电气控制与PLC控制基础理论课件 第三章 典型机床电气控制系统分析

电气控制与PLC控制基础理论典型机床电气控制系统分析第三章第一节车床电气控制图3-1C620-1型普通车床结构C620－1型普通车床电气控制的主要结构与运动形式普通车床主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成，如图3-1所示。第一节车床电气控制C620－1型普通车床电气控制的电力拖动和控制要求从车床加工工艺出发，对中小型车床的拖动及控制有如下要求：（1）为保证经济、可靠，主拖动电动机一般选用笼型异步电动机。为满足调速范围的要求，一般采用机械变速。（2）主轴电动机的启动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接启动，当电动机容量较大时，常用Y－D降压启动；为实现快速停车，一般采用机械或电气制动。（3）为车削螺纹，要求主轴能正反转。小型车床主轴正反转由主拖动电动机正反转来实现，当主拖动电动机容量较大时，主轴正反转常用电磁摩擦离合器来实现。（4）为冷却车削加工时的刀具与工件，应设有一台冷却泵。冷却泵只需单向旋转，且与主轴电动机有着连锁关系。（5）控制电路应设有必要的安全保护及安全可靠的局部照明装置。第一节车床电气控制图3-2C620－1型普通车床的电气控制电路图C620－1型普通车床电气控制的电气控制系统分析（1）C620－1车床的工作原理图3-2所示为C620－1型普通车床的电气控制电路图。图3-2中，M1为主轴电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构实现车床的进给运动。M2为冷却泵电动机，拖动冷却泵供出冷却液。第一节车床电气控制C620－1型普通车床电气控制的电气控制系统分析（2）常见故障及处理主轴电动机不能启动。这类故障应重点检查M主电路熔断器及控制电路熔断器FU2是否完好，其次检查热继电器FR1和FR2是否动作。主轴电动机缺相运行。这是因为电源缺相或接触器主触点接触不良等原因造成的。局部照明灯EL不亮。重点检查变压器T二次侧有无36V电压以及开关和线路，或者检查照明灯是否损坏。第一节车床电气控制图3-3CA6140型普通车床结构CA6140型普通车床电气控制的机床结构CA6140卧式车床主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杠和丝杆等部分组成，如图3-3所示。第一节车床电气控制CA6140型普通车床电气控制的电力拖动及控制要求（1）主拖动电动机一般选用三相笼型感应电动机，为满足调速要求，采用机械变速。（2）为车削螺纹，主轴要求正反转。一般车床主轴正反转由拖动电动机正反转来实现；当主拖动电动机容量较大时，主轴的正反转则靠摩擦离合器来实现，电动机只作单向旋转。（3）一般中小型车床的主轴电动机均采用直接启动。当电动机容量较大时，常用Y－D降压启动。停车时为实现快速停车，一般采用机械或电气制动。（4）车削加工时，刀具与工件温度高，需用切削液进行冷却。为此，设有一台冷却泵电动机M2，拖动冷却泵输出冷却液，且与主轴电动机有着联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机启动后才可选择启动与否；当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。（5）为实现溜板箱的快速移动，用单独的快速移动电动机拖动，采用点动控制。（6）电路应具有必要的保护环节和安全可靠的照明和信号指示装置。第一节车床电气控制图3-4CA6140型车床电气控制线路CA6140型普通车床电气控制的电气控制线路分析CA6140型车床的电气控制原理图如图3-4所示。第一节车床电气控制图3-5C650型卧式车床结构简图C650型卧式车床电气控制的机床结构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3-5所示。第一节车床电气控制图3-6C650型普通车床控制电路C650型卧式车床电气控制系统分析C650型普通机床的电气控制系统电路如图3-6所示，使用的电器元件符号与功能说明见表3-1。第一节车床电气控制表3-1电路元件符号及功能说明表C650型卧式车床电气控制系统分析C650型普通机床的电气控制系统电路如图3-6所示，使用的电器元件符号与功能说明见表3-1。符号名称及用途符号名称及用途符号名称及用途M1主电动机TC控制变压器SB2主电动机正向点动按钮M2冷却泵电动机FU1～FU6熔断器SB3主电动机正转按钮M3快速移动电动机FR1主电动机过载保护热继电器SB4主电动机反转按钮KM1主电动机正转接触器FR2冷却泵电动机保护热继电器SB5冷却泵电动停转按钮KM2主电动机反转接触器R冷却泵电动机保护热继电器SB6冷却泵电动启动按钮KM3短接限流电阻接触器SQ快移电动机点行程开关EL照明灯KM4冷却泵电动机启动接触器SA开关TA电流互感器KM5快速电动机启动接

触器KS速度继电器QS隔离开关KA中间继电器PA电流表

KT通电延时时间继电器SB1总停按键

第一节车床电气控制（a）主电机正反转机点动控制电路

（b）主电机制动控制电路图3-7控制主电机的基本控制电路C650型卧式车床电气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。由于主电动机控制电路部分较复杂，因而还可以进一步将主电动机控制电路划分为正反转启动和点动局部控制电路与停车制动局部控制电路，它们的局部控制电路如图3-7所示。第二节磨床电气控制图3-8平面磨床结构图平面磨床的主要结构及运动形式平面磨床由床身、工作台、电磁吸盘、立柱、砂轮箱（又称磨头）与滑座等组成，如图3-8所示。第二节磨床电气控制平面磨床的拖动特点及控制要求根据磨床的运动特点及工艺要求，对其电力拖动及控制有如下要求：（1）砂轮的旋转运动一般不要求调速，由一台三相异步电动机拖动即可，且只要求单向旋转。容量较大时，可采用Y/D降压启动。（2）为保证加工精度，使其运行平稳，保证工作台往复运动换向时惯性小无冲击，故采用液压传动实现工作台往复运动和砂轮箱横向进给。（3）为适应小工件加工需要，同时也为工件在磨削过程中能自由伸缩，采用电磁吸盘吸持工件。电磁吸盘应有去磁控制。（4）为减小工件在磨削加工时的热变形及冲走磨屑，以保证精度，需使用冷却液。（5）保护环节应包括短路保护、电动机过载保护、电磁吸盘欠电流和过电压保护等。（6）必要的信号指示及照明。第二节磨床电气控制图3-9M7130平面磨床电气控制电路图M7130平面磨床的电气控制图3-9所示为M7130平面磨床电气控制电路图。第二节磨床电气控制M7130平面磨床的常见故障及处理（1）主轴电动机不能启动。首先检查SA，是否处于退磁位置（电动机单独启动时），然后分别检查KA和SA1触点的接通情况。（2）电磁吸盘无吸力。首先检查电源，再检查熔断器FU1，FU2，FU4有无熔断现象。另外，检查整流器输出电压是否正常。（3）电磁吸盘吸力不足。主要是因为电磁吸盘损坏或整流器输出电压不正常。（4）电磁吸盘退磁效果差。主要是因为退磁电压不符合要求；退磁电阻R2损坏或线路断开；退磁时间长短掌握不当等。第三节摇臂钻床电气控制图3-10Z3040型摇臂钻床结构图摇臂钻床的主要结构及运动形式Z3040型摇臂钻床由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部分组成，如图3-10所示。第三节摇臂钻床电气控制图3-11Z3040型摇臂钻床电气控制线路图Z3040摇臂钻床的电气控制图3-11所示为Z3040型摇臂钻床电气控制电路图。第三节摇臂钻床电气控制图3-12夹紧机构液压系统原理图Z3040摇臂钻床的摇臂升降控制摇臂的升降控制必须与夹紧机构液压系统紧密配合，其动作过程为：摇臂放松→上升或下降→夹紧。如图3-12。第三节摇臂钻床电气控制Z3040摇臂钻床的常见故障及处理（1）摇臂不能上升。常见故障为SQ2安装位置不当或发生移动。（2）摇臂移动后不能夹紧。常见故障为SQ3安装位置不当或松动移位。（3）液压系统故障。机床电气控制线路检修步骤第四节机床电气控制线路检修方法故障调查：问、看、听、摸断电检查：检查前先断开机床总电源，然后根据故障可能产生的部位，逐步找出故障点。通电检查：断电检查仍未找到故障时，可对电气设备作通电检查。电路分析：根据调查结果，参考该电气设备的电气原理图进行分析，初步判断出故障产生的部位，然后逐步缩小故障范围，直至找到故障点并加以消除。01020304电阻法和短接法在CA6140型车床电气控制线路检测中的应用实例电阻法和短接法在机床电气控制线路检修中相对用的较多。此处就电阻法和短接法以图3-4所示的CA6140型车床电气控制线路检测为例，对线路检测的处理方法与原则进行分析。第四节机床电气控制线路检修方法图3-4CA6140型车床电气控制线路电阻法和短接法的物理学原理（1）主电路测量原理任何电动机线圈都有其固定的电阻，三相电动机三相线圈的电阻是完全相等的，可以利用电动机线圈电阻相等这一特点用电阻法对机床电气控制线路的主电路进行检测，但在检测中主电路的电气线路在交流接触器的主触点KM1处都处于断路状态无法直接进行检测，须用导线将交流接触器的主触点临时短接，同时将控制变压器TC的初级绕组的输入端开路，然后用万用表进行测量，如图3-13所示。第四节机床电气控制线路检修方法图3-13主电路测量电阻法和短接法的物理学原理（1）主电路测量原理如果测量时不将控制变压器TC的初级绕组输入端开路则所测得的电阻值是不准确的。电动机的联结方式分Y联结和D联结，无论电动机为Y联结还是D联结并不影响本方法的使用。如果电动机的联结方式为Y联结可将被测电路等效为如图3-14所示的电路，如果电动机的联结方式为D联结可将被测电路等效为如图3-15所示的电路。第四节机床电气控制线路检修方法图3-14主电路等效电路（Y联结）图3-15主电路等效电路（D联结）电阻法和短接法的物理学原理（2）控制电路测量原理任何具有线圈的接触器、继电器也都有固定的电阻，同样可以利用接触器、继电器有固定电阻这一特性对机床电气线路的控制电路部分进行测量。但在检测中KM2线圈所在控制线路串联了一个交流接触器的KM1的常开辅助触点，须用导线将该触点临时短接，同时将控制变压器TC的110V次级绕组输出端开路，然后用万用表进行测量，如图3-16所示。第四节机床电气控制线路检修方法图3-16控制电路测量电阻法和短接法的物理学原理（2）控制电路测量原理测量时将万用表置于欧姆档，选择合适的量程并将万用表的表笔置于熔断器FU2的输入端和控制变压器TC的110V次级绕组输出端。三路的独立测量过程可以等效成图3-17中（a）图所示的电路。控制回路的测量过程可同时压SB2和SB3测量KM1和KM3线圈的并联电阻来看前两路是否正常，等效电路如图3-17（b）所示。控制回路的测量过程亦可同时压SB2，SB3和SA测量KM1，KM3和KM2线圈的并联电阻R1//R3//R2一次性来看三路是否正常，等效电路如图3-17（c）所示。第四节机床电气控制线路检修方法（a）

（b）

（c）图3-17控制电路等效电路电阻法和短接法的使用原则（1）用电阻法检查故障时一定要断开电源。（2）被测的电路如果与其他电路并联时，必须将该电路与其他电路断开，否则所测得的电阻值是不准确的。（3）用电阻法检查故障时导线电阻、熔断器电阻、热过载继电器电阻、按钮电阻忽略不计。（4）测量高电阻的电器元件时，应把万用表调至合适的电阻档上。（5）用电阻法检查故障时