8项目三 任务1 铣床主轴控制电路安装及调试

机床电气控制与PLC

铣床是用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。

项目三

铣床电气控制系统安装及调试项目情境图3-1X62W型铣床的结构机床电气控制与PLC1.铣床的结构与型号

X62W卧式万能铣床主要有底座、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、回旋盘、溜板箱和升降台等部分组成。床身内装有主轴的传动机构和变速操纵机构。

项目三

铣床电气控制系统安装及调试项目情境2.铣床的运动形式（1）主轴转动是由主轴电动机通过弹性联轴器来驱动传动机构，当机构中的一个双联滑动齿轮块啮合时，主轴即可旋转。（2）工作台面的移动是由进给电动机驱动，它通过机械机构使工作台能进行三种形式六个方向的移动，即：工作台面能直接在溜板上部可转动部分的导轨上作纵向（左、右）移动；工作台面借助横溜板作横向（前、后）移动；工作台面还能借助升降台作垂直（上、下）移动。机床电气控制与PLC

(1)机床要求有三台电动机，分别称为主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机。

(2)由于加工时有顺铣和逆铣两种，所以要求主轴电动机能正反转及在变速时能瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合，并要求还能制动停车和实现两地控制。

(3)工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来达到的，对进给电动机要求能正反转，且要求纵向、横向、垂直三种运动形式相互间应有联锁，以确保操作安全。同时要求工作台进给变速时，电动机也能瞬间冲动、快速进给及两地控制等要求。

(4)冷却泵电动机只要求正转。

(5)进给电动机与主轴电动机需实现两台电动机的联锁控制，即主轴工作后才能进行进给。项目三

铣床电气控制系统安装及调试项目情境3.电力拖动的特点及控制要求机床电气控制与PLC任务一

铣床主轴控制电路安装及调试项目三

铣床电气控制系统安装及调试机床电气控制与PLC（1）培养学生安全操作，规范操作，文明生产的行为习惯的养成；（2）培养学生独立完成制动控制线路安装、调试；（3）培养学生能独立完成制动控制线路的故障分析、维修。能力目标（1）熟悉电磁抱闸制动器、电磁离合器制动器的基本结构、工作原理及符号；（2）能正确分析电磁抱闸制动器制动控制线路的构成和工作原理，并能进行正确的安装、调试与检修。知识目标（1）培养提升团队合作能力；（2）培养提升组织实施能力；（3）培养“6S”规范操作能力；（4）培养学生的工匠精神。素养目标任务目标

电工车间主任接到生产车间小刘电话，要求完成安装编号为0301号X62W铣床主轴电气控制电路，电工车间主任将任务单派给了电工一组。机床电气控制与PLC工作任务安装0301号X62W铣床主轴电气控制电路派工日期年

月

日完成人员电工一组任务负责人小赵完工日期年

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日验收人验收日期年

月

日任务内容1.与生产人员联系，进一步了解0301号X62W铣床主轴电气控制电路要求2.准备安装需要工具、仪表、器材和相关器材资料3.将相关技术材料交付车间档案室归档保存材料申请任务负责人填写：

负责人：任务验收此项填写验收时设备的主要验收技术参数，由任务完成负责人填写：

负责人：车间负责人评价负责人：

年

月

日任务描述机床电气控制与PLC

1.反接制动

依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法称为反接制动。任务分析电动机断开电源后,由于惯性不会马上停止转动,而是需要转动一段时间才会完全停下。这种情况对于生产机械是不适宜的。而铣床在加工完毕后,需要主轴立即停转。为了满足生产机械这种要求,需对电动机进行制动。制动就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转或限制其转速。制动方法一般分为机械制动和电力制动。图3-2反接制动原理反接制动原理机床电气控制与PLC

当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机的电源，否则电动机将反转。在反接制动设备中，常利用速度继电器来自动的及时切断电源。图3-3单相启动反接制动控制电路反接制动:2.完成元件明细表并进行质量检验机床电气控制与PLC元件名称元件代号元件型号数量备注三相异步电动机MY112M-41

组合开关QSHZ10-25/31

熔断器FU1RL1-60/253

FU2RL1-60/252

交流接触器KMCJ10-202

热继电器FRJR16-20/31

按钮SB1~SB3LA10-3H1

时间继电器KTJSZ3A-C1

端子排XTJX2-10151

速度继电器KS

13.绘制元件布置图机床电气控制与PLCKM1XTSBFU1FU2QSKH1KM2RKS机床电气控制与PLC

速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制,也称为反接制动继电器。

速度继电器主要由转子、定子和触点三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁,定子是一个笼型空心圆环,由硅钢片叠成,并装有笼型绕组。知识超市1.速度继电器机床电气控制与PLC

转轴与电动机的轴相连接,而定子空套在转子上。当电动机转动时,速度继电器的转子(永久磁铁)随之转动,在空间产生旋转磁场,切割定子绕组,而在其中感应出电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩,使定子随转子转动方向而旋转,和定子装在一起的摆锤推动动触点动作,使常闭触点断开,开触点闭合。当电动机转速小于某值时,定子产生的转矩减小,动触点复位。工作原理：一般速度继电器的动作转速为120r/min,触点的复位转速小于100r/min,转速小于3000r/min时能可靠工作。机床电气控制与PLC2.电磁抱闸制动器

制动电磁铁由铁芯、衔铁和线圈三部分组成。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等部分。电磁铁和制动器的型号及其含义如下:机床电气控制与PLC

(1)机械制动

机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转轴施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动的。电磁抱闸是常用方法之一。电磁抱闸由制动电磁铁和闸瓦制动器等组成。断电制动型电磁抱闸在电磁线圈断电后,利用闸瓦对电动机轴进行制动;电磁铁线圈得电时,松开闸瓦,电动机可以自由转动。这种制动在起重机械上被广泛采用。电磁抱闸制动分断电制动和通电制动。3.制动控制电路分析机床电气控制与PLC

(1)机械制动

①电磁抱闸断电制动电气控制线路分析合上QS→按下SB1→KM线圈得电→KM主触头闭合→这时YB线圈得电，杠杆抬起闸瓦松开→KM自锁触电闭合→电动机M轴放松，电动机运转；按下SB2→KM线圈失电→主触头断开→YB线圈失电，杠杆放下闸瓦夹紧→KM自锁触电断开→电动机在闸瓦的作用下迅速停转。电磁抱闸断电制动在起重机械上广泛利用。优点是定位准确，同时可防止电动机突然断电时重物自由坠落。3.制动控制电路分析机床电气控制与PLC

(1)机械制动②电磁抱闸通电制动电气控制线路分析

通电制动型的工作原理如下：当制动电磁铁的线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，制动器的闸瓦与闸轮分开，无制动作用。3.制动控制电路分析机床电气控制与PLC

(2)电气制动

电气制动是使电动机停车时产生一个与转子原来的实际旋转方向相反的电磁力矩（制动力矩）来进行制动。常用的电气制动有反接制动、能耗制动、电容制动、再生发电制动等。①反接制动依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法称为反接制动。图为双向反接自动控制线路3.制动控制电路分析机床电气控制与PLC工作原理如下:先闭合电源开关QS正转启动:①反接制动正常运行:当电动机转速增大到一定值时,电动机转速大于120r/min,速度继电器KS-1触点动作。机床电气控制与PLC停止:按下停止按钮SB3,中间继电器KA;线圈失电。机床电气控制与PLC

反接制动的优点是制动迅速,但制动冲击大,能量消耗也大。故常用于不经常启动和制动的小容量电动机。

反接制动时,由于旋转磁场与转子的相对转速(N1+N)很大,转子绕组中感生电流很大,定子绕组中的电流也很大,一般约为电动机额定电流的10倍。因此,反接制动适用于10KW以下小容量电动机的制动,并且对4.5KW以上的电动机进行反接制动时,需要在定子回路中串入限流电阻R,以限制反接制动电流。限流电阻R的大小可参考下述经验计算公式进行估算。

在电源电压为380V时,若要使反接制动电流等于电动机直接启动时启动电流Ist的二分之一,则三相电路每相应串入的电阻R(Ω)可取为若使反接制动电流等于启动电流Ist,则每相串入的电阻R'值可取为如果反接制动时只在电源两相中串接电阻,则电阻应加大,分别取上述电阻的1.5倍。机床电气控制与PLC

(2)电气制动

②能耗制动控制线路

当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组中通入直流电，迫使电动机停转的方法称为能耗制动。a.无变压器单相半波整流单向启动能耗制动自动控制线路机床电气控制与PLC②能耗制动控制线路电路原理:能耗制动停转:机床电气控制与PLC能耗制动停转:机床电气控制与PLC(2)电气制动

②能耗制动控制线路b.有变压器单相桥式整流单向启动能耗制动自动控制线路

能耗制动的优点是制动准确、平稳、能量消耗小,但需要整流设备。故常用于要求制动平稳、准确和启动频繁的容量较大的电动机。机床电气控制与PLC

(2)电气制动

③电容制动

当电动机切断交流电源后，立即在电动机定子绕组的出线端接入电容器来迫使电动机迅速停转的方法叫电容制动。其工作原理是当旋转着的电动机断开交流电源时，转子内仍有剩磁。随着转子的惯性转动，有一个随转一F转动的旋转磁场，这个磁场切割定子绕组产生感生电动势，并通过电容器回路形成感生电流，该电流产生的磁场与转子绕组中感生电流相互作用产生一个与旋转方向相反的制动转矩使电动机受制动而迅速停转。

电容制动是一种制动迅速、能量损耗小、设备简单的制动方法。

一般用于10kw

以下的小容量电动机。特别适用于存在机械摩擦和阻尼的生产机械的制动。机床电气控制与PLC

(2)电气制动

④再生发电制动三相异步电动机的再生发电制动方法也被称为“回馈制动”，主要应用于安装多速异步电动机的大型起重机械中。当电动机处于运行状态时，通过采用再生发电的制动方法，改变电动机转子的实际转速，达到迫使电动机处于“回馈制动”状态的效果。以再生发电制动方法在大型起重机械中的应用为例，当起重机上升到一定高度时，为了保证重物的平稳、安全下放，必须对电动机进行电气制动。在起重机正常运行中，假设其电动机的正常转速为n，同步转速为n1,

当n<n1，时，起重机的电动机处于常规的电动运行状态。但是在重物下放过程中，只有保证n>n1

才能促使起重机的电动机调整为发电运行状态。在发电运行状态下，电动机转子的运动方式相对于旋转磁场的切割磁感线发生了根本的转变，从而保证转子电流、电磁转矩与电动运行的方向完全相反，电动机产生的电磁力矩将转化为制动力矩，在对重物的下降速度进行有效控制的同时，对于保障设备和人身的安全具有重要的意义，这也是现代电力电子技术创新和发展的基本要求之一。

本任务需团队合作完成。老师可根据班级人数、工位及设备情况将班级学生按4-6人一组分组。分组时应充分考虑学生认知水平、学习能力及动手能力，均衡各团队水平。机床电气控制与PLC团队角色团队成员组成任务分工及说明电工车间主任教师派发任务单并指导各团队工作项目经理各团队组长（1名学生）根据团队成员特点分配具体工作任务，并填写任务单及任务自查表操作工3-5名学生按照分工进行资料搜集、绘图、元器件检查、安装及调试等安全员1名学生监督团队成员工作过程，提醒规范操作、注意用电安全。任务角色1.任务目标（1）学会反接制动原理、安装步骤及工艺要求。（2）能能够正确安装反接制动控制线路，培养学生熟练调试、维修的能力等。机床电气控制与PLC2.任务准备(1)工具:测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等电工常用工具。(2)仪器:5050型兆欧表,T301-A型钳形电流表、MF50型万用表。(3)器材:网孔板一块(500mm×400mm×20mm)。任务实施

3.任务步骤（1）识读控制电路,明确电路所用电气元件及作用,熟悉电路的工作原理。（2）配齐所用电气元件,并进行检验。（3）在控制板上按电器位置图安装电气元件,并贴上醒目的文字符号。（4）根据电路图检查控制板,按照工艺要求完成布线。（5）安装电动机。（6）连接电源、电动机等控制板外部的导线。（7）自检。自检表见附录。（8）团队之间交换检验。（9）通电试车。机床电气控制与PLC序号自查内容是否存在的问题1是否能正确解读电气原理图

2是否能正确分析电气原理图中各部分功能

3是否正确绘制各种低压电器元件图形表示符号

4是否能合理进行元件布局

5是否规范绘制设计图与接线图

6是否规范标注线号

元件安装、端子接线是否符合要求

8布线是否符合规范

9对点动控制线路盘进行通电测试，是否能正常工作

①用万用表测量“0、1”号线电阻值，读数应为“∞”。

②按下按钮SB测量“0、1”号线电阻值，读数值为KM线圈的阻值。

③闭合QF，万用表分别测量L1、L2、L3号线间电阻值，读数均应为“∞”。

10是否已清理现场，做到物归原位

11是否已完成工作页

12是否进行成果汇报

机床电气控制与PLC电动机及按钮的金属外壳必须可靠接地。接至电动机的导线必须穿在导线通道内加以保护，或采用坚韧的四芯橡皮线或塑料护套线进行临时通电校验。电源进线应接在螺旋式熔断器的下接线座上，出线应接在上接线座上。按钮内接线不可用力过猛，以防螺钉打滑。拆除元器件过程中，不允许硬撬元件，以免损坏元器件。训练应在规定的时间内完成。温馨提示机床电气控制与PLC

本任务对学生从任务资讯、元件的应用、电路分析、方案制定结果、操作实施正确性、项目总结报告及学习态度等多方面进行考核,采取教师评价和学生评价相结合的方式,将学生学习情况及任务完成情况评价验收。任务评价任务内容配分任务评价标准评价自我评价团队评价教师评价安装前的检验10分1）工具仪表少选或错选

每个扣2分2）元件选错型号或规格

每只扣5分3）元件漏检、错检

每只扣2分

安装元件10分1）元件不按照布置图安装

每只扣2分2）元件安装不牢固

每只扣5分3）元件安装不整齐、不合理

每只扣4分4）损坏元件

每只扣10分

布线30分1）不按电路原理图接线