号区号动 断动 断触 点触 点的 图的 图区区 号号主电路各接点标记主电路各接点标记三相交流电源引入线采用三相交流电源引入线采用L1L1、L2L2、L3L3标记。标记。电源开关之后的分别按电源开关之后的分别按U U、V V、W W顺序标记。分级三顺序标记。分级三相交流电源主电路可采用相交流电源主电路可采用1U1U、1V1V、1W1W；2U2U、2V2V、2W2W等。等。各电动机分支电路各接点可采用三相文字代号后面各电动机分支电

9、路各接点可采用三相文字代号后面加数字来表示如：加数字来表示如：U11U11、 U21U21等，数字中的十位数等，数字中的十位数字表示电动机代号，个位数字表示该支路的接点代字表示电动机代号，个位数字表示该支路的接点代号。号。控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成以下的数字组成 电气设备安装图电气设备安装图 表示各种电气设备在机床机械设备和电气控制柜表示各种电气设备在机床机械设备和电气控制柜的的实际安装位置实际安装位置。 实际安装位置由机床结构和工作要求决定。实际安装位置由机床结构和工作要求决定。 如行程开关放在获取信号的位置；操作元

10、件放在如行程开关放在获取信号的位置；操作元件放在操作方便的地方；一般电气元件放在控制柜中。操作方便的地方；一般电气元件放在控制柜中。电气设备接线图电气设备接线图u表示各电气设备之间表示各电气设备之间实际接线情况实际接线情况。u各电器元件的各个部分各电器元件的各个部分(如触点和线圈如触点和线圈)就画在一起就画在一起。u文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电气原理图一致。与电气原理图一致。u电气设备安装图和接线图是用于安装接线、检查电气设备安装图和接线图是用于安装接线、检查维修和施工的。维修和施工的。2.2 2.2 笼型异步电动机起动控制笼型异步电

11、动机起动控制笼型异步电动机的起动方式：笼型异步电动机的起动方式： 一、直接起动控制线路一、直接起动控制线路 在三相电动机启动时，将电源电压全部加在定子在三相电动机启动时，将电源电压全部加在定子绕组上的启动方式称为绕组上的启动方式称为，也称为也称为。 全压全压时，电动机的时，电动机的可达到电动机额可达到电动机额定电流的定电流的。容量较大的电动机的启动电流对。容量较大的电动机的启动电流对电网具有很大的冲击，将严重影响其他用电设备的正电网具有很大的冲击，将严重影响其他用电设备的正常运行。因此，常运行。因此，的启动。的启动。2.2 2.2 笼型异步电动机起动控制笼型异步电动机起动控制对于对于小型台钻和

12、砂轮机小型台钻和砂轮机可用可用开关直接起动开关直接起动。对于对于小容量电动机小容量电动机可采用可采用接触器直接起动接触器直接起动。用接触器直接起动电路用接触器直接起动电路用刀开关直接起动线路用刀开关直接起动线路一、直接起动控制线路一、直接起动控制线路2.2 2.2 笼型异步电动机起动控制笼型异步电动机起动控制三个接触器控制的电路三个接触器控制的电路工作原理：工作原理：按下按下SB2KM1得电得电KM3得电得电KT得电得电Y起起动动计时计时KM3断电断电 KM2通电通电 KM1仍得电仍得电运运行行起动起动Y接接接接停止停止二、降压起动控制线路二、降压起动控制线路对于较大容量的异步电动机一般采用降

13、压起动方式。对于较大容量的异步电动机一般采用降压起动方式。1 1、Y -Y -降压起动控制线路（一）降压起动控制线路（一） KM2与与 KM3决不允决不允许同时闭合，不然会许同时闭合，不然会引起电源短路。在控引起电源短路。在控制电路中分别把制电路中分别把KM2、KM3的动断触头串联的动断触头串联到对方线圈电路中到对方线圈电路中，以实现一个接触器动以实现一个接触器动作后就切断另一个接作后就切断另一个接触器的线圈电路。这触器的线圈电路。这种措施称为种措施称为互锁互锁。起动起动Y接接接接停止停止二、降压起动控制线路二、降压起动控制线路对于较大容量的异步电动机一般采用降压起动方式。对于较大容量的异步电

14、动机一般采用降压起动方式。1 1、Y -Y -降压起动控制线路（一）降压起动控制线路（一） 两个接触器两个接触器控制的电路控制的电路（练习分析工作原理）（练习分析工作原理）二、降压起动控制线路二、降压起动控制线路1 Y -1 Y -降压起动（二）降压起动（二）2.2 2.2 笼型异步电动机起动控制笼型异步电动机起动控制工作原理：工作原理：停止停止起动起动按下按下SB2SB2KM1KM1得电得电KTKT得电得电计时计时KM2KM2得电得电电动机全压运行电动机全压运行图中电动机由降压起动转图中电动机由降压起动转为全压运行后为全压运行后KM1KM1和和KTKT均断均断电，电，只有只有KM2KM2得电

15、。得电。按下按下SB1SB1，电动机停，电动机停二、降压起动控制线路二、降压起动控制线路2 2 定子串电阻降压起动定子串电阻降压起动2.2 2.2 笼型异步电动机起动控制笼型异步电动机起动控制电动机串电电动机串电阻起动阻起动2.3 电动机的正反转控制电动机的正反转控制用于机床工作台的前进与后退或主轴的正反转等。用于机床工作台的前进与后退或主轴的正反转等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转动方向。线中的任意两相对调，就可改变电动机的转动方向。需要用两个接触器来实现这一要求。当正转接触需要用两个接触器来实现这一

16、要求。当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。反转。一一. .按钮控制的正反转控制电路按钮控制的正反转控制电路正正转转反反转转电气电气互锁互锁按钮按钮联锁联锁2.3 电动机的正反转控制电动机的正反转控制（1 1）接触器互锁的正反转控制）接触器互锁的正反转控制 完成完成“正转正转- -停停- -反转反转”或或“反转反转- -停停- -正转正转”的电的电气控制。气控制。 线路的动作原理线路的动作原理: :按按SB1SB1正转控制：正转控制：按按SB

17、2SB2 KM1KM1线圈得电线圈得电KM1KM1自锁触头闭合自锁触头闭合KM1KM1主触头闭合主触头闭合 KM1KM1互锁触头断开互锁触头断开电动机电动机M M正转正转KM1KM1线圈失电线圈失电电动机电动机M M停转停转KM2反转控制：反转控制：按按SB3KM2KM2线圈得电线圈得电电动机电动机M M反转反转反转按钮反转按钮互互锁锁（2 2）按钮接触器联锁的正反转控制）按钮接触器联锁的正反转控制可实现可实现“正正反反停停”或或“反反正正停停”的操作控的操作控制。制。线路的动作原理线路的动作原理按下按下SB2KM1得电得电电动机正转电动机正转按下按下SB3SB3KM1断电断电KM2得电得电电

18、动机反转电动机反转正转：正转：反转：反转：按钮联锁按钮联锁互锁互锁互锁互锁二、行程开关控制的正反转电路二、行程开关控制的正反转电路自动往返运动：自动往返运动：SQ3SQ412到达预定位置挡铁到达预定位置挡铁1撞击撞击SQ1按下按下SB2SB2KM1通电通电电机正转电机正转工作台前进工作台前进停止正转停止正转KM1断电断电KM2得电得电电机反转工作台后退电机反转工作台后退2.3 电动机的正反转控制电动机的正反转控制2.4 2.4 笼型异步电动机的制动控制笼型异步电动机的制动控制一一 能耗制动控制电路能耗制动控制电路（1 1）按时间原则控制的能耗制动线路）按时间原则控制的能耗制动线路工作原理：工作

19、原理：按按SB2KM1通电通电电动机起动电动机起动按按SB1KM1断电断电KM2通电通电KT通电通电能耗能耗制动制动延时延时 KM2断电断电（制动结束）（制动结束）起起停停2.4 2.4 笼型异步电动机的制动控制笼型异步电动机的制动控制（2 2）速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路）速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路 练习：分析工作过程练习：分析工作过程一一 能耗制动控制电路能耗制动控制电路2.4 2.4 笼型异步电动机的制动控制笼型异步电动机的制动控制工作原理：工作原理：按按SB2KM1通电通电电动机正电动机正转运行转运行KV动合触点闭合动合触点闭合按按SB1KM1断电断电KM2通电通

20、电（开始制动）（开始制动）n0,KVn0,KV复位复位KM2断电（制断电（制动结束）动结束）二、二、 反接制动控制线路反接制动控制线路2.4 2.4 笼型异步电动机的制动控制笼型异步电动机的制动控制停止停止速速度度继继电电器器起动起动练习：按顺序工作时的联锁控制练习：按顺序工作时的联锁控制 按下按下SB2SB2KM1得电得电M1起动起动按下按下SB4SB4按下按下SB1SB1KM1断电断电KM2断电断电M1；M2均停均停工作原理：工作原理：KM2得电得电M2起动起动按下按下SB3SB3KM2断电断电M2停停先起先起后起后起M2M2停停总停总停SBFR1 例：例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步

21、电动机拖动，两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时起动时: M1起动后起动后 M2才能起动；才能起动；停车时停车时: M2停车后停车后M1才能停车。应如何实现控制？才能停车。应如何实现控制？SBFR2断开断开断开断开12KMF断电断电3MFUQ.FRKMR2.5 2.5 双速电动机高低速控制线路双速电动机高低速控制线路l 根据电动机转速公式：根据电动机转速公式：1 1、 /YY/YY接法（下图接法（下图a a

22、）：属于恒功率调速。）：属于恒功率调速。三角形接法三角形接法：绕组的：绕组的1 1、2 2、3 3号出线端接电源，而号出线端接电源，而4 4、5 5、6 6号出线号出线端悬空。二对磁极端悬空。二对磁极( (四个极四个极) )，低速。，低速。双星形接法双星形接法：1 1、2 2、3 3短接，短接，4 4、5 5、6 6接电源，一对磁极接电源，一对磁极( (两极两极) )，高速。高速。 式中，式中，s s为转差率，为转差率，f f为电源频率，为电源频率，p p为定子极对数。为定子极对数。2 2、 Y/YYY/YY接法（下图接法（下图b b）：属于恒转矩调速。它适用于）：属于恒转矩调速。它适用于起重

23、机、电梯、皮带运输机等。起重机、电梯、皮带运输机等。2.5 2.5 双速电动机高低速控制线路双速电动机高低速控制线路 将电动机定子绕组的将电动机定子绕组的U1、V1、W1的三个接线端子接三相电源，的三个接线端子接三相电源，而将电动机定子绕组的而将电动机定子绕组的U2，V2，W2三个接线端子悬空，每相绕三个接线端子悬空，每相绕组的两个线圈串联，三相定子绕组为组的两个线圈串联，三相定子绕组为连接，此时磁极为连接，此时磁极为4极，同极，同步转速为步转速为1500rmin，为低速接法。，为低速接法。 若要电动机高速工作时，可接成上图形式，将电动机定子绕若要电动机高速工作时，可接成上图形式，将电动机定子

24、绕组的组的U2，V2，W2三个接线端子接三相电源，而将另外三个接线端子接三相电源，而将另外3个接线端个接线端子子U1，V1，W1连在一起，则原来三相定子绕组的连在一起，则原来三相定子绕组的连接立即变连接立即变为双连接，此时每相绕组的两个线圈为并联，磁极为为双连接，此时每相绕组的两个线圈为并联，磁极为2极，同步极，同步转速为转速为3000r/min。可见电动机高速运转时的转速是低速时的。可见电动机高速运转时的转速是低速时的2倍。倍。双速电动机高、低速控制线路：双速电动机高、低速控制线路：2.6 2.6 电液控制电液控制 电液控制系统：电液控制系统： 液压传动系统和电气控制系统相结合。液压传动系统

25、和电气控制系统相结合。 广泛应用于组合机床、自动化机床、生产自动广泛应用于组合机床、自动化机床、生产自动线和数控机床等。线和数控机床等。 液压传动系统的特点：液压传动系统的特点： 大力矩，运动平稳，准确可靠，控制方便。大力矩，运动平稳，准确可靠，控制方便。 液压传动系统的四个组成部分液压传动系统的四个组成部分： 动力装置动力装置（液压泵）（液压泵） 执行机构执行机构（液压缸或马达）（液压缸或马达） 控制调节装置控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀等）（溢流阀、节流阀、换向阀等） 辅助装置辅助装置（油箱、油管、滤油管、压力计等）（油箱、油管、滤油管、压力计等） 换向阀用以控制液流流动方向。换向阀

26、用以控制液流流动方向。一、 电磁换向阀2.6 2.6 电液控制电液控制图2-13 工作原理如下图工作原理如下图 有压力油口，工作油口，通过滑阀移动。有压力油口，工作油口，通过滑阀移动。2.6 2.6 电液控制电液控制种类：种类： 几位几通几位几通 如如23D10B 23D10B 表示表示2 2位位3 3通，用直流电流，流量通，用直流电流，流量10L/min 10L/min 板式。其它种类如图。板式。其它种类如图。 表示阀内通道堵塞表示阀内通道堵塞。2.6 2.6 电液控制电液控制图2-14动力头：既能完成进给，又能完成切削的动部件。动力头：既能完成进给，又能完成切削的动部件。动力头的工作循环：

27、动力头快进、工作进给、快速动力头的工作循环：动力头快进、工作进给、快速退到原位。退到原位。二、二、 液压动力头控制线路液压动力头控制线路2.6 2.6 电液控制电液控制动作过程动作过程（下页图）：（下页图）：1、 动力头原位停止：限位开关动力头原位停止：限位开关ST1由挡铁压动，由挡铁压动，YV1处处于中间于中间2、 动力头快进：动力头快进：S打到打到1，SB1K1通电自锁通电自锁YA1，YA3通电通电快进快进3、 动力头工进：按动行程开关动力头工进：按动行程开关ST3YA3断电断电工进工进4、 动力头快退：压动行程开关动力头快退：压动行程开关ST4K3通电自锁通电自锁YA2得电快退得电快退S

28、T1原位停止原位停止5、动力头点动：、动力头点动：S打到打到2位，位，SB1点动快进，点动快进，SB2点动快退点动快退图2-15l如要求有工进后延时停留，可加一时间继电器如要求有工进后延时停留，可加一时间继电器KT。图2-16 （图（图2-17）（图）（图2-18） YG1为纵向液压缸为纵向液压缸 YG2为横向液压缸为横向液压缸三、三、 半自动车床刀架纵进、横进、快退电液控制线路半自动车床刀架纵进、横进、快退电液控制线路2.6 2.6 电液控制电液控制工作过程：工作过程：1、 SB3KM1得电工作得电工作 液压泵起动液压泵起动2、 SB4K1得电得电KM2得电得电 主轴起动主轴起动 YA1得电

29、得电 刀架刀架纵向移动纵向移动3、 ST1K2得电得电YA2得电得电 刀架横向移动刀架横向移动4、 ST2KT得电得电延时延时K3得电得电 . K1断电断电KM2断电断电 主轴停止主轴停止 K2断电断电 纵横刀架退回纵横刀架退回5、 SBKM1断电断电 液压泵停止液压泵停止图2-17图2-182.7 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节一、长动与点动控制一、长动与点动控制 点动：按按钮时电机转动，松开时停止工作。点动：按按钮时电机转动，松开时停止工作。 长动长动：正常加工时连续不断的工作，：正常加工时连续不断的工作，有自锁。有自锁。 1、联锁、联锁：电动机的起动有顺序要求。（下页图）：

30、电动机的起动有顺序要求。（下页图） 如有些机床主轴须在液压泵工作后才能工作如有些机床主轴须在液压泵工作后才能工作 龙门刨床工作台移动时导轨必须有足够润滑油。龙门刨床工作台移动时导轨必须有足够润滑油。2、互锁：、互锁：也是一种联锁，强调触点之间的平等和互也是一种联锁，强调触点之间的平等和互相制约。相制约。 不允许同时接通，只能有一个工作。不允许同时接通，只能有一个工作。 （下页图）（下页图）2.7 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节二、联锁和互锁二、联锁和互锁l在复杂机床中常用操作手柄和行程开关形成联锁，在复杂机床中常用操作手柄和行程开关形成联锁，避免事故。避免事故。两台电动机的联锁（

31、顺序起动）控制：两台电动机的联锁（顺序起动）控制：互锁控制：互锁控制： 有的大型设备需有的大型设备需要多处起停，多要多处起停，多点控制。点控制。2.7 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节三、多地点起、停控制三、多地点起、停控制1、正反向自动循环控制、正反向自动循环控制 许多机床的工作台要求自动循环许多机床的工作台要求自动循环 用行程开关代替复合按钮，用行程开关代替复合按钮，ST1，ST2用用于安全保护。于安全保护。 （图（图2-24）2.7 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节三、工作循环的自动控制三、工作循环的自动控制图2-242、动力头的自动循环控制、动力头的自动循环控制 通过行程开关实现往复运动。通过行程开关实现往复运动。 动作过程：动力头动作过程：动力头1工进工进动力头动力头2工进工进同时退回。同时退回。 在（图在（图2-25）中，）中， KM3和和KM4接触器接触器辅助触点起自锁作用，使保证退到原位辅助触点起自锁作用，使保证退到原位2.7 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节三、工作循环的自动控制三、工作循环的自动控制图2-252.8 电动机的保护环节电动机的保护环节 电气系统除了要满足生产机械的加工工艺要求电气系统除了要满足生产机械的加工工艺要求外，要长期无故障运行，还