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本章指南. 目的与要求 掌握机床电气控制的工作原理和实际应用。 重点 电气控制的工作原理 难点 结构、液压系统. 第一节 普通车床的电气控制 一、主要机构及运动形式 1. 普通车床的结构 : 主轴变速箱、进给箱、溜板箱 、刀 架、尾架、光杠和丝杠等 ( 图 3-5). 2. 运动形式 : 主运动 — 由主电机驱动 ; 进给运动 — 由刀架 快速移动 ( 进给 ); 辅助运动 --- 尾架移动与卡盘卡紧 / 放松. 图 3-5 普通车床结构示意图

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  1. 本章指南 • 目的与要求 掌握机床电气控制的工作原理和实际应用。 • 重点 电气控制的工作原理 • 难点 结构、液压系统 泸州职业技术学院机电系

  2. 第一节 普通车床的电气控制 一、主要机构及运动形式 1.普通车床的结构: 主轴变速箱、进给箱、溜板箱 、刀 架、尾架、光杠和丝杠等(图3-5). 2.运动形式: 主运动—由主电机驱动; 进给运动—由刀架 快速移动(进给);辅助运动---尾架移动与卡盘卡紧/放松. 图3-5 普通车床结构示意图 1--进给箱 2挂轮箱 3--主轴变速箱 4--溜板与刀架 5--溜板箱 6--尾架 7--丝杠 8-光杠 9--床身 泸州职业技术学院机电系

  3. 二、电器控制线路分析(图3-6,以CA6140为例) 1.主电路分析: (见图3-6中的1-4区),有M1,M2,M3三台电机; 由接触器,继电器控制,且M1,M2有过载保护. 2. 控制电路分析: (见图3-6中的5-9区),分别是M1,M2,M3三 台电机的控制电路. 3.照明与信号灯电路: (见图3-6中的10-11区),24V--照 明,6V-信号灯 泸州职业技术学院机电系

  4. CA6140电器布置图 泸州职业技术学院机电系

  5. 三、常见电器故障分析 1. M1不起动,例如， ● 按下起动按钮SB2，M1不能起动； ● 运行中突然停车，并且不能立即再起动； ● 按下SB2，FU2熔丝熔断； ● 当按下停止按钮SBl后，再按起动按钮SB2，M1不再起动。 发生以上故障，应首先确定故障发生在主电路还是在控制电路，依据是接触器KM1否吸合。 主电路故障: 检查车间配电箱及支电路开关的熔断器熔丝是否 熔断；导线连接处是否松脱 ；KMl主触点接触是否良好。 控制电路故障: 主要检查熔断器是否熔断；过载保护FRl是否 动作；接触器KMl线圈接线端子是否松脱；按钮SBl、 SB2点 接触是否良好等。 泸州职业技术学院机电系

  6. 2．主轴电动机M1起动后不能自锁 (当按下起动按钮SB2时，主轴电动机能起动运转，但松SB2后，M1也随之停止) 原因是接触器MK1动合辅助触点(自锁触点)的连接导线松脱或接触不良。 3．主轴电动机M1不能停止 接触器MK1的主触点发生熔焊或停止按钮SBl击穿短路所致 4．刀架快速移动电动机M3不能起动 首先检查熔断器FU1的熔丝是否熔断，然后检查中间继 电器KA2触点的接触是否良好;若无异常或按下点动按钮SB3 时继电器KA2不吸合，则故障必在控制电路中。这时应依次 检查热继电器FR1和FR2的动断触点，点动按钮SB3及继电器 KA2的线圈是否有断路现象。 泸州职业技术学院机电系

  7. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 二、电器控制线路分析(图3-8) 1.主电路分析: 主电路中共有4台电动机， • M1是液压泵电动机，实现工作台的往复运动； • M2是砂轮电动机，带动砂轮转动来完成磨削加工工件； • M3是冷却泵电动机。它们只要求单向旋转，分别用接触器KMl、 KM2控制。冷却泵电机M3只有在砂轮电机M2运转后才能运转。 • M4是砂轮升降电动机，用于磨削过程中调整砂轮与工件之间的位置。 • M1、M2、M3是长期工作的，所以都装有过载保护。M4为短期工作，不设过载保护。四台电动机共用一组熔断器FU1作短路保护。 泸州职业技术学院机电系

  8. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 2．控制电路分析 (1)液压泵电动机M1的控制 合上总开关QS1后→整流变压器TC →桥式整流器VC得到直流电压→使电压继电器KA得 电动作→其动合触点(7区)闭合→为起动电机做准备。若KA不能可靠动作，各电机均 无法运行。只有具备可靠的直流电压后(吸盘的吸力将工件吸牢)才允许起动砂轮和液 压系统，以保证安全。当KA吸合后→ 起动: 按下按钮SB3，接触器KM1通电吸合并自锁，液压泵电动机M1起动运转， H12灯亮。 停止: 按下按钮SB2，接触器KM1线圈断电释放，电动机M1断电停转。 泸州职业技术学院机电系

  9. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 (2)砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3的控制 (联动控制) 起动: 按下按钮SB5，接触器KM2线圈得电动作，砂轮电动机M2起动 运转。由于冷却泵电动机M3通过接插器X1与M2联动控制，使M3与 M2同时起动运转。当不需要冷却时，可将插头拉出。 停止:按下按钮SB4时接触器KM2线圈断电释放，M2与M3同时断电停转。两 台电动机的热继电器FR2和FR3的动断触点都串联在KM2电路中，只要有 一台电动机过载，就使KM2失电。因冷却液循环使用，常混有污垢杂 质，很容易引起电动机M3过载，故用热继电器FR3进行过载保护。 泸州职业技术学院机电系

  10. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 (3)砂轮升降电动机M4的控制(点动控制) • 当按下点动按钮SB6(11区)时，接触器KM3线圈得电吸合，电动机M4 • 起动正转，砂轮上升。达到所需位置时，松开SB6， KM3线圈断电释 • 放，电动机M4停转,砂轮停止上升。 • 当按下点动按钮SB7(12区)时，接触器KM4线圈得电吸合，电动 机 • M4起动反转，砂轮下降，达到所需位置时，松开SB7，KM4线圈断电 • 释放，电动机M4停转,砂轮停止下降。 • 为了防止电动机M4的正、反转线路同时接通，在对方线路中串 • 入接触器KM4和KM3的动断触点进行联锁控制. 泸州职业技术学院机电系

  11. 图3-9 电磁吸盘 1-钢制吸盘体 2-线圈 3-钢制盖板 4-隔磁层 5-工件 1)电磁吸盘结构 图3-9所示。 电磁吸盘是利用通电导体在铁心中产生的磁场吸牢铁磁材料的工件，因而电磁吸盘在平面磨床上使用十分广 泛。 3.电磁吸盘控制电路分析 钢制盖板用隔磁层隔离成若干小块。当线圈通入直流电流后,吸盘的芯体被磁化产生磁场，磁力线经由盖板、工件、盖板、吸盘体、芯体而闭合，将工件牢牢吸住。盖板中的隔磁层由铅、铜等非磁性材料制成，其作用是使磁力线都通过工件再回到吸盘体，不直接通过盖板闭合，以增强对工件的吸持力。 泸州职业技术学院机电系

  12. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 2)电磁吸盘的控制电路 • 整流装置由变压器TC和单相桥式全波整流器VC组成，提供110V直流电压。 • 控制装置由按钮SB8、SB9、SBl0和接触器KM5、KM6等组成。 • 充磁过程如下：按下SB8→KM5线圈得电→其主触点(18、21区)闭合→电磁吸盘YH线圈得电→工作台充磁吸住工件。同时其自锁触点闭合，联锁触点断开。 • 磨削加工完毕，在取下加工好的工件时，先按SB9切断电磁吸盘的直流电源，由于吸盘和工件都会有剩磁，所以需对吸盘和工件进行去磁。 泸州职业技术学院机电系

  13. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 • 去磁过程如下：按下SBl0→KM6线圈得电吸合→KM6的两副主触 • 点 (18、21区)闭合，电磁吸盘通入反向直流电流，使工作台和工件去 • 磁。为防止去磁时间过长而使工作台反向磁化，再次吸住工件，故接 • 触器KM6采用点动控制。 • 保护装置由放电电阻R和电容C以及零压继电器KA组成。R、C 组成放 电回路，吸收电磁吸盘YH线圈断电时产生的自感电动势。零压继电 器KA保证了当电源电压不足而使磁吸盘吸不牢工件时，液压泵电动 机M1和砂轮电动机M2停转，以免导致工件被砂轮打出的事故。 泸州职业技术学院机电系

  14. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 4.照明与信号灯电路 (见图3-8中的23-29区), 照明-- 24V, 信号灯--6V HL1亮，电源正常；不亮则表示电源有故障。 HL2亮，液压泵电动机M1运转，工作台正在往复运动；不亮则 M1停转。 HL3亮，冷却泵电动机M3及砂轮电动机M2运转；不亮则表示M3停转。 HL4亮，砂轮升降电动机M4工作；不亮则表示M4停转。 HL5亮，电磁吸盘YH工作；不亮则表示电磁吸盘未工作。 泸州职业技术学院机电系

  15. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 1．电磁吸盘无吸力 首先检查变压器TC (16区)的整流输人端熔断器FU4及电 磁吸盘熔断器FU5的熔丝是否再检查接插器X2(20区)接触是 否良好。若均未发现故障，则可检查电磁吸盘YH线圈两端 是否短路或断路。 三、常见电器故障分析 泸州职业技术学院机电系

  16. 图3-8M7120平面磨床电器控制线路 • 2．电磁吸盘吸力不足 • (1)可能由电源电压低所造成 检查时可测量整流器输出电压,空载时应 • 为140V。此外，检查接触器KM5 (18区)的主触点 和接插器X2是否接 • 触不良。 • (2)可能由整流电路故障造成检查时可测量其直流输出电压， 若下降 • 一半则判断某一整流二极管断路，更换损坏的二极 管 即可。若有一桥臂被击 • 穿而形成短路，则另一桥臂二极 管也会过流损坏，这时变压器升温极快，应 • 及时切断电源. 泸州职业技术学院机电系

  17. 第三节 Z3040型摇臂钻床的电气控制 • 作用：用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。 • 分类：立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及专用钻床等。 泸州职业技术学院机电系

  18. 第三节 Z3040型摇臂钻床的电气控制 一、结构及运动形式 泸州职业技术学院机电系

  19. 第三节 Z3040型摇臂钻床的电气控制 二、控制要求 • 运动部件较多，采用多电动机拖动。 • 要求主轴及进给有较大的调速范围。 • 主运动与进给运动由一台电动机拖动，经主轴与进给 传动机构实现主轴旋转和进给。 • 主轴要求正反转。由机械方法获得，主轴电动机只需 单方向旋转。 • 对立柱、主轴箱及摇臂的夹紧放松采用液压技术。 • 具有必要的联锁与保护。 泸州职业技术学院机电系

  20. 第三节 Z3040型摇臂钻床的电气控制 三、液压系统简介 • 操纵机构液压系统 :安装在主轴箱内，实现主轴正反 转、停车制动、空档、预选及变速 。 • 夹紧机构液压系统 :安装在摇臂背后的电器盒下部， 用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱 。 泸州职业技术学院机电系

  21. 第三节 Z3040型摇臂钻床的电气控制 四、电气控制电路分析 • 主轴电动机的控制过程 • 摇臂升降电动机的控制过程 • 主轴箱与立柱的松开、夹紧控制过程 泸州职业技术学院机电系

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  25. 2．机床运动和传动情况 • 主运动——主轴的旋转运动。 • 进给运动——工作台在三个相互垂直方向上的直线运动 (手动或机动)。 • 辅助运动——工作台在三个相互垂直方向上的快速直线 运动。 • 铣床采用单独传动形式，即主轴和工作台分别由两台电 动机拖动，且进给电动机与进给箱均安装在升降台上，这 样，快速移动也由进给电动机经快速传动链来获得。 • 为提高主轴旋转的均匀性并消除铣削加工时的振动，主 轴上装有飞轮。主轴由主轴电动机经主轴变速箱驱动，可 获得18种转速，调速范围为50。 • 工作台在三个方向上的进给运动，由进给电动机经进给 变速箱获得18种不同转速再经不同传动路线传递给三个进 给丝杠来实现。 泸州职业技术学院机电系

  26. 二、电气控制线路分析 图3--11为X62W型卧式万能铣床电气控制电路图。 电路分为主电路、控制电路和照明电路三部分。 (一)主电路分析 主电路中，M1为主轴电动机，M2为工作台进给 电动 机，M3为冷却泵电动机。每台电动机均有热继电 器作过载保护 泸州职业技术学院机电系

  27. (二)控制电路分析 1．主轴电动机的控制 * SB1和SB2(13区)是异地起动控制按钮，分别装 在机床 两处以方便操作。 * SB5和SB6是停止按钮。 * KM1是主轴电动机M1的起动接触器， * YC1则是主轴制动用电磁离合器， * SQ1(13区)是主轴变速冲动的行程开关。 泸州职业技术学院机电系

  28. (1)主轴电动机的起动: 合上QS1→把转换开关SA3(2区)扳 至所需要位置→按SB1(或SB2)→KM1得电动作→主轴电 动机M1动。 (2)主轴电动机的停车: 按停止按钮SB5(或 SB6)(13区) →KM1线圈断电释放→电动机M1停电→同时SB5-2或 SB6-2)(8区)接通电磁离合器YC1→主轴电动机制动→主 轴停车→松开停止按钮。 泸州职业技术学院机电系

  29. (3)主轴换铣刀控制: 为避免更换铣刀时主轴转动，应将主轴制动。 转换开关 SA1(8区)扳至换刀位置 → 动合触点 SA1-l闭合→电磁离合器YC1得电 →将电动机主轴抱住；同时动断触点SAl-2 (12区)断开 →切断控制电路。 泸州职业技术学院机电系

  30. 图3-12主轴变速的冲动控制示意图 1一变速手柄 2一凸轮 3一弹簧杆 4一变速盘 (4)主轴变速时的冲动控制: 冲动控制目的是使齿轮系 统调整传动比以后能够快 速重新啮合。冲动控制是 利用变速手柄与冲动行程 开关SQ1(有点动功能)，通 过机械联动机构实现的， 见图3-12所示。 泸州职业技术学院机电系

  31. 2．工作台进给电动机的控制(纵向和横向进给) (1)工作台纵向进给(向右、向左、零位) *向右:手柄向右扳 → 压下SQ5，动合触点 SQ5-1闭合，动断触点SQ5-2断开 →KM3通电吸合→ M2正转起动→工作台向右进给 *向左:手柄向左扳 → 压下SQ6，动合触点 SQ6-1闭合，动断触点SQ6-2断开 →KM4通电吸合→ M2反转起动→工作台向左进给 泸州职业技术学院机电系

  32. (2)工作台升降和横向(前后)进给, 该手柄有五个位置：上、下、前、后、中间。 *上(下)进给:手柄扳向上(下)位置→ 压下SQ4 (SQ3)→ 动合触点闭合，动断触点断开 →KM4(KM3)通电吸合→ M2(反)正转起动→工作台上(下)进给 *前(后)进给:手柄扳向前(后)位置→压下SQ3 (SQ4)→ 动合触点闭合，动断触点断开 →KM3(KM4)通电吸合→ M2正(反)转起动→工作台前(后)进给 泸州职业技术学院机电系

  33. *联锁问题:即两个手柄的进给方向不能同时选择*联锁问题:即两个手柄的进给方向不能同时选择 当升降和横向手柄选择一个方向时,若扳纵向手柄至 某一方向时,则SQ5-2 或SQ6-2断开, M2停转. 当纵向手柄扳至某一方向时,若升降和横向手柄选择一 个方向时,则SQ3-2 或SQ4-2断开, M2停转. 泸州职业技术学院机电系

  34. (3)进给变速冲动 与主轴变速一样，要做变速后的瞬时点动。 在进给变速时，将变速盘向外拉 → 选好速度后，将变 速盘向里推 → 挡块压下SQ2 ,使动断触点SQ2-2断开，动合 触点SQ2-1闭合(17区) → KM3得电吸合 → 电动机M2抖动 泸州职业技术学院机电系

  35. (4)工作台的快速移动 为了提高生产率，要求工作台快速移动, 按下按钮SB3(15区)或SB4(两地控制)→ KM2得电吸合,它的第1个动 合触点(17区)接通进给控制电路，第2个动合触点(10区)接通电磁离合器 YC3,第3个动断触点(9区)切断电磁离合器 YC2), 而离合器YC3则是快速 进给变换用的 → 电动机可直接拖动丝杠套 → 让工作台快速进给。 当快速移动到预定位置时，松开按钮SB3或SB4 → KM2断电释放→ YC3断开，YC2吸合，工作台的快速移动停止，仍按原来方向做进给运动。 泸州职业技术学院机电系

  36. 3．圆形工作台的控制 把圆形工作台控制开关拨到“接通”位置。此开关就是SA2(17-18 区)，此时SA2-1和SA2-3(书上SQ2-3)断开，SA2-2闭合。当主电动机起动 后(KM1动合触点闭合15区) ，圆形工作台即开始工作. 其控制电路为：电源 → KM1动合触点(13) → SQ2-2 → SQ3-2 →SQ4-2 → SQ6-2 → SQ5-2 → SA2-2 → KM4(常 闭) → KM3线圈通电吸合→电动机M2正转 → 电机带动一根 专用轴→ 圆形工作台绕轴心回转，铣刀铣出圆弧。 泸州职业技术学院机电系

  37. 在圆形工作台开动时，其余进给一律不能运动，若有误在圆形工作台开动时，其余进给一律不能运动，若有误 操作，拨动了两个进给手柄中之一，则必然会使位置开关 SQ3～SQ6(17-18)中的某一个被压下，则其动断触点将断开， 使电动机停转，从而避免了机床事故。 泸州职业技术学院机电系

  38. (三)冷却和照明控制 冷却泵只有在主电动机起动后才能起动，所以 主电路中将M3接在主接触器KM1触点之后，另外还 可用开关QS2控制。 机床照明由变压器T1供给24v安全电压。 泸州职业技术学院机电系

  39. 三、电气线路常见故障 (一)主电动机不能起动 这种故障与前面分析过的机床类似，主要 检查三相电源、熔断器、热继电器的触点及 有关按钮的接触情况。 泸州职业技术学院机电系

  40. (二)工作台不能进给 1．工作台各个方向均不能进给 *检查圆形工作台控制开关是否在“断开”位置。 *检查控制回路电压是否正常，若正常，可扳动操 *纵手柄至任一运动方向，观察其相关接触器是否吸合，若吸合则断定控制回路正常； *此时着重检查电动机主回路。常见故障有 • 接触器主触点接触不良 • 电动机接线脱落和绕组断路等。 泸州职业技术学院机电系

  41. 2．工作台不能向上运动 *纵向操作手柄不在零位造成的。 *如果操作手柄位置无误，则是因为机械磨损等因素，使相应电气元件动作不正常或触点接触不良所致。 泸州职业技术学院机电系

  42. 3．工作台前后进给正常，但左右不能进给 由工作台能横向进给说明接触器KM3或KM4及电动机M2的主回路都正常，从本机床的电气控制线路中容易看到， *故障发生于SQ2-2、SQ3-2、SQ4-2或SQ5-1、SQ6-1上， *SQ2是冲动开关，变速时常受冲击，容易损坏。 泸州职业技术学院机电系

  43. 4．工作台不能快速进给，主轴制动失灵 此故障的原因往往是电磁离合器工作不正常 *首先, 应检查整流器中四个二极管有否损坏, *其次, 电磁离合器线圈是否烧毁, * 最后, 检查离合器动片与定片是否损坏。 泸州职业技术学院机电系

  44. 5．变速时冲动失灵 • *首先, 冲动开关的动合触点在瞬间闭合时接触不良, • *其次, 是变速手柄(主轴变速或变速盘(进给变速)推回原 • 位过程中，机械装置未碰上冲动行程开关所致。 泸州职业技术学院机电系

  45. 第四节 T68型卧式镗床电气控制 一、结构与运动形式 泸州职业技术学院机电系

  46. 第五节 T68型卧式镗床电气控制 二、电力拖动特点 • 双速笼型异步电动机作为主拖动电机。 • 进给运动和主轴及花盘旋转用同一台电动机拖动， 主轴电动机能正反向点动，并有准确的制动。 • 主轴电动机低速时直接起动，高速时先低速启动，延时后转为高速运转。 • 主轴变速和进给变速设低速冲动环节。 • 各运动部件能实现快速移动。 • 工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动 进给设有联锁。 泸州职业技术学院机电系

  47. 第五节 T68型卧式镗床电气控制 三、电气控制线路分析 • 主电路分析 • 控制电路分析 • 主轴电动机的正、反向起动控制 • 主轴电动机的点动控制 • 主轴电动机的停车与制动 • 主轴变速和进给变速控制 • 镗头架、工作台快速移动的控制 • 连锁与保护 泸州职业技术学院机电系

  48. 泸州职业技术学院机电系

  49. 小结 • 电气控制系统的分析方法 • 电气原理图的读图能力 • 故障诊断与故障排查能力 • 典型电气控制系统的分析 • CA6140车床的电气控制分析 • M7120磨床的电气控制分析 • Z3040摇臂钻床的电气控制系统分析 • X62铣床的电气控制系统分析 • T68镗床的电气控制系统分析 泸州职业技术学院机电系

  50. 第六节 桥式起重机控制 6.1 概述 6.2 起重机电动机的工作状态 6.3 凸轮控制器控制原理 6.4 主令控制器工作原理 6.5 桥式起重机电气控制电路 泸州职业技术学院机电系

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