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1、模块九 B2012A型龙门刨床电气控制线路分析与检修龙门刨床是现代机械工业的主要设备 之一，是自动化程度较高的机床，主要用 来加工各种平面、斜面、槽及大型而狭长 的机械零件。龙门刨床对主传动系统的要求非常高 ，不仅需要有较大的切削功率，而且要有 较宽的调速范围。由于工作台经常运行于频繁正反向过 度过程状态下，要求具有过度过程块、传 动平稳等特点，因此对主传动系统提出更 高的要求。B2012A型龙门刨床，采用K-G-M系统 自动调速电路，本模块中将阐述其电气控 制原理和常见故障及其排除方法。课题一 B2012A型龙门刨床控制系统及电气设备概况1生产工艺及其对控制的要求龙门刨床在进行刨削加工时，其
2、主运 动是工作台传动系统直线往复运动，进给 运动是刀具垂直于主运动的位移，辅助运 动是横梁的夹紧、放松及升降运动等。（1）工作台直线往复运动。自动往复循环 运动要求是：自动循环、速度可调，能满 足速度图的要求。当高速加工时，为减少刀具承受的冲 击力、防止工件边缘剥裂，要求刀具切削 工件的起始以慢速切入，在工件切削结束 前应自动减速，以保证刀具慢速离开工件 。为了提高生产效率，要求工作台退回 速度要高于切削速度。0t1为工作台前进起动阶段，t1t2 为刀具慢速切入工件阶段，t2t3为加速至 稳定工作速度阶段，t3t4为切削工件阶段 ，t4t5为刀具减速退出工件阶段，t5t6 为反向制动到后退起动
3、阶段，t6t7为高速 返回阶段，t7t8为后退减速阶段，t8t9 为后退反向制动阶段。（2）刀架进给运动。刀架进给运动要能点 动、自动控制，能进行快进和慢进。 （3）横梁要有夹紧、放松及上下运动。2B2012A型龙门刨床电气设备概况由图1.9.2、图1.9.3可见，电气系统共 有电动机13台，其中交流电动机9台，直流 电机4台。图1.9.2 B2012A型龙门刨床电气设备方框图图1.9.3 B2012A型龙门刨床交流电气控制线路图交流电动机M2与交磁电机扩大机K同 轴连接，拖动K旋转。交流电动机M1与直流发电机G1及励 磁发电机G2同轴连接，并拖动G1、G2旋 转。直流电动机M控制工作台运动。
4、交流电动机M3装在M上面作通风用。刀架电动机M5、M6、M7用作刀架运 动控 制。交流电动机M8、M9用作控制横梁。 M4为润滑泵电动机。3工作台直流调速系统及电磁抬刀电路原理图1.9.4所示为工作台直流调速系统及 电磁抬刀电路原理图。 （1）K-G-M直流自动调速系统。交磁电机 扩大机K、直流发电机G1、直流电动机M 组成刨台K-G-M直流自动调速系统。励磁发电机G2提供了直流电动机M励 磁电源、抬刀电磁铁的电源以及交磁电机 扩大机K励磁绕组给定电压电源。KI、KII、KIII为交磁电机扩大机K的 控制绕组，分别引入给定信号和各种反馈 信号。图1.9.4 工作台直流调速及电磁抬刀电路原理图（
5、2）交磁电机扩大机K的给定电压回路。 控制绕组KIII与调速电位器RP3、RP4，电 阻R1、R2组成交磁电机扩大机给定信号回 路，供给交磁电动机扩大机励磁电压。当工作台前进时，励磁发电机G2发出 的直流电压就加在RP3、R1、RP4上，并 从RP3的滑臂上取出相对于R1中点的极性 为正的给定电压，经过R2加在控制绕组 KIII上。当工作台后退时，从RP4的滑臂上取 出相对于R1中点的极性为负的给定电压， 经过R2加在控制绕组KIII上。（3）交磁电机扩大机K的电压负反馈电路 。控制绕组KIII与电阻R2组成电压负反馈 电路。电阻R2与发电机G1的电枢并联，从 R2的一段电阻上取出电压负反馈信
6、号，该 信号与给定信号反极性串联后加在控制绕 组KIII上，起到提高系统运行性能的作用 。（4）交磁电机扩大机K的电流截止负反馈 电路。控制绕组KIII与电阻R1，加速调节 电阻RP1、RP2，二极管VD1、VD2组成电 流截止负反馈电路。当直流发电机G1的换向绕组，电动机 M的换向绕组，电流继电器K12的线圈， 电阻RP1、RP2上的总压降大于电阻R1的 210-205段或者210-206段电压时，二极管 VD1或者VD2导通，使控制绕组KIII有电 流截止负反馈信号输入，以防止电动机M 过载，同时电阻RP1、RP2在工作台自动运 行过程中，也起到限制电动机M的转动速 度的作用。（5）交磁电
7、机扩大机K的电流正反馈电路 。控制绕组KII与电阻R4组成电流正反馈 电路。直流发电机G1的输出电压经过电阻 R4分压后形成的电流正反馈信号输入控制 绕组KII，可以进一步提高系统运行性能的 作用。（6）直流电动机M稳定电路。交磁电机扩 大机K的控制绕组KI，电阻R3、10RT、 8RT 组成电桥稳定电路，以消除电动机M 的振荡现象。（7）抬刀控制电路。抬刀控制电路与工作 台自动循环控制过程相配合，在工作台返 回过程中，由电磁铁完成抬刀动作。u操作一 了解生产工艺，观察龙门刨床 的电气设备分布状况 （1）现场观察龙门刨床的电气设备，找到 主发电机组M1、G1、G2，扩大机组M2、 K，主拖动直
8、流电动机M，通风电动机M3 ，左右侧刀架电动机M6、M7，垂直刀架 电动机M5，横梁夹紧电动机M9，横梁升 降电动机M8。（2）观察B2012A型龙门刨床的工作台直 线往复运动的状况，自动往复循环运动要 求为：自动循环、速度可调，能满足速度 图的要求。 （3）观察B2012A型龙门刨床的刀架自动 抬刀运动和自动进刀运动。u操作二 熟悉B2012A型龙门刨床的电气 控制电路图 （1）根据图1.9.3分析9台交流电动机的作 用和控制要求。电动机M1采用Y-降压启 动的方法启动，电动机M2、M3、M4直接 启动，M2必须在M3启动后方可启动。电 动机M5、M6、M7、M8、M9都是正反转 控制。（2
9、）根据图1.9.4，画出电动机扩大机的控制 绕组KI、KII、KIII的给定电压回路、电压负 反馈回路、电流截止负反馈回路、电流正反 馈回路的支路电路图，并且分析各种控制功 能的控制原理，以及对直流电动机M的不同 作用效果。课题二 B2012A型龙门刨床控制线路分析1主发电机组起动控制电路（1）主发电机组由交流电动机M1、发电 机G1、励磁发电机G2组成，M1拖动G1、 G2运转。电动机M1采用Y-降压启动方法启动 ，由接触器KM1、KMY、KM共同控制 。如图1.9.3所示。（2）励磁发电机G2给直流电动机M提供 励磁电压，由于时间继电器KT1、KT3、 KM2的共同作用，保证了直流电动机M
10、不 会在没有磁场或弱磁的情况下运行，如图 1.9.5、图1.9.4所示。图1.9.5 交流电动机控制电路原理图2交流电动机M1的停止控制交流电动机M1的停止控制由停止按钮 SB1控制实现。另外，由于中间继电器 KA5、KA3、KA9的共同作用，当电动机 M1如果出现过载得到保护时，电动机不会 马上停止，只有在工作台后退到末尾位置 时才能停止，保证了工作台始终停止在后 退末尾位置。见图1.9.5的41、42号区所示。3交磁电机扩大机K的启动控制电路电动机M1正常运行、接触器KM2线圈 得电后，合上开关QS1，电动机M3、M2 启动，交磁电机扩大机K启动。它将输入到其控制绕组的各种控制信 号综合后
11、放大，进而控制发电机G1的励磁 电压，改变发电机G1的输出电压，达到调 节直流电动机M电枢电压、控制电动机转 速的目的。4工作台的控制电路工作台的运行具有自动循环、步进和 步退、制动和调速等控制功能，由直流电 动机M拖动，工作台的运动速度、运动方 向的改变都由M直接控制。（1）工作台自动循环控制工作台自动循环控制是由装在床身侧 面的6个位置开关SQ12、SQ7、SQ9， SQ11、SQ8、SQ10配合工作台交流控制电 路及直流电路部分来完成。利用位置开关的动作控制交流接触器 、中间继电器的通断，由接触器、中间继 电器控制直流电路，使交磁电机扩大机K 的控制绕组得到不同的给定信号和反馈信 号。信
12、号经过放大后改变发电机G1励磁电 压的强弱，直流电动机M1电枢电压随着发 电机G1输出电压改变而改变，从而达到调 节转速的目的。（2）工作台撞块和位置开关的关系图1.9.7所示为是工作台自动循环控制 位置图。图中撞块A、B、B，C、D、D位于 不同的平面内。图1.9.7 工作台自动循环控制位置图工作台前进到一定位置时，A块将压杆 AB压下一段距离，开关SQ12发出“前进减 速”信号，使刀具在工作台低速时离开工件 ，然后B块将压杆再压下一段距离，开关 SQ7发出“前进停止”和“反向后退”信号， 工作台经过一段越位后，开始后退。如果B块将位置开关SQ9压下，此时 工作台应该立刻停止运动，称之为终端
13、保 护。工作台后退情况类似，由C、D、D完 成。（3）工作台自动循环过程速度控制每个自动循环过程都是按照如下程序 自动完成：慢速前进工作速度前进减 速前进反向快速退回减速退回。控制电路如图1.9.4、图1.9.5和图1.9.6 所示。图1.9.6 工作台自动循环交流控制电路原理图假设工作台在循环开始前已经返 回到最初位置，即撞块C、D、D中的 C、D通过压杆CD压下位置开关SQ11 和SQ8，而位置开关SQ12和SQ7处于 未动作状态。 工作台慢速前进按下“前进”按钮SB9后，在工作台自 动循环速度控制电路中，由于继电器的控 制作用，工作台自动工作、工作台前进及 前进减速（慢速切入）的电路全部
14、接通， 如图1.9.6所示。直流电路中，电位器RP3、RP4接通直 流电源，提供极性为正的给定电压。电位器RP1的全部电阻、RP2的部分电 阻接入控制绕组K回路中，扩大机的控 制绕组K中便加入了综合电压。K励磁回路为+ 221223225220200A2- G1KRP1210 204，如图 1.9.4所示。这时K控制绕组回路中，由于励磁 电压减低并且串联了较大的阻值，扩大机 控制绕组给定电压较低，扩大机和直流发 电机G1的输出电压也较低，直流电动机M 以低速运行，使工作台在慢速下切入工件 。 工作台以工作速度前进当刀具切入工件后，要求工作台转为 工作速度前进，这时撞块C、D、D中的D 离开压杆
15、CD，位置开关SQ8复位，通过继 电器控制电路切断工作台慢速前进回路， 电位器RP1、RP2从控制绕组K回路中切 除。通过调节电位器RP3的手柄位置，可 以调节控制绕组K的励磁电压，也即改 变了扩大机、直流发电机的输出电压，改 变电动机M的转速，使工作台按照指定的 速度前进。K励磁回路为 +221223220200A2- G1K210204。 工作台转为减速前进工作台以工作速度前进时，C、D、D 离开压杆，撞块A碰撞压杆AB，位置开关 SQ12动作，通过继电器的控制作用，电位 器RP2的全部电阻、RP1的部分电阻串联到 控制绕组K回路中，使控制绕组K回路 中的励磁电压减小，电动机M减速，工作
16、台改为减速前进。 工作台快速退回当刀具离开工件，工作台前进行程结 束时，撞块B压动位置开关SQ7，电位器 RP2、RP1继续串联在K励磁回路中，同 时，通过继电器的控制，控制绕组K的 正向励磁回路断开，控制绕组K的反向 励磁回路接通。由于控制绕组K给定电压极性相反 ，扩大机和发电机的输出电压极性也相反 。电动机M在反接制动状态下被制动停止 ，然后反向启动并加速，使工作台加速退回 ，此时K励磁的回路为222224 220200A2-G1 K210 201+。在工作台加速退回的同时，直流控制 电路中的接触器KM线圈得电，控制某一 个方向的抬刀电磁铁导电动作，使刀架在 工作台快速退回行程中自动抬刀，以防止 工件表面被刀具损伤，如图1.9.4所示。 工作台转为减速后退当工作台快速后退到一定行程时，撞 块A离开压杆AB，撞块C碰压CD杆，压下 位置开关SQ11，电位器RP2
