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1、机床电气控制线路的功能及加工工艺一、电气制图规则 采用国家标准规定的电器图形文字符号绘制而成的，用以表达电气控制系统原理、功能、用途以及电气元件之间的布置、连接和安装关系的图形称为电气图。主要有电气原理图、电气接线图和电气安装图。 电气图绘制必须遵守国家标准局颁布的最新电气制图标准。目前主要有 GB/GT472819962000电气简图用图形符号、GB7159 1987电气技术中的文字符号制定通则、GB40261992电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统通则、 GB/T6988.3-1997电气制图、接线图和接线表、GB/T6988.142002电气技术文件的编制等。此外还须
2、遵守机械制图与建筑制图的相关标准。1. 电气元件绘制规则 图 1 是 CW6132 车床的电气原理图。图中包括了该机床所有电气元件导电部件和接线端点之间的连接关系。图 1 CW6132 车床电气原理图1）触头图示状态 电气图中电气元件触头的图示状态应按该电器的不通电状态和不受力状态绘制。 对于接触器、电磁继电器触头按电磁线圈不通电时状态绘制；对于按钮、行程开关按不受外力作用时的状态绘制；对于低压断路器及组合开关按断开状态绘制；热继电器按未脱扣状态绘制；速度继电器按电动机转速为零时的状态绘制；事故、备用与报警开关等按设备处于正常工作时的状态绘制；标有“OFF”等多个稳定操作位置的手动开关则按拨在
3、“OFF”位置时的状态绘制。2）文字标注规则 电气图中文字标注遵循就近标注规则与相同规则。所谓就近规则是指电气元件各导电部件的文字符号应标注在图形符号的附近位置；相同规则是指同一电气元件的不同导电部件必须采用相同的文字标注符号（如图 1 中，交流接触器线圈、主触头及其辅助触头均采用同一文字标注符号 KM）。 文字本身应符合 GB4457.3-84机械制图文件的规定。汉字采用长仿宋体，字高有20，14，10 ，7，5 ，3.5，2.5 等七种，字体宽度约等于字高的 2/3，而数字和字母笔画宽度约为字高的 1/10 等。2. 连线绘制规则 1）连线布置形式 垂直布置形式 设备及电器元件图形符号从左
4、至右纵向排列，连接线垂直布置，类似项目横向对齐，一般机床电气原理图均采用此布置方法。水平布置形式 设备及电器元件图形符号从上至下横向排列，连线水平布置，类似项目纵向对齐。 电气原理图绘制时采用的连线布置形式应与电气控制柜内实际的连线布置形式相符。2）交叉节点的通断 十字交叉节点处绘制黑圆点表示两交叉连线在该节点处接通，无黑圆点则无电联系；T 字节点则为接通节点，见图 2。3）线号与规格标注a） 有黑圆点十字交叉节点 b）无黑圆点十字交叉节点 c）T 字节点图 2 交叉节点的通断 线号用 L1、L2、L3、 U、V、W 等标注，连线规格按就近原则采用引出线标注，例如图 1 中就采用了引出线标注，
5、冷却电动机主电路分区中的引出线端点处标注的 2.5mm2表示连线截面积为 2.5mm2。连线规格标注过多，会导致图面混乱，可在电气元件明细表中集中标注。4）节点数字符号标注 为了注释方便，电气原理图各电路节点处还可标注数字符号，见图 1 之照明电路区的4、5、6、7、8。数字符号一般按支路中电流的流向顺序编排。节点数字符号作用除了注释作用外，还起到将电气原理图与电气接线图相对应的作用。3. 图幅分区规则 为了确定图上内容的位置及其用途，应对一些幅面较大、内容复杂的电气图进行分区。1）分区方法及其标注 垂直布置电气原理图中，上方一般按主电路及各功能控制环节自左至右进行文字说明分区，并在各分区方框
6、内加注文字说明，帮助机床电气原理的阅读理解；下方一般按“支路居中”原则从左至右进行数字标注分区，并在各分区方框内加注数字，以方便继电器、接触器等电器触头位置的查阅。“支路居中” 原则是指各支路垂线应对准数字分区方框的中线位置。 对于水平布置的电气原理图，则实现左右分区。左方自上而下进行文字说明分区，右方自上而下进行数字标注分区。2）触头索引代号 电气原理图中的交流接触器与继电器，因线圈、主触头、辅助触头所起作用各不相同，为清晰地表明机床电气原理图工作原理，这些部件通常绘制在各自发挥作用的支路中。在幅面较大的复杂电气原理图中，为检索方便，就需在电磁线圈图形符号下方标注电磁线圈的触头索引代号，见图
7、 3。a）接触器触头索引代号 b）继电器触头索引代号图 3 电磁线圈的触头索引代号对于接触器触头索引代号分为左中右三栏，左栏数字表示主触头所在的数字分区号，中栏数字表示常开辅助触头所在的数字分区号，右栏则表示常闭辅助触头所在的数字分区号。 对于继电器触头索引代号分为左右两栏，左栏表示常开触头所在数字分区号，右栏表示常闭触头所在数字分区号。4. 电气接线图绘制规则 表示电气控制系统中各项目（包括电气元件、组件、设备等）之间连接关系、连线种类和敷设路线等详细信息的电气图称为电气接线图，电气接线图是检查电路和维修电路不可缺少的技术文件，根据表达对象和用途不同，可细分为单元接线图、互连接线图和端子接线
8、图等。 图 4 是 CW6132 车床电气互连接线图。接线图中各电气元件图形与文字符号均与图 CW6132 车床电气原理图保持一致，但各电气元件位置则按电气元件在控制柜、控制板、操作台或操纵箱中的实际位置绘制。图中左方的点划线方框表示 CW6132 车床的电气控制柜、中间小方框表示照明灯控制板、右方小方框则表示机床运动操纵板。图 4 CW6132 车床电气互连接线图电气控制柜内各电气元件可直接连接，而外部元器件与电气柜之间连接须经接线端子板进行，连接导线应注明导线根数、导线截面积等，一般不表示导线实际走线途径，施工时由操作者根据实际情况选择最佳走线方式。二、C650 车床电气控制 图 5 是
9、C650 型卧式车床电气控制原理图。该车床共有三台电动机： 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，主要有正转与反转控制、停车制动时快速停转、加工调整时点动操作等电气控制要求。M2 是冷却泵电动机，驱动冷却泵电动机对零件加工部位进行供液，电气控制要求是加工时起动供液，并能长期运转。M3 是快速移动电动机，拖动刀架快速移动，要求能够随时手动控制起动与停止。图 5 C650 型卧式车床电气控制线路1. 动力电路 1）主电动机电路 电源引入与故障保护三相交流电源 L1、L2、L3 经熔断器 FU 后，由 QS 隔离开关引入 C650 车床主电路，主电动机电路中，FU1 熔断器为短
10、路保护环节，FR1 是热继电器加热元件，对电动机 M1起过载保护作用。主电动机正反转KM1 与 KM2 分别为交流接触器 KM1 与 KM2 的主触头。根据电气控制基本知识分析可知， KM1 主触头闭合、KM2 主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机的 U1、V1、W1 三相绕组中，M1 主电动机将正转。反之，当 KM1 主触头断开、 KM2 主触头闭合时，三相交流电源将分别接入 M1 主电动机的 W1、V1、 U1 三相绕组中，与正转时相比，U1 与 W1 进行了换接，导致主电动机反转。主电动机全压与减压状态当 KM3 主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻 R 而进入电动机绕组，
11、电动机绕组电压将减小。如果 KM3 主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态。绕组电流监控电流表 A 在电动机 M1 主电路中起绕组电流监视作用，通过 TA 线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当 KT 常闭延时断开触头闭合时，TA 产生的感应电流不经过 A 电流表，而一旦 KT 触头断开，A 电流表就可检测到电动机绕组中的电流。电动机转速监控KS 是和 M1 主电动机主轴同转安装的速度继电器检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触头的闭合与断开进行控制。2）冷
12、却泵电动机电路 冷却泵电动机电路中 FU4 熔断器起短路保护作用，FR2 热继电器则起过载保护作用。当 KM4 主触头断开时，冷却泵电动机 M2 停转不供液；而 KM4 主触头一旦闭合，M2 将起动供液。3）快移电动机电路 快移电动机电路中 FU5 熔断器起短路保护作用。KM5 主触头闭合时，快移电动机 M3起动，而 KM5 主触头断开，快移电动机 M3 停止。主电路通过 TC 变压器与控制线路和照明灯线路建立电联系。TC 变压器一次侧接入电压为380V，二次侧有 36V、110V 两种供电电源，其中 36V 给照明灯线路供电，而 110V 给车床控制线路供电。2. 控制线路 控制线路读图分析
13、的一般方法是从各类触头的断与合与相应电磁线圈得断电之间的关系入手，并通过线圈得断电状态，分析主电路中受该线圈控制的主触头的断合状态，得出电动机受控运行状态的结论。控制线路从 6 区至 17 区，各支路垂直布置，相互之间为并联关系。各线圈、触头均为原态（即不受力态或不通电态），而原态中各支路均为断路状态，所以 KM1、 KM3、KT、KM2、KA、KM4、KM5 等各线圈均处于断电状态，这一现象可称为“ 原态支路常断”，是机床控制线路读图分析的重要技巧。1）主电动机点动控制 按下 SB2，KM1 线圈通电，根据原态支路常断现象，其余所有线圈均处于断电状态。因此主电路中为 KM1 主触头闭合，由
14、QS 隔离开关引入的三相交流电源将经 KM1 主触头、限流电阻接入主电动机 M1 的三相绕组中，主电动机 M1 串电阻减压起动。一旦松开 SB2，KM1 线圈断电，电动机 M1 断电停转。SB2 是主电动机 M2 的点动控制按钮。2）主电动机正转控制 按下 SB3，KM3 线圈通电与 KT 线圈同时通电，并通过 20 区的常开辅助触头 KM3 闭合而使 KA 线圈通电，KA 线圈通电又导致 11 区中的 KA 常开辅助触头闭合，使 KM1 线圈通电。而 1112 区的 KM1 常开辅助触头与 14 区的 KA 常开辅助触头对 SB3 形成自锁。主电路中 KM3 主触头与 KM1 主触头闭合，电
15、动机不经限流电阻 R 则全压正转起动。绕组电流监视电路中，因 KT 线圈通电后延时开始，但由于延时时间还未到达，所以 KT常闭延时断开触头保持闭合，感应电流经 KT 触头短路，造成 A 电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏 A 电流表。KT 线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中的 KT 将断开，感应电流流入 A 电流表将绕组中电流值显示在 A 表上。3）主电动机反转控制 按下 SB4，通过 9、10、5、6 线路导致 KM3 线圈与 KT 线圈通电，与正转控制相类似，20 区的 KA 线圈通电，再通过 11、12、13、14 使 KM2 线圈通电。
16、主电路中 KM2、KM3主触头闭合，电动机全压反转起动。KM1 线圈所在支路与 KM2 线圈所在支路通过 KM2与 KM1 常闭触头实现电气控制互锁。4）主电动机反接制动控制 正转制动控制KS2 是速度继电器的正转控制触头，当电动机正转起动至接近额定转速时，KS2 闭合并保持。制动时按下 SB1，控制线路中所有电磁线圈都将断电，主电路中 KM1、KM2、KM3主触头全部断开，电动机断电降速，但由于正转转动惯性，需较长时间才能降为零速。一旦松开 SB1，则经 1、7、8、KS2、13、14，使 KM2 线圈通电。主电路中 KM2 主触头闭合，三相电源电流经 KM2 使 U1、W1 两相换接，再经限流电阻 R 接入三相绕组中，在电动机转子上形成反转转矩，并与正转的惯性转矩相抵消，电动机迅速停车。在电动机正转起动至额定转速，再从额定转速制动至停车的过程中，KS1 反转控制触头始终不产生闭合动作，保持常开状态。反转制动控制KS1 在电
