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1、第三章 电气控制系统分析,主要内容 3.1 CA6140车床电气控制线路分析 3.2 X62卧式万能铣床电气控制线路分析 3.3 C650卧式车床电气控制线路分析（选讲）,3.1 CA6140车床电气控制线路分析,一、普通车床的主要工作情况 普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用于加工各种回转表面、螺纹和端面等，并可通过尾架进行钻孔、铰孔等切削加工。 车床的切削加工包括： 主运动为工件的旋转运动。 进给运动为刀具的直线运动。 辅助运动为刀架的快速移动及工件的夹紧、放松等。,钻孔,车螺纹,车削表面,图3-1 CA6140车床外形图,夹紧装置及 切削冷却液,切削照明,二、普通车床对电机拖
2、动的特点与要求 根据切削加工工艺的要求，对电气控制提出下列要求： （1）为保证主运动与进给运动的严格比例关系，进给机构消耗的功率很小，主轴旋转和进给运动采用一台电动机拖动，从经济性和可靠性出发，采用三相笼型电动机。 （2）车床切削加工时，刀具和工件都会产生高温，应设一台冷却泵电动机，提供切削液。 （3）车床刀架进给运动采用点动控制。 （4）中小型车床的主轴电机采用直接起动，制动一般采取机械或电气反接制动，实现快速停车。 （5）为满足调速要求，采用机械变速，主轴电机与主轴之间采用齿轮箱连接。主轴切削螺纹时要求正反转，主轴正反转采用摩擦离合器来实现。 （6）电路应有必要的保护环节、照明电路和信号指
3、示电路。,三、CA6140车床的电气控制分析,控制系统有三台电动机：M1为主轴电动机，M2为冷却泵电机，M3为刀架快速移动电机。有三个旋动开关：SA1是指示灯旋动开关，SA2是冷却泵旋动开关，SA3是车床电源钥匙旋动开关。两个行程开关：SQ1是传动带箱罩检测开关，当传动带箱罩未关好则SQ1断开；SQ2是电气箱盖漏电开关，当电气箱盖打开则SQ2闭合。CA6140型卧式车床的电气控制原理图如图3-1所示。电气元件明细表如表3-1所示。,表3-1 CA6140车床电气元件符号与功能说明,图3-1 CA6140型卧式车床的电气控制原理图,传动箱罩检测开关,电气箱罩检测开关,1主轴电机的控制 当SQ2漏
4、电开关闭合合上断路器QF漏电电阻R通电，QF就自动跳闸进行短路保护。 起动 ：当SQ2断开钥匙旋动开关SA3断开合上断路器QF经过变压器TC变成110V控制电路电压当传动带箱罩关好,SQ1闭合按下起动开关SB1KM1线圈得电KM1主触点闭合，电机M1起动，KM1辅助触点闭合自锁，主轴电机正常运转。 停车 ： 按下停车按钮SB2KM1线圈失电 电机M1停转。,2冷却泵电机的控制 起动：合上旋动开关SA2当主轴电机起动后,KM1辅助常开触点闭合KM2线圈得电KM2主触点闭合,M2电机起动；KM2辅助触点闭合对KM1触点自锁。 停车：断开旋动开关SA2KM2线圈失电冷却泵电机停止。 3快速移动电机的
5、控制 起动：先将手柄扳到需要快速移动的方向按下快速移动按钮SB3KM3线圈得电KM3主触点闭合， M3电机起动机械超越离合器自动将进给传给传动链，传动刀架快速移动。 停车：松开SB3按钮M3快速移动电机停止，为点动控制。,4车床照明和电源指示 （1）车床照明灯。车床照明灯EL为36V交流电，旋动开关SA1接通时打开照明灯。 （2）指示灯。指示灯HL为6.3V交流电，只要QF接通，TC二次侧有电，指示灯就亮。 5电气保护环节 短路保护：FU1和FU2实现主电路的短路保护，FU3实现变压器的短路保护，FU4、FU5和FU6实现控制电路和辅助电路的短路保护。 过载保护：FR1和FR2热继电器实现过载
6、保护， QF断路器也具有过载保护功能。 QF断路器可实现过流、欠压和失压保护。 位置保护：SQ1和SQ2是检测传动带罩和电气箱盖是否关好的位置保护开关，可实现断电保护。,四、常见故障分析 1断路器QF合不上 （1）未用钥匙断开旋动开关SA2； （2）电源箱未关好，行程开关SQ2未合上； （3）QF故障。 2三台电机均不起动 （1）控制电路熔断器FU6断开； （2）传动带箱罩未关好，行程开关SQ1断开； （3）变压器一次侧熔断器FU3断开； 3主轴电机不能起动 （1）热继电器FR1断开，未复位； （2）接触器KM1主触点触头接触不良；,（3）停止按钮SB1触点未复位或接触不良； （4）电机M1故
7、障。,4按下起动按钮SB1，主轴电机发出嗡嗡声不能起动 电机缺相，可能电源进线一相断路，接触器KM1一对触头接触不良，电机三根引线一根断线，电机一相绕组损坏。 5按下停止按钮SB2主轴电机不停转 （1）接触器KM1主触点未断开，可能触头被熔焊或被卡住，衔铁有剩磁； （2）停止按钮常闭触头未断开，可能触头被熔焊或被卡住，绝缘被击穿。,6冷却泵电机不能起动 （1）旋动开关SA1触点不闭合； （2）熔断器FU1断开； （3）热继电器FR2断开； （4）接触器KM2主触点触头接触不良； （5）冷却泵电机损坏。 7快速移动电机不起动 （1）点动按钮SB3不闭合； （2）接触器KM3主触点触头接触不良；
8、（3）熔断器FU2断开； （4）快速移动电机损坏。,3.2 X62卧式万能铣床电气控制线路分析,铣床是用铣刀进行铣削的机床。由于铣床的主运动是铣刀的旋转运动，切削速度高，且又是多刃连续切削，所以它的生产效率较高。 铣床的种类很多，有卧式铣床、立式铣床、仿形铣床和各种专门铣床。 铣床可以用来加工平面、斜面和沟槽等，如果装上分度头，还可用于铣削直齿轮和螺旋面等。,图3-3 X-62W万能铣床的外观简图,一、主要结构和运动形式 X62W万能铣床是卧式铣床，主要由床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和升降台等几部分组成。 床身顶部有水平导轨，悬梁可沿导轨水平移动。刀杆支架装在悬梁上，可在悬梁上水平移动。
9、升降台可沿床身前面的垂直导轨上下移动。溜板在升降台的水平导轨上可作平行于主轴轴线方向的横向移动。工作台安装在溜板的水平导轨上，可沿导轨作垂直于主轴轴线的纵向移动。 此外，溜板可绕垂直轴线左右旋转45，所以工作台还能在倾斜方向进給，以加工螺旋轴。,二、电力拖动和控制要求 （1）铣床的主运动是铣刀的旋转运动，主轴由一台5.5kw鼠笼式异步电动机拖动，要求能正反转，停车采用反接制动。 （2）为了实现工作台纵向、横向和垂直方向的进给运动，采用一台1.5kw交流电动机拖动，3个方向的选择由机械手柄操纵，每个方向的正反向运动由电动机的正反转实现，还需有快速移动和限位控制。 （3）为保证主轴和进给变速时变速
10、箱内齿轮易于啮合，减小齿轮端面冲击，要求有变速冲动，即变速时电动机能点动一下。 （4）冷却泵由一台0.125kw交流电动机拖动，供给铣削用的冷却液。,表3-2 铣床电气元件符号及功能说明,图3-4 X62W万能铣床的电气控制原理图,动画显示,三、控制电路分析 （一）主电动机M1的控制 主电动机由接触器KM3控制，其逻辑表达式为：,起动前，先将换向开关SA5旋转到所需旋转方向。然后按下起动按钮SB1或SB2，接触器KM3线圈通电并自锁，主轴电动机M1起动。在主电动机达到一定转速时，速度继电器KS的动合触头闭合，为停车时的反接制动作好准备。,主轴电动机制动时，按下停止按钮SB3或SB4，其动断触点
11、断开，切断KM3电源，主轴电动机M1的电源被切断，因为惯性，M1会继续旋转。SB3或SB4的动合触点接通，使接触器KM2线圈通电，M1反接制动，直至转速降低至速度继电器KS的动合触点断开，反接制动停止。在速度继电器触点断开前，不应松开按钮SB3或SB4，以保证在整个停车过程中进行反接制动。 当主轴需要变速时，为保证变速齿轮易于啮合，需设置变速冲动控制，它是利用变速手柄和冲动开关SQ7通过机械上的联动机构完成的。变速冲动的操作过程是：先将变速手柄拉向前面，然后旋转变速盘选择转速，再把手柄快速推回原位。在手柄推拉过程中，凸轮瞬时压下弹簧杆，冲动开关SQ7瞬时动作，使接触器KM2短时通电，电动机M1
12、反转一下，以利齿轮咬合。为避免KM2通电时间过长，手柄的推拉操作都应以较快速度进行。,（二）进给电动机M2的控制 1工作台横向（前、后）和升降（上、下）进给运动的控制 先将工作台转换开关SA1扳在断开位置，这时SA1-1和SA1-3接通。 工作台的横向和升降控制是通过十字复式操作手柄进行的，该手柄有上、下、前、后和中间零位共5个位置。在扳动手柄时，通过联动机构将控制运动方向的机械离合器合上，并压下相应行程开关SQ3（向下、向前）或SQ4（向上、向后）。比如欲使工作台向上运动，将手柄扳到向上位置，压下SQ4，接触器KM5线圈通电，M2电动机反转，工作台向上运动，其控制逻辑为：,2工作台纵向（左右
13、）运动控制 首先将工作台转换开关SA1扳到断开位置，然后通过纵向操作手柄控制工作台的纵向运动。该手柄有左、右、中间3个位置，扳动手柄时，一方面合上纵向进给机械离合器同时压下行程开关SQ1（向右）或SQ2（向左）。,3工作台的快速移动控制 工作台上述6个方向的快速移动也是由M2拖动的，通过上述两个操作手柄和快速移动按钮SB5和SB6实现控制。当按下SB5或SB6时，接触器KM6线圈通电，快速进给电磁铁YA线圈接通电源，通过机械机构将快速离合器挂上，实现快速进给。由于KM6线圈控制电路中没有自锁，所以快速进给为点动工作，松开按钮，仍以原进给速度工作。,接触器KM4线圈的逻辑表达式为：,4进给变速时
14、的冲动控制 由变速手柄与冲动开关SQ6通过机械上的联动机构进行控制。 其操作顺序是：变速时，将蘑菇形进给变速手柄向外拉一些，转动该手柄选择好进给速度，再把手柄向外一拉并立即推回原位，在拉到极限位置的瞬间，其连杆机构推动冲动开关SQ6，其动断触点SQ6-2断开一下，动合触点SQ6-1闭合，接触器KM4线圈短时通电，进给电动机M2瞬时转动一下，完成了变速冲动。,5圆工作台回转运动控制 圆工作台的回转运动由进给电动机M2经传动机构拖动。在机床开动前,先将圆工作台转换开关SA1扳到接通位置,SA1-1和SA1-3断开，SA1-2闭合，工作台全部操作手柄位于中间位置,行程开关SQ1SQ4均不受压。这时按
15、主轴电动机起动按钮SB1或SB2，主轴电动机起动，进给电动机M2也因接触器KM4线圈通电吸合而开始转动，从而拖动工作台转动。,电动机M2正向旋转，圆工作台只能单方向旋转。由于圆工作台控制电路中串接了SQ1SQ4的动断触点，所以只要扳动工作台的任一进给手柄，都会使圆工作台停止工作，这就起到了工作台的进给运动与圆工作台的联锁保护作用。 6进给的联锁 进给运动控制中有如下联锁保护： （1）只有主轴电动机起动后，进给电动机才能起动。这是因为进给控制的电源需经接触器KM3的辅助动合触点才能形成通路。,此时KM4线圈的逻辑表达式为：,（2）工作台在同一时刻只允许一个方向的进给运动，这是通过机械和电气的方法
16、实现联锁的。如果两个手柄都离开中间零位，则行程开关SQ1SQ4的4个动断触点全部断开，接触器KM4、KM5的线圈电源全部断开，进给电动机M2不能转动，达到联锁目的。 （3）进给变速时,两个操作手柄都必须在中间零位。即进给变速冲动时,不能有进给运动。4个行程开关的4个动断触点SQ1-2、SQ2-2 、 SQ3-2 、 SQ4-2串联后，与冲动开关SQ6的动合触点SQ6-1串联,形成进给冲动控制电路。只要有任一手柄离开中间零位，必有一行程开关被压下，使冲动控制电路断开，接触器KM4不能吸合，M2就不能转动。,（三）冷却泵电动机M3的控制 冷却泵电动机由转换开关SA3控制，当接通SA3时，接触器KM1通电吸合，冷却泵电动机M3转动。其逻辑表达式为：,在主电动机M1和冷却泵电动机M3中，任一个电动机过载发热都会使KM1断电，达到过载保护的目的。 （四）照明控制 机床照明灯由变压器T将380V交流电压变为36V安全电压供电，由转换开关SA4控制，熔断器FU4
