第01章机床继电器控制线路的基本环节

1、机床电气控制技术机床电气控制技术（第第4版）版）普通高等教育普通高等教育“十一五十一五” 国家级规划教材国家级规划教材主讲教师主讲教师: :刘志刚刘志刚机械工业出版社机械工业出版社机电工程系机电工程系主编：齐占庆主编：齐占庆 是以是以各类电动机各类电动机为为动力的传动装置动力的传动装置或者系统为对象或者系统为对象，以实现，以实现生产过程自动化生产过程自动化的控制技术。的控制技术。本门课程就是将本门课程就是将电气控制系统电气控制系统作为研究对象，结合常作为研究对象，结合常见机床的电气控制线路，进行理论的学习和探讨。见机床的电气控制线路，进行理论的学习和探讨。 机床电气控制技术机床电气控制技术是机

2、械设计制造及其自动化是机械设计制造及其自动化等专业的一门等专业的一门。2.机床电气控制系统机床电气控制系统的发展的发展 在在控制方法控制方法上：手动操纵发展到自动控制上：手动操纵发展到自动控制 在在控制功能控制功能上：从单一功能发展到多功能上：从单一功能发展到多功能 在在操作操作上：从紧张、繁重发展到轻巧自如上：从紧张、繁重发展到轻巧自如一、机床电气控制的发展概况一、机床电气控制的发展概况绪绪 论论1.机床电力拖动系统机床电力拖动系统的发展的发展 成组拖动成组拖动 单独拖动单独拖动 多电动机拖动多电动机拖动 交流电动机拖动交流电动机拖动 直流电动机拖动直流电动机拖动二、机床电力拖动自动控制的基

3、本概念二、机床电力拖动自动控制的基本概念1.生产机械的三个基本部分生产机械的三个基本部分（工作机构、传动机构、原动机）（工作机构、传动机构、原动机）2.电力拖动：电力拖动：电动机通过传动机构带动工作机构进行工作。电动机通过传动机构带动工作机构进行工作。3.电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成4.电力拖动系统的分类电力拖动系统的分类电力拖动部分电力拖动部分（电动机及传动机构）（电动机及传动机构）电气控制部分电气控制部分交流拖动系统交流拖动系统直流拖动系统直流拖动系统电气控制部分电气控制部分：满足加工工艺要求是：满足加工工艺要求是电动机电动机起动、制动、反向起动、制动、反向、调速、调速等电气控制和

4、电气操纵部分。等电气控制和电气操纵部分。第第1章机床继电器控制线路章机床继电器控制线路 的基本环节的基本环节l1.1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l1.2笼型电动机的起动控制电路笼型电动机的起动控制电路l1.3电动机正反转控制线路电动机正反转控制线路l1.4电动机制动控制线路电动机制动控制线路l1.5双速电动机高低速控制线路双速电动机高低速控制线路l1.6电液控制电液控制l1.7控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节l1.7电动机的保护电动机的保护第第1章机床继电器控制线路章机床继电器控制线路 的基本环节的基本环节电力拖动电气控制线路电力拖动电气控制线路主要主要由各

5、种电器元件（如接触器、继由各种电器元件（如接触器、继电器、电阻器、开关）和电动机等用电设备电器、电阻器、开关）和电动机等用电设备组成。组成。一、低压配电电器一、低压配电电器低压配电电器用于低压配电系统和动力回路。低压配电电器用于低压配电系统和动力回路。常用的有：常用的有：刀开关、转换开关、熔断器、自动开关、接触器刀开关、转换开关、熔断器、自动开关、接触器等。等。1.刀开关：刀开关：广泛应用于广泛应用于照明电路照明电路、小容量（小容量（5.5KW及以下）的及以下）的动力电路动力电路且不频繁启动的控制电路中。且不频繁启动的控制电路中。2.转换开关（组合开关）：转换开关（组合开关）：可以用作可以用作

6、电源引入开关电源引入开关、也可以、也可以用作用作5.5KW以下的电动机以下的电动机的直接启动、停止、反转和调速的的直接启动、停止、反转和调速的控制开关。控制开关。3. 自动开关（自动空气开关或自动空气断路器）：自动开关（自动空气开关或自动空气断路器）：一种可一种可以以自动切断电路故障自动切断电路故障的组合型保护电器，用于的组合型保护电器，用于低压动力线低压动力线路路中，用于分断和接通负荷电路。中，用于分断和接通负荷电路。装置式自动开关装置式自动开关4. 熔断器：熔断器：用用的金属丝的金属丝（铅锡合金和锌或银、铜）（铅锡合金和锌或银、铜）或者或者金属薄片金属薄片制成的熔体，熔体与绝缘底座或者融管

7、组合制成的熔体，熔体与绝缘底座或者融管组合而成熔断器总成。而成熔断器总成。熔断器的图形及文字符号熔断器的图形及文字符号（1）插入式熔断器：）插入式熔断器：主要应用于主要应用于额定电压额定电压380V以下的电以下的电路末端，作为供配电系统中对导线、及电气设备（如电动路末端，作为供配电系统中对导线、及电气设备（如电动机、负荷电器）以及机、负荷电器）以及220V单相电路单相电路（例如民用照明电路及（例如民用照明电路及电气设备）的短路保护电器。电气设备）的短路保护电器。螺旋式熔断器螺旋式熔断器主要应用于主要应用于交流交流以内以内的电力线路和用电设备中作短路保护。特别是在的电力线路和用电设备中作短路保护

8、。特别是在机机床电路中床电路中应用的比较广泛应用的比较广泛。5.接触器：接触器：一种通过一种通过触点系统触点系统的动作过程或状态可以频繁地的动作过程或状态可以频繁地自动接通或者分断大电流主电路自动接通或者分断大电流主电路的远距离控制电器。的远距离控制电器。电磁式接触器电磁式接触器交流接触器结构示意图交流接触器结构示意图1-动触头动触头 2-静触头静触头 3-衔铁衔铁 4-弹簧弹簧 5-线圈线圈6-铁心铁心 7-垫毡垫毡 8-触头弹簧触头弹簧 9-灭弧罩灭弧罩 10-触头压力弹簧触头压力弹簧接触器的图形与文字符号接触器的图形与文字符号a）常开主触点）常开主触点 b）常闭主触点）常闭主触点 c）常

9、开辅助触点）常开辅助触点 d）常闭辅助触点）常闭辅助触点二、低压控制电器二、低压控制电器用于电力传输系统和电气自动控制系统中。用于电力传输系统和电气自动控制系统中。 常用的有：常用的有：主令电器、继电器、启动器、控制器、电阻器、变阻主令电器、继电器、启动器、控制器、电阻器、变阻器、万能转换开关等。器、万能转换开关等。1.主令电器：主令电器：一种机械操作的控制电器，可对各种电气系统发出一种机械操作的控制电器，可对各种电气系统发出控制指令，使控制指令，使继电器和接触器动作继电器和接触器动作，从而改变电器设备的工作状，从而改变电器设备的工作状态（如电动机的起动、停止、变速等），以获得远距离控制。态（

10、如电动机的起动、停止、变速等），以获得远距离控制。最常见的有最常见的有:按钮开关、行程开关、接近开关、转换开关和主令控按钮开关、行程开关、接近开关、转换开关和主令控制器等。制器等。（1）按钮开关）按钮开关按钮开关实物图片按钮开关实物图片机床按钮开关实物图片机床按钮开关实物图片（2）行程开关：）行程开关：利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部利用生产机械运动部件的碰撞，使其内部触点动作，分断或切换电路，从而控制生产机械行程、位置触点动作，分断或切换电路，从而控制生产机械行程、位置或改变其运动状态。或改变其运动状态。 符号符号STST直动式行程开关直动式行程开关动合触点动合触点 动断触点动断触点滚轮

11、式行程开关滚轮式行程开关微动开关微动开关2.继电器：继电器：一种根据一种根据电量（电压、电流等）电量（电压、电流等）或者或者非电量非电量（温度、（温度、时间、转速、压力）等信号的变化带动触点动作，来接通或断开时间、转速、压力）等信号的变化带动触点动作，来接通或断开所控制的电路或者电器，实现自动控制和保护电路或电器设备的所控制的电路或者电器，实现自动控制和保护电路或电器设备的电器。电器。热继电器、过电流继电器、欠电压继电器属于热继电器、过电流继电器、欠电压继电器属于保护型保护型继电器继电器；时间继电器、速度继电器、中间继电器属于时间继电器、速度继电器、中间继电器属于控制型控制型继电器继电器。（1

12、）热继电器：）热继电器：用于电动机的过载保护以及断相保护用于电动机的过载保护以及断相保护，也适也适用于对其他电气设备的过载保护。用于对其他电气设备的过载保护。（2）时间继电器：）时间继电器：当吸引当吸引线圈通电或断电线圈通电或断电以后其以后其触点经过触点经过一定时间延时后再动作一定时间延时后再动作的继电器。的继电器。一、电气原理图一、电气原理图电气原理图电气原理图表明表明电气控制线路的工作原理以及各电器元件的作用电气控制线路的工作原理以及各电器元件的作用和相互关系和相互关系，而，而不考虑各电路元件安装位置和实际连线情况不考虑各电路元件安装位置和实际连线情况。绘制电气原理图，一般遵循绘制电气原理

13、图，一般遵循下面的规则：下面的规则：1. 电气控制线路分为电气控制线路分为主电路主电路和控制电路和控制电路。主电路用粗线。主电路用粗线绘出，而控制电路用相对较绘出，而控制电路用相对较细线画。一般主电路画在左细线画。一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。侧，控制电路画在右侧。 2. 电气控制线路中，同一电气控制线路中，同一电器的各导电部件如线圈和电器的各导电部件如线圈和触点，常常不画在一起，但触点，常常不画在一起，但必须用统一文字标明。必须用统一文字标明。 3. 电气控制线路的全部触电气控制线路的全部触点都按点都按“平常平常”状态绘出。状态绘出。1.1 电气原理图的画法及阅读方法电气原理图的画法

14、及阅读方法电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实实际安装位置际安装位置。 电气设备接线图表明各电气设备之间的电气设备接线图表明各电气设备之间的实际接线情况实际接线情况。 电气设备安装图和电气设备接线图电气设备安装图和电气设备接线图主要用于主要用于安装、接线、安装、接线、检查维修和工程施工检查维修和工程施工。二、电气设备安装图二、电气设备安装图三、电气设备接线图三、电气设备接线图对于相对简单的系统，常常将安装图与接线图画到一起，对于相对简单的系统，常常将安装图与接线图画到一起，下图是小型卧式车床的电气安装与接线图。下图是小型卧式

15、车床的电气安装与接线图。 卧式车床电气安装、接线图卧式车床电气安装、接线图作业：作业：1.绘制图绘制图1-1，写出图中字母的电器元件名称。，写出图中字母的电器元件名称。2.熟悉低压电器的基础知识。熟悉低压电器的基础知识。1.2 笼型电动机的起动控制线路笼型电动机的起动控制线路 笼型异步电动机有笼型异步电动机有直接起动直接起动和和降压起动降压起动两种方式。两种方式。 一、直接起动控制线路一、直接起动控制线路l 对于控制要求不高的简单机械如小型台钻、砂轮机、冷对于控制要求不高的简单机械如小型台钻、砂轮机、冷却泵等都直接用开关起动，如图却泵等都直接用开关起动，如图1-2所示。所示。l 对于中小型卧式

16、车床主电机都采用接触器直接起动线路，对于中小型卧式车床主电机都采用接触器直接起动线路，如图如图1-3所示。图中所示。图中KM是是自锁触点自锁触点。自锁环节：自锁环节：利用利用接触器自身的触点接触器自身的触点使起使起线圈保持通电线圈保持通电。工作原理工作原理先合上电源开关先合上电源开关Q启动：启动：按下启动按钮按下启动按钮SB2 KM线圈得电线圈得电 KM自锁触头闭合自锁触头闭合 KM主触头闭合主触头闭合 电动机电动机M启动连续运转启动连续运转停止：停止：按下停止按钮按下停止按钮SB1 KM线圈失电线圈失电 KM自锁触头分断自锁触头分断 KM主触头分断主触头分断 电动机电动机M停转停转二、降压起

17、动控制线路二、降压起动控制线路较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压起动的方式起动。较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压起动的方式起动。在正常运行时，电动机定子绕组联成三角形，在正常运行时，电动机定子绕组联成三角形，起动即将完毕再恢复成三角形。起动即将完毕再恢复成三角形。Y31W U VUVW星形连接：星形连接：W、U、V由短路连接由短路连接片相连接。片相连接。即：电动机即：电动机三相绕组的三相绕组的“尾端尾端”相相联接。联接。角形连接：角形连接：分别将分别将W W与与U U、U U与与V V、V V与与W W用短路连接片用短路连接片相连接即为电相连接即为电动机三相绕组动机三相绕组“角角”形

18、连接。形连接。图图1-4是一种起动是一种起动线路，线路，适用于电适用于电动机容量较大动机容量较大(一一般为般为13kW以上以上)的场合。的场合。其中动其中动断触点断触点KM2 与与KM3保证接触器保证接触器KM2 与与KM3线圈线圈不会同时通电，不会同时通电，以防电源短路。以防电源短路。动断触点动断触点KM2同同时也使时间继电时也使时间继电器器KT断电。断电。互锁环节：互锁环节：利用利用接触器的动断触点接触器的动断触点互相控制的方法。互相控制的方法。图图1-5是是当电动机当电动机的容量较小（的容量较小（4-13kW）时，）时，用两用两个接触器和一个个接触器和一个时间继电器进行时间继电器进行星星

19、三角转换的三角转换的降压起动控制线降压起动控制线路。电动机连成路。电动机连成星或三角都是由星或三角都是由接触器接触器KM2完成完成的。的。随着电力电子技术、计算机技术的发展，已经生产出各随着电力电子技术、计算机技术的发展，已经生产出各种性能优越的软起动器，能按要求平滑起动，彻底的解种性能优越的软起动器，能按要求平滑起动，彻底的解决了起动电流冲击问题，不过价钱稍高。决了起动电流冲击问题，不过价钱稍高。 . 定子串电阻降压起动控制线路定子串电阻降压起动控制线路 图图1-6是定子串电阻降压起动控制线路。电动机起动时是定子串电阻降压起动控制线路。电动机起动时在在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压三相

20、定子电路中串接电阻可降低绕组电压，起动后起动后再将电阻短路掉再将电阻短路掉，电动机即可在全压下运行。这种起，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。机床中常用这种串接电阻的方法因而得到广泛应用。机床中常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的起动电流。限制点动调整时的起动电流。 作业：作业：绘制图绘制图1-4，简述控制线路的工作过程。，简述控制线路的工作过程。 许多生产机械都有可逆运行的要求，由电动机的正反转来许多生产机械都有可逆运行的要求，由电动机的正反转来实现生产机械的可逆运行是很方便，只需使拖

21、动电动机可实现生产机械的可逆运行是很方便，只需使拖动电动机可以两个方向运行就可以了。以两个方向运行就可以了。 如果用如果用KM1和和KM2分别完成电动机的正反向控制，那么分别完成电动机的正反向控制，那么由正转与反转起动线路组合起来就成了正反转控制线路。由正转与反转起动线路组合起来就成了正反转控制线路。 一、电动机正反转控制线路一、电动机正反转控制线路图图1-7为异步电动机正反转控制线路。为异步电动机正反转控制线路。1.3 电动机的正反转控制线路电动机的正反转控制线路互锁互锁 从图从图1-7中的主电路部分可知，若中的主电路部分可知，若KM1和和KM2分别闭合，分别闭合，则电动机的定子绕组所接则电

22、动机的定子绕组所接U、W两相电源对调，结果电动两相电源对调，结果电动机转向不同。若机转向不同。若KM1和和KM2同时闭合，就会造成主回路短同时闭合，就会造成主回路短路，如图路，如图1-7a。图。图1-7b需要先停止正转（反转），然后再需要先停止正转（反转），然后再按反转（正转），才能实现反转（正转），显然操作不方按反转（正转），才能实现反转（正转），显然操作不方便。图便。图1-7c解决了这种问题。解决了这种问题。二、正反转自动循环线路二、正反转自动循环线路 图图1-8是是机床工作台往返循环机床工作台往返循环的控制线路。实质上是用的控制线路。实质上是用行程开关来自动控制电动机正反转的。组合机床、

23、龙门刨行程开关来自动控制电动机正反转的。组合机床、龙门刨床、铣床的工作台常用这种线路实现往返循环。床、铣床的工作台常用这种线路实现往返循环。 工作原理工作原理先合上电源，先合上电源，按下按下SB2 KM1线圈得电线圈得电 KM1联锁触头分断对联锁触头分断对KM2联锁联锁 KM1自锁触头闭合自锁自锁触头闭合自锁 KM1 主触头闭合主触头闭合 电动机电动机M正转正转 工作台前进工作台前进 至限定位置挡铁至限定位置挡铁2碰碰ST2 ST2-1先分断先分断 KM1线圈失电线圈失电 KM1自锁触头分断解除自锁自锁触头分断解除自锁 电动机停止电动机停止 正转工作台正转工作台 停止左移停止左移 ST2-2后

24、闭合后闭合 KM2线圈得电线圈得电 KM2联锁触头分断对联锁触头分断对KM1联锁联锁 KM2自锁触头闭合自锁自锁触头闭合自锁 KM2主触头闭合主触头闭合 电动机电动机M反转反转 工作台后退工作台后退（ST2触头复位）触头复位） 限定位置挡块限定位置挡块1碰碰ST1 ST1-1先分断先分断 KM2线圈失电线圈失电 ST1-2后闭合后闭合 KM2自锁触头分断解除自锁自锁触头分断解除自锁 KM2主触头分断主触头分断 工作台停止后退工作台停止后退 KM2联锁触头恢复闭合联锁触头恢复闭合 KM1线圈得电线圈得电 KM1联锁触头分断对联锁触头分断对KM2联锁联锁 KM1自锁触头闭合自锁自锁触头闭合自锁 K

25、M1主触头闭合主触头闭合 电动机电动机M又正转又正转 工作台又前进工作台又前进（ST1触头复位）触头复位），以后重复上述过程。，以后重复上述过程。KM1主触头分断主触头分断KM1联锁触头恢复闭合联锁触头恢复闭合作业：作业：P23 1-1，1-2，1-61.4 电动机制动控制线路电动机制动控制线路 许多机床都要求能许多机床都要求能迅速停车或准确定位，迅速停车或准确定位，这就要求对机这就要求对机械进行制动，强迫其迅速停车。械进行制动，强迫其迅速停车。制动停车的方式制动停车的方式有有机械制机械制动和电气制动。动和电气制动。是采用是采用制动；制动；实质是实质是。机床中常用的电气制动是机床中常用的电气制

26、动是能耗制动和反接制动能耗制动和反接制动。 无论哪种制动方式，在制动过程中，电流、转速、时间无论哪种制动方式，在制动过程中，电流、转速、时间三个参量都在变化，因此可以取某一变化参量作为控制三个参量都在变化，因此可以取某一变化参量作为控制信号，信号，。电磁抱闸结构示意图电磁抱闸结构示意图电磁抱闸电控原理图电磁抱闸电控原理图一、能耗制动控制线路一、能耗制动控制线路 能耗制动是在三相笼型异步电动机能耗制动是在三相笼型异步电动机切断三相电源切断三相电源的同时，的同时，给定给定子绕组接通直流电源子绕组接通直流电源，在，在转速为零时再切除直流电源转速为零时再切除直流电源的制动过的制动过程。制动过程中机械能

27、转为电能消耗在转子电阻上。程。制动过程中机械能转为电能消耗在转子电阻上。复合按钮复合按钮时间继电器时间继电器 反接制动实质上是反接制动实质上是改变接在电动机定子绕组上的三相改变接在电动机定子绕组上的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动因而起制动作用。作用。 反接制动过程为：当想要停车时，首先将三相电源切反接制动过程为：当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。二、反接制动控制线路二、反接制动控制线路图图1-10为反接制动控制线路及工作流程图。为反接制动控

28、制线路及工作流程图。1-10a、b都为都为反接制动的控制线路。反接制动的控制线路。1-10a有这样一个问题：在停车期有这样一个问题：在停车期间如为调整工件，需要用手转动机床主轴时，速度继电器间如为调整工件，需要用手转动机床主轴时，速度继电器的转子也将随着转动，其动合触点闭合，接触器的转子也将随着转动，其动合触点闭合，接触器KM2得电得电动作，电动机接通电源发生制动作用，不利于调整工作。动作，电动机接通电源发生制动作用，不利于调整工作。1-10b解决了这个问题。解决了这个问题。1-10c为反接制动工作流程图。为反接制动工作流程图。 常用于三相异步电动机按速度原则控制的反接常用于三相异步电动机按速

29、度原则控制的反接制动线路中，与制动线路中，与配合使用，对笼型异步电动机进行配合使用，对笼型异步电动机进行反接制动控制亦称反接制动控制亦称。补充补充速度继电器速度继电器的的相连接，定子空套在转子上相连接，定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电。当电动机转动时，速度继电器的转子（永久磁铁）随之转器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转磁场，切动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应出割定子绕组，而在其中感应出电流。此电流又在旋转磁场作电流。此电流又在旋转磁场作用下产生转矩，使定子随转子用下产生转矩，使定子随转子转动方向而转动方向而。此时，与定子装在一起的摆锤此时，与定子装在一起的

30、摆锤推动触点动作，使动断触点断推动触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。当开，动合触点闭合。当，定子产生，定子产生的转矩减小，的转矩减小，。速度继电器的速度继电器的图形与文字符号图形与文字符号作业：作业：2.简述反接制动的工作简述反接制动的工作过过程。（要求绘制控程。（要求绘制控制线路图）制线路图）1.简述能耗制动的工作过程。（要求绘制控简述能耗制动的工作过程。（要求绘制控制线路图）制线路图）1.5 双速电动机高低速控制线路双速电动机高低速控制线路 在利用加工机床进行生产实践的过程中，为了获得较宽的在利用加工机床进行生产实践的过程中，为了获得较宽的调速范围，均采用调速范围，均采用“双速电机双

31、速电机”或者多速电机，它是由或者多速电机，它是由改改变定子绕组变定子绕组的的磁极对数磁极对数来改变其转速的。双速电机与多速来改变其转速的。双速电机与多速电机其基本原理和控制方法基本相同。电机其基本原理和控制方法基本相同。D1、D2、D3接电源，接电源，D4、D5、D6悬空，悬空，则绕组为三角形接法，每项绕组中两个则绕组为三角形接法，每项绕组中两个线圈串联，电机为两对磁极，转速为低线圈串联，电机为两对磁极，转速为低速。速。D1、D2、D3短接，短接，D4、D5、D6接电源，接电源，则绕组为双星形接法，每项绕组中两个则绕组为双星形接法，每项绕组中两个线圈并联，电机为一对磁极，转速为高线圈并联，电机

32、为一对磁极，转速为高速。速。接触器接触器 KML 动作为低速，动作为低速， KMH动作为高速。动作为高速。接触器接触器KML动作为低速；动作为低速；KMH、KM动动作为高速。作为高速。图图1-11 双速电动机高、低控制线路主电路双速电动机高、低控制线路主电路图图1-11 双速电动机高、低控制线路双速电动机高、低控制线路用开关用开关S实现高、低速控制实现高、低速控制（针对上面那个主电路）（针对上面那个主电路）用复合按钮用复合按钮SB2、SB3实现实现高、低速控制（同样针对上高、低速控制（同样针对上面那个主电路）面那个主电路）用开关用开关S转换高、低速，较转换高、低速，较大容量的电动机可采用此控大

33、容量的电动机可采用此控制方式。制方式。（适用下面那个主电路）（适用下面那个主电路）1.6 电液控制电液控制 液压传动系统和电气控制线路液压传动系统和电气控制线路相结合的电液控制系统在相结合的电液控制系统在组合机床、自动化机床、生产自动线、数控机床等中的应用组合机床、自动化机床、生产自动线、数控机床等中的应用越来越广泛。液压传动系统易获得较大的力矩，运动传递平越来越广泛。液压传动系统易获得较大的力矩，运动传递平稳、均匀，准确可靠，控制方便，易实现自动化。稳、均匀，准确可靠，控制方便，易实现自动化。 机械制造技术基础机械制造技术基础P173-组合机床组合机床ZH1X系列铣削组合机床系列铣削组合机床

34、 1-床身床身 2-动力滑台动力滑台 3-动力头动力头 4-主轴箱主轴箱 5-刀具刀具 6-工件工件 7-夹具夹具 8-工作台工作台 9-底座底座 组合机床动力头分布与运动示意图组合机床动力头分布与运动示意图 一、电磁换向阀一、电磁换向阀 参看参看 液压与气压传动液压与气压传动第四章第四章液压传动系统由液压传动系统由4个部分个部分组成：组成：液压与气压传动液压与气压传动P4-5换向阀在机床液压系统中用以换向阀在机床液压系统中用以改变液流方向改变液流方向，实现，实现运动换向、运动换向、接通或关断油路接通或关断油路。电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁推动滑阀移动来是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流

35、动方向的。电磁换向阀的种类很多。控制液流流动方向的。电磁换向阀的种类很多。1. 动力装置（液压泵）动力装置（液压泵）2. 执行机构（液压缸或液压马达）执行机构（液压缸或液压马达）3. 控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀）控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀）4. 辅助装置（油箱、油管、过滤器、压力计等）辅助装置（油箱、油管、过滤器、压力计等）能源装置能源装置执行装置执行装置5.传动介质（液压油或压缩空气）传动介质（液压油或压缩空气）二、液压动力头控制线路二、液压动力头控制线路 动力头是既能完成动力头是既能完成进给进给运动运动，而且又能同时完，而且又能同时完成成刀具切削运动的动力刀具切削运动的

36、动力部件部件。0原位原位ST1ST3ST4ST11快进快进YA1YA3K1ST1 SB11快进快进1快进快进2工进工进ST3YA1K1 K2ST43快退快退YA2K3ST1 1.动力头原位停止动力头原位停止 2.动力头快进动力头快进 3.动力头工进动力头工进 4.动力头快退动力头快退 5.动力头动力头“点动调整点动调整” 三、半自动车床刀架纵进、横进、快退电液控制线路三、半自动车床刀架纵进、横进、快退电液控制线路 图图1-17a 半自动车床刀架电液系统工作流程图半自动车床刀架电液系统工作流程图1.7 控制线路的其他基本环节控制线路的其他基本环节一、点动控制一、点动控制 电动机在正常工作时多数需

37、要连续不断地工作，即所电动机在正常工作时多数需要连续不断地工作，即所谓谓长动长动。点动点动指的是，指的是，按住按钮时电动机转动工作，手放开按住按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作。按钮时，电动机即停止工作。点动常用于生产设备的调整，点动常用于生产设备的调整，如机床的如机床的刀架、横梁、立柱的快速移动刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀机床的调整对刀等。等。图图1-181-18为点动控制线路。为点动控制线路。用复合按钮用复合按钮实现点动实现点动用开关实现点用开关实现点动动用中间继电用中间继电器实现点动器实现点动图图1-18 点动控制线路点动控制线路长动与点动长动与点动的的主

38、要区别主要区别：控制电器是否自锁控制电器是否自锁 1. 1.联锁（顺序控制）联锁（顺序控制） 在机床控制线路中，经常要求电动机有在机床控制线路中，经常要求电动机有顺序的起动顺序的起动，如某些，如某些机床主轴必须在液压泵工作后才能工作；龙门刨床工作台移动机床主轴必须在液压泵工作后才能工作；龙门刨床工作台移动时，导轨内必须有足够的润滑油；铣床的主轴旋转后，工作台时，导轨内必须有足够的润滑油；铣床的主轴旋转后，工作台方可移动等，这些都要求有联锁关系。如图方可移动等，这些都要求有联锁关系。如图1-191-19所示。所示。 二、联锁与互锁二、联锁与互锁 图图1-19 联锁控制线路联锁控制线路 互锁实际上

39、是一种互锁实际上是一种联锁联锁关系，是为了强调触点之间的互相关系，是为了强调触点之间的互相作用。图作用。图1-20中控制对象是两台电动机，工艺上要求它们中控制对象是两台电动机，工艺上要求它们不能同时工作。在不能同时工作。在电动机的正反转线路电动机的正反转线路中采用了两个接触中采用了两个接触器动断触点互锁，可保证正反向接触器器动断触点互锁，可保证正反向接触器KM1和和KM2主触点主触点不能同时接通，以防止电源短路。不能同时接通，以防止电源短路。 2.互锁互锁图图1-20 两台电动机的互锁线路两台电动机的互锁线路 在操作比较复杂的机床中，也常用操作手柄和行程在操作比较复杂的机床中，也常用操作手柄和

40、行程开关形成联锁。下面以开关形成联锁。下面以X62W铣床进给运动为例讲述这种铣床进给运动为例讲述这种联锁关系。联锁关系。 铣床工作时，工作台的各方向进给是不允许同时接通的，铣床工作时，工作台的各方向进给是不允许同时接通的，因此各方向的进给运动必须互相联锁。实际上，操纵进给因此各方向的进给运动必须互相联锁。实际上，操纵进给的两个手柄各自都只能扳向一个操作位置，即接通一种进的两个手柄各自都只能扳向一个操作位置，即接通一种进给，因此只要使两个操作手柄不能同时起到操作的作用给，因此只要使两个操作手柄不能同时起到操作的作用（“0”位为不操作），就达到了联锁的目的。通常采取的位为不操作），就达到了联锁的目

41、的。通常采取的电气联锁方案是电气联锁方案是:当两个手柄同时扳离当两个手柄同时扳离“0”位时，就立即位时，就立即切断进给电路，可避免事故。切断进给电路，可避免事故。 图图1-21是有关进给运动的联锁控制电路。是有关进给运动的联锁控制电路。 KM3是控制主轴电动机的接触器，其动合是控制主轴电动机的接触器，其动合触点在这里完成主轴与进给运动的联锁，既只触点在这里完成主轴与进给运动的联锁，既只有主轴运转了才允许进给。有主轴运转了才允许进给。图图1-21 铣床进给运动的联锁控制线路铣床进给运动的联锁控制线路三、多点控制三、多点控制 在大型机床设备中，为了操作方便，常要求能在多个在大型机床设备中，为了操作

42、方便，常要求能在多个地点进行控制。如图地点进行控制。如图1-22把把起动按钮并联连接起动按钮并联连接，停止按钮停止按钮串联连接串联连接，分别安置在三个地方，就可三地操作。，分别安置在三个地方，就可三地操作。 图图1-22 多点控制线路多点控制线路 1. 工作台的正反向自动循环控制工作台的正反向自动循环控制 许多机床的自动循环控制都是靠许多机床的自动循环控制都是靠行程控制行程控制来完成的。来完成的。某些机床的工作台要求正反向运动自动循环，图某些机床的工作台要求正反向运动自动循环，图1-23是是龙门刨工作台自动正反向控制线路，龙门刨工作台自动正反向控制线路， 用用行程开关行程开关ST1、ST2作主

43、令信号作主令信号进行自动转换。进行自动转换。 电路工作过程如下：按起动按钮电路工作过程如下：按起动按钮SB2，KM1得电，工得电，工作台前进，当达到预定行程后作台前进，当达到预定行程后(可通过调整挡块位置来可通过调整挡块位置来调整行程调整行程)，挡块压下，挡块压下ST1，ST1动断触点断开，切断接动断触点断开，切断接触器触器KM1，同时，同时ST1动合触点闭合，反向接触器动合触点闭合，反向接触器KM2得得电，工作台反向运行，当反向到位，挡块压下电，工作台反向运行，当反向到位，挡块压下ST2，工，工作台又转到正向运行，进行下一个循环。作台又转到正向运行，进行下一个循环。 四、工作循环自动控制四、

44、工作循环自动控制 行程开关行程开关ST3、ST4是作极限保是作极限保护用的护用的图图1-23 正反向运动的自动循环正反向运动的自动循环 图图1-24是动力头的行程控制电路，它也是由行程开是动力头的行程控制电路，它也是由行程开关按行程来实现动力头的往复运动的。关按行程来实现动力头的往复运动的。 此控制电路完成了这样一个工作循环：首先是动此控制电路完成了这样一个工作循环：首先是动力头力头I由位置由位置b移到位置移到位置a 停下；然后动力头停下；然后动力头II由位置由位置c移到位置移到位置d停住；接着使动力头停住；接着使动力头I和动力头和动力头II同时退回同时退回原位停下。原位停下。 行程开关行程开

45、关ST2、ST1、ST3、ST4分别装在床身的分别装在床身的a、b、c、d 处。电动机处。电动机M1带动动力头带动动力头I，电动机，电动机M2带动带动动力头动力头II。动力头。动力头I和和II在原位时分别压下在原位时分别压下ST1和和ST3。 2.动力头的的自动循环控制动力头的的自动循环控制 图图1-24 动力头的自动循环控制线路动力头的自动循环控制线路作业：作业：P23 1-41.8 电动机的保护电动机的保护 保护环节是所有机床电气控制系统不可缺少的组成部保护环节是所有机床电气控制系统不可缺少的组成部分，利用它来保护电动机、电网、电气控制设备以及人身分，利用它来保护电动机、电网、电气控制设备

46、以及人身过载保护过载保护安全等。常用的保护环节有、安全等。常用的保护环节有、短路保护短路保护、过载保过载保护护、零电压和欠电压保护零电压和欠电压保护以及以及直流电动机的弱磁保护直流电动机的弱磁保护等。等。 短路电流引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力短路电流引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力使电器设备损坏。因此在产生短路现象时，必须迅速地使电器设备损坏。因此在产生短路现象时，必须迅速地将电源切断。常用的有：将电源切断。常用的有：l 熔断器保护熔断器保护l 自动开关保护自动开关保护 一、短路保护一、短路保护二、过载保护二、过载保护 电动机电动机长期超载运行长期超载运行，电动机绕组温升超过其

47、允许值，电动机绕组温升超过其允许值，电动机的绝缘材料就要变脆，寿命减少，严重时使电动机电动机的绝缘材料就要变脆，寿命减少，严重时使电动机损坏。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。常用损坏。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。常用的过载保护元件是的过载保护元件是热继电器热继电器。 热继电器可以热继电器可以满足这样的要求满足这样的要求：当电动机为：当电动机为额定电流额定电流时，时，电动机为额定温升，电动机为额定温升，热继电器不动作热继电器不动作；在；在过载电流较小过载电流较小时，热继电器要时，热继电器要经过较长时间才动作经过较长时间才动作；过载电流较大过载电流较大时，时，热继电器则热继电器

48、则经过较短时间就会动作经过较短时间就会动作。由于热惯性的原因，热继电器不会因电动机短时过载冲由于热惯性的原因，热继电器不会因电动机短时过载冲击电流或短路电流而立即动作。所以在击电流或短路电流而立即动作。所以在使用热继电器作使用热继电器作过载保护的同时，还必须设有短路保护过载保护的同时，还必须设有短路保护，并且选作短路，并且选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热倍热继电器发热元件的额定电流。元件的额定电流。 过电流保护广泛用于过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机直流电动机或绕线转子异步电动机，对于对于三相笼型电动机三相笼型电动机，

49、由于其短时过电流不会产生严重后果，由于其短时过电流不会产生严重后果，故故不采用过电流保护而采用短路保护不采用过电流保护而采用短路保护。过电流往往是由于不。过电流往往是由于不正确的起动和过大的负载转矩引起的，一般比短路电流要小。正确的起动和过大的负载转矩引起的，一般比短路电流要小。 三、过电流保护三、过电流保护 电流继电器可分为电流继电器可分为过电流继电器过电流继电器和和欠电流继电器欠电流继电器。v过电流继电器过电流继电器正常工作时，不产生吸合动作，当线路中电正常工作时，不产生吸合动作，当线路中电流比规定负载电流值大时，衔铁吸合带动触点动作切断电路，流比规定负载电流值大时，衔铁吸合带动触点动作切断电路，实现过电流保护。实现过电流保护。v欠电流继电器欠电流继电器正常工作时衔铁处于吸合状态，当电路的电正常工作时衔铁处于吸合状态，当电路的电流低于规定值时衔铁释放带动