典型机床电气控制系统分析与设计

1、网址： 淮安市高教园区枚乘东路3号 223003模块二 典型机床电气控制系统分析与设计2.1CA6140CA6140普通车床的电气控制系统分析普通车床的电气控制系统分析 M7130M7130平面磨床的电气控制系统分析平面磨床的电气控制系统分析2.22.2 Z3040Z3040型摇臂钻床的电气控制系统分析型摇臂钻床的电气控制系统分析2.32.32.42.4X62WX62W万能铣床的电气控制系统分析万能铣床的电气控制系统分析2.52.5龙门刨床横梁升降控制线路设计龙门刨床横梁升降控制线路设计2.1CA6140CA6140普通车床的电气控制系统分析普通车床的电气控制系统分析2.1项目项目1 CA61

2、40普通车床的电气控制系统分析普通车床的电气控制系统分析4CA6140车床型号意义车床型号意义 （GB/T15375-94机床型号编制标准机床型号编制标准） 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。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 1、 知识学习知识学习方刀架方刀架卡盘卡盘主轴箱主轴箱挂轮架挂轮架进给箱进给箱床身床身左床座左床座纵溜板纵溜板横溜板横溜板右床座右床座尾

3、架尾架小滑板小滑板溜板箱溜板箱光杠光杠丝杠丝杠主轴通过卡盘带动工件的旋转运动为主轴通过卡盘带动工件的旋转运动为主运动主运动；溜板带动刀架；溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动为的纵向和横向的直线运动为进给运动进给运动；辅助运动辅助运动是指刀架的是指刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等快速移动、工件的夹紧与松开等62.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理图分析打开打开SBSB7合上电源开关合上电源开关QFQF2.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理图分析8CA6140型卧式车床电气原理图型卧式车床电气原理图按下按下SB29CA6140型卧式车床电气原理图型卧式车床电气原理图按下按下SB1,停停1

4、0CA6140型卧式车床电气原理图型卧式车床电气原理图按下按下SA11在在M1运行时，按下运行时，按下SB42.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理图分析12在在M1、M2不停转的情况下，按下不停转的情况下，按下SB32.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理图分析13M1,M2不工作，快速移动刀架不工作，快速移动刀架2.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理图分析143.问题研讨问题研讨CA6140车床电气线路常见故障研究与处理车床电气线路常见故障研究与处理故障现象故障现象故障原因故障原因处理方法处理方法主轴电动机主轴电动机M1启动启动后不能自锁，即按后不能自锁，即按下下SB2，M1启动运

5、启动运转，松开转，松开SB2，M1随之停止随之停止接触器接触器KM的自锁触头接的自锁触头接触不良或连接导线松脱触不良或连接导线松脱合上合上QF，测，测KM自锁触头（自锁触头（67）两端的电压，若电压正常，故障两端的电压，若电压正常，故障是自锁触头接触不良，若无电压，是自锁触头接触不良，若无电压，故障是连线故障是连线(6、7)断线或松脱断线或松脱主轴电动机主轴电动机M1不能不能停止停止KM主触头熔焊；停止按主触头熔焊；停止按钮钮SB1被击穿或线路中被击穿或线路中5、6两点连接导线短路；两点连接导线短路；KM铁心端面被油垢粘牢不能铁心端面被油垢粘牢不能脱开脱开断开断开QF，若，若KM释放，说明故障

6、释放，说明故障是停止按钮是停止按钮SB1被击穿或导线短被击穿或导线短路；若路；若KM过一段时间释放，则过一段时间释放，则故障为铁心端面被油垢粘牢故障为铁心端面被油垢粘牢主轴电动机运行中主轴电动机运行中停车停车热继电器热继电器FR1动作动作找出找出FR1动作的原因，排除后使动作的原因，排除后使其复位其复位照明灯照明灯EL不亮不亮灯泡损坏；灯泡损坏；FU4熔断；熔断；SA触头接触不良；触头接触不良；TC二次绕二次绕组断线或接头松脱；灯泡组断线或接头松脱；灯泡和灯头接触不良等和灯头接触不良等可根据具体情况采取相应的措施可根据具体情况采取相应的措施修复修复 4.任务拓展任务拓展CA6140车床排故练习

7、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 项目项目2 M7130平面磨床的电气控制系统分析平面磨床的电气控制系统分析17 1.知识学习知识学习 M M71307130平面磨床的结构平面磨床的结构1-1-床身床身 2-2-工作台工作台3-3-电磁吸盘电磁吸盘 4-4-砂轮箱砂轮箱 5-5-砂轮箱横向移动手轮砂轮箱横向移动手轮6-6-滑座滑座 7-7-立柱立柱8-8-工作台换向撞块工作台换向撞块9-9-工作台往复运动工作

8、台往复运动 换向手柄换向手柄10-10-活塞杆活塞杆 11-11-砂轮箱垂直进刀手轮砂轮箱垂直进刀手轮18 1.知识学习知识学习磨床的运动形式磨床的运动形式横向进给运动垂直进给运动主运动 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192.任务实施任务实施电气原理图分析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

9、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.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理图分析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

10、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电磁吸盘集中由转换开关SA1控制。控制。SA1有三个位置：充磁、断电与去磁。当开关有三个位置：充磁、断电与去磁。当开关置于置于“充磁充磁”位置时，触点位置时，触点SA1（14-16）与触点与触点SA1（15-17）接通；当开关置于）接通；当开关置于“去磁去磁”位置时，触点位置时，触点SA1（14-18）、）、SA1（16-15）及）及SA1（4-3）接通；当开）接通；当开关置于关置于“断电断电”位置时，位置时，SA1所有触点都所有触点都断开。断开。2.任务实施任务实施电气原理图分析电气原理

11、图分析223.问题研讨问题研讨M7130平面磨床电气线路常见平面磨床电气线路常见故障研究与处理故障研究与处理1）主轴电动机不能起动）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）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）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

12、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.任务拓展任务拓展M7130平面磨床排故练习平面磨床排故练习（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

13、下SB2，砂轮电动机无法停止。2.3 项目项目3 Z3040型摇臂钻床的电气控制系统分析型摇臂钻床的电气控制系统分析1.知识学习知识学习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.知识学习知识学习Z3040型摇臂钻床组成及运动形式1.知识学习知识学习Z3040型摇臂钻床对电气控制要求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

14、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.知识学习知识学习Z3040型摇臂钻床对电气控制要求型摇臂钻床对电气控制要求292.任务实施任务实施Z3040型摇臂钻床电气原理图分析型摇臂钻床电气原理图分析1)主电路302)控制电路控制电路行程行程开关开关名称名称参考图区位参考图区位受压动作时手柄的情况受压动作时手柄的情况常开常开常闭常闭SQ1摇臂上升极限开关摇臂上升极限开关B1

15、4摇臂上升到极限时摇臂上升到极限时SQ2摇臂松开到位开关摇臂松开到位开关B15B17摇臂松开到位时摇臂松开到位时SQ3摇臂夹紧到位开关摇臂夹紧到位开关A19摇臂夹紧到位时摇臂夹紧到位时SQ4立柱与主轴箱夹紧开关立柱与主轴箱夹紧开关B10B10立柱与主轴箱夹紧时立柱与主轴箱夹紧时SQ5摇臂下降极限开关摇臂下降极限开关B15摇臂下降到极限时摇臂下降到极限时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.任务实施任务实施Z3040型摇臂钻床电气原理图分析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SB3 KT

16、KM4（M3正转摇臂放松，压SQ2 ）SQ2M3停转摇臂放松停止 KM2 M2正转摇臂上升松开SB3断电延时继电器KT M2停转摇臂停上升延时13s后KM5 M3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：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）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S

17、B5KM4M3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 SQ437（8）冷却泵电动机M4 QS2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总结总结Z3040型摇臂钻床的电气控制特点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 393.问题研讨问题研讨Z3040摇臂钻床电气线路常

18、见故障研究与处理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

19、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项目项目4 X62W万能铣床的电气控制系统分析万能铣床的电气控制系统分析1.知识学习知识学习 卧式万能铣床的主要结构及运动形式卧式万能铣床的主要结构及运动形式万能2号铣床（用0、1、2、3表示工作台面的长

20、与宽）卧式铣床X 6 2 W1.知识学习知识学习 卧式万能铣床的主要结构及运动形式卧式万能铣床的主要结构及运动形式图2-13 X62W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.铣床的主运动主运动为主轴的旋转运动。2.进给运动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

21、顺利啮合，要求主轴电动机、主轴电动机、进给运动电动机在变速时能够进给运动电动机在变速时能够点动。点动。这种变速时电动机稍微转动一下，称为变速冲动。变速冲动。3.辅助运动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.任务实施任务实施X62W型卧式万能铣床电气型卧式万能铣床电气原理图分析原理图分析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实现反接制动实现反接制动（2）主轴电动机控制电路分析2.任务实施任务实施X62W型卧式万能铣床电气型卧式万能铣床电气原理图分析原理图分析图2-15 主轴变速操纵机构示意图1冲动开关

22、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.任务实施任务实施X62W型卧式万能铣床电气型卧式万能铣床电气原理图分析原理图分析工作台工作台纵向前后纵向前后运动的控制运动的控制

23、工作台工作台垂直上下垂直上下运动和运动和横向横向左右左右运动的控制运动的控制工作台的工作台的快速移动快速移动进给变速时的进给变速时的“冲动冲动”控制控制3.问题研讨问题研讨X62W型卧式万能铣床电气线路常见故障研型卧式万能铣床电气线路常见故障研究与处理究与处理（1）工作台各个方向均不能进给。）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。）工作台不能向上运动。故障原因一般是由

24、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。）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。）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。）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

25、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项目项目5 龙门刨床横梁升降控制线路设计龙门刨床横梁升降控制线路设计1.知识学习知识学习电气控制系统设计的主要内容电气控制系统设计的主要内容1）原理设计内容）原理设计内容 拟订控制设计任务

26、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）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.知识学习知识学习电气控制电路设计的方法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。521.知识学习知识学习电气控制电路设计的一般原则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

27、维修时简单、经济、方便。2.任务实施任务实施（1）设计基本控制电路）设计基本控制电路存在以下问题存在以下问题：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。反映横梁放松的参量，有时间参量和行程参量。2.反

28、映夹紧程度的可以有时间参量、行程参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。量和反映夹紧力的电流。3.联锁保护环节联锁保护环节1.1.2任务任务2 三相异步电动机的装配三相异步电动机的装配1.1.任务实施任务实施第一步：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.问题研讨问题研讨在电气控制电路设计中有哪些注意在电气控制电路设计中有哪些注意事项？事项？（1）合理选择控制电源。）合理选择控制电源。（2）防止电器线