M7120M7120平面磨床电气线路平面磨床电气线路的安装的安装( (故障排除故障排除) )表14-1 M7120平面磨床电气线路的安装的实训设备和元件明细表代号名称型号规格数量M1液压泵电动机JO2-21-41.1kW、380V、1410r/min1M2砂轮电动机JO2-31-23 kW、2860r/min1M3冷却泵电动机PB-25A0.12 kW、3000r/min1M4砂轮升降电动机JO3-301-40.75 kW、1410r/min1QS电源开关HZ1-25/3三极、35A1FU1熔断器RL1-60/25500V、60A、配熔体25A3FU2 FU7熔断器RL1-15/4500V、15A、配熔体4A8KM1KM6交流接触器CJ10-1010A、线圈电压110V2KT时间继电器JS7-2A线圈电压380V(代用)1FR1FR3热继电器JR10-10/3整定电流分别为2.71A、6.18A、0.47A1SB1SB10按钮LA2-3H保护式、220V、5A、按钮数1010TC控制变压器BK200380V/135、110、24、6 V在抽头中1YH电磁吸盘HDP110 V、1.45 A1KUV欠电压继电器1C电容5uF、300V1R电阻GF型500、50W1表14-1 M7120平面磨床电气线路的安装的实训设备和元件明细表HL1HL5指示灯XD1型6 V5SA台灯开关1EL工作照明灯24 V、40W（需配灯泡）1XS1、XP1接插件CY0-36三极1XS2、XP2CY0-36二极1XB接零牌2CZ11C1V整流器2CZ11C30A、600V4XT端子板JD0-1020500V、10A、20节1主电路导线BVR-1.51.5mm2(70. 52mm)若干控制电路导线BVR-1.01 mm2 (70.43mm)若干14.3 相关知识相关知识 前面已对常用控制电器与继电器接触器控制的基本环节进行了讨论和分析，它是电器控制线路的基本组成部分。从课题开始我们将在此基础上对工厂生产机械的电气控制进行分析和研究，以期学会分析工厂电气控制设备的电气控制线路的方法；加深对典型控制环节的理解；熟悉机、电、液在控制中的相互配合，为机床控制线路及其它生产机械的电气控制的设计、安装、调整、运行等打下一定基础。 机床的电气控制，不仅要求能够实现起动、制动、反向和调速等基本要求，以及要保证机床各个运动的准确和协调，而且能够满足生产工艺提出的各种要求，具有各种保护装置，工作可靠，实现操作自动化等。 在学习与分析机床电气控制设备时应注意以下几个问题， 1对机床的基本结构、运动情况、工艺要求应有一般的了解。这样才了解控制对象，明确控制要求，因为这些都是设计机床电气控制的依据，或是机床电气控制的目的。 2应了解机械操作手柄与电气元件的关系；了解机床运动机构与电器元件的关系；了解机床液压系统与电气控制的关系。 3按照“化整为零看电路，积零为整看全部”的方法，将整个控制系统按功能不同分成若干局部控制电路，逐一进行分析。分析时应注意各局部控制电路之间的联锁关系。最后再统观整个电路。 4应抓住各机床电气控制系统的特点，深刻理解各电气元件的作用，学会分析的方法，养成分析的习惯。 本任务将介绍几台常用典型机床控制线路为例，进一步阐明各典型控制环节的应用，分析机床控制线路的组成，进一步提高分析能力、阅读图能力，加深对基本控制电路的认识。同时，也对组合机床的电气控制进行部分介绍与分析。项目学习情境项目学习情境1 普通车床的电气控制线路和常见故障分析普通车床的电气控制线路和常见故障分析 车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用于切削外圆、内圆、端面、螺纹和定形表面，也可用于钻头、绞刀、镗刀等加工。 普通车床有两个主要运动部分，一是卡盘或顶尖带着工件的旋转运动，即车床主轴的运动；另一个是溜板带着刀架的直线运动，称为进给运动。车床工作时，绝大部分功率消耗在主轴运动上。下面以CA6140车床为例进行介绍。1CA6140普通车床结构和运动分析 普通车床主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆和丝杠等部分组成，普通车床结构示意图如图14-1所示。 车床的切削运动包括工件旋转的主运动和刀具的直线进给运动。车削速度是指工件与刀具接触点的相对速度。根据条件的不同，要求主轴有不同的切削速度。主轴变速主要由主轴电动机经皮带传递到主轴变速箱来实现。CA6140型车床主轴正转速度有24种，反转速度有12 种。 车床进给运动是刀架带动刀具的直线运动。溜板箱把丝杠或光杆的转动传递给刀架部分，变换溜板箱外的手柄位置，使车刀做纵向或横向进给。 车床的辅助运动指车床上除切削运动以外的其他一切必须的运动，如尾架的纵向移动、工件的卡紧和放松等。图14-1 普通车床结构示意图1-进给箱2-挂轮箱 3-主轴变速箱 4-溜板刀架5-溜板箱6-尾架7-丝杠8-光杆9-床身2电力拖动特点及控制要求 （1）主拖动电动机从经济性、可靠性考虑，一般选用三相笼型异步电动机，不进行电气调速。为满足调速要求，采用机械变速，主拖动电动机与主轴间采用齿轮变速箱。 （2）为了车削螺纹（主轴要求有正反转），对于小型车床，主轴正反转由主拖动电动机正反转来实现，当主拖动电动机容量较大时，主轴上正反转采用电磁摩擦离合器的机械方法来实现。 （3）主电机起动停止应能实现自动控制，采用按钮操作，容量小的可直接起动，容量大的常采用Y-减压起动，停车必须有制动措施，一般采用机械或电气制动的方法。 （4）车削加工时，刀具与工件温度较高，必须配合冷却，且冷却泵电机应在主轴电机起动之后方可选择起动与否，当主轴电机停止时，冷却泵电机应立即停止。 （5）控制电路应具有必要的过载，短路，失欠压等保护装置，同时还应有安全可靠的电压和局部照明装置（即必须使用36或24的安全电压）。3电气控制电路分析 图14-2为CA6140型普通车床的电气控制线路，分为主电路、控制电路及照明电路三部分。 （1）主电路分析 主电路中共有三台电动机。M1为主轴电动机；M2为冷却泵电动机；M3为刀架快速移动电动机。 三相交流电源经转换开关QS1引入。主轴电动机M1由接触器KM1控制起动，热继电器FR1为主轴电动机M1的过载保护。冷却泵电动机M2由中间继电器KA1控制起动停止，热继电器FR2为其过载保护。刀架快速移动电动机M3由中间继电器KA2控制起动停止，由于M3是短期工作，故未设过载保护。图14-2 CA6140型普通车床的电气控制线路（2）控制电路分析 控制回路的电源由控制变压器TC二次侧输出110V电压提供（或用220V）。 主轴电动机的控制 按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电动作，其主触点闭合，主轴电动机M1起动运行，同时，KM1的自锁触点和另一副动合触点闭合。按下停止按钮SB1，主轴电动机M1停车。 冷却泵电动机控制 如果车削加工过程中，工艺需要使用冷却液时，可先合上开关QS2 ，在主轴电机M1运转情况下，接触器KA1线圈得电吸合，其主触点闭合，冷却泵电动机M2通电而运行。由电气原理图可知，只有当主轴电动机M1起动后，冷却泵M2才有可能起动，当M1停止运行时，M2也自动停止 。 刀架快速移动电动机的控制 刀架快速移动电动机M3的起动由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3控制，它与中间继电器KA2 组成点动控制环节，将操纵手柄扳到所需的方向，压下按钮SB3，继电器KA2得电吸合，M3起动，刀架就向指定方向快速移动。 照明与信号等电路分析 控制变压器TC的二次侧分别输出24V和6V电压，作为机床低压照明灯和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯，由开关SA控制；HL为电源的信号灯。它们分别采用FU4和FU3作短路保护。3电气线路常见故障分析 （1）主轴电动机M1不能起动 主轴电动机M1不能起动分为多种情况，例如，按下起动按钮SB2，M1不能起动；运行中突然停车，并且不能立即再起动；按下SB2，FU2熔丝熔断；当按下停止按钮SB1 后，再按起动按钮SB2，电动机M1不能再起动。 发生以上故障，应首先确定故障发生在主电路还是在控制电路，依据是接触器KM1是否吸合。若是主电路故障，应检查车间配电箱及支电路开关的熔断器熔丝是否熔断；导线连接是否有松脱现象；KM1主触点接触是否良好。若是控制电路故障，主要检查熔断器FU2是否熔断；过载保护FR1是否动作；接触器KM1线圈接线端子是否松脱；按钮SB1、SB2触点接触是否良好等。（2）主轴电动机M1起动后不能自锁 当按下起动按钮SB2时，主轴电动机能起动运转，但松开SB2后，M1也随之停止。造成这种故障的原因是接触器KM1动合辅助触点（自锁触点）的连接导线松脱或接触不良。（3）主轴电动机M1不能停止 这类故障的原因多数为接触器KM1的主触点发生熔焊或停止按钮SB1击穿短路或接触器KM1动合辅助触点（自锁触点）的连接点错误所致。（4）刀架快速移动电动机M3不能起动 首先检查熔断器FU1的熔丝是否熔断，然后检查中间继电器KA2触点的接触是否良好；若无异常或按下点动按钮SB3时继电器KA2不吸合，则故障必在控制电路中。这时应依次检查热继电器FR1和FR2的动断触点，点动按钮SB3及继电器KA2的线圈是否有断路现象。项目学习情境项目学习情境2 2 平面磨床电气控制线路和常见故障分析平面磨床电气控制线路和常见故障分析 磨床是机械制造中广泛用于获得高精度高质量零件表面加工的精密机床，它是利用砂轮周边或端面进行加工的，磨床的种类很多，按其性质可分为外圆磨床、内圆磨床、内外圆磨床、平面磨床、工具磨床以及一些专用磨床。磨床上的主切削刀具是砂轮，平面磨床就是用砂轮来磨削加工各种零件的平面的最普通的一种机床。1M7120平面磨床结构和运动分析 M7120平面磨床结构如图143所示。它由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱及撞块等组成。 工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件，工作台在床身的导轨上作往返运动，主轴可在床身的横向导轨上作横向进给运动，砂轮箱可在立柱导轨上作垂直运动。平面磨床的主运动是砂轮的旋转运动。工作台的纵向往返移动为进给运动，砂轮箱升降运动为辅助运动。工作台每完成一次纵向进给时，砂轮自动作一次横向进给，当加工完整个平面以后，砂轮由手动作垂直进给。 M7120平面磨床共有四台电动机，砂轮电动机是主运动电动机，直接带动砂轮旋转；砂轮升降电动机拖动拖板沿立柱导轨上下移动；液压泵电动机拖动高压油泵，高压油供给液压系统；工作台的往复运动是由液压系统传动的；冷却泵由另一台电动机拖动。2电力拖动特点及控制要求（1）电力拖动的特点 采用多电机拖动，机床运行要求平稳，采用液压传动台，由单独的电动机拖动液压泵；砂轮要求高速旋转，主电动机采用一对磁极的异步电动机；为保持工件的精度，用电磁吸盘吸牢工件；磨削过程中必须提供冷却液，要有冷却泵。四台电机全部采用普通笼型交流异步电动机，磨床的砂轮，砂轮箱升降和冷却泵不要求调速；工作台往返运动是靠液压传动装置进行的，采用液压无级调速，运行平稳；换向是通过工作台上的撞块碰撞床身上的液压换向开关来实现的。图143 M7120型平面磨床结构示意图l-床身 2-工作台 3-电磁吸盘4-砂轮箱 5-滑座 6-立柱 7-撞块（2）控制要求 砂轮电动机，液压泵电动机和冷却泵电动机只要求单方向旋转，因容量不大，故采用直接起动。砂轮箱升降电动机要求能正反转。 冷却泵电动机要求在砂轮电动机运转后才能起动。 应具有完善的保护环节，如电动机的短路保护、过载保护、零压保护、电磁吸盘的欠压保护等。同时电磁吸盘要有去磁控制环节。 有必要的信号指示和局部照明。3电气控制电路分析 如图14-4是M7120型平面磨床的电气控制原理图，该线路由主电路、控制电路、电磁吸盘控制电路和辅助电路四部分组成。（1）主电路分析 1M为液压泵电动机，由KM1主触点控制，2M为砂轮电动机，3M为冷却泵电动机，这两台电动机都由KM2的主触点控制。4M为砂轮箱升降电动机，由KM3、KM4的主触点分别控制。FU1对四台电动机和控制电路进行短路保护，FR1、FR2、FR3分别对1M、2M、3M进行过载保护。砂轮升降电动机因运转时间短，可以不设置过载保护。（2）控制电路分析 当电源电压正常时，整流电源输出直流电压也正常，合上电源总开关QS，则在图区17上的电压继电器KUV线圈通电吸合，使图区7上的常开触点闭合，为启动电机等有效操作做好准备。 液压泵电动机1M的控制 合上电源总开关QS，图区7上的常开触点KUV闭合，为液压电动机1M和砂轮电动机2M作好准备。按下SB3，接触器KM1线圈通电吸合，液压泵电动机1M启动运转。按下停止按钮SB2，1M停转。 砂轮电动机2M及冷却液泵电动机3M的控制 电动机2M及3M也必须在KUV通电吸合后才能启动。其的控制电路在图8、9区，冷却液泵电动机3M通过XS1与接触器KM2相接，如果不需要该电机工作，则可将XS1与XP1分开，否则，按启动按钮SB5，接触器KM2线圈通电吸合，2M与3M同时启动运转。按停止按钮SB4，则2M与3M同时停转。 砂轮升降电动机4M的控制 采用接触器联锁的点动正反转控制，控制电路位于图区11、12处，分别通过按下按钮SB6或SB7，来实现正反转控制，放开按钮，电动机4M停转，砂轮停止上升或下降。 电磁工作台的控制 电磁工作台又称电磁吸盘，它是固定加工工件的一种夹具。其控制电路位于图区13到21，当电磁工作台上放上铁磁材料的工件后，按下充磁按钮SB8，KM5通电吸合，电磁吸盘YH通入直流电流进行充磁将工件吸牢，加工完毕后，按下按钮SB9，KM5断电释放，电磁吸盘断电，但由于剩磁作用，要取下工件，必须再按下按钮SB10进行去磁，它通过接触器KM6的吸合，给YH通入反向直流电流来实现，但要注意按点动按钮SB10的时间不能过长，否则电磁吸盘将会被反向磁化而仍不能取下工件。 电路中电阻R和电容C是组成一个放电回路，当电磁吸盘在断电瞬间，由于电磁感应的作用，将会在YH两端产生一个很高的自感电动势，如果没有RC放电回路，电磁吸盘线圈及其他电器的绝缘将有被击穿的危险。 欠电压继电器并联在整流电源两端，当直流电压过低时，欠电压继电器立即释放，使液压泵电动机1M和砂轮电动机2M立即停转，从而避免由于电压过低使YH吸力不足而导致工件飞出造成事故。 （3）辅助电路 辅助电路主要是信号指示和照明电路，位于图22-30区，其中EL为局部照明灯，由控制变压器TC供电，工作电压为36V，由手动开关SA控制。其余信号灯由TC供电，工作电压为6.3V。HL1为电源指示灯，HL2为1M，HL3为2M，HL4为3M（或4M同时）运转的指示灯。，HL5为电磁吸盘的工作指示灯。4机床常见故障现象的分析 （1）电动机1M、2M、3M和4M不能启动 若四台电动机的其中一台不能启动，其故障的检查与分析方法较简单，与正转或正反转的基本控制环节类似，如果说有区别的话，只是控制电源采用控制变压器供电和3M在主电路采用了接插件连接。如果1M3M三台电动机都不能启动，则应检查电磁吸盘电路的电源是否接通，电路是否有故障，整流器的输出直流电压是否过低等，这些原因都会使欠电压继电器KUV不能吸合，造成图区7中KUV不能闭合，从而使KM1、KM2线圈不能获电所引起。 （2）电磁吸盘YH没有吸力 检查FU4、FU5是否熔断。 按下SB8，KM5吸合后，拔出YH的插头XP2，用万用表直流电压档测量插座XS2是否有电压，若有电且电压正常，则应检查YH线圈是否断路；若无电，则故障点一般在整流电路中。 检查整流器的输入交流电压和输出直流电压是否正常，若输出电压正常，则可检查KM5主触点接触是否良好和线头是否松脱。如输出电压为零，则应检查有否输入电压，若输人电压也正常，那末故障点可能就在整流器中，应检查桥臂上的二极管及接线是否存在断路故障，其方法可拔下FU4、FU5，逐个测量每只二极管的正反向电阻，二次测量读数都很大的一只二极管即为断路管；二次测量读数都很小或为零的管子为短路管；只有当二次读数相差很大时，管子的单向导电性能才良好，即为合格管，此时应检查桥堆的接点是否有松脱和脱焊故障。如果输入电压为零，应先检查FU4，然后再检查控制变压器TC的输入、输出电压是否正常，绕组是否有断路、短路故障。 （3）电磁吸盘吸力不足 一般是由于YH两端电压过低或YH线圈局部存在短路故障所致。 检查整流器输入端的交流电源电压是否过低，如果电压正常且整流器输出直流电压也正常，则可拔下YH的插头XP2，测量XP2插座两端的直流空载电压，若测得空载电压也正常，而接上YH后电压降落不大，则故障可能是由于YH部分线圈有断路故障或插销接触不良所致；如果空载电压正常，而接上YH后压降较大，则故障可能是由于YH线圈部分有短路点或KM5的主触点及各接处的接触电阻过大所致；如果测得空载电压过低，可先检查电阻R是否会因C被击穿而烧毁引起RC电路短路故障，否则，故障点在整流电路中。 如果前面检查都正常，仅为整流器输出直流电压过低，则故障点必定在整流电路。如测得直流电压约为额定值的一半，则应检查桥臂上的二极管是否有断路或接点脱落故障，除采用万用表检查外，还可用手模管壳温度是否正常，如有断路故障的一只二极管及与它相对的另一只二极管，由于没有流过电流，温度要比其他二只低。同时要注意二极管中是否有短路故障存在，如有一只二极管短路，则会使相邻一个桥臂上的二极管因流过短路电流而被烧毁，同时TC二次侧也有很大短路电流流过，若FU4选配过大，变压器也将有被烧毁的可能。 电磁吸盘重绕，在拆线时应记住每个线圈的圈数、绕向、放置方式，并且相同型号的导线绕。修理完毕，应进行吸力测试。 （4）电磁吸盘退磁效果差，造成工件难以取下 其故障原因在于退磁电压过高或去磁回路断开，无法去磁或去磁时间掌握不好等。14.414.4训练内容和步骤训练内容和步骤1M7120型平面磨床的电气控制线路的安装步骤及要求 （1）制作2010001600毫米的木制模拟板和16001800毫米立式铁质框架，并将模拟板紧固在框架上方沿线上。 模拟板分两个区域，大区在模拟板的左端，面积为8001000毫米，小区在模拟板的右端，面积为5001000毫米，中间留有3001000毫米的空区。 （2）按照编号原则在电气原理图上进行编制线号。 （3）按电器元件明细表配齐元件，并检验元件质量。 （4）按照电气原理图上编制的线号，预制好编码套管和元件文字符号的标志。 （5）在模拟板的大区内合理、牢固安装熔断器FU1FU7接触器KM1KM6、热继电器FR1FR3、控制变压器TC、硅整流器VC、欠电压继电器KUV、插座XS1和XS2、电阻R、电容C、走线槽和接线端子板等。 在模拟板的小区内也应牢固、合理安装电源开关QS、按钮SB1SB10、机床局部工作照明灯、指示灯、接线端子板等。 安装时、电器元件的位置应考虑到走线方便和检修安全，同时应电源开关安装在右上角，并在各电器元件的近处贴上文字符号的标志。 （6）电动机及电磁吸盘可安装在模拟板的大区正下方，若采用灯箱代替时，灯箱可固定在模拟板的中间空区内，但接线仍按控制板外部布线要求进行敷设。 （7）选配合适的导线，模拟板内部导线采用BVR塑铜线，接到电动机及电源进线采用四芯橡套绝缘电缆线，接到电磁吸盘及模拟板二区域的连接线，采用BVR塑铜线并应穿导线通道内加以保护。14.5 14.5 实训报告要求和考核标准实训报告要求和考核标准( (实训考核标准见实训考核标准见表表14-2) ) （8）布线时，模拟板大区内采用走线槽的敷设方法，接到电动机或两区域间的导线必须经过接线端子板。在按原理图正确接线的同时，应在导线的线头上套有与原理图一致线号编码套管。 （9）检查布线的正确性和各接点的可靠性，同时进行绝缘电阻的测量和接地通道是否连续的试验。 （10）清理安装场地并进行通电空运转试验。通电时要密切注意电动机、电器元件及线路有无异常现象，若有，应立即切断电源进行检查，找出故障原因并进行排除后再通电试验。2注意事项 （1）安装时，必须认真、细致地做好线号的安置工作，不得产生差错。 （2）如通道内导线根数较多时，应按规定放好备用导线，并将导线通道牢固地支承住。 （3）通电前，检查布线是否正确，应一个环节一个环节地进行，以防止由于漏检而产生通电不成功。 （4）安装整流电路不可将整流二极管的极性接错或漏接散热器，否则会产生二极管和控制变压器因短路和二极管过热而烧毁。 （5）必须遵守安全规程，做到安全操作。3组织教学 在实施本安装课题时，除要求学生掌握机床的控制原理、操作方法、安装步骤和要求外，重点是要逐步培养学生的组织能力、操作技巧、思维能力（代用或自在电磁吸盘、欠电压继电器等）和要树立团结互助协作的精神。实训考核标准见表14-2考核项目考核内容配分考核要求及评分标准得分电器安装电路接线电器安装电路连接电机接线30分整流器、电磁吸盘安装到位10分主、辅助电路连接正确10分四个电机、指示照明灯接线10分实训报告按照报告要求完成、正确40分报告内容40分安全文明团结协作通电试验系统组成系统运行运行结果分析30分能说明系统组成10分系统运行正常10分会分析运行结果10分实际总得分教师签字