电机与电气控制技术 课件 模块五-常用机床控制电路分析与故障检测

电机与电气控制技术V1过渡页模块五

常用机床控制电路分析与故障检测模块二交流异步电动机的认识与拆装目录任务一CA6140型卧式车床电气控制电路分析与故障检测任务二M7130D型平面磨床电气控制电路分析与故障检测任务三Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析与故障检测任务四X62W型万能铣床电气控制电路分析与故障检测第1页模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第1页CA6140型普通车床电气控制电路CA6140型普通车床的主要结构任务一CA6140型普通车床的主要结构CA6140型普通车床的主要结构要有：溜板箱、主轴箱和其他附件1一床脚2一挂轮3一进给箱4一主轴箱5一纵溜板6-溜板箱7一横溜板8一刀架9一上溜板10一尾座11一丝杠12一光杠13一床身图5.1CA6140型普通车床的主要结构模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第2

页CA6140型普通车床电气控制电路普通车床的运动形式任务一运动形式车床的主运动是工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。电动机的动力通过主轴箱传给主轴，主轴一般只要单方向的旋转运动，只有在车螺纹时才需要用反转来退刀。CA6140用操纵手柄通过摩擦离合器来改变主轴的旋转方向。车削加工要求主轴能在很大的范围内调速，普通车床调速范围一般大于70。主轴的变速是靠主轴变速箱的齿轮等机械有级调速来实现的，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。进给运动是溜板带动刀具作纵向或横向的直线移动，也就是使切削能连续进行下去的运动。所谓纵向运动是指相对于操作者的左右运动，横向运动是指相对于操作者的前后运动。车螺纹时要求主轴的旋转速度和进给的移动距离之问保持一定的比例所以主运动和进给运动要由同一台电动机拖动，主轴箱和车床的溜板箱之间通过齿轮传动来联接，刀架再由溜板箱带动，沿着床身导轨作直线走刀运动。车床的辅助运动包括刀架的快进与快退，尾架的移动与工件的夹紧与松开等。为了提高工作效率，车床刀架的快速移动由一台单独的进给电动机拖动。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第3

页CA6140型普通车床电气控制电路车床的电力拖动形式及控制要求任务一电力拖动及其控制要求（一）车床对电力拖动及其控制要求1.主轴由主轴电动机拖动(1)主轴电动机选用三相笼型异步电动机，不进行调速，主轴采用齿轮箱进行机械有级调速。(2)车削螺纹时要求主轴有正反转，一般由机械方法实现，主轴电动机只作单向旋转。(3)主轴电动机的容量不大，可采用直接启动。2.刀架快速移动由刀架电动机拖动该电动机可直接启动，也不需要正反转和调速3.冷却泵由冷却泵电动机拖动冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，冷却泵电动机也不需要正反转和调速。4.电气保护环节如各电路的短路保护和电动机的过载保护。5.安全的局部照明装置图5.2CA6140型车床电气控制电路第4

页电气控制电路分析

机床的电源采用三相380V交流电源，由断路器QF引入，总熔断器FU由用户提供。主轴电动机M1的短路保护由QF的电磁脱扣器来实现，而冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3分别由熔断器FUl、FU2实现短路保护。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测CA6140型普通车床电气控制电路CA6140型车床电气控制电路分析任务一模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第5

页M7130型平面磨床电气控制电路M7130型平面磨床结构任务二M7130型平面磨床结构1.立柱

2.滑座

3.砂轮架

4.电磁吸盘

5.工作台6.床身图5.3M7130型平面磨床结构模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第6

页M7130型平面磨床电气控制电路平面磨床的主要运动形式及电力拖控制要求任务二运动形式及电力拖控制要求（一）运动砂轮对工件打磨的旋转运动属于主运动，其运动形式为砂轮的高速旋转，控制要求：1.为保证磨削加工质量，要求砂轮有较高的转速，通常采用两极笼型异步电动机。2.为提高主轴的刚度，简化机械结构，采用装入式电动机，将砂轮直接装到电动机轴上。3.砂轮电动机只要求单向旋转，可直接启动，无调速和制动要求。（二）进给运动砂轮与工件位置改变的运动属于进给运动，其运动形式为：1.工作台的往复运动（纵向进给），控制要求：（1）液压传动，因液压传动换向平稳，易于实现无级调速。液压泵电动机M3拖动液压泵，工作台在液压作用下作纵向运动。（2）由装在工作台前侧的换向挡铁碰撞床身上的液压换向开关控制工作台进给方向。2.砂轮架的横向(前后进给)，控制要求：（1）在磨削的过程中，工作台换向时，砂轮架就横向进给一次。（2）在修正砂轮或调整砂轮的前后位置时，可连续横向移动。（3）砂轮架的横向进给运动可由液压传动，也可用手轮来操作。3.砂轮架的升降运动(垂直进给)，控制要求：（1）滑座沿立柱的导轨垂直上下移动以调整砂轮架的上下位置，或使砂轮磨入工件，以控制磨削平面时工件的尺寸.（2）垂直进给运动是通过操作手轮由机械传动装置实现的。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第7

页M7130型平面磨床电气控制电路平面磨床的主要运动形式及电力拖控制要求任务二运动形式及电力拖控制要求（三）辅助运动工件的放松与抓紧属于辅助运动，其运动形式为：1.工件的夹紧，控制要求：（1）工件可以用螺钉和压板直接固定在工作台上。（2）在工作台上也可以装电磁吸盘，将工件吸附在电磁吸盘上。因此，要有充磁和退磁控制环节。为保证安全，电磁吸盘与三台电动机M1、M2、M3之间有电气联锁装置，即电磁吸盘吸合后，电动机才能启动。电磁吸盘不工作或发生故障时，三台电动机均不能启动2.工作台的快速移动，控制要求：工作台能在纵向、横向和垂直三个方向快速移动由液压传动机构实现。3.工件的夹紧与放松，控制要求：由人力操作。4.工件冷却，控制要求：冷却泵电动机M2拖动冷却泵旋转供给冷却液；要求砂轮电动机M1和冷却泵电动机M2要实现顺序控制。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第8

页M7130型平面磨床电气控制电路M7130型平面磨床电气控制电路分析任务二电气控制电路分析（一）主电路交流接触器KM1控制砂轮电动机M1（只需正转），插头插座X1为冷却泵电动机M2提供电源，M2必须在M1运转后才能运转，交流接触器KM2控制液压泵电动机M3，热继电器FR1、FR2分别为砂轮电动机M1、液压泵电动机M3提供过载保护，冷却泵电动机M2不需过载保护。（二）控制电路通过起（SB1、SB3）、停（SB2、SB4）按钮使交流接触器KM1和KM2接通或断开控制砂轮电动机M1、液压泵电动机M3的起动、停止。FU2作控制电路的短路保护。电源由QS引入，FU1作全电路短路保护。1一钢制吸盘体2一线圈3一钢制盖板4一隔磁板(非磁性材料)5一工件图5.4电磁吸盘结构示意图模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第9页M7130型平面磨床电气控制电路M7130型平面磨床电气控制电路分析任务二电磁吸盘控制电路电磁吸盘的结构示意图如图5.4所示，电磁吸盘是固定加工工件的一种工具，利用通电线圈在铁心中产生的磁场牢牢吸住铁磁材料的工件，以便加工。它与机械夹具相比，具有夹紧迅速，不易损伤工件，工件发热可以自由伸缩等优点，因此得到广泛使用。其外壳是钢制的箱体，中部有凸起的芯体，芯体上面嵌有线圈，吸盘的盖板用钢板制成，钢制盖板用非磁性材料如锡铅合金隔离成若干个小块。当线圈通以直流电时，吸盘的芯体被磁化，产生磁场，工件就被牢牢的吸住。但电磁吸盘不能吸持非磁性材料工件。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第10页M7130型平面磨床电气控制电路任务二电磁吸盘控制电路由整流装置、控制装置和保护装置三部分组成。整流装置由变压器T1、单相桥式整流器VC组成，供给110V直流电源，给电磁吸盘线圈YH供电。SA2是电磁吸盘的控制开关。保护装置由放电电阻R1和电容C以及欠电流继电器KA组成。电磁吸盘控制电路M7130型平面磨床电气控制电路分析图5.5M7130型平面磨床电气控制电路模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第11页M7130型平面磨床电气控制电路任务二充磁过程:将转换开关SA2扳至“吸合”，位置时，触头301与303闭合，110V直流电压通过301与303的闭合触头，经过X3插接件进入线圈后，经KA欠电流继电器线圈，再通过302与304的闭合触头形成回路，从而使电磁吸盘产生磁场吸住工件。欠电流继电器KA因得到额定电压工作，其常开触头闭合，为砂轮机和液压泵的启动做好准备。磨削加工完毕，要取下加工好的工件时，将SA2扳至中间的“放松”位置，电磁吸盘线圈断电，可将工件取下。如果工件有剩磁难以取下，则需要进行去磁处理。去磁过程:将SA2扳至左边的“退磁”位置，触点301与305,302与303接通。此时线圈通以反向电流产生反向磁场，对工件进行退磁，注意这时要控制退磁的时间，否则工件会因反向充磁而更难取下。R2用于调节退磁的电流。插座X2为专用的交流退磁器供电，若工件对去磁要求严格、在取下工件后，还要用交流去磁器进行处理。电磁吸盘控制电路M7130型平面磨床电气控制电路分析模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第12页Z3040型摇臂钻床电气控制电路Z3040型摇臂钻床结构任务三Z3040型摇臂钻床结构Z3040型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。图5.6Z3040型摇臂钻床结构主轴箱固定在摇臂上，可以沿摇臂径向运动。摇臂借助丝杠，可以做升降运动，也可以与外立柱固定在一起，沿内立柱旋转。切削加工时，通过夹紧装置，主轴箱紧固在摇臂上，摇臂紧固在外立柱上，外立柱紧固在内立柱上。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第13页Z3040型摇臂钻床电气控制电路摇臂钻床的电力拖动形式及控制要求任务三拖动形式及控制要求1.主轴及进给的调速都是机械调速，对电动机无任何调速要求，而且两种运动由一台电动机拖动。2.摇臂钻床的正反转一般用机械方法实现，电动机只需单方向旋转，也无降压起动的要求。3.摇臂沿外立柱上下移动，由摇臂升降电动机来实现的。摇臂升降电动机要求能实现正反转，直接起动。4.摇臂以及立柱的夹紧与放松由一台异步电动机配合液压装置来完成，要求这台电动机能正反转。摇臂的回转和主轴箱的径向移动在中小型摇臂钻床上都采用手动。5.钻削加工时，需由一台冷却泵电动机拖动冷却泵输送冷却液。6.各部分电路及电路之间需要有常规的电气保护和联锁环节。图5.7Z3040型摇臂钻床电气控制电路模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第14页Z3040型摇臂钻床电气控制电路Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析任务三控制电路分析（一）主电路主电路由4台电动机组成，分别是：主轴电动机M1、摇臂升降电动机M2、液压泵电动机M3和冷却泵电动机M4。三相电源由QS1引入，由FU1作全电路的短路保护。热继电器FR1、FR2分别对主轴电动机M1、液压泵电动机M3作过载保护。摇臂升降电动机M2是短时工作制，冷却泵电动机M4容量较小，所以均不需要过载保护。（二）控制电路控制变压器TC将380V电压降为127V，作为控制电路电源.模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第15页X62W型万能铣床电气控制电路X62W型万能铣床的结构任务四X62W型万能铣床的结构图5.8X62W型万能铣床的结构X62W型万能铣床主要由主轴、刀杆支架、悬梁、工作台、回转盘、溜板、升降台、床身、底座等几部分组成。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第16页X62W型万能铣床电气控制电路X62W型万能铣床的主要运动形式任务四运动形式铣削是一种高效率的加工方式。主轴带动铣刀的旋转运动即主轴的旋转运动是主运动，工作台的带动工件在水平的纵、横方向及垂直方向进行前后、左右、上下六个方向的运动是进给运动，工作台在六个方向的快速移动及圆工作台的旋转运动等其他运动则属于辅助运动。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第17页X62W型万能铣床电气控制电路电力拖动特点及控制要求任务四电力拖动特点及控制要求1.电力拖动特点(1)由于主轴电动机的正反转并不频繁，因此采用组合开关来改变电源相序实现主轴电动机的正反转。由于主轴传动系统中装有避免振动的惯性轮，使主轴停车困难，故主轴电动机采用电磁离合器制动来实现准确停车。(2)主轴和进给运动均采用变速盘来进行速度选择，为了保证齿轮的良好啮合，两种运动均要求变速后作瞬间点动(即变速冲动)。(3)由于工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，所以也要求进给电动机能正反转，并通过操纵手柄和机械离合器配合实现。进给的快速移动是通过电磁铁和机械挂挡来实现的。为了扩大其加工能力，在工作台上可加装圆形工作台，圆形工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的。模块五常用机床控制电路的安装、维护与故障检测第18页X62W型万能铣床电气控制电路电力拖动特点及控制要求任务四电力拖动特点及控制要求2.控制要求(1)当主轴电动机和冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。(2)要求有冷却系统、照明设备及各种保护措施。(3)根据加工工艺的要求，铣床应具有以下电气互锁措施:①由于6个方向的进给运动同时只能有一种运动产生，因此采