电气控制与PLC应用4

1、第4章 机床电气系统的检修 第4章 机床电气系统的检修 本章要点本章要点 CA6140卧式车床电气系统的检修 M7120平面磨床电气系统的检修 Z3050摇臂钻床电气系统的检修 XA6132万能铣床电气系统的检修 第4章 机床电气系统的检修 4.1 概述 n4.1.1 机床电气系统的检修规范 n1故障调查 n机床发生故障后，首先应向操作者了解故障发生的前后情况，有 利于根据电气设备的工作原理来分析发生故障的原因。一般调查 的内容有： n（1）故障发生在开机前、开机后，还是发生在运行中；是运行 中自行停车，还是发现异常情况后由操作者停下来的？ n（2）发生故障时听到了什么异常声音，看到弧光、火花

2、、冒烟， 闻到了焦糊味没有？ n（3）发生故障前，是否拨动了什么开关、按下什么按钮？ n（4）发生故障前后，仪表及指示灯发生了什么情况？ n（5）以前是否出现过类似故障，是如何处理的？ 第4章 机床电气系统的检修 n2断电检查 n机床维修切忌盲目通电，以免扩大故障或造成伤害。通电前，需要在机 床断电的状态下检查以下内容： n（1）检查电源线进口处，观察电线有无碰伤，排除电源接地、短路等故 障； n（2）观察电气箱内熔断器有无烧损痕迹； n（3）观察配线、电气元件有无明显的变形损坏、过热烧焦或变色； n（4）检查行程开关、继电保护装置、热继电器是否动作； n（5）检查可调电阻的滑动触头、电刷支架

3、是否离开原位； n（6）检查断路器、接触器、继电器等电气元件的可动部分，其动作是否 灵活； n（7）用兆欧表检查电动机及控制线路的绝缘电阻，一般应不小于0.5M； n（8）机床运转和密封部位有无异常的飞溅物、脱落物、溢出物，如油、 烟、介质、金属屑等。 第4章 机床电气系统的检修 n3通电检查 n作通电检查前，要尽量使电动机和所传动的机械部分分离，将电 气控制装置上相应转换开关置于零位、行程开关恢复到正常位置。 作通电检查时，一般按先主回路后控制回路，先简单后复杂，分 区域进行，每次通电检查的范围不要太大，范围越小，故障越明 显。 n（1）断开所有开关，取下所有的熔断器，再按顺序，逐一插入 需

4、检查部位的熔断器，然后合上开关，观察有无冒火、冒烟、熔 体熔断等现象。 n（2）听机床运行发出的声音。各种机床运行时均伴有声音和振 动，机床运行正常时，其声音、振动有一定规律和节奏，并保持 持续和稳定，当声音和振动异常时，就是与故障相关联的信号。 n（5）闻机床运行发出的气味。辨别有无异味，机床运动部件发 生剧烈摩擦，电气绝缘烧损，会产生油、烟气、绝缘材料的焦糊 味，正常工作的机床只有润滑油和冷却液的气味。 n（6）机床电动机、变压器、接触器和继电器的线圈发生短路故 障时，温度会显著上升，远远超过正常的温升，可在切断电源后， 用手去触摸检查。 第4章 机床电气系统的检修 n4电路分析 n（1）

5、根据调查的结果，分析是机械系统故障、液压系 统故障、电气系统故障或者是综合故障； n（2）参考机床的电气原理图及有关技术说明书进行电 路分析，大致估计有可能产生故障的部位，是主电路 还是控制电路、是交流电路还是直流电路等； n（3）对复杂的机床电气线路，要掌握机床的性能，工 艺要求，可将复杂电路划分成若干单元，再分析判断； 第4章 机床电气系统的检修 n5机床维修及修复后的注意事项 n（1）在找出故障点和修复故障时，应注意不能把找出的故障点作为寻找故障的终点，还必须 进一步分析，查明产生故障的根本原因。 n（2）找出故障点后，一定要针对不同故障情况和部位采取正确的修复方法，不要轻易采用更 换电

6、气元件和导线等方法，更不允许轻易改动线路或更换规格不同的电气元件，以防止产生 人为故障。 n（3）在故障修理工作中，一般情况下应尽量做到复原。但是有时为了尽快恢复机床的正常运 行，根据实际情况也允许采取一些适当的应急措施，但绝不可凑合行事，而且一旦机床空闲 必须复原。 n（4）电气故障修复完毕，需要通电试运行时，应和操作者配合，避免出现新的故障。 n（5）每次排除故障后，应及时总结经验，并做好维修记录。记录的内容可包括：机床的型号、 名称、编号；故障发生的日期、故障现象、部位、故障原因；损坏的电器、修复措施及修复 后的运行情况等。记录作为档案以备日后维修时参考，并通过对历次故障的分析，采取相应

7、 的有效措施，防止类似事故的再次发生或对电气设备本身的设计提出改进意见等。 n（6）修理后的电气装置必须满足其质量标准要求，电气装置的检修质量标准包括： n外观整洁，无破损和炭化现象。 n所有的触头均应完整、光洁、接触良好。 n压力弹簧和反作用力弹簧应具有足够的弹力。 n操纵、复位机构都必须灵活可靠。 n各种衔铁运动灵活，无卡阻现象。 n接触器的灭弧罩完整、清洁，安装牢固。 n继电器的整定数值符合电路使用要求。 n指示装置能正常发出信号。 第4章 机床电气系统的检修 n4.1.2 机床电气系统的保养 n机床在运行中难免会发生各种故障，轻者是机 床工作停止，影响生产，重者造成安全事故。 出现故障

8、及时排除固然重要，加强日常检修维 护，消除隐患，防止故障发生才是重中之重。 机床电气系统的保养周期及内容如表4-1所示。 (见教材） 第4章 机床电气系统的检修 4.2 CA6140卧式车床电气系统的检修 n车床是一种应用极为广泛的金属切削机床。车 床按照主轴的位置分为卧式车床和立式车床两 种：卧式车床的主轴与导轨相平行，能够车削 外圆、内圆、端面、螺纹以及倒角、切断和割 槽等，并可以装上钻头或铰刀进行钻孔和铰孔 等加工；立式车床的主轴垂直布置，并有一个 直径很大的圆工作台，主要用于加工径向尺寸 大、轴向尺寸相对较小的大型和重型零件，如 各种机架、机壳、盘和轮类。这里以CA6140 卧式车床为

9、例介绍。 第4章 机床电气系统的检修 n4.2.1 认识CA6140卧式车床 第4章 机床电气系统的检修 n1CA6140卧式车床的运动形式 n（1）主运动。主运动是指工件的旋转运动（主轴通过卡盘或顶 尖带动工件进行旋转）。主轴的旋转是由主轴电动机经传动机构 拖动的。车削加工时，根据加工工件的材料性质、车刀材料及几 何形状、工件直径、加工方式及冷却条件的不同，要求主轴在一 定的范围内变速。另外，为了加工螺纹等工件，还要求主轴能够 正反转。 n（2）进给运动。进给运动是指刀架带动刀具的横向或纵向的直 线运动。刀架的进给运动也是由主轴电动机拖动的，其运动方式 有手动和自动两种。在进行螺纹加工时，工

10、件的旋转速度与刀架 的进给速度之间应有严格的比例关系，因此，车床刀架的横向或 纵向的两个方向进给运动是由主轴箱输出轴经交换齿轮箱、进给 箱、光杠传入溜板箱而获得的。 n（3）辅助运动。辅助运动是指车床上除切削运动以外的其他一 切必需的运动，如刀架的快速移动、尾座的纵向移动、工件的夹 紧与放松等。 第4章 机床电气系统的检修 n2CA6140车床的电气控制 n（1）主轴旋转要能调速。主轴电动机一般选用三相笼型异步电 动机，为满足调速要求，采用机械变速。 n（2）为车削螺纹，主轴要求正、反转。CA6140车床主轴的正、 反转靠摩擦离合器来实现，主轴电动机单向旋转。 n（3）CA6140车床的主轴电

11、动机采用直接起动，停车时为自由停 车。 n（4）车削加工时，刀具与工件温度较高，需进行冷却。为此， 设有一台冷却泵电动机，输出冷却液，冷却泵与主轴电动机有着 顺序运行关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机起动后方可选择 起动；当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。 n（5）为实现刀架溜板箱的快速移动，由单独的刀架快速移动电 动机拖动，采用点动控制。 n（6）控制电路应具有安全可靠的保护环节和必要的照明及信号 指示。 第4章 机床电气系统的检修 n4.2.2 CA6140卧式车床电路的识读 nCA6140卧式车床电路可分为电源、主电路、控制电路和照明电 路等4个单元， 第4章 机床电气系统的检

12、修 n1主轴电动机M1的控制 n（1）操作主轴电动机M1。将机床的操作手柄置于合理的位置， 然后合上电源开关QS，电源指示灯HL点亮。CA6140卧式车床的 起动按钮和停止按钮各有两套，分别在挂轮保护罩的前侧面和床 鞍上，SB1是急停按钮，按下后不能自动复位，需手动顺时针旋 转才能复位；SB2主轴电动机M1的起动按钮。另外，在床鞍上还 有SB3和SB4两个按钮，其中SB3是主轴电动机M1的异地控制起 动按钮，SB4是主轴电动机M1异地控制停止按钮。为了观察主轴 电动机M1和电气控制箱内部电气元件的动作情况，可以按表4-3 逐项操作，并做好记录。 n（2）主轴电动机M1的控制过程。机床正常工作时

13、（不打开带 罩），行程开关SQ1处于压合状态，其动合触头SQ1（7区）闭 合。 n起动：按下SB2或SB3（7区、8区）KM线圈得电吸合并自锁 KM主触头吸合主轴电动机M1得电运转。 n停止：按下SB4或SB1（7区）KM线圈失电（7区）KM主 触头断开（3区）主轴电动机M1失电停转。 第4章 机床电气系统的检修 n2冷却泵电动机M2的控制 n（1）操作冷却泵电动机M2。冷却泵电动机需要在主 轴电动机起动后才能运行，因此在起动主轴电动机M1 后，按表4-4操作，观察冷却泵及其电气元件的工作情 况，并做好记录 n（2）冷却泵电动机M2的控制过程。由于主轴电动机 M1和冷却泵电动机M2在控制电路中

14、采用了顺序控制， 所以只有在主轴电动机起动后，按下SB5（8区），冷 却泵电动机才能得电运转；当按下SB6（8区）或主轴 电动机停止（8区KM辅助动合触头复位）后冷却泵电 动机失电停转。 第4章 机床电气系统的检修 n3刀架快速移动电动机M3的控制 n（1）操作刀架快速移动电动机M3。刀架快速移动电 动机M3的操作按钮SB7安装在刀架快速移动手柄的顶 端，先将进给操作手柄处于安全合理的位置，确保刀 架快速移动时不能撞上车床上的其他部件后，按表4-5 操作，观察刀架和电气控制箱内部电气元件的动作情 况，并记录观察结果。 n（2）刀架快速移动电动机M3的控制过程。刀架快速 移动电动机控制电路是由装

15、在快速移动操作手柄顶端 的按钮SB7（9区）与KA2线圈（9区）组成的点动控 制电路构成。按下SB7（9区），刀架快速移动，松开 SB7（9区），刀架停止移动。刀架的移动方向由进给 操作手柄配合机械装置实现。 第4章 机床电气系统的检修 4.3 M7120平面磨床电气系统的检修 n4.3.1 电气元件与仪表 n1JT4系列电压继电器 n反映输入量为电压的继电器称为电压继电器。使用时电压继电器 的线圈并联在被测量的电路中，根据线圈两端电压的大小而接通 或断开电路，因此这种继电器线圈的导线细、匝数多、阻抗大。 机床上常用的是JT4系列电压继电器，用于交流50Hz或60Hz的自 动控制电路中，其外观

16、如图4-3所示。 第4章 机床电气系统的检修 n（1）分类。根据实际应用的要求，电压继电器分为过电压继电 器、欠电压继电器和零电压继电器。过电压继电器是当电压大于 其整定值时动作的电压继电器，主要用于对电路或设备作过电压 保护，常用的过电压继电器为JT4-A系列，其动作电压可在105 120额定电压范围内调整；欠电压继电器是当电压降至某 一规定范围时动作的电压继电器，常用的欠电压继电器为JT4-P 系列，其动作电压可在4070额定电压范围内整定；零电压 继电器是欠电压继电器的一种特殊形式，当继电器的端电压降至 一定范围内或接近消失时才动作的电压继电器，其动作电压可在 1035额定电压范围内调整

17、。 n（2）结构。电压继电器主要由线圈、圆柱形静铁芯、衔铁、触 头系统和反作用弹簧等组成。 n（3）安装与使用。 第4章 机床电气系统的检修 n2电磁吸盘 n电磁吸盘是一种固定加工工件的夹具。电磁吸盘与机械夹紧装置 相比，优点是操作快捷，不损伤工件并能同时吸牢多个小工件， 而且在加工过程中发热的工件可以任其自由伸缩，缺点是必须由 直流电源供电和不能吸牢非磁性材料小工件。电磁吸盘的外观如 图4-4所示。 图4-4 电磁吸盘 第4章 机床电气系统的检修 n3兆欧表 n兆欧表是一种测量绝缘电阻的仪表，一般用于测量电动机、电缆、 变压器和其他电气设备的绝缘电阻，因而也称绝缘电阻测定器。 兆欧表的额定电

18、压有250V、500V、1000V、2500V等几种，测量 范围有50M、1000M、2000M等几种，目前常用的兆欧表外 形如图4-5所示。 图4-5 常用的兆欧表外形 第4章 机床电气系统的检修 n（1）兆欧表的使用。使用兆欧表应该注意以下问题： n测量前，应切断被测电气及回路的电源，并对相关元件进行临时接地放电，以保证人身与 兆欧表的安全和测量结果准确。用兆欧表测量过的电气设备，再次测量时，也要先接地放电。 n测量前，应将兆欧表保持水平位置，左手按住表身，右手摇动兆欧表摇柄，转速约 120r/min，指针应指向无穷大（），否则说明兆欧表有故障。 n兆欧表共有3个接线端：L（线路）、E（接

19、地）、G（屏蔽），测量时必须正确接线。测量 回路对地电阻时，L端与回路的裸露导体连接、E端连接接地线或金属外壳、G端悬空；测量 绝缘电阻时，回路的首端与尾端分别与L、E连接，G端悬空；测量电缆的绝缘电阻时，为防 止电缆表面泄漏电流对测量精度产生影响，应将电缆的屏蔽层接至G端、L端接电缆线芯、E 端接电缆外表皮（铅套）。 n兆欧表接线柱引出的测量软线绝缘应良好，两根导线之间、导线与地之间应保持适当距离， 以免影响测量精度。 n摇动兆欧表时，不能用手接触兆欧表的接线柱和被测回路，以防触电。 n摇动兆欧表后，各接线柱之间不能短接，以免损坏兆欧表。 n（2）用兆欧表测量三相异步电动机的绝缘电阻 n一般

20、测量额定电压500V以下的电动机，选择500V兆欧表；测量额定电压为5003000 V的 电动机，选择1000V兆欧表；测量额定电压在3000V以上的电动机，选择2500 V兆欧表。 n新安装的电动机， n测量绕组对地绝缘时，先拆除电动机与电源的连线，将兆欧表的E端与电动机外壳相连，L 端依次与测试绕组相连，然后均匀摇动摇柄（摇速以120r/min为宜），待指针稳定后，所读 取的数值即为所测试绕组对地的绝缘电阻。 n相间绝缘是指三相绕组彼此之间的绝缘电阻。 n1000V及其以上的交流电动机，在常温下其定子绕组的绝缘电阻不应低于每千伏1M，转 子绕组的绝缘电阻不应低于每千伏0.5M；1000V以

21、下的交流电动机，在常温下其绕组的绝 缘电阻不应低于0.5M。 n电动机的绝缘电阻，大致为温度每降低810，其值将增高1倍，对于一般低压电动机， 在冷态下的绝缘电阻不得低于0.5M，新安装的电动机绝缘电阻不得低于1M。 第4章 机床电气系统的检修 n4.3.2 认识M7120平面磨床 nM7120平面磨床是四川机床厂生产的卧轴矩台平面磨床，产品结 构简单、使用方便、磨削效率高，适用于中小型模具、汽车配件、 量具、刃具及各种中小型工件的磨削加工。M7120平面磨床的主 要结构包括床身、立柱、滑座、砂轮箱、工作台和电磁吸盘，其 外形如图4-6所示。 第4章 机床电气系统的检修 n1M7120平面磨床

22、的运动形式 n（1）主运动。磨床的主运动是砂轮的旋转运 动。 n（2）进给运动。工作台（带有电磁吸盘和工 件）作纵向往复运动、砂轮箱沿滑座上的燕尾 槽作横向进给运动、砂轮箱和滑座一起沿立柱 上的导轨作垂直进给运动。 n（3）辅助运动。砂轮箱在滑座水平导轨上的 快速横向移动、滑座沿立柱上的垂直导轨上的 快速移动等。 第4章 机床电气系统的检修 n2M7120平面磨床的电气控制 n（1）砂轮由一台三相笼型异步电动机拖动。因为砂轮的转速不 需要调节，所以对砂轮电动机没有电气调速的要求，也不需要反 转，可直接起动。 n（2）平面磨床的纵向和横向进给运动一般采用液压传动，所以 需要由一台液压泵电动机驱动

23、，液压泵电动机只须直接起动。 n（3）同车床一样，也需要一台冷却泵电动机提供冷却液，冷却 泵电动机与砂轮电动机也具有顺序控制关系，即要求砂轮电动机 起动后才能起动冷却泵电动机。 n（4）平面磨床往往采用电磁吸盘来吸持工件。电磁吸盘需要有 直流电源，还要有退磁电路。同时，为防止在磨削加工时因电磁 吸盘吸力不足而造成工件飞出的事故，还要求有电磁吸盘弱磁保 护环节。 n（5）各种常规的电气保护环节（如短路保护和电动机的过载保 护）和局部照明装置。 第4章 机床电气系统的检修 n4.3.3 M7120平面磨床电路的识读 nM7120平面磨床电路图可分为电磁吸盘电路、主电路及其控制电路、信 号指示及照明

24、电路等三个单元。其电气控制电路如图4-7所示。 第4章 机床电气系统的检修 n1电磁吸盘控制电路的识读 n电磁吸盘电路由整流、控制和保护三个部分组成，其中控制电路 包括电磁吸盘充磁控制和退磁控制两个部分，可按照表4-8所示识 读。 单元 所处区位器件符号器件名称 型号规格 说明 整 流 电 路 7FU4熔断器RL1-15熔芯 1A整流电路交流侧短路保护 24FU5熔断器RL1-15熔芯 1A整流电路直流侧短路保护 24 VD整流桥2CZ11C输入AC124V，输出 DC110V 将交流电转换成直流电 控制电 路 13、14、 15 SA万能转换开关LW6-2/8071额定电压AC 380V 电

25、流 2A 控制电磁吸盘状态 13 KM5交流接触器线圈CJ0-10A线圈电压 AC 110V控制KM5触头状态 15 KM6交流接触器线圈CJ0-10A线圈电压 AC 110V控制KM6触头状态 保护电 路 25 KV欠电压继电器线圈JT4-P线圈电压直流 110V控制KV触头的状态 27C电容110V 5F与电阻一起构成放电电路 27R电阻GF500 50W与电容一起构成放电电路 28X2接插器为电磁吸盘提供电源 28YH电磁吸盘HDXPDC 110V 1.45A吸持工件 第4章 机床电气系统的检修 n（2）电磁吸盘YH的控制过程。电磁吸盘的控制包括充磁和去磁两个过 程。 n充磁过程。将万能

26、转换开关SA转至右档交流接触器KM5线圈（13区） 通电吸合KM5动断触头（15区）断开；同时KM5主触头（26、29区） 闭合，电磁吸盘YH线圈通电产生磁力（电流方向自上而下），工作台吸 住工件。 n磨削加工过程中，电磁吸盘持续保持充磁状态，所以加工完毕后，吸盘 和工件上都留有剩磁，会导致工件不能被正常取下。如要取下工件，需 要给电磁吸盘通以反方向电流，进行去磁。 n去磁过程。将万能转换开关SA转至左档交流接触器KM5线圈（13区） 断电释放KM5主触头（26、29区）断开，电磁吸盘YH线圈失电；同时 KM5动断触头（15区）恢复闭合交流接触器KM6线圈（15区）通电吸 合KM6主触头（26

27、、29区）闭合，电磁吸盘YH线圈通电产生反向磁力 进行去磁（电流自下而上），不再吸住工件。 n去磁时，为防止因时间过长使工作台反向磁化，再次吸住工件，要依工 件大小控制好去磁时间。 n断电过程。将万能转换开关SA转至中间档交流接触器KM5、KM6线 圈均断电释放KM5、KM6主触头（26、29区）均断开，电磁吸盘失电 停止工作。 第4章 机床电气系统的检修 n（3）电磁吸盘YH的保护装置。保护装置由放电电阻R （27区）、电容C（27区）和欠电压继电器KV（25区） 组成。 n电阻R和电容C。利用电容C两端电压不能突变的特 点，使电磁吸盘线圈两端电压变化趋于平缓，利用电 阻R消耗电磁能量。如果

28、参数选配得当，电阻R、电容 C和电感L（电磁吸盘本身）可以组成一个R-L-C振荡 电路，对去磁将是十分有利的。 n欠电压继电器KV。在加工过程中，若电源电压不足， 则电磁吸盘将吸不牢工件，会导致工件被砂轮打飞， 造成事故。因此，在电路中设置欠电压继电器KV，将 其线圈并联在直流电源上，其动合触头KV（7区）串 联在液压泵电动机和砂轮电动机的控制电路中，若电 磁吸盘吸不牢工件，KV就会动作，动合触头KV（7区） 断开，使液压泵电动机和砂轮电动机停转，保证了安 全。 第4章 机床电气系统的检修 n2主电路和控制电路的识读 nM7120平面磨床的砂轮电动机和冷却泵电动机采用直接起动、顺序控制 方式，

29、砂轮升降电动机采用正反转联锁控制方式， n（1）液压泵电动机M1的操作。合上电源开关QS1后，控制变压器一个 副边输出124V交流电压，经桥式整流器VD整流后得到直流电压，使电 压继电器KV通电动作，其动合触头闭合，为起动电动机做好准备。平面 磨床靠电磁吸盘的吸力将工件吸牢在工作台上，只有工件被吸牢后，才 允许起动砂轮和液压系统。所以，如果KV不能可靠动作，各电动机均无 法运行，保证了加工操作的安全。 n（2）液压泵电动机M1的控制过程。当KV动合触头（7区）吸合后，按 下起动按钮SB3交流接触器KM1线圈（7区）得电吸合KM1动合触头 （8区）闭合形成自锁；主触头闭合，液压泵电动机M1起动运

30、转；同时 动合触头（17区）闭合，HL2灯亮。 n按下停止按钮SB2交流接触器KM1线圈断电释放，自锁消失电动机 M1断电停转，指示灯HL2暗。 n（3）砂轮电动机M2与冷却泵电动机M3的操作。砂轮电动机M2是带动 砂轮进行旋转从而实现磨削加工的，同时冷却泵电动机M3须由接插器X1 供电，所以M3与M2之间存在联动关系，能够实现同时启、停的控制。 按表4-12所示逐项操作，并做好记录。 第4章 机床电气系统的检修 n（4）砂轮电动机M2的控制过程。当KV动合触头（7区）吸合后，按下 起动按钮SB5交流接触器KM2线圈（9区）得电吸合KM2动合触头 （10区）闭合形成自锁；KM2主触头闭合，电动

31、机M2、M3起动运转； 同时KM2动合触头（18区）闭合，HL3灯亮。按下停止按钮SB4交流 接触器KM2线圈断电释放M2与M3同时断电停转。 n（5）砂轮升降电动机M4的操作。砂轮升降电动机只有在调整工件和砂 轮之间位置时使用，所以用点动控制。按表4-13所示逐项操作，并做好 记录。 n（6）砂轮升降电动机M4的控制过程。 n上升。当按下点动按钮SB6交流接触器KM3线圈通电吸合电动机 M4起动正转，砂轮上升砂轮到达所需位置时，松开SB6KM3线圈断 电释放电动机M4停转，砂轮停止上升。 n下降。按下点动按钮SB7交流接触器KM4线圈通电吸合电动机M4 起动反转，砂轮下降到达所需位置时，松开

32、SB7KM4线圈断电释放 电动机M4停转，砂轮停止下降。 n为了防止电动机M4的正、反转线路同时接通，故在对方线路中串入交流 接触器KM4和KM3的动断触头进行联锁控制。 第4章 机床电气系统的检修 4.4 Z3050摇臂钻床电气系统的检修 n4.4.1 电气元件与仪表 n1电磁阀 n电磁阀又称电磁换向阀，是利用电磁铁吸合时产生的推动力使阀 芯移动，以实现液流的通、断或流向的改变；断电时依靠弹簧力 的作用复位。电磁阀的电信号由液压设备上的按钮、行程开关或 其他电气元件发出，用以控制电磁铁的得电或失电，从而实现执 行元件的起动、停止或换向动作。其外观如图4-8所示。 图4-8 电磁阀 第4章 机

33、床电气系统的检修 n（1）结构及工作原理。电磁阀的结构主体是密闭的腔，在不同 的位置开有通孔，每个孔都通向不同方向的油管；腔中间是阀， 阀可由电磁铁或者弹簧带动产生运动， n（2）MFJ1-3型电磁铁。电磁铁是电磁阀结构中的一个重要器件， 在Z3050摇臂钻床中，应用的是MFJ1-3型电磁铁 nMFJ1-3型电磁铁的额定电压：交流380V（50Hz），额定吸引： 30N，额定行程：5mm，允许最高操作频率（通电率为60%）： 1800次/小时，激磁功率 60/390VA（吸持/起动）。 n（3）电磁阀的使用。 n选用电磁阀及配套电磁铁时，一定要注意规定的型号，以免不 能与设备的机械结构配套。安

34、装时位置要准确，否则不能达到充 分控制阀杆以及改变油路通孔的目的。 n对电磁阀进行更换及安装时，要仔细阅读产品说明书，严格按 照尺寸要求进行安装，以免不符合额定行程，影响被带动的活塞 运动。 n应定期对器件进行清理，保证其接触良好，工作有效。 第4章 机床电气系统的检修 n2钳形电流表的使用 n钳形电流表是一种不需要断开电路就可以直接测量交流电流的便 携式仪表。这种仪表精度不高，可对设备或电路的运行情况进行 粗略的了解，但由于使用方便，尤其适用于电动机缺相运行的检 测，其外观如图4-11所示。 图4-11 钳形电流表 第4章 机床电气系统的检修 n（1）使用前的检查。各部位应完好无损；钳把应操

35、作灵活；钳 口铁芯应无锈、闭合应严密；铁芯绝缘护套应完好；档位应变换 灵活、手感明显。 n（2）使用。测量时紧握钳口开关，待钳口张开后将钳口套入待 测量的电线，放松四指钳口自动闭合，钳形电流表立即显示电流 值。要注意表头的显示情况，显示稳定后的示数就是所测得的电 流值。注意钳形电流表不得在绝缘不良或裸导线上测量。使用时 注意以下问题： n测量前应先估计被测电流的大小，选择合适量程。如无法估计， 应从最大量程 n开始测量，逐步变换档位直至量程合适；改变量程时要将钳形电 流表退出，以免损坏量具。 n为减小误差，测量时被测导线应尽量位于钳口中央。 n使用过程中要及时清除钳口杂物、污垢，保证测量时钳口

36、能够 紧密接合。 n测量结束后，应将量程开关置于最高档位，以防下次使用时疏 忽，未选准量程测量而损坏仪表。 第4章 机床电气系统的检修 n4.4.2 认识Z3050摇臂钻床 nZ3050摇臂钻床，最大钻孔直径为50mm，适用于加工 中小零件，可以进行钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及攻 螺纹等多种形式的加工。增加适当的工艺装备还可以 进行镗孔。Z3050摇臂钻床主要由底座、内立柱、外 立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成，如图4-12所示。 第4章 机床电气系统的检修 n1Z3050型摇臂钻床的运动形式 n（1）主运动。指主轴带动钻头的旋转运动，由主轴电动机驱动。 n（2）进给运动。指钻头的上下运动。摇臂

37、升降由摇臂升降电动机驱动。 n（3）辅助运动。指主轴箱沿摇臂的水平移动、摇臂沿外立柱的上下移动 以及摇臂与外立柱一起相对内立柱的回转运动。 n2Z3050型摇臂钻床电气控制要求 n（1）主轴由主轴电动机驱动。主轴电动机正反转是由正反转摩擦离合器 来实现的，通过操纵安装在主轴箱下端的操纵手柄、手轮，能实现主轴 正反转、停车（制动）、变速、进给、空挡等控制主轴转速和进给量。 只要求主轴电动机能单相正转。 n（2）摇臂上升、下降是由摇臂升降电动机正、反转实现的，因此要求摇 臂升降电动机能双向起动，同时为了设备安全，应具有限位保护。 n（3）机床加工时，对主轴箱、摇臂及内、外立柱的夹紧由液压泵电动机

38、作动力，是采用液压驱动的菱形块夹紧机构实现夹紧、放松功能的，要 求液压泵电动机能双向旋转。 n（4）钻削加工时，需要对刀具及工件进行冷却，由冷却泵电动机拖动冷 却泵输送切削液，要求冷却泵电动机单向起动。 n（5）摇臂采用自动夹紧和放松控制，要保证摇臂在放松状态下进行升降 并有夹紧、放松指示。 第4章 机床电气系统的检修 4.4.3 Z3050摇臂钻床电路的识读 第4章 机床电气系统的检修 nZ3050摇臂钻床电路图可分为电源电路、指示电路、 照明电路、主轴电动机控制电路、摇臂控制电路、液 压控制电路和冷却泵控制电路等7个部分。 n1电源和指示、照明电路的识读 nZ3050摇臂钻床的电源由自动开

39、关、控制变压器和熔 断器构成，能够实现对主电路、照明指示电路和控制 电路的供电和短路保护；指示电路由交流接触器动合 触头和信号灯构成，能够对钻床实时工作状态进行指 示说明；照明电路由自动开关和照明灯构成，可以通 过局部照明对光线进行补充。 第4章 机床电气系统的检修 n2主轴和冷却泵电动机控制电路的识读 n主轴电动机M1只需单向连续旋转控制；冷却泵电动机M4容量小而且工 作时间短，所以采用自动开关对其实现单向运转控制。 n（2）主轴电动机M1的控制过程。 n起动。按下起动按钮SB3（13区）KM1线圈（13区）得电吸合主 触头KM1（3区）吸合，主轴电动机M1得电运转；动合触头KM1（9区）

40、闭合，主轴指示灯HL2（9区）亮；动合触头KM1（14区）闭合，形成自 锁。 n停止。按下停止按钮SB2（13区）KM1线圈（13区）失电释放主 触头KM1（3区）断开，主轴电动机M1失电停转；动合触头KM1（9区） 断开，主轴指示灯HL2（9区）暗；动合触头KM1（14区）断开，取消自 锁。 n（3）冷却泵电动机M4的控制。冷却泵电动机的主电路上设有一个独立 的开关QF2，所以通过对QF2（2区）的合分闸操作，就可以直接控制冷 却泵电动机M4的起动或停止。按表4-18操作，观察冷却泵电动机及电气 控制箱内各电气元件的动作情况，并做好记录。 第4章 机床电气系统的检修 n3摇臂控制电路的识读

41、n（1）摇臂上升的控制操作。通过按钮SB4、SB5对摇臂升降电动机M2 按表4-19逐项操作，观察摇臂和电气控制箱内各电气元件的动作情况。 n（2）摇臂上升时的控制过程。 n摇臂上升。按住上升按钮SB4（16区）KT1线圈（15区）得电吸合 瞬时动作的动合触头KT1（18区）闭合，KT1（20区）瞬时断开 KM4线圈（18区）得电吸合KM4主触头（6区）吸合液压泵电动 机M3得电正向旋转，对摇臂进行放松放松到位，活塞杆作用于行程开 关SQ2（16区、18区）SQ2动断触头（18区）断开，KM4线圈（18区） 失电，KM4主触头（6区）断开，M3失电停转，放松动作停止；同时， SQ2动合触头（1

42、6区）闭合，KM2线圈（16区）得电吸合KM2主触头 （4区）吸合摇臂升降电动机M2得电正向旋转，带动摇臂上升。 n摇臂上升到所需位置。松开按钮SB4（16区）KM2线圈（16区）失 电释放，M2停止工作，摇臂停止上升；同时，KT1线圈（15区）失电释 放动断触头KT1（20区）经13秒延时后恢复闭合KM5线圈（20区） 得电吸合KM5主触头（7区）吸合液压泵电动机M3得电反转，对摇 臂进行夹紧夹紧到位，活塞杆作用于行程开关SQ3（20区），SQ3断 开KM5线圈断电释放，M3停止转动，摇臂夹紧停止。 n这样就完成了摇臂的松开、上升、夹紧一整套动作。摇臂下降时，按下 SB5按钮，各电器的动作次

43、序与上升时类似，只是将控制M2电动机的接 触器KM2换成KM3。 第4章 机床电气系统的检修 n4液压泵电动机控制电路的识读 n立柱和主轴箱的松开（或夹紧）既可以同时进行，也可以单独进行，由转换开关 SA1和放松控制按钮SB6（或夹紧控制按钮SB7）进行控制。开关SA1有三个位置： 中间档，立柱和主轴箱的松开（或夹紧）同时进行；左边档，立柱夹紧（或放 松）；右边档，主轴箱夹紧（或松开）。按钮SB6、SB7安装在主轴箱移动手轮 上。 n（1）立柱和主轴箱同时放松、夹紧。 n同时放松、夹紧的控制操作。按表4-20逐项进行操作，观察主轴箱、立柱和电 气控制箱内各电气元件的动作情况，并做好记录。 n同

44、时放松的控制过程。将转换开关SA1（23区）扳到中间位置，按住松开按钮 SB6（21区）时间继电器KT2、KT3同时得电延时断开的动合触头KT2（23区） 瞬间闭合，电磁铁YA1（23区）、YA2（24区）得电吸合，主轴箱和立柱的液压 油腔孔打开，以便压力油进入；同时KT3延时闭合的动合触头（19区），经13 秒后闭合KM4线圈（18区）得电，KM4主触头（6区）吸合液压泵电动机M3 得电正转，供出的压力油进入立柱和主轴箱松开油腔，使立柱和主轴箱进行放松。 n同时夹紧的控制过程。主轴箱和立柱同时进行夹紧的控制通过按住SB7实现， 此时除接触器KM5代替KM4工作外，其他各电器的动作与放松时相同

45、，故不再重 复。 n（2）立柱和主轴箱单独放松、夹紧。 n单独放松、夹紧的控制操作。按表4-21逐项进行操作，观察主轴箱、立柱和电 气控制箱内各电气元件的动作情况，并做好记录。 第4章 机床电气系统的检修 n单独放松、夹紧的控制过程。将转换开关SA1（23区）扳到右 侧位置，按下松开按钮SB6（21区）或（22区夹紧按钮SB7） 时间继电器KT2（21区）和KT3（22区）线圈同时得电动合触 头KT2（23区）闭合电磁铁YA2单独通电吸合，将主轴箱液压 油腔孔打开；同时KT3延时闭合的动合触头（19区），经13秒 后闭合KM4线圈（18区）（或20区KM5线圈）得电，KM4（或 KM5）主触头

46、吸合液压泵电动机M3得电正转（或反转），供出 的压力油进入主轴箱油腔，使主轴箱单独进行放松（或夹紧）。 n松开SB6（或SB7）时间继电器KT2和KT3线圈断电释放通电 延时闭合的动合触头KT3（19区）瞬时断开KM4（或KM5）线 圈失电主触头KM4（6区）断开液压泵电动机M3停转，经 13秒的延时，动合触头KT2（23区）断开电磁铁YA2的线圈 断电释放，主轴箱油腔关闭，主轴箱的松开（或夹紧）动作结束。 n同理，把转换开关SA1（23区）扳到左侧，则可使立柱单独松开 或夹紧。 第4章 机床电气系统的检修 4.5 XA6132万能铣床电气系统的检 修 n铣床是一种高效率的加工机械，在一般加工

47、厂 中铣床的数量仅次于车床。铣床可用来加工平 面、斜面和沟槽等，装上分度头还可以铣切直 齿齿轮和螺旋面，如果装上圆工作台还可以铣 切凸轮和弧形槽。铣床的种类很多，按结构形 式和加工性能的不同，可分为卧式铣床、立式 铣床、仿形铣床、龙门铣床和各种专用铣床等。 卧式铣床和立式铣床在机床结构和运动形式上 大体相似，差别在于铣头的放置方向上：卧式 铣床的铣头水平方向放置；立式铣床的铣头垂 直放置。这里以XA6132万能铣床为例介绍。 第4章 机床电气系统的检修 n4.5.1 电磁离合器 n1概述 n电磁离合器是利用表面摩擦和电磁感应，在两个做旋 转运动的物体之间传递转矩的执行电器，由于能够实 现远距离

48、控制，且结构简单、动作迅速，因而广泛地 用于机床的自动控制中，一般要求环境温度- 2050，湿度小于85，无爆炸危险的介质中， 其线圈电压波动不超过额定电压的5。电磁离合器 的工作方式有通电结合和断电结合两种，可分为：干 式单片电磁离合器、干式多片电磁离合器、湿式多片 电磁离合器、磁粉离合器、转差式电磁离合器等。 第4章 机床电气系统的检修 n2DLMX-5S湿式多片电磁离合器 nDLMX-5S湿式多片电磁离合器用于机械传动系统中，可在主动部分运转 的情况下，使从动部分与主动部分结合或分离，北京第一机床厂生产的 XA6132万能铣床就使用该电磁离合器。 nDLMX-5S湿式多片电磁离合器的额定

49、电压为直流24V、接通时间小于 0.35s、分断时间小于0.4s、额定动力矩70Nm、额定静力矩180Nm、空 载力矩小于2.5Nm。 n电磁离合器由线圈和摩擦片构成。其安装使用及注意事项如下： n（1）离合器安装前必须清洁干净，除去防锈脂及杂物。 n（2）离合器可同轴安装，也可以分轴安装，轴向必须固定，主动部分与 从动部分均不允许有轴向窜动；分轴安装时，主动部分与从动部分轴之 间的同轴度应不大于0.lmm。 n（3）必须在摩擦片间加润滑油。 n（4）离合器及制动器为B级绝缘，正常温升为40。极限热平衡时的工 作温度不允许超过100，否则线圈与摩擦部分的绝缘容易烧毁。 n（5）离合器电源为直流

50、24伏，由三相或单相交流电压经降压和全波整流 （或桥式整流）得到，无稳压及平波要求，电源功率要足够大，不允许 用半波整流电源。 第4章 机床电气系统的检修 n4.5.2 认识XA6132万能铣床 nXA6132万能铣床主要由床身、主轴、刀杆、横梁、工作台、回转盘、滑 座和升降台等部分组成。图所示。XA6132万能铣床卧式铣床的外形如图 4-15所示。 第4章 机床电气系统的检修 n1运动形式 n（1）主运动。是指铣床主轴带动铣刀的旋转运动，由 主轴电动机拖动。由于铣削加工有顺铣和逆铣两种方 式，要求主轴电动机能实现正反转。 n（2）进给运动。是指铣床工作台的前后（横向）、左 右（纵向）、和上下

51、（垂直）6个方向的运动，由进给 电动机拖动。要求进给电动机能正反转，并通过操纵 手柄和电磁离合器相配合来实现3个坐标轴6个方向的 位置调整。 n（3）辅助运动。铣床的其他运动都属于辅助运动，如 工作台的旋转运动；工作台在6个方向上的快速移动。 第4章 机床电气系统的检修 n2电气控制要求 n（1）XA6132型万能铣床主轴传动系统在床身内部，进给系统在升降台内，因主 运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求，故采用单独传动，即主轴和工作 台分别由主轴电动机、进给电动机拖动。工作台工作进给与快速移动由进给电动 机拖动，经电磁离合器传动来获得。 n（2）为能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴电动机能够实

52、现正反转，但旋转方向不 需要经常改变，仅在加工前预选主轴转动方向而在加工过程中不变换。 n（3）铣削加工是多刀多刃不连续切削，为减轻负载波动的影响，往往在主轴传动 系统中加入飞轮，使转动惯量加大，但为实现主轴快速停车，主轴电动机应设有 停车制动。同时，主轴换刀时，也应使主轴制动，为此铣床采用电磁离合器控制 主轴停车制动和主轴换刀制动。 n（4）工作台的垂直、横向和纵向3个方向的运动由1台进给电动机拖动，而3个方 向的选择是由操作手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动，这就 要求进给电动机能正、反转，而且同一时间只允许工作台有一个方向的移动，故 应有联锁保护。 n（5）使用圆工作台时，

53、工作台不得移动，即圆工作台的旋转运动与工作台上下、 左右、前后3个方向的运动之间要有联锁控制。 n（6）为适应铣削加工需要，主轴转速与进给速度应有较宽的调节范围。XA6132 型万能铣床采用机械变速，通过改变变速器的传动比来实现。为保证变速时齿轮 易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时电动机有变速冲动控制。 n（7）根据工艺要求，主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制，即进给运动要在 铣刀旋转之后进行；加工结束时，必须在铣刀停转前先停止进给运动。 n（8）为供给铣削加工时的切削液，应有冷却泵电动机，供给切削冷却液。 n（9）为适应铣削加工时操作者的正面与侧面操作位置，机床对主轴电动机的起动 与

54、停止以及工作台的快速移动设有两种控制按钮，实现多地控制。 n（10）工作台上下、左右、前后6个方向的运动设有限位保护。 第4章 机床电气系统的检修 4.5.3 XA6132万能铣床电路的识读 第4章 机床电气系统的检修 nXA6132万能铣床电路图可分为主轴电动机及冷却泵电 动机控制电路、进给电动机控制电路和照明电路3个单 元识读。 n1主轴电动机及冷却泵电动机控制电路的识读 n铣削加工有顺铣和逆铣两种方式，分别通过主轴电动 机的正反转拖动实现。由于加工过程中不允许直接对 铣削方式进行改变，所以通过在铣床床身下侧设置的 组合开关，来改变电源相序实现主轴电动机的正反转。 主轴传动系统中装有避振惯

55、性轮，使主轴停车困难， 所以主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。 另外，为了便于铣削加工控制，XA6132万能铣床设有 两处对主轴电动机进行控制的按钮。冷却泵电动机通 过输送切削液，为刀具和工件降温，需要在主轴电动 机起动后才能运行。 第4章 机床电气系统的检修 n（1）主轴电动机M1的操作。XA6132万能铣床主轴的起动按钮和停止按 钮有两套，分别在电气控制面板和工作台正面的操作面板上，SB3和 SB4是主轴起动按钮、SB1和SB2是主轴停止按钮。SB7和SB8都是急停 按钮，按下后不能自动复位，需手动顺时针旋转才能复位。为了观察主 轴电动机M1和电气控制箱内部电气元件的动作情况，可

56、以按表4-24逐项 操作，并做好记录。 n（2）主轴电动机M1的控制过程。 n主轴起动。先把SA2（18区）至于工作状态，并将SA4（17区）拨到 所需铣削加工方式档位上（如顺铣），按下20区SB3（或SB4）SB3 动合触头闭合（20区）KAl线圈得电吸合（20区）20区KAl动合触头 闭合，形成自锁；同时18区KAl动合触头闭合 KMl线圈得电吸合（17 区）KMl主触头闭合（3区）主轴电动机M1正转（3区）。 nSA4被选至逆铣时，只需将控制过程中的KM1改为KM2，带动M1反转即 可。 n主轴停止。按下18区SBl（或SB2） SBl动断触头断开（18区） KMl线圈失电释放（17区）

57、，主轴电动机失电并开始减速趋于停止； 同时SBl动合触头闭合（8区）YCl电磁离合器（8区）得电，对主轴电 动机M1进行抱闸制动主轴电动机M1迅速停止。 第4章 机床电气系统的检修 n主轴变速冲动。主轴变速冲动就是利用变速手柄与冲动行程开关SQ5 （18区），通过机械上的联动机构进行瞬时的点动控制，实现齿轮的抖 动啮合。选好主轴转速，将变速手柄推入复位SQ5动合触头（9区10 区）被瞬时压合KM1（17区）或KM2（18区）线圈瞬时得电齿轮抖 动啮合。 n主轴更换铣刀控制。将转换开关SA2扳向换刀位置（18区）SA2的 动断触头断开（18区）主轴无法起动；同时SA2的动合触头闭合（8区） 电磁

58、离合器YCl接通（8区）主轴电动机M1处于抱闸制动状态。 n紧急停止。当机床控制部分出现紧急故障时，可按下急停按钮SB7或 SB8切断全部控制电路，并自锁保持到故障排除，直至人工复位急停按 钮后转入正常操作。 n主轴电动机运行突发异常情况时，按下SB7（或SB8）SB7（或SB8） 的动断触头断开（17区），并自锁KMl（或KM2）线圈释放，主轴电 动机失电并开始减速趋于停止；同时SB7（或SB8）的动合触头闭合 （13区）时间继电器KT（13区）线圈得电开始计时；9区SB7与KT动 断触头构成的回路，使8区电磁离合器YCl得电吸合迅速对主轴电动机 M1抱闸制动使之停止。 n达到整定时间后KT

59、时间继电器延时动断触头断开（9区）电磁离合 器YC l失电制动结束（8区）。 第4章 机床电气系统的检修 n（3）冷却泵电动机M3的操作。冷却泵电动机 M3的操作开关在左电气控制柜的门上，主轴 电动机M1和冷却泵电动机M3采用顺序控制。 起动主轴电动机M1后，按表4-25所示操作。 n（4）冷却泵电动机的控制过程。主轴电动机 M1运行后，即KAl线圈（20区）得电、18区 KA1动合触头闭合，闭合开关SA1KA3线圈 得电（19区）KA3主触头闭合，冷却泵电动 机M3得电运行。 n主轴停止时，冷却泵电动机M3同时停止；但 主轴运行时，冷却泵电动机M3可以不运行。 第4章 机床电气系统的检修 n2进给电动机控制电路的识读 n铣床的进给运动是工作台在三个相互垂直方向上，即 左右（纵向）、前后（横向）、上下（竖直）进行的 正常速度的直线运动。辅助运动是工作台在这三个方