04典型机床电气控制线路分析

第4章典型机床电气控制线路分析1.1第4章典型机床电气控制线路分析返回总目录第4章典型机床电气控制线路分析1.2•C650卧床车床的电气控制线路•摇臂钻床的电气控制线路•卧式铣床的电气控制线路•组合机床的电气控制线路•本章小结•习题与思考题本章内容第4章典型机床电气控制线路分析1.3C650卧床车床的电气控制线路在各种金属切削机床中，车床占的比重最大，应用也最广泛。在车床上能完成车削外圆、内孔、端面、切槽、切断、螺纹及成形表面等加工工序，还可以通过安装钻头或铰刀等进行钻孔、铰孔等项加工。车床的种类很多，有卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床等，生产中以普通卧式车床应用最普遍，数量最多。本节以C650普通卧式车床为例进行电气控制线路分析。一、概述1.C650普通卧式车床的主要结构及运动形式C650卧式车床属于中型车床，可加工的最大工件回转直径为1020mm，最大工件长度为3000mm，机床的结构形式如图4.1所示，由主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、尾座、滑板与刀架、光杠与丝杠等部件组成。第4章典型机床电气控制线路分析1.4C650卧床车床的电气控制线路图4.1C650卧式车床的主要结构1—进给箱2—挂轮箱3—主轴变速箱4—滑板与刀架5—溜板箱6－尾座7—丝杠8—光杠9—床身车床有3种运动形式：主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动，称为主运动；刀具与滑板一起随溜板箱实现进给运动；其他运动称为辅助运动。主轴的旋转运动由主轴电动机拖动，经传动机构实现。车削加工时，要求车床主轴能在较大范围内变速。通常根据被加工零件的材料性能、车刀材料、零件尺寸精度要求、加工方式及冷却条件等来选择切削速度，采用机械变速方法。对于卧式车床，调速比一般应大于70。为满足加工螺纹的需要，要求车床主轴具有正、反向旋转的功能。由于加工的工件比较大，其转动惯量也比较大，停车时必须采用电气制动，以提高生产效率。车床纵、横两个方向的进给运动是由主轴箱的输出轴，经挂轮箱、进给箱、光杠传入溜板箱而获得，其运动方式有手动与机动控制两种。车床的辅助运动为溜板箱的快速移动、尾座的移动和工件的夹紧与放松。第4章典型机床电气控制线路分析1.5C650卧床车床的电气控制线路2.C650普通卧式车床的电力拖动要求与控制特点C650普通车床的电力拖动控制要求与特点如下：(1)车削加工近似于恒功率负载，主轴电动机M1通常选用笼型异步电动机，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动。电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可实现正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。(2)车削螺纹时，刀架移动与主轴旋转运动之间必须保持准确的比例关系，因此，车床主轴运动和进给运动只由一台电动机拖动，刀架移动由主轴箱通过机械传动链来实现。(3)为了提高生产效率、减轻工人劳动强度，拖板的快速移动由电动机M3单独拖动。根据使用需要，可随时手动控制起停。(4)车削加工中，为防止刀具和工件的温度过高、延长刀具使用寿命、提高加工质量，车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机M2，与主轴电动机实现顺序起停，也可单独操作。(5)必要的保护环节、联锁环节、照明和信号电路。二、机床电气控制线路分析基础电气控制线路分析的基本思路是“先机后电、先主后辅、化整为零、集零为整、统观全局、总结特点”。第4章典型机床电气控制线路分析1.6C650卧床车床的电气控制线路在分析机床电气控制线路前，首先要了解机床的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。初步熟悉各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法。注意了解与机床的机械、液压发生直接联系的各种电器(如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等)的安装部位及作用。分析电气控制线路时，要结合说明书或有关的技术资料将整个电气控制线路划分成若干部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、保护及相互间的联锁等。在仔细阅读设备说明书、了解电器控制系统的总体结构、电动机电器的分布状况及控制要求等内容之后，便可以分析电气控制原理图了。电气控制原理图通常由主电路、控制电路、辅助电路、保护及联锁环节以及特殊控制电路等部分组成。分析控制电路的最基本方法是查线读图法。1.分析电气原理图的方法与步骤(1)分析主电路。从主电路入手，根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析各电动机和执行电器的控制内容，包括电动机起动、转向控制、调速和制动等基本控制电路。(2)分析控制电路。根据主电路各个电动机和执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，将控制电路“化整为零”，按功能不同划分成若干个局部控制电路来进行分析。(3)分析辅助电路。辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等部分。辅助电路中很多部分是由控制电路中的元器件来控制的，所以分析辅助电路时，还要回过头来对照控制电路对这部分电路进行分析。第4章典型机床电气控制线路分析1.7C650卧床车床的电气控制线路(4)分析联锁与保护环节。生产机械对安全性、可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了合理地选择拖动、控制方案之外，在控制电路中还设置了必要的电气联锁和一系列的电气保护。必须对电气联锁与电气保护环节在控制线路中的作用进行分析。(5)分析特殊控制环节。在某些控制电路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切，相对独立的某些特殊环节，如产品计数装置、自动检测系统、晶闸管触发电路和自动调温装置等。这些部分往往自成一个小系统，其读图分析的方法可参照上述分析过程，并灵活运用所学过的电子技术、变流技术、自控系统、检测与转换等知识进行逐一分析。(6)总体检查。经过“化整为零”，逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系后，还必须用“集零为整”的方法，全面检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，机电液的配合情况，了解电路图中每一个电气元器件的作用，熟悉其工作过程并了解其主要参数，由此可以对整个电路有清晰的理解。2.查线读图法的要点查线读图法是分析继电—接触器控制电路的最基本方法。继电—接触器控制电路主要由信号元器件、控制元器件和执行元器件组成。第4章典型机床电气控制线路分析1.8C650卧床车床的电气控制线路用查线读图法阅读电气控制原理图时，一般先分析执行元器件的线路(即主电路)。查看主电路有哪些控制元器件的触点及电气元器件等，根据它们大致判断被控制对象的性质和控制要求，然后根据主电路分析的结果所提供的线索及元器件触点的文字符号，在控制电路上查找有关的控制环节，结合元器件表和元器件动作位置图进行读图。控制电路的读图通常是由上而下或从左往右，读图时假想按下操作按钮，跟踪控制线路，观察有哪些电气元器件受控动作。再查看这些被控制元器件的触点又怎样控制另外一些控制元器件或执行元器件动作的。如果有自动循环控制，则要观察执行元器件带动机械运动将使哪些信号元器件状态发生变化，并又引起哪些控制元器件状态发生变化。在读图过程中，特别要注意控制环节相互间的联系和制约关系，直至将电路全部看懂为止。查线读图法的优点是直观性强，容易掌握。缺点是分析复杂电路时易出错。因此，在用查线读图法分析线路时，一定要认真细心。三、C650卧式车床的电气控制线路分析1.主电路分析第4章典型机床电气控制线路分析1.9C650卧床车床的电气控制线路图4.2所示的主电路中有三台电动机的驱动电路。隔离开关QS将三相电源引入，电动机主电路接线分为3部分，第一部分由正转控制交流接触器KM1和反转控制交流接触器KM2的两组主触点构成电动机的正反转接线；第二部分为电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，以监视电动机工作时绕组的电流变化。为防止电流表被起动电流冲击损坏，利用一时间继电器KT的延时常闭触点，在起动的短时间内将电流表暂时短接；第三部分线路通过交流接触器KM3的主触点控制限流电阻R的接入和切除。在进行点动调整时，为防止连续的起动电流造成电动机过载，串入限流电阻R，以保证电路设备正常工作。在电动机反接制动时，通常串入电阻R限流。速度继电器KS的速度检测部分与电动机的主轴同轴相连，在停车制动过程中，当主电动机转速为零时，其常开触点可将控制电路中反接制动相应电路切断，完成停车制动。第4章典型机床电气控制线路分析1.10C650卧床车床的电气控制线路图4.2C650卧式车床电气控制原理图电动机M2由交流接触器KM4的主触点控制其动力电路的接通与断开；电动机M3由交流接触器KM5控制。为保证主电路的正常运行，主电路中还设置了采用熔断器的短路保护环节和采用热继电器的电动机过载保护环节。第4章典型机床电气控制线路分析1.11C650卧床车床的电气控制线路2.控制电路分析控制电路可划分为主电动机M1的控制电路和电动机M2与M3的控制电路两部分。下面对各部分控制电路逐一进行分析。(1)主轴电动机正反向起动与点动控制。由图4.2可知，当压下正向起动按钮SB2时，其常开触点动作闭合，接通交流接触器KM3的线圈电路和时间继电器KT的线圈电路，KM3的主触点将主电路中限流电阻R短接，其辅助常开触点同时将中间继电器KA的线圈电路接通，KA的常闭触点将停车制动的基本电路切除，其常开触点与SB2的常开触点均在闭合状态，控制主电动机的交流接触器KM1的线圈电路得电工作，其主触点闭合，电动机正向直接起动。KT的常闭触点在主电路中短接电流表A，经延时断开后，电流表接入电路正常工作。起动结束后，进入正常运行状态。反向起动按钮为SB3，反向起动控制过程与正向起动控制过程类似。SB4为主轴电动机点动控制按钮，按下点动按钮SB4，直接接通KM1的线圈电路，电动机M1正向直接起动。这时KM3线圈电路并没接通，限流电阻R接入主电路限流，其辅助常开触点不动作，KA线圈不能得电工作，从而使KM1线圈不能连续通电。松开按钮，M1停转，实现了主轴电动机串联电阻限流的点动控制。第4章典型机床电气控制线路分析1.12C650卧床车床的电气控制线路(2)主轴电动机反接制动控制电路。C650卧式车床采用反接制动的方式进行停车制动。当电动机正向转动时，速度继电器KS的常开触点KS2闭合，制动电路处于制动准备状态。压下停车按钮SB1，切断控制电源，KM1、KM3、KA线圈均失电，其相关触点复位。而电动机由于惯性而继续运转，速度继电器的触点KS2仍闭合，与控制反接制动电路的KA常闭触点一起，在按钮SB1复位时接通接触器KM2的线圈电路，电动机M1主电路串入限流电阻R，进行反接制动，强迫电动机迅速停车。当电动机速度趋近于零时，速度继电器触点KS2复位断开，切断KM2的线圈电路，其相应的主触点复位，电动机断电，反接制动过程结束。反接制动工作流程如图4.3所示。图4.3C650反接制动工作流程第4章典型机床电气控制线路分析1.13C650卧床车床的电气控制线路反转时的反接制动工作过程与停车制动时的反接制动工作过程相似，此时反转状态下，KS1触点闭合，制动时，接通接触器KM1的线圈电路，进行反接制动。(3)刀架的快速移动和冷却泵电动机的控制。刀架快速移动是由转动刀架手柄压动位置开关SQ，接通控制快速移动电动机M3的接触器KM5的线圈电路，KM5的主触点闭合，M3起动，经传动系统驱动溜板箱带动刀架快速移动。冷却泵电动机M2由起动按钮SB6、停止按钮SB5控制接触器KM4线圈电路的通断，以实现电动机M2的控制。3.常见故障分析(1)主轴电动机不能起动。可能的原因：电源没有接通；热继电器已动作，其常闭触点尚未复位；起动按钮或停止按钮内的触点接触不良；交流接触器的线圈烧毁或接线脱落等。(2)按下起动按钮后，电动机发出嗡嗡声，不能起动。这是电动机的三相电源缺相造成的，可能原因：熔断器某一相熔丝烧断；接触器一对主触点没接触好；电动机接线某一处断线等。(3)按下停止按钮，主轴电动机不能停止。可能的原因：接触器触点熔焊、主触点被杂物阻卡；停止按钮常闭触点被阻卡。(4)主轴电动机不能点