项目6 典型机床电气控制系统分析《电机与电气控制技术》教学课件

《电机与电器控制技术》✩精品课件合集第X章XXXX模块6典型机床电气控制系统分析

任务6.1电气控制系统分析基础模块6

典型机床电气控制系统分析

1.知识学习

46.1电气控制系统分析基础分析的一般原则是：化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。常用分析电气线路图的方法有两种：查线读图法和逻辑代数法。查线读图法（又称为直接读图法或跟踪追击法）是按照电气控制线路图，根据生产过程的工作步骤依次读图，一般按照以下步骤进行。1.知识学习

56.1.1

了解生产工艺与执行电器的关系

在分析电气控制电路之前，应该熟悉生产机械的工艺情况，充分了解生产机械要完成哪些动作，这些动作之间又有什么联系；然后进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系必要时可以画出简单的工艺流程图，为分析电气控制电路提供方便。1.知识学习

66.1.2

分析主电路

通常对控制电路按照由上往下或由左往右的顺序依次阅读，可以按主电路的构成情况，采用“化整为零”的方法把控制电路分解成与主电路相对应的几个基本环节，一个环节个环节地分析，然后把各环节串起来。1.知识学习

76.1.3

分析控制电路

在分析电气控制电路时，一般应先从主电路着手，可以看出有几台电动机，然后根据主电路中控制元件的主触头、电阻等大致判断电动机如何起动，是否有正反转控制、制动控制和调速要求等。1.知识学习

86.1.4

分析辅助电路

辅助电路包括电源指示、各执行元件的工作状态显示、参数测定、照明和故障报警等部分，它们大多是由控制电路中的元件来控制的，所以在分析辅助电路时，还要回过头来对照控制电路进行分析。1.知识学习

96.1.5

分析联锁和保护环节

机床对于安全性及可靠性有很高的要求，为实现这些要求，除了合理地选择拖动和控制方案外，还在控制电路中设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。必须对电气联锁与电气保护环节在控制电路中的作用进行分析。1.知识学习

106.1.6

总体检查

机床经过“化整为零”的局部分析，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控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，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分析和理解各控制环节之间的联系，以理解电路中每个电气元件的名称及其作用。

查线读图法的优点是直观性强，容易掌握，因而得到广泛采用。其缺点是分析复杂电路时容易出错，叙述也较长。任务6.2CA6140普通车床的电气控制系统分析模块6

典型机床电气控制系统分析

模块描述模块描述：分析CA6140型普通车床电气控制原理。1.知识学习

13（1）主要结构与型号含义1.知识学习

14（1）主要结构与型号含义1-带轮；2-进给箱；3-挂轮架；4

-带轮；5-主轴箱；

6-床身；7-刀架；

8-

溜板箱；

9-尾座；10-丝杠；

11-光杠；12-

床腿图6-2-1CA6140普通车床的结构示意图2.任务实施图6-2-2CA6140型普通车床电气原理图2.任务实施CA6140型普通车床电气原理图如图6-2-2所示，共有三台电动机：M1为主轴电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构实现进给运动。M2为冷却电动机，提供切削液。M3为快速移动电动机，拖动刀架的快速移动。2.任务实施6.2.1

主电路分析

主电路共有三台电动机。M1为主轴电动机(处于原理图的2区)，带动主轴旋转和刀架作进给运动；M2为冷却泵电动机(处于原理图的3区)；M3为刀架快速移动电动机（处于原理图的4区）。

三相交流电源通过刀开关Q引人，主轴电动机M1由接触器KM1控制起动，热继电器FR1为主轴电动机M1的过载保护。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制起动，热继电器FR2为冷却泵电动机M2的过载保护。接触器KM3用于控制刀架快速移动电动机M3的起动，因为快速移动电动机M3是短期工作，故可不设过载保护。2.任务实施6.2.2

控制电路分析控制变压器TC二次侧输出110V电压作为控制电路的电源。①主轴电动机M1的控制。按下起动按钮SB2，接触器KM1的线圈得电吸合，KM1主触头闭合，主轴电动机M1起动。按下停止按钮SB1，电动机M1停转。②冷却泵电动机M2的控制。只能在接触器KM1得电吸合，主轴电动机M1起动后，合上开关SA1使接触器KM2线圈得电吸合，冷却泵电动机M2才能起动。2.任务实施6.2.2

控制电路分析③刀架快速移动电动机M3的控制。刀架快速移动电动机M3的起动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制的，它与交流接触器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄扳到所需的方向，按下按钮SB3，接触器KM3得电吸合，电动机M3得电起动，刀架就向指定方向快速移动。2.任务实施6.2.3

照明、信号灯电路分析

控制变压器TC的二次侧分别输出24V和6V电压，作为机床照明灯和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯，由开关SA2控制；HL为电源的信号灯。任务6.3Z3040摇臂钻床的电气控制系统分析模块6

典型机床电气控制系统分析

模块描述模块描述：分析Z3040型摇臂钻床的电气控制原理。1.知识学习

23

摇臂钻床具有下列运动：主轴旋转主运动及轴向进给运动，即钻头一边旋转一边作纵向进给；主轴箱沿摇臂的水平移动；摇臂沿立柱的升降运动和回转运动。Z3040型摇臂钻床结构示意图如图6-3-1所示。1.知识学习

241-底座；2-立柱；3-摇臂；4-主轴箱；5-主抽；6-工作台图6-3Z3040型摇臂钻床结构示意图2.任务实施6.3.1

主电路分析主电路有4台电动机：1)主电路电源电压为交流380V，刀开关Q1作为电源引人开关。2.任务实施6.3.1

主电路分析主电路有4台电动机：1)主电路电源电压为交流380V，刀开关Q1作为电源引人开关。2)M1是主轴电动机，由接触器KM1控制，只要求单方向旋转，主轴的正反转由机械手柄操作。热继电器FR1是过载保护元件，短路保护电器是总电源开关中的电磁脱扣装置。2.任务实施6.3.1

主电路分析主电路有4台电动机：1)主电路电源电压为交流380V，刀开关Q1作为电源引人开关。2)M1是主轴电动机，由接触器KM1控制，只要求单方向旋转，主轴的正反转由机械手柄操作。热继电器FR1是过载保护元件，短路保护电器是总电源开关中的电磁脱扣装置。3)M2是摇臂升降电动机，用接触器KM2和KM3控制正反转。因为该电动机属于短时工作制，故不设过载保护电器。2.任务实施4)M3是液压泵电动机，可以做正反转运行。其正反转和停止由接触器KM4和KM5控制。热继电器FR2是液压泵电动机的过载保护电器。该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油，实现摇臂和立柱的夹紧和松开。5)M4是冷却泵电动机，功率很小，由刀开关Q2控制。2.任务实施图6-3-2Z3040型摇臂钻床电气原理图2.任务实施6.3.2

控制电路分析1)主轴电动机M1的控制

合上电源开关Q，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自锁，主轴电动机M1起动，同时支路中的主轴电动机运转指示灯HL3亮，表示主轴电动机正常运行。按下停止按钮SB1，KM1线圈失电，其触头断开，M1停转，同时指示灯HL3熄灭。2.任务实施6.3.2

控制电路分析2)摇臂的升降控制

由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁电动机正反转点动控制电路。摇臂的移动必须先将摇臂松开，再移动，移动到位后摇臂自动夹紧。因此，摇臂移动过程是对液压泵电动机M3和摇臂升释电动机M2按一定程序进行自动控制的过程，其上升工作流程如图6-5所示。摇臂升降控制必须与夹紧机构液压系统紧密配合，由正反转接触器KM4、KMS控制双向液压泵电动机M3的正反转，送出压力油，经二位六通阀送至摇臂夹紧机构实现夹紧与松开。2.任务实施6.3.2

控制电路分析3)主轴箱和立柱的放松和夹紧控制

主轴箱与立柱的放松和夹紧是同时行的，其控制电路是正反转点动控制电路。利用主轴箱和立柱的政松、夹紧，还可以检查电源相序正确与否，以确保摇臂升降电动机M2的正反转控制电路接线正确。

主轴箱、立柱的松开。按下松开按钮SB5.KM4线圈得电，液压泵电动机（此时电磁阀YA失电)。拖动液压泵，液压油进入主轴箱、立柱的松开油腔。推动活塞，使主轴箱、立柱松开。此时，S04不受压，位于10区的SQ4常闭触头闭合，松开指示灯HL1亮。2.任务实施6.3.2

控制电路分析3)主轴箱和立柱的放松和夹紧控制

主轴箱、立柱的夹紧。到达需要位置后，按下夹紧按钮SB6，KM5线圈得电，液压泵电动机M3反转（此时电磁阀YA失电），拖动液压泵，液压油进入主轴箱、立柱的夹紧油腔，使主轴箱、立柱夹紧。同时，SQ4受压，其常闭触头断开，常开触头闭合，夹紧指示灯HL2亮，表示可以进行钻削加工。2.任务实施6.3.2

控制电路分析4）保护环节、照明及冷却泵电动机的控制

保护环节。熔断器FU1对主电路进行短路保护:热继电器FR1对主轴电动机进行过载保护;热继电器FR2对液压泵电动机M3进行过载保护。播臂的上升限位和下降限位分别通过行程开关SQ1和SQ5实现。照明电路。照明由开关SA控制照明灯FL来实现。冷却泵电动机的控制。冷却泵电动机M4的容量很小，由开关Q2控制。任务6.4T68型卧式镗床的电气控制系统分析模块6

典型机床电气控制系统分析

模块描述模块描述：分析T68型卧式镗床的电气控制原理。1.知识学习

37

镗床是一种精密加工机床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。这些要求都是钻床难以达到的。而镗床本身刚性好，其可动部分在导轨上的活动间隙很小，且有附加支撑，所以，能满足上述加工要求。

镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、铰、车及铣等工序。因此，镗床的加工范围很广。1.知识学习

38镗床加工范围广，运动部件多，调速范围广，对电力拖动及控制提出了如下要求：

（1）为了适应各种工件的加工要求，主轴运动和进给运动都有较大的调速范围，在机械调速的基础上又采用双速电机，这样既扩大了调速范围，又使机床传动机构简化。（2）变速时，为使滑移齿轮能顺利进入正常啮合位置，应有低速或断续变速冲动。1.知识学习

39（3）主轴能作正反转低速点动调整，要求对主轴电动机实现正反转及点动控制。（4）为使主轴迅速、准确停车，主轴电动机应具有电气制动。T68卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架（即主轴箱）、镗轴（即主轴）、工作台、后立柱、尾架等部分组成，T68型卧式镗床机构示意图如图6-4-1所示。2.任务实施图6-4-1T68型卧式镗床主要结构图2.任务实施图6-4-2T68型卧式镗床的电气原理图2.任务实施6.4.1

主电路的分析1)主运动一镗轴和花盘的旋转运动。2)进给运动—镗轴的轴向运动、花盘刀具溜板的径向进给运动、主轴箱的垂直进给、工作台的横向进给和纵向进给。3)辅助运动—工作台的旋转、后立柱的轴向水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。2.任务实施6.4.2

控制电路的分析1）M1的点动控制

M1的点动控制包括正转点动控制和反转点动控制。正反转接触器KM1、KM2及正反转点动按钮SB4、SB5组成M1的正反转点动控制电路。当需要M1正转点动时，按下14区的正转点动按钮SB4，KM线圈得电吸合，KM1在17区的常开触头闭合，使KM4线圈得电；KM1和KM4的主触头闭合将M1的定子绕组接成△形联结，且串电阻R作正向低速运行；松开按钮SB4，则KM1、KM4线圈失电，M1停止正转，完成正转点动。2.任务实施

2）M1低速起动运行控制

将变速手柄扳到低速挡，此时SQ7没被压合，其在13区的常开触头断开，而主轴变速与进给变速手柄处于推合状态，因此，主轴变速行程开关SQ3、SQ6和进给变速行程开关SQ4、SQ5是压合的。按下11区的正转起动按钮SB2，KA1得电吸合并自锁，KA1在13区和15区的常开触头闭合。由于此时SQ3、Q4在13区的常开触头是闭合的，所以KM3线圈得电（KT线圈因SQ7断开而不能得电）。KM3在2-3区的主触头闭合，短接限流电阻R；KM3在15区的常开触头闭合，KM1线圈得电，其在3区的主触头接通M1的正转电源；KM1在17区的常开触头闭合，使KM4线圈得电。KM4主触头闭合，使M定子绕组接成△联结，电动机低速正转起动运行。

2.任务实施

3）M1高速起动运行控制

将变速手柄扳到高速挡，此时SQ7被压合，其在13区的常开触头闭合，而主轴变速与进给变速手柄处于推合状态，因此，主轴变速行程开关SQ3和进给变速行程开关SQ4是压合的。按下11区的正转起动按钮SB2，KA1得电吸合并自锁，KA1在13区和15区的常开触头闭合。由于此时SQ3、SQ4在13区的常开触头是闭合的，所以KM3线圈和KT线圈得电。KM3在2-3区的主触头闭合，短接限流电阻R；KM3在15区的常开触头闭合，使KM1线圈得电，KM1在3区的主触头接通M1的正转电源；KM1在17区的常开触头闭合，使KM4线圈得电。2.任务实施KM4主触头闭合，使Ml定子绕组接成△联结电动机低速正转起动运行。经过一段时间后，通电延时时间继电器KT在17区的常闭触头延时断开，使KM4线圈失电，KM4在3区的主触头断开；同时，KT在18区的常开触头延时闭合，使KM5线圈得电，KM5在2-4区的主触头闭合将电动机定子绕组接成双丫联结，M1高速正转运行，即M1由低速起动变为高速运行。由此可见，M1的高速挡为两级起动控制，以减少电动机高速挡起动时的冲击。

2.任务实施

4）M1的停止制动控制M处于正向低速(或高速)运行时，KA1、KM1、KM3、KM4（或KM5、KT）及速度继电器在16区的常开触头KS2是闭合的。当需要停止时，按下停止按钮SB1，SB1在11区的常闭触头首先断开，使KA1线圈失电。KA1在13区的常开触头断开，使KM3和KT线圈失电（KT在18区的通电延时闭合触头断开，使KM5线圈失电KT在17区的通电延时断开触头闭合）；KA1在15区的常开触头断开，使KM1线圈失电，KM1主触头断开，切断M1的正转电源，KM1在16区的常闭触头闭合，为正转反接制动做好准备。2.任务实施继而SB1