B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修

1、模块九 B2012A型龙门刨床电气 控制线路分析与检修 龙门刨床是现代机械工业的主要设备之一，是自动化程度较高的机床，主要用来加工各种平面、斜面、槽及大型而狭长的机械零件。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 龙门刨床对主传动系统的要求非常高，不仅需要有较大的切削功率，而且要有较宽的调速范围。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 由于工作台经常运行于频繁正反向过度过程状态下，要求具有过度过程块、传动平稳等特点，因此对主传动系统提出更高的要求。 B2012A型龙门刨床，采用K-G-M系统自动调速电路，本模块中将阐述其电气控制原理和常见故障及其排除方法。B2012A型龙门刨床电气控

2、制线路分析与检修课题一 B2012A型龙门刨床 控制系统及电气设备概况1生产工艺及其对控制的要求 龙门刨床在进行刨削加工时，其主运动是工作台传动系统直线往复运动，进给运动是刀具垂直于主运动的位移，辅助运动是横梁的夹紧、放松及升降运动等。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（1）工作台直线往复运动。自动往复循环运动要求是：自动循环、速度可调，能满足速度图的要求。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 当高速加工时，为减少刀具承受的冲击力、防止工件边缘剥裂，要求刀具切削工件的起始以慢速切入，在工件切削结束前应自动减速，以保证刀具慢速离开工件。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检

3、修 为了提高生产效率，要求工作台退回速度要高于切削速度。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 0t1为工作台前进起动阶段，t1t2为刀具慢速切入工件阶段，t2t3为加速至稳定工作速度阶段，t3t4为切削工件阶段，t4t5为刀具减速退出工件阶段，t5t6为反向制动到后退起动阶段，t6t7为高速返回阶段，t7t8为后退减速阶段，t8t9为后退反向制动阶段。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）刀架进给运动。刀架进给运动要能点动、自动控制，能进行快进和慢进。（3）横梁要有夹紧、放松及上下运动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修2B2012A型龙门刨床电气设备概况 由图、

4、图可见，电气系统共有电动机13台，其中交流电动机9台，直流电机4台。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修图1.9.2 B2012A型龙门刨床电气设备方框图B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修图1.9.3 B2012A型龙门刨床交流电气控制线路图B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 交流电动机M2与交磁电机扩大机K同轴连接，拖动K旋转。 交流电动机M1与直流发电机G1及励磁发电机G2同轴连接，并拖动G1、G2旋转。 直流电动机M控制工作台运动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 交流电动机M3装在M上面作通风用。 刀架电动机M5、M6、M7用作刀架运动控制。 交

5、流电动机M8、M9用作控制横梁。M4为润滑泵电动机。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修3工作台直流调速系统及电磁抬刀电路原理 图所示为工作台直流调速系统及电磁抬刀电路原理图。（1）K-G-M直流自动调速系统。交磁电机扩大机K、直流发电机G1、直流电动机M组成刨台K-G-M直流自动调速系统。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 励磁发电机G2提供了直流电动机M励磁电源、抬刀电磁铁的电源以及交磁电机扩大机K励磁绕组给定电压电源。 KI、KII、KIII为交磁电机扩大机K的控制绕组，分别引入给定信号和各种反馈信号。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修图1.9.4 工作台直流

6、调速及电磁抬刀电路原理图B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）交磁电机扩大机K的给定电压回路。控制绕组KIII与调速电位器RP3、RP4，电阻R1、R2组成交磁电机扩大机给定信号回路，供给交磁电动机扩大机励磁电压。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 当工作台前进时，励磁发电机G2发出的直流电压就加在RP3、R1、RP4上，并从RP3的滑臂上取出相对于R1中点的极性为正的给定电压，经过R2加在控制绕组KIII上。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 当工作台后退时，从RP4的滑臂上取出相对于R1中点的极性为负的给定电压，经过R2加在控制绕组KIII上。B2012A型

7、龙门刨床电气控制线路分析与检修（3）交磁电机扩大机K的电压负反馈电路。控制绕组KIII与电阻R2组成电压负反馈电路。 电阻R2与发电机G1的电枢并联，从R2的一段电阻上取出电压负反馈信号，该信号与给定信号反极性串联后加在控制绕组KIII上，起到提高系统运行性能的作用。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（4）交磁电机扩大机K的电流截止负反馈电路。控制绕组KIII与电阻R1，加速调节电阻RP1、RP2，二极管VD1、VD2组成电流截止负反馈电路。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 当直流发电机G1的换向绕组，电动机M的换向绕组，电流继电器K12的线圈，电阻RP1、RP2上的总压

8、降大于电阻R1的210-205段或者210-206段电压时，二极管VD1或者VD2导通，使控制绕组KIII有电流截止负反馈信号输入，以防止电动机M过载，同时电阻RP1、RP2在工作台自动运行过程中，也起到限制电动机M的转动速度的作用。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（5）交磁电机扩大机K的电流正反馈电路。控制绕组KII与电阻R4组成电流正反馈电路。直流发电机G1的输出电压经过电阻R4分压后形成的电流正反馈信号输入控制绕组KII，可以进一步提高系统运行性能的作用。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（6）直流电动机M稳定电路。交磁电机扩大机K的控制绕组KI，电阻R3、10RT

9、、8RT 组成电桥稳定电路，以消除电动机M的振荡现象。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（7）抬刀控制电路。抬刀控制电路与工作台自动循环控制过程相配合，在工作台返回过程中，由电磁铁完成抬刀动作。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作一 了解生产工艺，观察龙门刨床的电气设备分布状况 （1）现场观察龙门刨床的电气设备，找到主发电机组M1、G1、G2，扩大机组M2、K，主拖动直流电动机M，通风电动机M3，左右侧刀架电动机M6、M7，垂直刀架电动机M5，横梁夹紧电动机M9，横梁升降电动机M8。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）观察B2012A型龙门刨床的工作台直线往

10、复运动的状况，自动往复循环运动要求为：自动循环、速度可调，能满足速度图的要求。（3）观察B2012A型龙门刨床的刀架自动抬刀运动和自动进刀运动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作二 熟悉B2012A型龙门刨床的电气控制电路图（1）根据图分析9台交流电动机的作用和控制要求。电动机M1采用Y-降压启动的方法启动，电动机M2、M3、M4直接启动，M2必须在M3启动后方可启动。电动机M5、M6、M7、M8、M9都是正反转控制。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）根据图，画出电动机扩大机的控制绕组KI、KII、KIII的给定电压回路、电压负反馈回路、电流截止负反馈回路、电流正

11、反馈回路的支路电路图，并且分析各种控制功能的控制原理，以及对直流电动机M的不同作用效果。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修课题二 B2012A型龙门刨床控制线路分析1主发电机组起动控制电路（1）主发电机组由交流电动机M1、发电机G1、励磁发电机G2组成，M1拖动G1、G2运转。 电动机M1采用Y-降压启动方法启动，由接触器KM1、KMY、KM共同控制。如图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）励磁发电机G2给直流电动机M提供励磁电压，由于时间继电器KT1、KT3、KM2的共同作用，保证了直流电动机M不会在没有磁场或弱磁的情况下运行，如图、图所示。B2012A型龙门刨

12、床电气控制线路分析与检修图1.9.5 交流电动机控制电路原理图B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修2交流电动机M1的停止控制 交流电动机M1的停止控制由停止按钮SB1控制实现。另外，由于中间继电器KA5、KA3、KA9的共同作用，当电动机M1如果出现过载得到保护时，电动机不会马上停止，只有在工作台后退到末尾位置时才能停止，保证了工作台始终停止在后退末尾位置。 见图的41、42号区所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修3交磁电机扩大机K的启动控制电路 电动机M1正常运行、接触器KM2线圈得电后，合上开关QS1，电动机M3、M2启动，交磁电机扩大机K启动。B2012A型龙门刨床

13、电气控制线路分析与检修 它将输入到其控制绕组的各种控制信号综合后放大，进而控制发电机G1的励磁电压，改变发电机G1的输出电压，达到调节直流电动机M电枢电压、控制电动机转速的目的。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修4工作台的控制电路 工作台的运行具有自动循环、步进和步退、制动和调速等控制功能，由直流电动机M拖动，工作台的运动速度、运动方向的改变都由M直接控制。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（1）工作台自动循环控制 工作台自动循环控制是由装在床身侧面的6个位置开关SQ12、SQ7、SQ9，SQ11、SQ8、SQ10配合工作台交流控制电路及直流电路部分来完成。B2012A型龙

14、门刨床电气控制线路分析与检修 利用位置开关的动作控制交流接触器、中间继电器的通断，由接触器、中间继电器控制直流电路，使交磁电机扩大机K的控制绕组得到不同的给定信号和反馈信号。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 信号经过放大后改变发电机G1励磁电压的强弱，直流电动机M1电枢电压随着发电机G1输出电压改变而改变，从而达到调节转速的目的。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）工作台撞块和位置开关的关系 图所示为是工作台自动循环控制位置图。 图中撞块A、B、B，C、D、D位于不同的平面内。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修图1.9.7 工作台自动循环控制位置图B2012

15、A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台前进到一定位置时，A块将压杆AB压下一段距离，开关SQ12发出“前进减速”信号，使刀具在工作台低速时离开工件，然后B块将压杆再压下一段距离，开关SQ7发出“前进停止”和“反向后退”信号，工作台经过一段越位后，开始后退。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 如果B块将位置开关SQ9压下，此时工作台应该立刻停止运动，称之为终端保护。 工作台后退情况类似，由C、D、D完成。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（3）工作台自动循环过程速度控制 每个自动循环过程都是按照如下程序自动完成：慢速前进工作速度前进减速前进反向快速退回减速退回。 控制电路

16、如图、图和图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修图1.9.6 工作台自动循环交流控制电路原理图B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 假设工作台在循环开始前已经返回到最初位置，即撞块C、D、D中的C、D通过压杆CD压下位置开关SQ11和SQ8，而位置开关SQ12和SQ7处于未动作状态。 工作台慢速前进B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 按下“前进”按钮SB9后，在工作台自动循环速度控制电路中，由于继电器的控制作用，工作台自动工作、工作台前进及前进减速（慢速切入）的电路全部接通，如图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 直流电路中，电位器RP3、RP4

17、接通直流电源，提供极性为正的给定电压。 电位器RP1的全部电阻、RP2的部分电阻接入控制绕组K回路中，扩大机的控制绕组K中便加入了综合电压。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 K励磁回路为+ 221223225220200A2-G1KRP1210 204，如图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 这时K控制绕组回路中，由于励磁电压减低并且串联了较大的阻值，扩大机控制绕组给定电压较低，扩大机和直流发电机G1的输出电压也较低，直流电动机M以低速运行，使工作台在慢速下切入工件。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台以工作速度前进 当刀具切入工件后，要求工作台转为

18、工作速度前进，这时撞块C、D、D中的D离开压杆CD，位置开关SQ8复位，通过继电器控制电路切断工作台慢速前进回路，电位器RP1、RP2从控制绕组K回路中切除。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 通过调节电位器RP3的手柄位置，可以调节控制绕组K的励磁电压，也即改变了扩大机、直流发电机的输出电压，改变电动机M的转速，使工作台按照指定的速度前进。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 K励磁回路为+221223220200A2-G1K210204。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台转为减速前进 工作台以工作速度前进时，C、D、D离开压杆，撞块A碰撞压杆AB，位置开

19、关SQ12动作，通过继电器的控制作用，电位器RP2的全部电阻、RP1的部分电阻串联到控制绕组K回路中，使控制绕组K回路中的励磁电压减小，电动机M减速，工作台改为减速前进。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台快速退回 当刀具离开工件，工作台前进行程结束时，撞块B压动位置开关SQ7，电位器RP2、RP1继续串联在K励磁回路中，同时，通过继电器的控制，控制绕组K的正向励磁回路断开，控制绕组K的反向励磁回路接通。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 由于控制绕组K给定电压极性相反，扩大机和发电机的输出电压极性也相反。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 电动机M在反接制

20、动状态下被制动停止，然后反向启动并加速，使工作台加速退回，此时K励磁的回路为222224 220200A2-G1 K210 201+。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 在工作台加速退回的同时，直流控制电路中的接触器KM线圈得电，控制某一个方向的抬刀电磁铁导电动作，使刀架在工作台快速退回行程中自动抬刀，以防止工件表面被刀具损伤，如图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台转为减速后退 当工作台快速后退到一定行程时，撞块A离开压杆AB，撞块C碰压CD杆，压下位置开关SQ11，电位器RP2、RP1又串联在K励磁回路中，从而接通后退减速励磁回路，工作台转为减速后退。K励磁

21、的回路自行分析。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台转为下一个工作循环过程 工作台后退结束时，撞块D压动压杆CD，工作台后退，换向控制电路接通，控制绕组K给定电压极性又变为正。 工作台迅速制动并转为反向启动，转入下一个工作循环过程。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（4）工作台的步进和步退控制 工作台的步进和步退控制作用是调整机床的工作台位置。 步进和步退控制采用点动控制方法，由步进按钮SB8和步退按钮SB12控制。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 工作台的步进和步退控制时，控制绕组K给定电压回路中串联了限流电阻5RT、6RT，所以工作台的速度不高。B20

22、12A型龙门刨床电气控制线路分析与检修5刀架控制电路 B2012A型龙门刨床装有左侧刀架、右侧刀架和两个垂直刀架，分别由交流电动机M5、M6、M7来拖动，交流电动机的正反转采用交流接触器控制。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 在刀架控制电路和机械手柄共同配合下，能够实现刀架的在多个方向上的快速移动和自动进给运动。如图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（1）垂直刀架控制电路 垂直刀架有两个，每个刀架都有快速移动和自动进给两种工作状态，每种工作状态有水平左右方向、垂直上下方向4个动作，这些状态都通过机械手柄进行选择。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 快速移动

23、时，通过机械手柄和快速按钮SB3的共同作用，垂直刀架电动机M5可作正转运动，带动垂直刀架在所选择的方向上作快速移动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 自动进给时，手柄板到自动进给位置。每当工作台后退换前进时，刀架随选定的方向进刀，每当工作台前进换后退时，刀架复位，准备下一次进刀。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）左右刀架控制电路 左右刀架的工作情况与垂直刀架基本相似。 按钮SB5、电动机M7控制左侧刀架快速移动，按钮SB4、电动机M6控制右侧刀架快速移动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 电路中采用位置开关SQ4、SQ5作为位置保护作用，防止刀架在移动过

24、程中与横梁碰撞。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修6横梁升降控制电路 横梁的放松和夹紧采用电动机M9来实现，横梁的上升和下降移动则由电动机M8来完成。 电动机M8、M9由接触器控制来实现正反转运动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 横梁上升时，按下按钮SB6，电动机M9反转，横梁放松，为横梁上升作准备，电动机M8正转，带动横梁上升；松开SB6后电动机M8停止运行，横梁停止上升，电动机M9正转，夹紧横梁。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 横梁下降时，按下按钮SB7，电动机M9反转，横梁放松，为横梁下降作准备，电动机M8反转，带动横梁下降；松开SB7后，横梁停止下

25、降，电动机M9正转，夹紧横梁。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作一 调试主发电机组起动控制电路（1）接通电源开关QS，接通总电源。按下主发电机组起动按钮SB2，观察交流电动机M1的Y-降压启动过程。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）观察和测量发电机G2的输出直流电压，应该逐步上升达到220V额定电压。（3）按下主发电机组停止按钮SB1，观察电动机M1停止过程。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作二 起动和停止电机扩大机用电动机M2（1）按下SB2，电机组启动后，G2输出直流电压达到额定，接触器KM2得电吸合，合上QS1，扩大机用电动机M2、通风电动机M

26、3启动。（2）断开QS1，电动机M2、M3停止。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作三 控制工作台步进和步退（1）先启动发电机组，再起动扩大机电动机，按下步进按钮SB8，直流电动机M正向启动，松开SB8，M停止。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）在相同的条件下，按下步退按钮SB12，直流电动机M反向启动，松开SB12，M停止。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作四 工作台自动循环运行（该操作在有条件的情况下进行） 操作五 控制横梁上升、下降（1）合上电源开关QS、QS2，接通电源。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）在工作台停止工作的条件下

27、，按下横梁上升按钮SB6，电动机M9反转，电动机M8正转，横梁先放松，后上升。松开按钮SB6，电动机M8停止运行，电动机M9正转，横梁夹紧。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（3）按下横梁下降按钮SB7，电动机M9反转，电动机M8反转，横梁先放松，后下降。松开按钮SB7，电动机M8停止运行，电动机M9正转，横梁夹紧。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作六 垂直刀架快速移动 在工作台停止工作的条件下，通过机械手柄选择刀架快速移动和刀架移动方向。按下刀架快速移动按钮SB3，电动机M5正转，刀架向所选择的方向移动。 松开SB3，M5停止运行，刀架停止在需要的位置上。B2012A

28、型龙门刨床电气控制线路分析与检修课题三 B2012A型龙门刨床常见故障分析和检修操作一 分析和维修励磁发电机G2没有输出电压或电压很低故障 （1）故障现象 合上总电源开关QS，电源接通，指示灯HL2亮，按下电机组启动按钮SB2，电机组电动机M1星形启动，但是电动机组在工作指示灯HL1不亮，测量励磁发电机G2的输出电压远远低于220V。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 G2的并励绕组剩磁消失，或者接触不良。 电刷接触不良。（2）故障范围分析B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（3）维修方法 检查G2的并励绕组是否接触良好，励磁回路电阻RT-L是否开路，如果有故障加以排除。 发

29、电机G2电路原理图如图所示。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 图1.9.8 发电机G2电路原理图 B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 给并励绕组重新充磁，拆下并励绕组，接入120V左右的直流电，大约23min。 检查电刷压力是否足够，观察电刷磨损情况，如果磨损严重，更换电刷。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修操作二 分析和维修直流电动机M常见故障（1）故障现象 电机扩大机能够正常工作，而电动机M不能起动。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（2）故障范围分析 电动机M不能启动的故障可能有两种，其一，故障可能是电枢回路开路；其二，励磁回路开路。B2012A

30、型龙门刨床电气控制线路分析与检修 电枢回路开路故障。电动机M的电枢电压是由发电机G1的输出电压提供的，如果发电机G1输出电压正常，则故障为M电枢开路或者电刷和换向器未能接触良好。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 励磁回路开路。电动机M的励磁电压是由发电机G2的输出电压提供的，如果G2工作正常，则故障为电动机M的励磁绕组开路或接触不良。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修（3）维修方法 参照图，检测G1的输出电压。如果正常，检测电动机电枢两端电压，电压正常则进入下一步。B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修图1.9.9 电动机M电路原理图B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修 检查电枢绕组是否有开路故障，或检查电刷是否存在故障情况，必要时更换电刷。 检查电动机M励磁绕组两端电压，若电压正常，则励磁绕组开路或接