电机拖动与电控技术（第2版）第11章

第11章常用机床的电气控制111.1概述11.1.1机床电气线路的读图方法我国机床的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律排列组成。机床的分类代号有：

C——车床；Z——钻床；T——镗床；M——磨床；X——铣床……机床通用特性代号有：

W——万能；Z——自动；B——半自动；H——自动换刀……

2一般机床和机械装置电气线路图读图的基本方法如下。①

了解机床设备的结构、动作过程及操作方法。②

了解机床加工工艺及运动部件的动作情况。③

根据机床的动作情况，结合机床结构，分步骤识读电气线路图。④

对于比较复杂的线路图，先找出其中的典型电路进行分析，再分析其辅助电路，然后分析整个电路的原理。

11.1.2机床电气设备的日常维护和保养

1．机床电气设备日常维护保养的必要性机床电气设备产生故障的原因是多方面的，有的是由于电气设备的自然寿命引起的；有相当部分的故障是由于忽视了对电气设备的日常维护和保养；还有的则是由于操作人员操作不当，或是维修人员维修时判断失误，修理方法不当而加重了故障、扩大了范围引起的。为保证机床的正常运行，减少因电气设备故障进行修理的停机时间，从而减小对生产的影响，必须十分重视做好对机床电气设备的日常维护和保养工作，消除隐患，防止事故发生。

32．机床电气设备日常维护保养的主要内容和要求（1）电动机部分①

电动机应经常保持清洁，进、出风口必须保持畅通。②

在正常运行时，电动机的负载电流不能超过其铭牌规定的额定值。还应检查其三相电流是否平衡。③

应经常检查电源电压、频率是否与铭牌值相符，并检查电源三相电压是否对称。④

经常检查电动机的温升有无超过规定值。⑤

经常检查电动机运行时是否有不正常的振动、噪声、气味，有无冒烟。⑥

经常检查电动机轴承部位的工作情况，看其是否有过热、漏油现象。轴承的振动和轴向移动应不超过规定值。4⑦检查电动机的绝缘电阻。一般三相380V的电动机及各种低压电动机，其绝缘电阻≥0.5，高压电动机的定子绝缘电阻≥1M，转子绝缘电阻≥0.5M。⑧电动机的引出线是否绝缘良好、连接可靠。电动机的接地装置是否可靠和完整。⑨

对绕线式异步电动机，应注意检查其电刷与集电环之间的接触压力、磨损情况及有无产生不正常的火花。⑩

对直流电动机，应特别注意其换向器装置的工作情况，有无机械损伤或火花灼伤。5（2）电器及控制线路部分①

随时保持机床电器所有外露部件处于良好的状态。检查电气柜，壁龛的门、盖、锁及门框周边的耐油密封垫是否保持良好；检查各部件之间的连接电缆及保护导线的软管，不得被冷却液、油污等腐蚀；机床的运行部件（如铣床的升降台、龙门刨床的刀架及悬挂按钮站等）连接电缆的保护软管在其接头处产生脱落或散头的现象；应经常擦拭电器控制箱、操纵台的外表。特别是操纵台上一些主令电器的按钮和操纵手柄，如果经常有油污等进入。

6②

对安装在电气柜、壁龛内的电器元件，可以通过倾听电器动作时的声音来判定其工作是否正常：如电器工作正常，通电或断电时动作灵敏干脆，其声音清脆，在铁心吸合时应无明显的交流声和杂音；当铁心因各种原因吸合困难时，会产生振动发出噪声。维护保养的周期可根据机床电气设备的结构、使用情况及条件等来确定，一般可配合机床的一、二级保养同时进行电气设备的维护保养工作，配合机床的一级保养进行电气设备的维护保养工作。金属切削机床的一级保养通常2～3个月进行一次，作业时间随机床复杂程度的不同一般在6～12个小时不等，：清扫电气柜内的灰尘和异物，注意有无损坏或将损坏的电器元件；整理内部接线，使之整齐美观，特别是经过应急修理后来不及整理的，应尽量恢复成原来的整齐状态；检查所有电器元件的固定螺钉，旋紧螺旋式熔断器；拧紧接线板和电器元件上的压线螺丝，保证所有接线头接触可靠，减小接触电阻；通电试车，检查电器元件的动作顺序是否正确、可靠。

7③金属切削机床的二级保养一般一年左右进行一次，作业时间为3～6天不等：在机床一级保养时进行的各项保养工作，在二级保养时仍需进行。保养时应注意下列事项：对机床电气控制线路的各种保护环节（如过载、短路、过流保护等），在维护时不要随意改变其电器（如热继电器、低压断路器）的整定值和更换熔体；要加强在高温、霉雨、严寒季节对电气设备的维护保养；在进行维护保养时，要注意安全，电气设备的接地或接零必须可靠。8

11.1.3机床电气控制线路的故障诊断与维修方法①

向机床操作人员了解故障的详细情况、具体症状和现象。②

根据故障现象，可先从电气控制原理图上分析故障的原因。步区分是在电动机还是在电气控制线路，是在主电路还是在控制电路。③

对于较简单的控制线路，根据故障所属的部分，可先进行一般性的外观检查。但是对于较复杂的线路，宜采用逻辑分析方法，通过通电试验仔细观察各电器元件的动作情况，再根据原理图所展示的控制原理，逐一排除故障回路中公共支路上的故障。④

对一般采用外观检查方法不容易找出的故障点，应采用测量法。⑤

在找出故障点后，要找到产生故障的真正原因，针对具体情况采取正确的排除方法。⑥

对损坏的电器元件，从经济性的观点出发，凡能够修复的应尽量修复；无论是修复还是更换，均应达到以下要求：

a.不得降低电气装置原来的性能标准；b.不得损坏原来完好的电器元件；

c.控制线路应能达到原来的控制要求；

d.修理后应能满足质量标准要求。

9⑦

机床电气装置的检修质量标准如下：a.外观整洁，无破损和碳化现象；

b.所有的触点均应完整、光洁、接触良好；c.压力弹簧和反作用弹簧均应具有足够的弹力；

d.操纵、复位机构均应灵活可靠；e.各种衔铁无卡阻现象；

f.灭弧罩完整、清洁、安装牢固；

g.整定值大小应符合电路实用要求；

h.指示装置能正常发出信号；

i.电磁吸盘的吸力能满足要求；j.绝缘电阻合格，通电试验符合和满足电路的要求。⑧

有些机床电器元件的动作是由机械、液压系统推动的，其故障是由机床的机械、液压系统造成的或与之相关联的，因此应请有关的技术人员来共同检修。⑨

故障排除后，应注意总结经验，做好维修记录，积累资料，以利于今后的维护保养工作。1011.1.4普通车床的主要结构与运动形式普通车床的结构示意图如图11.1所示。图11.1

普通车床结构示意图11车床的主运动和进给运动示意图如图11.2图11.2

车床的主运动和进给运动示意图

11.2C620车床的电气控制

C620车床电气控制线路如图11.3所示。表11.2为C620车床电气元件明细表

12图11.3

C620车床电气控制线路

13文

字

符

号名

称型

号规

格M1电动机J52-47kW，1400r/minM2电动机JCB-220.125kW，2790r/minKM交流接触器CJ0-20380VFR1热继电器JR2-114.5AFR2热继电器JR-10.34AQS1开关HZ2-25/3500V，10AQS2开关HZ2-10/32AFU1熔断器RM3-252AFU2熔断器RM3-251ATC变压器RM3-25380V/36VSB1

按钮LA1-22K

SB2按钮LA4-22K

SA开关HZ2-10/2

EL照明灯

40W，36V表11.2

C620车床电气元件明细表

14

1．主电路机床电气控制线路中广泛使用电路编号法绘制，即对电路的各分支电路用数字编号来表示其位置，数字编号按自左至右的顺序排列。图11.3共分7条支路，标在图的下端，图的顶端标出的是编号所对应分支电路的功能。如果某些元件符号之间有相关功能或因果关系，要标出它们之间的关系。如接触器KM线圈下面，竖线的左边有3个“2”，表示在2号支路中有它的3副主触点；第二条竖线的左边有1个“5”，表示在5号支路里有1副动合辅助触点；右边空着，表示接触器KM没有使用触点。在触点KM的下面有个“5”，表明它的线圈在5号支路中。

152．控制电路（1）启动。按下启动按钮

SB2，接触器KM线圈得电，电动机M1得电启动并运转。（2）停止。按下停止按钮SB1，控制电路断电，接触器KM线圈断电，电动机M1断电停止转动。（3）保护。过载保护由热继电器FR1、FR2实现。控制电路短路保护由FU2实现。由于线路中使用了接触器及自锁线路，因此具有欠压和失压保护。（4）照明线路。照明的安全电压为36V，用开关SA控制。照明电路保护由FU3实现。1611.3C650车床的电气控制

C650车床电气控制线路如图11.4所示，其中图11.4（a）为主电路，图11.4（b）为控制电路。表11.3为C650车床电气元件明细表。

1．主电路

C650车床主轴电动机M1的正、反转控制由接触器KM1、KM2主触点实现，反接制动接触器KM3主触点断开时，电动机M1串入电阻进行反接制动。电动机M2为刀架快速移动电动机，由KM4控制。电动机M3为冷却泵电动机，由开关QS2控制。电动机M1、M2的短路保护由FU1、FU2实现。热继电器FR作为主轴电动机M1的过载保护。电流表A的作用是监视主轴电动机M1定子绕组的电流。限流电阻R除了限制制动电流外，还可以在点动时串入电路防止因连续启动造成电动机过载。速度继电器KV与电动机同轴。

17

文

字

符

号名

称型

号规

格M1主轴电动机JO2-72-430kW，1470r/minM2刀架快移电动机JO2-31-42.2kW，1430r/minM3冷却泵电动机JCB-220.125kWKM1、KM2、KM3交流接触器CJ0-7575A，线圈电压127VKM4交流接触器CJ0-1010A，线圈电压127VKA1中间继电器JZ7-44线圈电压127VKT时间继电器JS7-2线圈电压127VTC控制变压器BK-400400V·A，（380/127/36）VTA电流互感器LQG-0.5（75/5）AQS1闸刀开关HD9380V，200AQS2组合开关HZ-10/3

SA十字开关

SB7快速移动按钮LA2

SQ限位开关LX3-11H

YC1～YC4电磁离合器DLMO

SB3、SB5正转按钮LA8-1

SB4、SB6反转按钮LA8-1

SB1、SB2停止按钮LA2

SB8点动按钮LA2

KV速度继电器JY1

FR热继电器JB2-283号热元件FU1熔断器RM1-100100AFU2～FU5熔断器RL-15

VC整流器

24V，1.2A表11.3

C650车床电气元件明细表

18192．控制电路（1）主轴点动。按下点动按钮SB8，接触器KM1线圈得电，主轴电动机M1定子绕组串入限流电阻R接通电源，电动机转速较低便于低速下实现对刀的操作。（2）主轴正转。按下正转启动按钮SB5（或SB3），接触器KM1、KM3和中间继电器KA1线圈同时得电。时间继电器KT线圈得电，其延时断开动断触点此时不动作，将主电路中电流互感器副绕组中的电流表A短接。电动机M1定子绕组接通正序电源启动并运转。正常运转后，时间继电器KT延时完毕，电流表A经电流互感器投入主电路进行测量。随着正转启动转速不断升高，速度继电器动作，为正转反接制动做好准备。20（3）主轴反转。按下反转启动按钮SB6（或SB4），接触器KM2、KM3和中间继电器KA1线圈同时得电。时间继电器KT延时触点完成对电流表A运行时投入测量的控制。电动机M1定子绕组接入负序电源启动并运转。时间继电器和速度继电器都要动作，分别将电流表A投入测量和为反转反接制动做好准备。（4）主轴反接制动。按一下停止按钮SB1（或SB2），原本得电的接触器KM1、KM3线圈和中间继电器KA1线圈及时间继电器KT线圈全部断电。此时，接触器KM2线圈经触点KT（9-17）、KVP（17-19）、KM1（19-23）得电，电动机定子绕组接入负序电源，电动机串入电阻R进行反接制动。当转速下降到一定数值时，速度继电器的触点释放，接触器KM2线圈断电，电动机定子绕组脱离电源，反接制动结束。21（5）刀架快速移动。刀架快速移动由电动机M2拖动，配合前、后、左、右方向移动的电磁离合器YC传动，实现各方向的快速移动，电动机M2只做单方向旋转。电磁离合器YC由十字形开关SA控制，当SA扳到所需移动方向时，相应的电磁离合器得电吸合，再按下快移按钮SB7，使接触器KM4线圈得电，主电路中KM4的主触点闭合，电动机M2定子绕组接入电源，M2电动机启动并运转，拖动刀架移动装置快速移动。到位时，松开SB7，电动机M2断电停转，刀架快移工作结束。（6）冷却泵控制。冷却泵电动机M3由开关QS2手动控制。（7）主轴电动机负载检测及保护环节。C650车床主轴电动机M1的负载情况由电流表A检测。由时间继电器KT触点将电流表A短接，使之不受反接制动电流的冲击。

2211.4CA6140车床的电气控制

CA6140车床的电气控制线路如图11.5所示。表11.4为CA6140车床电气元件明细表。

1．主电路机车的电源采用三相380V交流电源，由漏电保护断路器QF引入，总熔断器FU由用户提供。主轴电动机M1的短路保护由QF的电磁脱扣器来实现，冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3分别由熔断器FU1、FU2实现短路保护。2．控制电路（1）主轴电动机M1。按下装在溜板箱上的绿色按钮SB1，接触器KM1断电，M1停止转动；SB2在按下后可自行锁住，要复位需向右旋转。

23（2）冷却泵电动机M2。M2由旋钮开关SA1操纵，通过KM2控制。（3）刀架快速移动电动机。由控制电路可见，刀架快速移动电动机M3由按钮SB3点动运行。（4）照明与信号指示电路。该电路由TC提供电源，EL为车床照明灯，电压为24V；HL为电源信号灯，电压为6V。EL和HL分别由FU5和FU4做短路保护。（5）电气保护环节。SQ2为电气箱安全行程开关，当SA2左旋锁上或电气控制盘的壁门被打开时，使QF自动断开，此时即使出现误合闸，QF也可以在0.1s内再次自动跳闸。SQ1为挂轮箱安全行程开关，当箱罩被打开后，使主轴电动机停转。2425符号名

称型

号规

格数量用

途M1主轴电动机Y132M-4-B37.5kW，16.4A，1440r/min1主运动和进给运动动力M2冷却泵电动机AOB-2590W，2，800r/min1驱动冷却液泵M3刀架快速移动电动机AOS5634250W，1，360r/min1刀架快速移动动力FR1热继电器JR16-20/3D11号热元件，整定电流11.5A1M1的过载保护FR2热继电器JR16-20/3D1号热元件，整定电流0.32A1M2的过载保护KM1交流接触器CJ10-1040A，线圈电压110V1控制M1KM2交流接触器CJ10-1010A，线圈电压110V1控制M2KM3交流接触器CJ10-1010A，线圈电压110V1控制M3FU1熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体3M2的短路保护FU2熔断器RL1-15380V，15A，配4A熔体3M3的短路保护FU3熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体2TC的一次绕组短路保护FU4熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体1电源指示灯短路保护FU5熔断器RL1-15380V，15A，配2A熔体1车床照明电路短路保护FU6熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体1控制电路短路保护表11.4

CA6140车床电气元件明细表

26符号名

称型

号规

格数量用

途M1主轴电动机Y132M-4-B37.5kW，16.4A，1440r/min1主运动和进给运动动力M2冷却泵电动机AOB-2590W，2，800r/min1驱动冷却液泵M3刀架快速移动电动机AOS5634250W，1，360r/min1刀架快速移动动力FR1热继电器JR16-20/3D11号热元件，整定电流11.5A1M1的过载保护FR2热继电器JR16-20/3D1号热元件，整定电流0.32A1M2的过载保护KM1交流接触器CJ10-1040A，线圈电压110V1控制M1KM2交流接触器CJ10-1010A，线圈电压110V1控制M2KM3交流接触器CJ10-1010A，线圈电压110V1控制M3FU1熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体3M2的短路保护FU2熔断器RL1-15380V，15A，配4A熔体3M3的短路保护FU3熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体2TC的一次绕组短路保护FU4熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体1电源指示灯短路保护FU5熔断器RL1-15380V，15A，配2A熔体1车床照明电路短路保护FU6熔断器RL1-15380V，15A，配1A熔体1控制电路短路保护续表

2711.5CW6163B车床电气控制CW6163B车床外形如图11.6所示。

图11.6

CW6163B车床外形图

2829

CW6163B车床电气控制线路如图11.7所示，电器元件明细表如表11.5所示。

1．主电路总熔断器FU由用户提供。电动机M1的短路保护是由自动开关QF的电磁脱扣器来实现的，而M2、M3的短路保护则是由熔断器FU1实现的。M1与M2分别由热继电器FR1、FR2实现过载保护。交流电流表A用做监察M1在工作时的负载情况。

2．控制电路控制电路由控制变压器TC提供110V电源，由FU2做短路保护。主轴电动机M1由启动按钮开关SB3、SB4和停机按钮开关SB1、SB2做两地控制。M2必须在M1启动后才能通过按下SB6启动，与M1实现连锁控制。M3由SB7实行点动控制。

3．照明与信号指示电路

EL为车床照明灯，电压为24V；HL1为电源指示灯，HL2为M1的运行指示灯，电压均为6V。30代

号名

称型

号规

格件数备

注QF自动开关DZ5-50

1减压式脱扣M1主轴电动机J02-52-410kW1

M2冷却泵电动机AOB-2590W1

M3快速进给电动机MJ12-4

1.1kW1

FU1熔

断

器RL1-15/6

3

FU2RL1-15/4

1

FU、FU4RL1-15/2

2

TC控制变压器BK-100

380V/110、24.6V1

KM1交流接触器CJ0-40

线圈电压110V1

KM2、KM3中间继电器JZ7-44

线圈电压110V2

FR1热继电器JR16-60/3D整定电流19.9A1

FR2JR16-20/3D整定电流0.32A1

SB1、SB2按

钮LA19-11J

蘑菇形带自锁2红色SB3LA19-11D

1绿色SB4、SB6LA11

二绿一红SB7LA9

A交流电流表81T2-A050A1直接接入HL1、HL2指

示

灯ZSD-06V1白色EL照

明

灯JC224V40W1

SA灯

开

关

1

表11.5

CW6163B车床电器元件明细表

3111.6车床电气故障的诊断与维修11.6.1C650车床电气故障诊断与维修

C650车床电气控制线路如图11.4所示。1．主电动机不能启动（1）主电动机不能点动接触器不吸合，应检查控制回路的电源电压是否正常。若控制回路的实际电压在接触器线圈额定电压的85%以下时，接触器不吸合。若电压正常，KM1不吸合，就应对控制回路进行检查。

。

32用万用表测量FU4两个出线端之间的电压。若电压为零，则FU3、FU4的熔芯断开，SQ1接触不良，有关接点松动或导线断开；若电压为380V而KM1不吸合，则说明5-7-9-11-13-6-2的电路中有故障。若该电路中各触点及线圈均正常，KM1仍不吸合，则应检查接触器KM1是否被异物卡住或被油污粘住。若接触器能吸合，但主电动机不能启动，应先检查FU1的3个熔断器熔芯，若熔断器完好，则熔断器的3个出线端（即U2、V2、W2）中任意两点之间的电压应为380V。再用相同的办法检查接触器KM1的主触点是否接触良好，热继电器FR1的3个热元件是否导通，3个电阻是否断路。若主电路中各电器都正常，电动机仍不启动，则是电动机接线盒内的接点松动或电动机内部故障所致。

33（2）主电动机不能正转若主电动机点动正常而不能正转，则故障主要在以下几个方面。①

正转控制按钮接触不良。②

接触器KM3不吸合或触点接触不良。③

中间继电器KA1不能吸合或触点接触不良。④

接触器KM1自锁触点接触不良。（3）主电动机不能反转若主电动机既能点动又能正转但不能反转，则故障主要发生在以下几个方面。①

SB6的两对动合触点接触不良。②

KA1的动合触点KA1（9-15）接触不良。③

KM1的动断触点KM1（19-23）接触不良。④

KM2不能吸合或触点接触不良。34

2．快速移动电动机不能启动故障主要在点动开关SB7和接触器KM4上。3．主电动机不能制动（1）正转停机不能制动①接触器KM1的动断触点接触不良。②速度继电器KVP的触点不通。（2）反转停机不能制动反转制动电路与正转制动电路是对应的。4．电流表不起作用（1）电流互感器内部线圈断开（2）时间继电器的触点不动作

3511.6.2CA6140车床电气故障诊断与维修1．按钮失去控制作用，电动机无法停车①

接触器KM1的主触点熔焊，或动、静铁心平面接触面过大，使铁心不能释放。②

接触器KM1、KM2的主触点或铁心有故障。③

停止按钮SB2击穿或严重漏电。④

开关SA1击穿或严重漏电。⑤

启动按钮SB3击穿或严重漏电。2．主轴电动机不能启动①

电源电压过低。②

熔断器FU1、FU3或FU6熔断。③

热继电器动作或触点接触不良或损坏。④

按钮SB1和SB2触点接触不良或损坏。