模块二 常用机床控制电路的分析与故障排除

模块二常用机床控制电路的分析与故障排除项目一

CA6140型普通车床电气控制电路的分析Z3040型摇臂钻床电气控制电路的分析与常见故障排除项目二T68型卧式镗床常见故障分析项目三

一、任务导入普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用于加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔等切削加工。根据结构和用途的不同，车床可分成普通车床、立式车床、六角车床和仿形车床等。图2-1为CA6140普通车床的结构示意图。

图2-1CA6140普通车床的结构示意图二、相关知识 学习情境电气控制系统的分析方法

电气控制系统的分析是在掌握了机械设备及电气控制系统的构成、运行方式、相互关系以及各电动机和执行电器的用途和控制等基本条件之后，才可对电气控制线路进行具体分析。分析的一般原则是：化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。常用分析电气线路图的方法有两种：查线读图法和逻辑代数法。

查线读图法（又称为直接读图法或跟踪追击法）是按照电气控制线路图，根据生产过程的工作步骤依次读图，一般按照以下步骤进行。

1、了解生产工艺与执行电器的关系

2、分析主电路

3、分析控制电路

4、分析辅助电路

5、分析联锁和保护环节

6、总体检查三、项目实施

车床共有三台电动机：M1为主轴电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构实现进给运动。M2为冷却电动机，提供切削液。M3为快速移动电动机，拖动刀架的快速移动。控制要求如下： ①主电动机M1完成主轴主运动和刀具的纵横向进给运动的驱动，电动机为不调速的笼型异步电动机，采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向机构。②冷却泵电动机M2加工时提供冷却液，防止刀具和工件的温升过高，采用直接启动方式和连续工作状态。③电动机M3为刀架快速移动电动机，可根据使用需要随时手动控制启停。图2-2CA6140普通车床的的电气控制原理图2、电气控制线路分析

CA6140型普通车床的电气控制线路如图3-3所示，其工作原理分析如下。（1）主电路分析（2）控制电路分析①主轴电动机M1的控制。 ②冷却泵电动机M2的控制。 ③刀架快速移动电动机M3的控制。3．保护环节分析4．辅助电路分析四、知识拓展—电气控制系统设计

电气控制系统设计包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。 电气原理图设计是为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计；电气工艺设计是为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。

（一）设计的基本原则 在电气控制系统的设计中，一般应遵循以下原则。

①最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这是电气控制设计的依据。②在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不宜盲目追求自动化和高指标，应使控制系统力求操作简易，使用与维护方便。③正确、合理地选用电器元件，降低生产成本，确保控制系统安全可靠地工作。④为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力应留有适当余量，同时要考虑技术进步和造型美观。

（二）电气原理图设计 在电气控制原理图的设计中，通常要遵循以下原则。（1）在满足生产工艺要求的前提下，力求使控制线路简单、经济 ①尽量选用标准电器元件，尽量减少电器元件的数量，尽量选用相同型号的电器元件以减少备用品的数量。②尽量选用标准的、常用的、经过实践考验的基本控制电路，如图2-3所示。

图2-3选用标准的基本控制电路

图2-4尽量减少不必要的触头③尽量减少不必要的触头。如图2-4所示。

图2-5压缩连接导线的长度④尽量压缩连接导线的数量和长度。如图2-5所示。

图2-6减少电器元件的通电时间⑤尽量减少电器元件的通电时间和数量。如图2-6所示。

（2）保证电气控制电路工作的可靠性 保证电气控制电路工作的可靠性，最主要的是选择可靠的电器元件。此外，在具体的电气控制电路设计上要注意以下几点。①正确连接电器元件的触头。如图2-5所示。 ②正确连接电器的线圈。 ③避免出现寄生电路，如图2-7所示。在电气控制电路的动作过程中，发生意外接通的电路称为寄生电路。寄生电路将破坏电器元件和控制电路的工作顺序或造成误动作。

图2-7寄生电路

④在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间要有必要的电气联锁和机械联锁。⑤设计的电气控制电路应能适应所在电网的情况，并据此来决定电动机的启动方式是直接启动还是间接启动。⑥在设计电气控制电路时，应充分考虑继电器触头的接通和分断能力。要增加接通能力，可用多触点并联；要增加分断能力，可用多触点串联。

（三）电气工艺设计 工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求。电气工艺设计在电气原理图设计完成之后就可进行，首先进行电气控制设备总体配置即总装配图、总接线图设计；然后再进行各部分电气装配图与接线图的设计，列出各部分的元件目录、进出线号以及主要材料清单；最后编写使用说明书。其主要内容有以下几个方面。

1、总体配置设计总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图的形式来表达，图中应反应出各部分主要组件的位置及各部分的接线关系、走线方式及使用管线等要求。

（1）组件的划分原则 ①将功能类似的元件组合在一起，可构成控制面板、电气控制盘、电源等组件。②尽可能减少组件之间的连线数量，接线关系密切的控制电器置于同一组件中。③将强电与弱电控制器分离，以减少干扰。④将外形尺寸相同、重量相近的电器组合在一起，力求整齐美观。⑤将需经常调节、维护和易损元件组合在一起，便于检查与调试。

（2）电气控制设备的各部分及组件之间的接线方式 ①电器板、控制板、机床电器的进出线一般采用接线端子。②被控制设备与电器箱之间采用多孔接插件，便于拆装、搬运。③印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件。

2、元器件布置图的设计 元器件布置图是指某些电器元件按一定的原则组合，如电气控制箱中的电器板、控制面板、放大器等。元器件布置图的设计依据是部件原理图。

3．电气部件接线图的绘制 电气部件接线图是根据部件电气原理图及元器件布置图来绘制的，它表示了成套装置的电路连接关系，是电气安装接线和查线的依据。

4．电气箱及非标准零件图的设计 在电气控制比较简单时，电气控制板往往附在生产机械上；而在控制系统比较复杂或由于生产环境或操作需要时，采用单独的电气控制箱，以利制造、使用和维护。电气控制箱设计要考虑电气箱总体尺寸及结构方式、方便安装、调整及维修要求并利于箱内电器的通风散热。大型控制系统，电气箱常设计成立柜式或工作台式，小型控制设备则设计成台式、手提式或悬挂式。

5、各类元器件及材料清单的汇总 在电气控制原理图及工艺设计结束后，应根据各种图纸，对设备需要的各种零件及材料进行综合统计，列出外购件清单表，标准件清单表，主要材料消耗定额表及辅助材料消耗定额表，供有关部门备料。

6．编写设计说明书及使用说明书 设计说明及使用说明是设计审定及调试、使用、维护过程中不可缺少的技术资料，应包含以下主要内容。①拖动方案选择依据及本设计的主要特点。 ②主要参数的计算过程。③设计任务书中要求的各项技术指标的核算与评价。 ④设备调试要求与调试方法。 ⑤设备使用、维护要求及注意事项。

项目二Z3040型摇臂钻床电气控制电路的分析与常见故障排除一、任务导入

钻床是一种用途广泛的机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。按钻床的结构形式可分为：立式钻床、卧式钻床、台式钻床和摇臂钻床等。 摇臂钻床一般由底座、立柱、摇臂和主轴箱等部件组成，如图2-8所示。

图2-8Z3040摇臂钻床示意图

摇臂钻床具有下列运动：主轴旋转主运动及轴向进给运动，即钻头一边旋转一边作纵向进给；主轴箱沿摇臂的水平移动；摇臂沿立柱的升降运动和回转运动。二、相关知识学习情境电气控制系统检修

常见的电气故障有：断路性故障、短路性故障、接地故障等。电气设备的故障检修包括检测和修理，检测主要是判断故障产生的确切部位，修理则是对故障部分进行修复。（一）检修工具 电气控制线路的故障检修范围包括电动机、电器元件及电气线路等。电气线路检修时常用的工具有：试电笔、试灯、电池灯、万用表、兆欧表等。

（二）检修步骤

1．故障调查 在检修前，应通过“问、嗅、看、听、摸”来了解故障前后的操作情况和故障发生后出现的异常现象，以便根据故障现象迅速地判断出故障发生的部位，进而准确地排除故障。“问、嗅、看、听、摸”是寻找故障的第一步，有些故障还应作进一步检查。

2．电路分析 分析电路时，通常先从主电路入手，了解工业机械各运动部件和机构采用了几台电动机，与每台电动机相关的电器元件有那些，采用了何种控制，然后根据电动机主电路所用电器元件的文字符号、图区号及控制要求，找到相应的控制电路。3．断电检查 检查前先断开机床总电源，然后根据电路分析的结果，即故障可能产生的部位，逐步找出故障点。

4．通电检查 在外部检查发现不了故障时，可对电气线路作通电试验检查。（三）检修方法 一般的检查和分析方法有通电检查法、断电检查法等。1．通电检查法 检修时合上电源开关通电，适当配合一些按钮等的操作，用试电笔、校灯、万用表电压挡、短接法等进行检修。图2-9试电笔检修断路故障①试电笔检修法。图2-10校灯检修断路故障②校灯检修法。图2-11电压的分阶测量法③电压的分阶测量法。图2-12电压的分段测量法④电压的分段测量法。

图2-13局部短接法⑤局部短接法。

图2-14长短接法⑥长短接法。

2．断电检查法 断电检查法必须先切断电源，并保证整个电路无电，然后用万用表电阻挡、电池灯等判断故障点。①电阻法。 ②分阶测量法。③分段测量法。 ④用电阻法检修短路故障。 ⑤电池灯检修法。

图2-15电阻的分阶测量法

图3-26电源间的短路故障三、项目实施

图2-16Z3040摇臂钻床电气控制线路

1、主电路分析

2、控制电路分析

3、保护环节、照明及冷却泵电动机的控制

项目三T68卧式镗床常见故障分析

一、任务导入镗床是一种精密加工机床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。这些要求都是钻床难以达到的。而镗床本身刚性好，其可动部分在导轨上的活动间隙很小，且有附加支撑，所以，能满足上述加工要求。镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、铰、车及铣等工序。因此，镗床的加工范围很广。按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床及专门化镗床等。镗床加工范围广，运动部件多，调速范围广，对电力拖动及控制提出了如下要求：（1）为了适应各种工件的加工要求，主轴运动和进给运动都有较大的调速范围，在机械调速的基础上又采用双速电机，这样既扩大了调速范围，又使机床传动机构简化。（2）变速时，为使滑移齿轮能顺利进入正常啮合位置，应有低速或断续变速冲动。（3）主轴能作正反转低速点动调整，要求对主轴电动机实现正反转及点动控制。（4）为使主轴迅速、准确停车，主轴电动机应具有电气制动。二、相关知识

1、卧式镗床的主要结构

T68卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架（即主轴箱）、镗轴（即主轴）、工作台、后立柱、尾架等部分组成，如图2-18所示。图2-18T68型卧式镗床主要结构图

2、运动形式

T68卧式镗床的主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，运