模塊二 常用機床控制電路的分析與故障排除

模塊二常用機床控制電路的分析與故障排除項目一

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目二T68型臥式鏜床常見故障分析項目三

一、任務(wù)導入普通車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床，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 學習情境電氣控制系統(tǒng)的分析方法

電氣控制系統(tǒng)的分析是在掌握了機械設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成、運行方式、相互關(guān)系以及各電動機和執(zhí)行電器的用途和控制等基本條件之后，才可對電氣控制線路進行具體分析。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)鎖和保護環(huán)節(jié)

6、總體檢查三、項目實施

車床共有三臺電動機：M1為主軸電動機，拖動主軸旋轉(zhuǎn)，并通過進給機構(gòu)實現(xiàn)進給運動。M2為冷卻電動機，提供切削液。M3為快速移動電動機，拖動刀架的快速移動?？刂埔笕缦拢?①主電動機M1完成主軸主運動和刀具的縱橫向進給運動的驅(qū)動，電動機為不調(diào)速的籠型異步電動機，采用直接啟動方式，主軸采用機械變速，正反轉(zhuǎn)采用機械換向機構(gòu)。②冷卻泵電動機M2加工時提供冷卻液，防止刀具和工件的溫升過高，采用直接啟動方式和連續(xù)工作狀態(tài)。③電動機M3為刀架快速移動電動機，可根據(jù)使用需要隨時手動控制啟停。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主軸電動機M1的控制。 ②冷卻泵電動機M2的控制。 ③刀架快速移動電動機M3的控制。3．保護環(huán)節(jié)分析4．輔助電路分析四、知識拓展—電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計包括電氣原理圖設(shè)計和電氣工藝設(shè)計兩部分。 電氣原理圖設(shè)計是為滿足生產(chǎn)機械及其工藝要求而進行的電氣控制設(shè)計；電氣工藝設(shè)計是為電氣控制裝置本身的制造、使用、運行及維修的需要而進行的生產(chǎn)工藝設(shè)計。

（一）設(shè)計的基本原則 在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計中，一般應遵循以下原則。

①最大限度地滿足生產(chǎn)機械和生產(chǎn)工藝對電氣控制的要求，這是電氣控制設(shè)計的依據(jù)。②在滿足控制要求的前提下，設(shè)計方案力求簡單、經(jīng)濟、合理，不宜盲目追求自動化和高指標，應使控制系統(tǒng)力求操作簡易，使用與維護方便。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為適應生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇控制設(shè)備時，設(shè)備能力應留有適當余量，同時要考慮技術(shù)進步和造型美觀。

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

圖2-3選用標準的基本控制電路

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壓縮連接導線的長度④盡量壓縮連接導線的數(shù)量和長度。如圖2-5所示。

圖2-6減少電器元件的通電時間⑤盡量減少電器元件的通電時間和數(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)計上要注意以下幾點。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)鎖和機械聯(lián)鎖。⑤設(shè)計的電氣控制電路應能適應所在電網(wǎng)的情況，并據(jù)此來決定電動機的啟動方式是直接啟動還是間接啟動。⑥在設(shè)計電氣控制電路時，應充分考慮繼電器觸頭的接通和分斷能力。要增加接通能力，可用多觸點并聯(lián)；要增加分斷能力，可用多觸點串聯(lián)。

（三）電氣工藝設(shè)計 工藝設(shè)計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)計在電氣原理圖設(shè)計完成之后就可進行，首先進行電氣控制設(shè)備總體配置即總裝配圖、總接線圖設(shè)計；然后再進行各部分電氣裝配圖與接線圖的設(shè)計，列出各部分的元件目錄、進出線號以及主要材料清單；最后編寫使用說明書。其主要內(nèi)容有以下幾個方面。

1、總體配置設(shè)計總體配置設(shè)計是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖的形式來表達，圖中應反應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、機床電器的進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。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 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．電氣箱及非標準零件圖的設(shè)計 在電氣控制比較簡單時，電氣控制板往往附在生產(chǎn)機械上；而在控制系統(tǒng)比較復雜或由于生產(chǎn)環(huán)境或操作需要時，采用單獨的電氣控制箱，以利制造、使用和維護。電氣控制箱設(shè)計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)電器的通風散熱。大型控制系統(tǒng)，電氣箱常設(shè)計成立柜式或工作臺式，小型控制設(shè)備則設(shè)計成臺式、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)計結(jié)束后，應根據(jù)各種圖紙，對設(shè)備需要的各種零件及材料進行綜合統(tǒng)計，列出外購件清單表，標準件清單表，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)計說明書及使用說明書 設(shè)計說明及使用說明是設(shè)計審定及調(diào)試、使用、維護過程中不可缺少的技術(shù)資料，應包含以下主要內(nèi)容。①拖動方案選擇依據(jù)及本設(shè)計的主要特點。 ②主要參數(shù)的計算過程。③設(shè)計任務(wù)書中要求的各項技術(shù)指標的核算與評價。 ④設(shè)備調(diào)試要求與調(diào)試方法。 ⑤設(shè)備使用、維護要求及注意事項。

項目二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)導入

鉆床是一種用途廣泛的機床，可進行鉆孔、擴孔、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動：主軸旋轉(zhuǎn)主運動及軸向進給運動，即鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)一邊作縱向進給；主軸箱沿搖臂的水平移動；搖臂沿立柱的升降運動和回轉(zhuǎn)運動。二、相關(guān)知識學習情境電氣控制系統(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和修理，檢測主要是判斷故障產(chǎn)生的確切部位，修理則是對故障部分進行修復。（一）檢修工具 電氣控制線路的故障檢修范圍包括電動機、電器元件及電氣線路等。電氣線路檢修時常用的工具有：試電筆、試燈、電池燈、萬用表、兆歐表等。

（二）檢修步驟

1．故障調(diào)查 在檢修前，應通過“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，進而準確地排除故障?！皢?、嗅、看、聽、摸”是尋找故障的第一步，有些故障還應作進一步檢查。

2．電路分析 分析電路時，通常先從主電路入手，了解工業(yè)機械各運動部件和機構(gòu)采用了幾臺電動機，與每臺電動機相關(guān)的電器元件有那些，采用了何種控制，然后根據(jù)電動機主電路所用電器元件的文字符號、圖區(qū)號及控制要求，找到相應的控制電路。3．斷電檢查 檢查前先斷開機床總電源，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。

4．通電檢查 在外部檢查發(fā)現(xiàn)不了故障時，可對電氣線路作通電試驗檢查。（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 檢修時合上電源開關(guān)通電，適當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電壓的分階測量法③電壓的分階測量法。圖2-12電壓的分段測量法④電壓的分段測量法。

圖2-13局部短接法⑤局部短接法。

圖2-14長短接法⑥長短接法。

2．斷電檢查法 斷電檢查法必須先切斷電源，并保證整個電路無電，然后用萬用表電阻擋、電池燈等判斷故障點。①電阻法。 ②分階測量法。③分段測量法。 ④用電阻法檢修短路故障。 ⑤電池燈檢修法。

圖2-15電阻的分階測量法

圖3-26電源間的短路故障三、項目實施

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、保護環(huán)節(jié)、照明及冷卻泵電動機的控制

項目三T68臥式鏜床常見故障分析

一、任務(wù)導入鏜床是一種精密加工機床，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格地平行或垂直，相互間的距離也要求很準確。這些要求都是鉆床難以達到的。而鏜床本身剛性好，其可動部分在導軌上的活動間隙很小，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行鏜、鉆、擴、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、坐標鏜床、金剛鏜床及專門化鏜床等。鏜床加工范圍廣，運動部件多，調(diào)速范圍廣，對電力拖動及控制提出了如下要求：（1）為了適應各種工件的加工要求，主軸運動和進給運動都有較大的調(diào)速范圍，在機械調(diào)速的基礎(chǔ)上又采用雙速電機，這樣既擴大了調(diào)速范圍，又使機床傳動機構(gòu)簡化。（2）變速時，為使滑移齒輪能順利進入正常嚙合位置，應有低速或斷續(xù)變速沖動。（3）主軸能作正反轉(zhuǎn)低速點動調(diào)整，要求對主軸電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)及點動控制。（4）為使主軸迅速、準確停車，主軸電動機應具有電氣制動。二、相關(guān)知識

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、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、運動形式

T68臥式鏜床的主運動與進給運動由同一臺雙速電動機M1拖動，運