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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
2、对电机拖动的特点与要求 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
3、护环节、照明电路和信号 指示电路。 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 符 号 名称及用途 符号名称及用途 M1主电动电动 机 SB1主电动电动
4、 机起动动按钮钮 M2冷却泵电动泵电动 机 SB2停止按钮钮 M3快速移动电动动电动 机 SB3快移电电机点动动按钮钮 KM1主电动电动 机起动动接触器 SQ1传动带传动带 罩检测检测 开关 KM2冷却泵电动泵电动 机起动动接触器 SQ2电电气箱盖漏电电开关 KM3快移电动电动 机起动动接触器 SA1指示灯旋动动开关 FU16熔断器 SA2冷却泵泵旋动动开关 TC控制变压变压 器 R限流电电阻 FR1 冷却泵电泵电 机过载过载 保护热继电护热继电 器 EL照明灯 FR2快移电电机过载过载 保护热继电护热继电 器 HL信号灯 QF断路器 图3-1 CA6140型卧式车床的电气控制原理图 传动箱罩
5、检测开关 电气箱罩检测开关 1主轴电机的控制 当SQ2漏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
6、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
7、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
8、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
9、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； （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
10、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。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
11、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 铣铣床电电气元件符号及功能说说明 符号 名称及用途 符号名称及用途 M1主轴电动 机 SQ6进给变 速冲动开关 M2进给电动 机 SQ7主轴变 速冲动开关 M3冷却泵电动 机 SA1圆工作台转换 开关 KM3主电动 机启、停控制接触器 SA3冷却泵转换 开关 KM2反接制动接触器 SA4照明灯开关 K
12、M4,KM5进给电动 机正、反转接触器 SA5主轴电机换向开关 KM6快速移动接触器 QS 电源隔离开关 KM1冷却泵接触器 SB1、SB2 分设在两处的主轴启动按 钮 KS速度继电 器 SB3、SB4 分设在两处的主轴停滞按 钮 YA快速电磁铁线 圈 SB5、SB6工作台快速移动按钮 R限流电阻 FR1主轴电动 机热继电 器 SQ1工作台向右进给 行程开关 FR2进给电动 机热继电 器 SQ2工作台向左进给 行程开关 FR3冷却泵热继电 器 SQ3工作台向前、向下进给 行程开关 TC变压 器 SQ4工作台向后、向上进给 行程开关FU1FU4短路保护 图3-4 X62W万能铣床的电气控制原理图
13、 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
14、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
15、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）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
