机床电气控制技术绪论、第一章

1、普通高等教育“十一五” 国家级规划教材燕山大学 王振臣 制做机械工业出版社 绪 论1.机床电力拖动系统的发展 成组拖动 多电动机拖动 交流电动机拖动 直流电动机拖动2.机床电气控制系统的发展 在控制方法上：手动操纵发展到自动控制 在控制功能上：从单一功能发展到多功能 在操作上：从紧张、繁重发展到轻巧自如一、机床电气控制的发展概况二、机床电力拖动自动控制的基本概念机床组成的三个基本部分 工作机构 传动机构 原动机电力拖动系统 直流拖动系统 交流拖动系统 电力拖动部分 电气控制部分 电气原理图表明了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，而不考虑各电路元件安装位置和实际连线情况。

2、绘制电气原理图，一般遵循下面的规则： 1. 电气控制线路分为主电路和控制电路。主电路用粗一、电气原理图一、电气原理图图1-1 T68型卧式镗床的电气原理图 电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜 中的实际安装位置。 电气设备接线图表明各电气设备之间的实际接线情况。 电气设备安装图和电气设备接线图主要用于安装、接线、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，下图是小型卧式车床的电气安装与接线图。 卧式车床电气安装、接线图 笼型异步电动机有直接起动和降压起动两种方式。 一、直接起动控制线

3、路一、直接起动控制线路 图1-2 用开关直接起动线路 图1-3 用接触器直接直接起动线路二、降压起动控制线路二、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。 星星-三角变换降压起动控制线路三角变换降压起动控制线路 在正常运行时，电动机定子绕组联成三角形，起动时 联结成星形，起动即将完毕再恢复成三角形。 图1-4是一种起动线路，其中动断触点KM2 与KM3保证接触器KM2 与KM3线圈不会同时通电，以防电源短路。动断触点KM2同时也使时间继电器KT断电。 图1-5是用两个接触器和一个时间继电器进行星三角 转换的降压起动控制线路。电动机连成星或三角都是由接触器KM2完成

4、的。图1-4 星三角降压起动控制线路（1）图1-5 星-三角变换降压起动控制电路(2) 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，彻底的解决了起动电流冲击问题，不过价钱稍高。图1-6 定子串电阻降压起动控制线路一、电动机正反转控制线路一、电动机正反转控制线路图1-7为异步电动机正反转控制线路。图1-7 异步电动机正反转控制线路二、正反转自动循环线路二、正反转自动循环线路 图1-8是机床工作台往返循环的控制线路。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、龙门刨床、铣床的工作台常用这种线路实现往返循环。 图1-8 机床工作台往返循环的控制线

5、路一、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切断三相电源的同时，给定子绕组接通直流电源，在转速为零时再切除直流电源的制动过程。制动过程中机械能转为电能消耗在转子电阻上。 图1-9a、b是分别用复合按钮和时间继电器实现能耗制动的控制线路。图1-9 能耗制动控制线路二、反接制动控制线路二、反接制动控制线路 图1-10为反接制动控制线路及工作流程图。1-10a、b都为反接制动的控制线路。1-10a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，速度继电器的转子也将随着转动，其动合触点闭合，接触器KM2得电动作，电动机接通电源发生制动作用，不利于调整工作。

6、1-10b解决了这个问题。1-10c为反接制动工作流程图。 图1-10 反接制动的控制线路及工作流程图 C）图1-11 双速电动机高、低控制线路D1、D2、D3接电源，D4、D5、D6悬空，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，转速为低速。D1、D2、D3短接，D4、D5、D6接电源，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，转速为高速。接触器KM1 动作为低速，KMh动作为高速。接触器KM1 动作为低速；KMh、KM动作为高速。图1-11 双速电动机高、低控制线路用开关S实现高、低速控制（针对上面那个主电路）用复合按钮SB2、SB3实现高、低速控制（同

7、样针对上面那个主电路）用开关S转换高、低速，较大容量的电动机可采用此控制方式。（适用下面那个主电路）一、电磁换向阀一、电磁换向阀液压传动系统由4个部分组成： 动力装置（液压泵） 2. 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）1. 4. 辅助装置（油箱、油管、过滤器、压力计等） 其中换向阀在机床液压系统中用以改变液流方向，实现运动换向、接通或关断油路。电磁换向阀是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。电磁换向阀的种类很多。二、液压动力头控制线路二、液压动力头控制线路图1-14a 动力头自动工作循环工作流程图图1-14 一次工作进给液压系统及其电气控制线路图

8、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1-16及图1-17是半自动车床刀架的液压系统和电气控制电路图，图1-17a是它的工作流程图。 图1-16 半自动车床刀架液压系统图 图1-17 半自动车床刀架电气控制电路图 图1-17a 半自动车床刀架电液系统工作流程图 电动机在正常工作时多数需要连续不断地工作，即所谓长动。而点动指的是，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。点动常用于生产设备的调整，如机床的刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。图1-18为点动控制线路。图1-18 点动控制线路用复合按钮实现点动用开关

9、实现点动用中间继电器实现点动二、联锁与互锁二、联锁与互锁 图1-19 联锁控制线路2.互锁互锁 图1-20 两台电动机的互锁线路 KM3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，既只有主轴运转了才允许进给。 图1-21 铣床进给运动的联锁控制线路 在大型机床设备中，为了操作方便，常要求能在多个地点进行控制。如图1-22把起动按钮并联连接，停止按钮串联连接，分别安置在三个地方，就可三地操作。 图1-22 多点控制线路四、工作循环自动控制四、工作循环自动控制 行程开关ST3、ST4是作极限保护用的2.动力头的的自动循环控制动力头的的自动循环控制 图1-24 动力头的自动循环控制线路 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，必须迅速地将电源切断。常用的有：一、短路保护一、短路保护 过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机，对于三相笼型电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故不采用过电流保护而采用短路保护。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。 为了防止电压恢复时电