模塊二 常用機(jī)床控制電路的分析與故障排除

模塊二常用機(jī)床控制電路的分析與故障排除項(xiàng)目一

CA6140型普通車床電氣控制電路的分析Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路的分析與常見故障排除項(xiàng)目二T68型臥式鏜床常見故障分析項(xiàng)目三

一、任務(wù)導(dǎo)入普通車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面、螺紋和端面，并可通過尾架進(jìn)行鉆孔、鉸孔等切削加工。根據(jù)結(jié)構(gòu)和用途的不同，車床可分成普通車床、立式車床、六角車床和仿形車床等。圖2-1為CA6140普通車床的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-1CA6140普通車床的結(jié)構(gòu)示意圖二、相關(guān)知識(shí) 學(xué)習(xí)情境電氣控制系統(tǒng)的分析方法

電氣控制系統(tǒng)的分析是在掌握了機(jī)械設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成、運(yùn)行方式、相互關(guān)系以及各電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行電器的用途和控制等基本條件之后，才可對(duì)電氣控制線路進(jìn)行具體分析。分析的一般原則是：化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、集零為整、安全保護(hù)和全面檢查。常用分析電氣線路圖的方法有兩種：查線讀圖法和邏輯代數(shù)法。

查線讀圖法（又稱為直接讀圖法或跟蹤追擊法）是按照電氣控制線路圖，根據(jù)生產(chǎn)過程的工作步驟依次讀圖，一般按照以下步驟進(jìn)行。

1、了解生產(chǎn)工藝與執(zhí)行電器的關(guān)系

2、分析主電路

3、分析控制電路

4、分析輔助電路

5、分析聯(lián)鎖和保護(hù)環(huán)節(jié)

6、總體檢查三、項(xiàng)目實(shí)施

車床共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：M1為主軸電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，并通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。M2為冷卻電動(dòng)機(jī)，提供切削液。M3為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)刀架的快速移動(dòng)。控制要求如下： ①主電動(dòng)機(jī)M1完成主軸主運(yùn)動(dòng)和刀具的縱橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)為不調(diào)速的籠型異步電動(dòng)機(jī)，采用直接啟動(dòng)方式，主軸采用機(jī)械變速，正反轉(zhuǎn)采用機(jī)械換向機(jī)構(gòu)。②冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2加工時(shí)提供冷卻液，防止刀具和工件的溫升過高，采用直接啟動(dòng)方式和連續(xù)工作狀態(tài)。③電動(dòng)機(jī)M3為刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可根據(jù)使用需要隨時(shí)手動(dòng)控制啟停。圖2-2CA6140普通車床的的電氣控制原理圖2、電氣控制線路分析

CA6140型普通車床的電氣控制線路如圖3-3所示，其工作原理分析如下。（1）主電路分析（2）控制電路分析①主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制。 ②冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的控制。 ③刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的控制。3．保護(hù)環(huán)節(jié)分析4．輔助電路分析四、知識(shí)拓展—電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電氣原理圖設(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。 電氣原理圖設(shè)計(jì)是為滿足生產(chǎn)機(jī)械及其工藝要求而進(jìn)行的電氣控制設(shè)計(jì)；電氣工藝設(shè)計(jì)是為電氣控制裝置本身的制造、使用、運(yùn)行及維修的需要而進(jìn)行的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。

（一）設(shè)計(jì)的基本原則 在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一般應(yīng)遵循以下原則。

①最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求，這是電氣控制設(shè)計(jì)的依據(jù)。②在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、合理，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)，應(yīng)使控制系統(tǒng)力求操作簡(jiǎn)易，使用與維護(hù)方便。③正確、合理地選用電器元件，降低生產(chǎn)成本，確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。④為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備能力應(yīng)留有適當(dāng)余量，同時(shí)要考慮技術(shù)進(jìn)步和造型美觀。

（二）電氣原理圖設(shè)計(jì) 在電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)中，通常要遵循以下原則。（1）在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，力求使控制線路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì) ①盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電器元件，盡量減少電器元件的數(shù)量，盡量選用相同型號(hào)的電器元件以減少備用品的數(shù)量。②盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的、經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的基本控制電路，如圖2-3所示。

圖2-3選用標(biāo)準(zhǔn)的基本控制電路

圖2-4盡量減少不必要的觸頭③盡量減少不必要的觸頭。如圖2-4所示。

圖2-5壓縮連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度④盡量壓縮連接導(dǎo)線的數(shù)量和長(zhǎng)度。如圖2-5所示。

圖2-6減少電器元件的通電時(shí)間⑤盡量減少電器元件的通電時(shí)間和數(shù)量。如圖2-6所示。

（2）保證電氣控制電路工作的可靠性 保證電氣控制電路工作的可靠性，最主要的是選擇可靠的電器元件。此外，在具體的電氣控制電路設(shè)計(jì)上要注意以下幾點(diǎn)。①正確連接電器元件的觸頭。如圖2-5所示。 ②正確連接電器的線圈。 ③避免出現(xiàn)寄生電路，如圖2-7所示。在電氣控制電路的動(dòng)作過程中，發(fā)生意外接通的電路稱為寄生電路。寄生電路將破壞電器元件和控制電路的工作順序或造成誤動(dòng)作。

圖2-7寄生電路

④在頻繁操作的可逆電路中，正反向接觸器之間要有必要的電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖。⑤設(shè)計(jì)的電氣控制電路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)的情況，并據(jù)此來決定電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式是直接啟動(dòng)還是間接啟動(dòng)。⑥在設(shè)計(jì)電氣控制電路時(shí)，應(yīng)充分考慮繼電器觸頭的接通和分?jǐn)嗄芰?。要增加接通能力，可用多觸點(diǎn)并聯(lián)；要增加分?jǐn)嗄芰Γ捎枚嘤|點(diǎn)串聯(lián)。

（三）電氣工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)的目的是為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求。電氣工藝設(shè)計(jì)在電氣原理圖設(shè)計(jì)完成之后就可進(jìn)行，首先進(jìn)行電氣控制設(shè)備總體配置即總裝配圖、總接線圖設(shè)計(jì)；然后再進(jìn)行各部分電氣裝配圖與接線圖的設(shè)計(jì)，列出各部分的元件目錄、進(jìn)出線號(hào)以及主要材料清單；最后編寫使用說明書。其主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。

1、總體配置設(shè)計(jì)總體配置設(shè)計(jì)是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖的形式來表達(dá)，圖中應(yīng)反應(yīng)出各部分主要組件的位置及各部分的接線關(guān)系、走線方式及使用管線等要求。

（1）組件的劃分原則 ①將功能類似的元件組合在一起，可構(gòu)成控制面板、電氣控制盤、電源等組件。②盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中。③將強(qiáng)電與弱電控制器分離，以減少干擾。④將外形尺寸相同、重量相近的電器組合在一起，力求整齊美觀。⑤將需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起，便于檢查與調(diào)試。

（2）電氣控制設(shè)備的各部分及組件之間的接線方式 ①電器板、控制板、機(jī)床電器的進(jìn)出線一般采用接線端子。②被控制設(shè)備與電器箱之間采用多孔接插件，便于拆裝、搬運(yùn)。③印刷電路板與弱電控制組件之間宜采用各種類型接插件。

2、元器件布置圖的設(shè)計(jì) 元器件布置圖是指某些電器元件按一定的原則組合，如電氣控制箱中的電器板、控制面板、放大器等。元器件布置圖的設(shè)計(jì)依據(jù)是部件原理圖。

3．電氣部件接線圖的繪制 電氣部件接線圖是根據(jù)部件電氣原理圖及元器件布置圖來繪制的，它表示了成套裝置的電路連接關(guān)系，是電氣安裝接線和查線的依據(jù)。

4．電氣箱及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的設(shè)計(jì) 在電氣控制比較簡(jiǎn)單時(shí)，電氣控制板往往附在生產(chǎn)機(jī)械上；而在控制系統(tǒng)比較復(fù)雜或由于生產(chǎn)環(huán)境或操作需要時(shí)，采用單獨(dú)的電氣控制箱，以利制造、使用和維護(hù)。電氣控制箱設(shè)計(jì)要考慮電氣箱總體尺寸及結(jié)構(gòu)方式、方便安裝、調(diào)整及維修要求并利于箱內(nèi)電器的通風(fēng)散熱。大型控制系統(tǒng)，電氣箱常設(shè)計(jì)成立柜式或工作臺(tái)式，小型控制設(shè)備則設(shè)計(jì)成臺(tái)式、手提式或懸掛式。

5、各類元器件及材料清單的匯總 在電氣控制原理圖及工藝設(shè)計(jì)結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)各種圖紙，對(duì)設(shè)備需要的各種零件及材料進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，列出外購件清單表，標(biāo)準(zhǔn)件清單表，主要材料消耗定額表及輔助材料消耗定額表，供有關(guān)部門備料。

6．編寫設(shè)計(jì)說明書及使用說明書 設(shè)計(jì)說明及使用說明是設(shè)計(jì)審定及調(diào)試、使用、維護(hù)過程中不可缺少的技術(shù)資料，應(yīng)包含以下主要內(nèi)容。①拖動(dòng)方案選擇依據(jù)及本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)。 ②主要參數(shù)的計(jì)算過程。③設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的核算與評(píng)價(jià)。 ④設(shè)備調(diào)試要求與調(diào)試方法。 ⑤設(shè)備使用、維護(hù)要求及注意事項(xiàng)。

項(xiàng)目二Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路的分析與常見故障排除一、任務(wù)導(dǎo)入

鉆床是一種用途廣泛的機(jī)床，可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。按鉆床的結(jié)構(gòu)形式可分為：立式鉆床、臥式鉆床、臺(tái)式鉆床和搖臂鉆床等。 搖臂鉆床一般由底座、立柱、搖臂和主軸箱等部件組成，如圖2-8所示。

圖2-8Z3040搖臂鉆床示意圖

搖臂鉆床具有下列運(yùn)動(dòng)：主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)及軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)一邊作縱向進(jìn)給；主軸箱沿?fù)u臂的水平移動(dòng)；搖臂沿立柱的升降運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。二、相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)情境電氣控制系統(tǒng)檢修

常見的電氣故障有：斷路性故障、短路性故障、接地故障等。電氣設(shè)備的故障檢修包括檢測(cè)和修理，檢測(cè)主要是判斷故障產(chǎn)生的確切部位，修理則是對(duì)故障部分進(jìn)行修復(fù)。（一）檢修工具 電氣控制線路的故障檢修范圍包括電動(dòng)機(jī)、電器元件及電氣線路等。電氣線路檢修時(shí)常用的工具有：試電筆、試燈、電池?zé)?、萬用表、兆歐表等。

（二）檢修步驟

1．故障調(diào)查 在檢修前，應(yīng)通過“問、嗅、看、聽、摸”來了解故障前后的操作情況和故障發(fā)生后出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，以便根據(jù)故障現(xiàn)象迅速地判斷出故障發(fā)生的部位，進(jìn)而準(zhǔn)確地排除故障。“問、嗅、看、聽、摸”是尋找故障的第一步，有些故障還應(yīng)作進(jìn)一步檢查。

2．電路分析 分析電路時(shí)，通常先從主電路入手，了解工業(yè)機(jī)械各運(yùn)動(dòng)部件和機(jī)構(gòu)采用了幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)，與每臺(tái)電動(dòng)機(jī)相關(guān)的電器元件有那些，采用了何種控制，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)主電路所用電器元件的文字符號(hào)、圖區(qū)號(hào)及控制要求，找到相應(yīng)的控制電路。3．?dāng)嚯姍z查 檢查前先斷開機(jī)床總電源，然后根據(jù)電路分析的結(jié)果，即故障可能產(chǎn)生的部位，逐步找出故障點(diǎn)。

4．通電檢查 在外部檢查發(fā)現(xiàn)不了故障時(shí)，可對(duì)電氣線路作通電試驗(yàn)檢查。（三）檢修方法 一般的檢查和分析方法有通電檢查法、斷電檢查法等。1．通電檢查法 檢修時(shí)合上電源開關(guān)通電，適當(dāng)配合一些按鈕等的操作，用試電筆、校燈、萬用表電壓擋、短接法等進(jìn)行檢修。圖2-9試電筆檢修斷路故障①試電筆檢修法。圖2-10校燈檢修斷路故障②校燈檢修法。圖2-11電壓的分階測(cè)量法③電壓的分階測(cè)量法。圖2-12電壓的分段測(cè)量法④電壓的分段測(cè)量法。

圖2-13局部短接法⑤局部短接法。

圖2-14長(zhǎng)短接法⑥長(zhǎng)短接法。

2．?dāng)嚯姍z查法 斷電檢查法必須先切斷電源，并保證整個(gè)電路無電，然后用萬用表電阻擋、電池?zé)舻扰袛喙收宵c(diǎn)。①電阻法。 ②分階測(cè)量法。③分段測(cè)量法。 ④用電阻法檢修短路故障。 ⑤電池?zé)魴z修法。

圖2-15電阻的分階測(cè)量法

圖3-26電源間的短路故障三、項(xiàng)目實(shí)施

圖2-16Z3040搖臂鉆床電氣控制線路

1、主電路分析

2、控制電路分析

3、保護(hù)環(huán)節(jié)、照明及冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制

項(xiàng)目三T68臥式鏜床常見故障分析

一、任務(wù)導(dǎo)入鏜床是一種精密加工機(jī)床，主要用于加工工件上的精密圓柱孔。這些孔的軸心線往往要求嚴(yán)格地平行或垂直，相互間的距離也要求很準(zhǔn)確。這些要求都是鉆床難以達(dá)到的。而鏜床本身剛性好，其可動(dòng)部分在導(dǎo)軌上的活動(dòng)間隙很小，且有附加支撐，所以，能滿足上述加工要求。鏜床除能完成鏜孔工序外，在萬能鏜床上還可以進(jìn)行鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、車及銑等工序。因此，鏜床的加工范圍很廣。按用途的不同，鏜床可分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床及專門化鏜床等。鏜床加工范圍廣，運(yùn)動(dòng)部件多，調(diào)速范圍廣，對(duì)電力拖動(dòng)及控制提出了如下要求：（1）為了適應(yīng)各種工件的加工要求，主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有較大的調(diào)速范圍，在機(jī)械調(diào)速的基礎(chǔ)上又采用雙速電機(jī)，這樣既擴(kuò)大了調(diào)速范圍，又使機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化。（2）變速時(shí)，為使滑移齒輪能順利進(jìn)入正常嚙合位置，應(yīng)有低速或斷續(xù)變速?zèng)_動(dòng)。（3）主軸能作正反轉(zhuǎn)低速點(diǎn)動(dòng)調(diào)整，要求對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制。（4）為使主軸迅速、準(zhǔn)確停車，主軸電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有電氣制動(dòng)。二、相關(guān)知識(shí)

1、臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)

T68臥式鏜床主要由床身、前立柱、鏜頭架（即主軸箱）、鏜軸（即主軸）、工作臺(tái)、后立柱、尾架等部分組成，如圖2-18所示。圖2-18T68型臥式鏜床主要結(jié)構(gòu)圖

2、運(yùn)動(dòng)形式

T68臥式鏜床的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由同一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)M1拖動(dòng)，運(yùn)