典型机床电气控制

典型机床电气控制
知识目标：熟练把握典型生产机械的工作原理、操纵特点；综合了解实际设备中机、电、液之间的配合
能力目标：初步具有对不太复杂的机床操纵电路改造和设计能力；具有机床常见电气故
隐的排除能力
金属切削机床素有工作母机之称。

现在，绝大多数机床仍采纳继电器、接触器等电器元件操纵，也确实是继电接触式操纵。

另一方而，随着科学技术的进步，现代化的微型运算机数控机床（Microcomputer Numerical Control Machine tools）,简称MNC 机床，正在不断涌现，然而大规模的普及还要较长的时刻。

因此，把握传统机床电气操纵线路的分析方法具有重要的现实意义。

一、电气操纵线路分析基础
1.电气操纵线路分析的内容
电气操纵线路是电气操纵系统并种技术资料的核心文件。

分析的具体内容和要求要紧包括以下几个方面：
1）设备讲明书。

2）电气操纵原理图
3）电气设备总装接线图
4）电气元件布置图与接线图
2.电气原理图阅读分析的方法与步骤
在认真阅读了设备讲明书，了解了电气操纵系统的总体结构、电动机和电器元件的分布状况及操纵要求等内容之后，便能够阅读分析电气原理图了。

1）分析主电路
从主电路入手，依照每台电动机和电磁阀等执行电器的操纵要求去分析它们的操纵内容，操纵内容包括起动、方向操纵、调速和制动等。

2）分析操纵电路
依照主电路中各电动机和电磁阀等执行电器的操纵要求，逐一找出操纵电路中的操纵环节,利用前面学过的差不多环节的知识，按功能不同划分成若干个局部操纵线路来进行分析。

分析操纵电路的最差不多方法是査线读图法。

3）分析辅助电路
辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，它们大多由操纵电路中的元件来操纵的，因此在分析时，还要回过头来对比操纵电路进行分析。

4）分析联锁与爱护环节
机床关于安全性和可靠性有专门髙的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动和操纵方案以外，在操纵线路中还设垃了一系列电气爱护和必要的电气联锁。

5）总体检査
通过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的操纵关系之后，还必须用“集零为整”的方法，检査整个操纵线路，看是否有遗漏。

专门要从整体角度去进一步检查和明白得各操纵环节之间的联系，明白得电路中每个元件所起的作用。

二、C6140T车床电气操纵
1•车床的认识（回忆机加工实习对车床的认识）
1）车床的结构认识
图3-1车床结构示意图
1—床身2—进给箱3—挂轮箱4—主轴箱5—溜板箱6—溜板及刀架
7—尾座8—丝杠9 一光杠
C6140T车床要紧构造由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板与刀架、尾座、丝杠、光杠等几部分组成，其外形图如图3-1所示。

2）车床的运动情形认识
主运动（切削运动）：主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动
进给运动：溜板箱带动刀架的直线运动。

其它运动有：刀架的快速移动。

刀架移动和主轴旋转差不多上由一台电动机来拖动的。

2.车床加工对操纵线路要求分析
1）主运动（切削运动）一一主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动
2）进给运动一一溜板带动刀架的直线运动
机械调速：工件材料、尺寸加工工艺等不同，切削速度应不同，因此要求主轴的转速也不
同。

正反转操纵：车削螺纹时，要求主轴反转来退刀，因此要求主轴能正反转。

车床主轴的旋转方向可通过机械手柄来操纵。

制动：为了缩短停车时刻，主轴停车时采纳能耗制动。

英它：显示电动机的工作电流以监视切削状况。

3）快速移动——溜板带动刀架的快速运动
单向点动操作、短时工作方式。

4）冷却润滑要求
车削加工中，依照不同的工件材料，也为了延长刀具的寿命和提高加工质量，需要切削液对工件和刀具进行冷却润滑，而有时又不采纳，因此采纳自动空气开关操纵冷却泵电动机单向旋转。

此外还应配有安全照明电路和必要的联锁爱护环卩。

总结：C6140T车床由3台三相笼型异步电动机拖动，即主电动机Ml、冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3。

3.C6140T车床操纵线路分析
1）主电路（见图3-2）
合上自动空气开关QF1«
Ml：交流接触器K2I1主触点闭合，Ml直截了当起动运行。

M2：交流接触器KM1主触点闭合后，交流接触器KM2主触点闭合，再合上自动空气开关QF2, M2直截了当起动运行。

M3：交流接触器KM3主触点闭合，M3宜截了当起动运行。

2）操纵电路（见图3-3）
操纵电路电源由电源变圧器TC供给操纵电路交流电压127V,照明电路交流电路36V, 指示电路6. 3Vo即采纳变压器380V/127V, 36V, 6. 3V
①Hl、M2直截了当起动：合上QF1-按下SB2-KM1、KM2线圈得电自锁-* KM1主触点闭合一H1直截了当起动：KM2主触点闭合一合上QF2- M2直截了当起动
②M3直截了当起动：合上QF1—按下SB3-KM3线圈得电一KM3主触点闭合一M3直截了当起动（点动）
®M1能耗制动
合上SQ1-KT线圈得电一KT常闭触点断开一KM1、KM2线圈断电一KT常开触点闭合，KM4 线圈得电一其主触点闭合，Ml能耗制动；KT线圈断电一延时t秒后，KT延时触点复位，KM1 主触点断开，制动终止。

图3-3 C6140T车床操纵线路的操纵电路
3）照明电路
电源变压器TB将380V的交流电压降到36V的安全电压，供照明用。

照明电路由开关K 操纵灯泡EL。

熔断器FU3用作照明电路的短路爱护。

冷却泵电动机M2运行指示灯HL1, 6.3V电压供电源指示HL2,刻度照明HL3。

总结：①主轴电动机采纳单向直截了当起动，单管能耗制动。

能耗制动时刻用断电延时型时刻继电器操纵。

②主轴电动机和冷却泵电动机在主电路中保证顺序联锁关系。

③用电流互感器检测电流，监视电动机的工作电流。

4.C6140T车床电气线路常见故障分析
1）故障现象：主轴电动机Ml不能起动。

缘故分析：①操纵电路没有电压。

②操纵线路中的熔断器FU5熔断。

③接触器KM1未吸合，按起动按钮SB2,接触器KM1若不动作，故障必左在操纵电路，如按钮SB1、SB2的触头接触不良，接触器线圈断线，就会导致KM1不能通电动作。

当按SB2后，若接触器吸合，但主轴电动机不能起动，故障缘故必左在主线路中，可依次检查接触器KM1主触点及三相电动机的接线端子等是否接触良好。

2）故障现象：主轴电动机不能停转。

缘故分析：这类故障多数是由于接触器KM1的铁芯而上的油污使铁芯不能开释或KM1 的主触点发生熔焊，或停止按钮SB1的常闭触点短路所造成的。

应切断电源，淸洁铁芯极面的污垢或更换触点，即可排除故障。

3）故障现象：主轴电动机的运转不能自锁。

缘故分析：当按下按钮SB2时，电动机能运转，但放松按钮后电动机即停转，是由于接触器KM1的辅助常开触头接触不良或位垃偏移、卡阻现象引起的故障。

这时只要将接触器KM1的辅助常开触点进行修整或更换即可排除故障。

辅助常开触点的连接导线松脱或断裂也会使电动机不能自锁。

4）故障现象：刀架快速移动电动机不能运转
缘故分析：按点动按钮SB3,接触器KM3未吸合，故障必左在操纵线路中，这时可检查点动按钮SB3,接触器KM3的线圈是否断路。

5）故障现象：Ml能起动，不能能耗制动
起动主轴电动机Ml后，若要实现能耗制动，只需踩下行程开关SQ1即可。

若踩下行程开关SQ1,不能实现能耗制动，其故障现象通常有两种，一种是电动机Ml能自然停车，另一种是电动机Ml不能停车，仍旧转动不停。

缘故分析：踩下行程开关SQ1,不能实现能耗制动，苴故障范畴可能在主电路，也可能在操纵电路中电路。

三、X62W卧式万能铳床电气操纵
在金属切削机床中，铳床在数量上占第二位，仅次于车床。

铳床可用来加工平而、斜面、和沟槽等，装上分度头后还能够铳切直齿齿轮和螺旋而，假如装上圆工作台还能够铳切凸轮和弧形槽。

铳床的种类专门多，有卧铳、立铳、龙门铳、仿形铳及各种专用铳床等。

现以应用广泛的X62W卧式万能铳床为例进行分析。

1.铳床认识（回忆机加工实习对铳床的认识）
1）铳床的结构认识
X62W卧式万能铳床具有主轴转速髙、调速范畴宽、操作方便和加工范畴广等特点。

（讲
明：要紧关注可移动部分的结构）
2）铳床的运动情形认识
主运动：铳刀的旋转运动。

进给运动：工件相关于铳刀的移动。

工作台的左右、上下和前后进给移动。

旋转进给移动：装上附件圆工作台。

工作台是用来安装夹具和工件。

在横向溜板上的水平导轨上，工作台沿导轨作左、右移动。

在升降台的水平导轨上，使工作台沿导轨前、后移动。

升降台依靠下而的丝杠，沿床身前而的导轨同工作台一起上、下移动。

变速冲动：为了使主轴变速、进给变速时变换后的齿轮能顺利地啮合，主轴变速时主轴电动机应能转动一下，进给变速时进给电动机也应能转动一下。

这种变速时电动机略微转动一下，称为变速冲动。

其它运动有：进给几个方向的快移动运动：工作台上下、前后、左右的手摇移动；回转盘使工作台向左、右转动±45°；悬梁及刀杆支架的水平移动。

除进给几个方向的快移运动由电动机拖动外，其余均为手动。

进给速度与快移速度的区不，只只是是进给速度低，快移速度高，在机械方而由改变传动链来实现。

2.铳床加工对操纵线路要求分析一从运动情形看电气操纵要求
1）主运动一一铳刀的旋转运动
机械调速：铳刀直径、工件材料和加工精度的不同，要求主轴的转速也不同。

正反转操纵：顺铳和逆铳两种铳削方式的需要。

制动：为了缩短停车时刻，主轴停车时采纳电磁离合器机械制动。

变速冲动：为使主轴变速时变速器内齿轮易于啮合，减小齿轮端而的冲击，要求主轴电动机在变速时具有变速冲动。

2）进给运动一工件相关于铳刀的移动
什么缘故进给运动需要纵向、横向和垂直三个方向运动？
此外还应配有安全照明电路。

3.元器件认识一电磁离合器
4.X62W卧式万能铳床电气线路分析
1）主电路分析
图3-7为X62W万能铳床电气原理图。

图3-7中Ml为主电动机，其正反转由换向组合开关SA5实现，正常运行时由KM3操纵。

KM2的主触点串联两相电阻与速度继电器配合实现Ml的停车反接制动，还可进行变速点动操纵。

H2为工作台电动机，由正反转接触器KM4、KM5主触点操纵，YA为快速移动电磁铁, 由KM6操纵。

M3为冷却泵电动机，由KM1操纵。

2）操纵电路分析
①主电动机的起停操纵
②主轴变速点动操纵
③工作台移动操纵
④工作台各运动方向的联锁
謡席諡衿却泵电动机
逬给电动机 主轴溜动
向亂右.下方向民左、上方 向进给控制I 向进给控制
L1L2L3
=5f
W2
S
三
IW2
V2
正常 快速 进给 进给
主轴起动 快速进给
31
ICM2
FU4
13
100 "2
o
19
8
SQ2-1
15
SA2-1
SQM
27
21
29
23
KM3
U8 V8 109 W8
111
10
YC3
4
••A* SA2-3
•-o--
SQ+-2 .
SA2-2
FU2 “ 103
lU
s
107
YC2
口口
图3-7 X62W 万能铳床电气原理图
⑤工作台进给变速点动操纵
⑥圆工作台操纵
⑦冷却泵电动机的操纵
冷却泵电动机M3的起停由转换开关SA3 （7）直截了当操纵，无失压爱护功能，不阻碍安全操作。

3）辅助电路及爱护环节分析
机床的局部照明由变压器T⑹供给36V安全电压，灯开关为SA4 （6）。

Ml、M2和M3为连续工作制,由FR1、FR2和FR3实现过载爱护。

当主电动机Ml过载时，FR1动作，其常闭触点（7）切除整个操纵电路的电源。

当冷却泵电动机M3过载时，FR3动作, 其常闭触点⑺切除H2、M3的操纵电源。

当进给电动机M2过载时,FR2动作，其常闭触点（13）切除自身的操纵电源。

由FU1、FU2实现主电路的短路爱护，FU3实现操纵电路的短路爱护，FU4实现照明电路的短路爱护。

另外，还有工作台终端极限爱护和各种运动的联锁爱护，前而已详细叙述了。

5.X62W万能铳床电气操纵线路的常见故障分析（留给自学生自己分析）
1）主轴停车制动成效不明显或无制动。

2）主轴停车后产生短时反向旋转。

3）主轴变速时无瞬时冲动。

4）工作台不能快速移动。

四、机床电气故障排除的方法
1.机床电气设备故障的诊断步骤
1）故障调查
咨询：机床发生故障后，第一应向操作者了解故障发生的前手情形，有利于依照电气设备的工作原理来分析发生故障的缘故。

一样询咨询的内容有：故障发生在开车前、开车后, 依旧发生在运行中？是运行中自行停车，依旧发觉专门情形后由操作者停下来的；发生故障时，机床工作在什么工作顺序，按动了哪个按钮，扳动了哪个开关：故障发生前后，设备有无专门现象（如响声、气味、冒烟或冒火等）；往常是否发生过类似的故障，是如何样处理的等。

看：熔断器内熔线是否熔断，英他电气元件有无烧坏、发热、断线，导线连接螺丝有否松动，电动机的转速是否正常。

听：电动机、变压器和有些电气元件在运行时声音是否正常，能够关心査找故障的部位。

摸：电机、变压器和电气元件的线圈发生故障时，温度显著上升，可切断电源后用手去触摸。

2）电路分析
依照调查结果，参考该电气设备的电气原理图进行分析，初步判左出故障产生的部位, 然后逐步缩小故障范畴，直至找到故障点并加以排除。

分析故障时应有针对性，如接地故障一样先考虑电气柜外的电气装宜，后考虑电气柜
内的电气元件。

断路和短路故障，应先考虑动作频繁的元件，后考虑其余元件。

3） 断电检查
检査前先断开机床总电源，然后依照故障可能产生的部位，逐步找出故障点。

检查时 应先检査电源线进线处有无碰伤而引起的电源接地、短路等现象，螺旋式熔断器的熔断指示 器是否跳出，热继电器是否动作。

然后检查电气外部有无损坏，连接导线有无断路、松动, 绝缘有否过热或烧焦。

4） 通电检査
作断电检查仍未找到故障时，可对电气设备作通电检査。

在通电检查时要尽量使电动机和其所传动的机械部分脱开,将操纵器和转换开关置于零 位，行程开关还原到正常位置。

然后万用表检査电源电压是否正常，有否缺相或严峻不平稳。

再进行通电检查，检查的顺序为：先检查操纵电路，后检查主电路：先检查辅助系统，后检 査主传动系统：先检查交流系统，后检查直流系统：合上开关，观看各电气元件是否按要求 动作，有否冒火、冒烟、熔断器熔断的现象，直至査到发生故障的部位。

2.
机床电器设备故障诊断方法
机床电气故障的检修方法较多，常用的有电压法、电阻法和短接法等。

1）电压测量法：指利用万用表测量机床电气线路上某两点间的电压值来判定故障点的 范畴或故障元件的方法。

①分阶测量法电压的分阶测量法如图3-8所示。

②分段测量法 电压的分段测量法如图3-9所示。

先用万用表测试1、7两点，电压值为380V,讲明电源电压正常。

电压的分段测试法是将红、黑两根表棒逐段测量相邻两标号点1-2、2-3. 3-4、4-5、 5-6、6-
7间的电压。

如电路正常，按SB2后，除6-7两点间的电压等于380V 之外，英他任何相邻两点间的 电压值均为零。

如按下起动按钮SB2,接触器KM1不吸合，讲明发生断路故障，现在可用电压表逐段测
试
图3-8电压的分阶测量法
齐相邻两点间的电压。

如测量到某相邻两点间的电压为380V时，讲明这两点间所包含的触点、连接导线接触不良或有断路故障。

例如标号4-5两点间的电压为380V,讲明接触器KM2的常闭触点接触不良。

2）电阻测量法：指利用万用表测量机床电气线路上某两点间的电阻值来判左故障点的范畴或故障元件的方法。

①分阶测量法。

②分段测量法。

电阻测量法注意点：
i）用电阻测虽法检査故障时一定要断开电源。

ii）如被测的电路与其他电路并联时，必须将该电路与其他电路断开，否则所测得的电阻值是不准确的。

iii）测量高电阻值的电气元件时，把万用表的选择开关旋转至适合电阻挡。

3）短接法：指用导线将机床线路中两等电位点短接，以缩小故障范畴，从而确左故障范畴或故障点。

①局部短接法
②长短接法
短接法检査注意点：
i）短接法是用手拿绝缘导线带电操作的，因此一左要注意安全，幸免触电事故发生。

ii）短接法只适用于检查压降极小的导线和触头之类的断路故障。

关于压降较大的电器, 如电阻、线圈、绕组等断路故障，不能采纳短接法，否则会显现短路故障。

iii）关于机床的某些要害部位，必须保证电气设备或机械部位可不能显现事故的情形下才能使用短接法。

3.机床线路排故举例
下而举例讲明这三种常用检修方法在车床发生能耗制动故障时的应用。

1）主电路故障的排除
在主电路中，通过单管整流，把交流电变成直流电，接入电动机的龙子绕组，产生一个与电动机转子旋转方向相反的制动力矩，从而使电动机迅速停车。

能耗制动故障在主电路中常见的有熔断器FU2和二极管VD的损坏或接触不良、KM1的务触点及各连接点的接触情形, 用万用表逐一检査即可查出故障点。

例1若主电路中KM4 （V11-W12）上203线松脱，用电阻法查找此故障点。

选择万用表的RX10电阻档，一表棒（因二极管具有单向导电性，故在此选择红表棒）放在VII点不动，另一表棒（即黑表棒）从201点逐步往下移动，并在通过KM4触点时，强行使KM1触点闭合（只需按住KM4的衔铁不放）。

若在测量过程中，测量到VII与某点间（如
KM4上的203点）的电阻值为无穷大时，则该点（KM4上的203点）或该元件（KM4触点）
即为故障点。

2）KT线圈支路故障的排除
KT线圈通电的路径是：
01-*FU5-02-*SQl （02-12） -*KM1 （12-13） -*KM4 （13-16） -KT 线圈-00
例2 KT线圈不得电，若故障点在触点KT的16号线，用电压法査找此故障点。

选择万用表的交流电压250V M程，一表棒放在02线不动，另一表棒依次放在12、13、16、00号线上，当万用表有电压指示(此处为127V)时，故障点也确实是该点或该元件。

本例中当另一表棒移至KT上的16号线时，万用表仍无电压指示，而移至KT上的0号线时, 会有127Y的电压指示，现在即可确宦故障点为KT上的16号线。

3)KM4线圈支路故障的排除
KM4线圈通电的路径是：
01-*FU5-02-*KT (02-13) -KM1 (13-14) -»KM2 (14-15) -KM4 线圈-00
例3 KM4线圈不得电，若故障点在触点KM1 (13-14)上的14号线上，用短路法査找此故障点。

因KT能得电，若线路中只有一个故障点，则现在故障现象应是KT吸合不开释，可将等电位点13号线与15号线短接，若现在KM1线圈能得电，讲明故障范畴在13号线与15号线之间，可在断电情形下，用电阻法专门快可查找到此故障点。

第二部分课堂演示
一、C6140车床电气操纵线路
C6140车床电气元件布局图和线路故障图见SX-602机床电气技能考核鉴定柜。

通过课堂演示体会车床的动作原理，把握C6140车床电气操纵线路常见故障及排除方法。

二、演ZR步骤
1.对比C6140车床电气元件布局图，找到齐元器件的实际位宜。

2.按C6140车床电气线路图将电动机的线接好。

3.将C6140车床考核柜中故障开关置正常位宜，接通电源进行正常运行操作：主轴电动机Ml起动、停止操作(自然停车)；冷却泵电动机M2的起动、停止操作：快速电动机M3的起动。

4.故障分析査找与排除练习：断开电源，人为设置故障点2-3处(共有11个故障点)，限定时刻内分析故障范畴并用外表排除故障：接通电源，按正常情形下操作各主令电器，观看不正常故障现象并记录下来，再进行分析检查、排除：排除故障后，重新接通电源，按正常进行要求再操作一遍，动作正常后，断开电源。

5.实验终止，断开电源，拆线，整理电气设备等。

三、边学边议1.人为设巻故障点，让学生观看现象并讲明缘故。

2 .将Cl、C8两个故障开关断开，让学生先分析可能显现的现象，再演示。

第三部分差不多技能训练
实训一 X62W 型万能铳床电路故障排除练习
一、 实训目的
1. 熟悉X62W 铳床的电气接线。

2. 明白得X62W 铳床的电气操纵原理。

3. 把握X62W 铳床常见故障的排除。

二、 实训设备和元器件
1. 常用电工工具1套；
2. 万用表1只：
3. X62W 铳床考核鉴左柜1套。

三、 实训电路
四、实训操作内容及要求
1. 熟悉图示X62W 铳床电气操纵原理图，找到各元器件的实际位宜。

2. 记录接触器、热继电器、行程开关、操纵按钮、电动机铭牌、型号、规格。

3. 按图3-14将电动机的线接好。

4. 将X62W 铳床考核柜中故障开关宜正常位宜，合上电源断路器，分不操作各按钮、转 换开关和行程开关，实现主轴电动机Ml 起动与停车、工作台的快速移动、工作台进给运动 的操纵和冷却泵电机的起停操纵等。

5. 小组成员间互设2-3个故障，认真观看电器及电动机的动作、运行情形，通过分析 与检测找到故障处，提岀故障排除方法。

QSl
LI ——i<- L2- L3
主紬
冷却食电动n
生朝制戌
IS
快液进給 向前•右.下方
KM2 B *****
FRJ |SA3-3U6|V6|M
IM TC2
|FU3
JKM3
KMI
Z4V
PU4
29
KM
105
KM3
109 111
KM2 <M4
SA3-4
SQ2-1
15
SA2-1
SA3 ;
SA4 FU5 i 1C3
SB6-1
船 JI
UJ
SQl
CpKMI rW Cjj
Jh.
$Q>2
SOW S42-2
图3-14 X62W 铳床电气操纵线路图
17
19
6.实验终止，断开电源，拆线，整理电气设备等。

五、实训报告与考核要求
（-）实训报告
1.X62W 床工作台不能几个方向同时移动，什么缘故设巻如此的联锁？
2.X62W铳床主轴可正反转，但无进给及快速移动，试分析故障缘故何在？
3.总结实验中显现专门现象，试分析缘故并写出收成、体会。

（二）考核要求（考核时刻1小时）
项目一摇臂钻床电气系统的设计与制做一、工作任务钻床是一种孔加工机床。

可用来钻孔、扩孔、餃孔、攻丝及修刮端而等多种形式加工。

在各种钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范畴广，具有典型性，专门适于单件或批量生产中加工多孔的大型零件。

试为摇臂钻床设计一套电气系统，要求满足操纵的实际需要，且可靠性较好、操修方便、性价合理。

1主釉箱.2招気3工作台、4底座、5内外立柱
4
图3-15摇臂钻床的结构
二、操纵要求1 .摇臂钻床运动部件较多，因此采纳多电机拖动。

通常设有主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。

2.摇臂钻床为适应多种形式的加工，要求具有多种切削速度，主轴的旋转和进给速度的操纵一样由机械方法实现。

主轴的旋转运动与进给运动由一台电动机拖动。

3.为了加工螺纹，主轴要求正反转。

摇臂钻床主轴正反转一样由液压系统实现。

4.摇臂沿外立柱的升降由电动机的正反转实现。

外立柱绕內立柱的旋转靠人力作用实现。

5.应具有必要的连锁与爱护。

操纵。

这是为了满足操纵的实际需要，要记住实际需要和使用方便是操纵系统的最髙追求。

三、教学设计
1.分组与布置任务
2.确定工程解决方案和操纵电路
3.方案验证
4.学习评判
注：图3-16 Z35型摇臂钻床电原理图供参考。