模块二模块二常用机床控制电路的常用机床控制电路的分析与故障排除分析与故障排除项目一项目一 CA6140 CA6140型普通车床电气控制电路的分析型普通车床电气控制电路的分析Z3040Z3040型摇臂钻床电气控制电路的分析与常型摇臂钻床电气控制电路的分析与常见故障排除见故障排除项目二项目二T68T68型卧式镗床常见故障分析型卧式镗床常见故障分析项目三项目三 一、任务导入一、任务导入 普通车床是一种应用极为广泛的金属切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、螺纹削机床，主要用于加工各种回转表面、螺纹和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔等切和端面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔等切削加工。根据结构和用途的不同，车床可分削加工。根据结构和用途的不同，车床可分成普通车床、立式车床、六角车床和仿形车成普通车床、立式车床、六角车床和仿形车床等。图床等。图2-1为为CA6140普通车床的结构示意普通车床的结构示意图。图。 图2-1 CA6140普通车床的结构示意图二、相关知识二、相关知识 学习情境学习情境 电气控制系统的分析方法电气控制系统的分析方法 电气控制系统的分析是在掌握了机械设备及电气电气控制系统的分析是在掌握了机械设备及电气控制系统的构成、运行方式、相互关系以及各电动机控制系统的构成、运行方式、相互关系以及各电动机和执行电器的用途和控制等基本条件之后，才可对电和执行电器的用途和控制等基本条件之后，才可对电气控制线路进行具体分析。气控制线路进行具体分析。 分析的一般原则是：分析的一般原则是：化整为零、顺藤摸瓜、先主化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。后辅、集零为整、安全保护和全面检查。 常用分析电气线路图的方法有两种：查线读图法常用分析电气线路图的方法有两种：查线读图法和逻辑代数法。和逻辑代数法。 查线读图法（又称为直接读图法或跟踪查线读图法（又称为直接读图法或跟踪追击法）是按照电气控制线路图，根据生产追击法）是按照电气控制线路图，根据生产过程的工作步骤依次读图，一般按照以下步过程的工作步骤依次读图，一般按照以下步骤进行。骤进行。 1、了解生产工艺与执行电器的关系、了解生产工艺与执行电器的关系 2、分析主电路、分析主电路 3、分析控制电路、分析控制电路 4、分析辅助电路、分析辅助电路 5、分析联锁和保护环节、分析联锁和保护环节 6、总体检查、总体检查 三、项目实施三、项目实施 车床共有三台电动机：车床共有三台电动机：M1为主轴电动机，为主轴电动机， 拖动主轴旋转，并通过进给机构实现进给运动。拖动主轴旋转，并通过进给机构实现进给运动。 M2为冷却电动机，提供切削液。为冷却电动机，提供切削液。M3为快速移动电动为快速移动电动机，拖动刀架的快速移动。机，拖动刀架的快速移动。控制要求如下：控制要求如下： 主电动机主电动机M1完成主轴主运动和刀具的纵横完成主轴主运动和刀具的纵横向进给运动的驱动，电动机为不调速的笼型异步电动向进给运动的驱动，电动机为不调速的笼型异步电动机，采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转机，采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向机构。采用机械换向机构。 冷却泵电动机冷却泵电动机M2加工时提供冷却液，防止刀加工时提供冷却液，防止刀具和工件的温升过高，采用直接启动方式和连续工作具和工件的温升过高，采用直接启动方式和连续工作状态。状态。 电动机电动机M3为刀架快速移动电动机，可根据使为刀架快速移动电动机，可根据使用需要随时手动控制启停。用需要随时手动控制启停。图2-2 CA6140普通车床的的电气控制原理图 2、电气控制线路分析、电气控制线路分析CA6140型普通车床的电气控制线路型普通车床的电气控制线路 如如图图3-3所示，其工作原理分析如下。所示，其工作原理分析如下。 （1）主电路分析）主电路分析 （2）控制电路分析）控制电路分析 主轴电动机主轴电动机M1的控制。的控制。 冷却泵电动机冷却泵电动机M2的控制。的控制。 刀架快速移动电动机刀架快速移动电动机M3的控制。的控制。3保护环节分析保护环节分析4辅助电路分析辅助电路分析四、知识拓展四、知识拓展电气控制系统设计电气控制系统设计 电气控制系统设计包括电气原理图设电气控制系统设计包括电气原理图设 计和电气工艺设计两部分。计和电气工艺设计两部分。电气原理图设计是为满足生产机械及其电气原理图设计是为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计；电气工艺设工艺要求而进行的电气控制设计；电气工艺设计是为电气控制装置本身的制造、使用、运行计是为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。及维修的需要而进行的生产工艺设计。（一）设计的基本原则（一）设计的基本原则在电气控制系统的设计中，一般应遵循在电气控制系统的设计中，一般应遵循以下原则。以下原则。 最大限度地满足生产机械和生产工最大限度地满足生产机械和生产工 艺对电气控制的要求，这是电气控制设计的依艺对电气控制的要求，这是电气控制设计的依据。据。 在满足控制要求的前提下，设计方案力在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不宜盲目追求自动化和求简单、经济、合理，不宜盲目追求自动化和高指标，应使控制系统力求操作简易，使用与高指标，应使控制系统力求操作简易，使用与维护方便。维护方便。 正确、合理地选用电器元件，降低生产正确、合理地选用电器元件，降低生产成本，确保控制系统安全可靠地工作。成本，确保控制系统安全可靠地工作。 为适应生产的发展和工艺的改进，在选为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力应留有适当余量，同择控制设备时，设备能力应留有适当余量，同时要考虑技术进步和造型美观。时要考虑技术进步和造型美观。 （二）（二） 电气原理图设计电气原理图设计在电气控制原理图的设计中，通常要遵循在电气控制原理图的设计中，通常要遵循以下原则。以下原则。（1）在满足生产工艺要求的前提下，力）在满足生产工艺要求的前提下，力求使控制线路简单、经济求使控制线路简单、经济 尽量选用标准电器元件，尽量减少电尽量选用标准电器元件，尽量减少电器元件的数量，尽量选用相同型号的电器元件器元件的数量，尽量选用相同型号的电器元件以减少备用品的数量。以减少备用品的数量。 尽量选用标准的、常用的、经过实践考尽量选用标准的、常用的、经过实践考验的基本控制电路，如图验的基本控制电路，如图2-3所示。所示。 图图2-3 选用标准的基本控制电路选用标准的基本控制电路 图图2-4 尽量减少不必要的触头尽量减少不必要的触头 尽量减少不必要的触头。如图尽量减少不必要的触头。如图2-4所示。所示。 图图2-5 压缩连接导线的长度压缩连接导线的长度 尽量压缩连接导线的数量和长度。尽量压缩连接导线的数量和长度。 如图如图2-5所示。所示。 图图2-6 减少电器元件的通电时间减少电器元件的通电时间 尽量减少电器元件的通电时间和尽量减少电器元件的通电时间和 数量。如图数量。如图2-6所示。所示。 （2）保证电气控制电路工作的可靠性）保证电气控制电路工作的可靠性保证电气控制电路工作的可靠性，最主要保证电气控制电路工作的可靠性，最主要的是选择可靠的电器元件。此外，在具体的电的是选择可靠的电器元件。此外，在具体的电气控制电路设计上要注意以下几点。气控制电路设计上要注意以下几点。 正确连接电器元件的触头。如图正确连接电器元件的触头。如图2-5所所示。示。 正确连接电器的线圈。正确连接电器的线圈。 避免出现寄生电路，如图避免出现寄生电路，如图2-7所示所示 。在。在电气控制电路的动作过程中，发生意外接通的电气控制电路的动作过程中，发生意外接通的电路称为寄生电路。寄生电路将破坏电器元件电路称为寄生电路。寄生电路将破坏电器元件和控制电路的工作顺序或造成误动作。和控制电路的工作顺序或造成误动作。 图图2-7 寄生电路寄生电路 在频繁操作的可逆电路中，正反向在频繁操作的可逆电路中，正反向 接触器之间要有必要的电气联锁和机械联接触器之间要有必要的电气联锁和机械联 锁。锁。 设计的电气控制电路应能适应所在电设计的电气控制电路应能适应所在电网的情况，并据此来决定电动机的启动方式是网的情况，并据此来决定电动机的启动方式是直接启动还是间接启动。直接启动还是间接启动。 在设计电气控制电路时，应充分考虑继在设计电气控制电路时，应充分考虑继电器触头的接通和分断能力。要增加接通能力，电器触头的接通和分断能力。要增加接通能力，可用多触点并联；要增加分断能力，可用多触可用多触点并联；要增加分断能力，可用多触点串联。点串联。 （三）（三） 电气工艺设计电气工艺设计工艺设计的目的是为了满足电气控制设工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求。电气工艺设计在电气备的制造和使用要求。电气工艺设计在电气原理图设计完成之后就可进行，首先进行电原理图设计完成之后就可进行，首先进行电气控制设备总体配置即总装配图、总接线图气控制设备总体配置即总装配图、总接线图设计；然后再进行各部分电气装配图与接线设计；然后再进行各部分电气装配图与接线图的设计，列出各部分的元件目录、进出线图的设计，列出各部分的元件目录、进出线号以及主要材料清单；最后编写使用说明书。号以及主要材料清单；最后编写使用说明书。其主要内容有以下几个方面。其主要内容有以下几个方面。 1、总体配置设计、总体配置设计 总体配置设计是以电气系统的总体配置设计是以电气系统的总装配图总装配图 与总接线图与总接线图的形式来表达，图中应反应出各部的形式来表达，图中应反应出各部分主要组件的位置及各部分的接线关系、走线分主要组件的位置及各部分的接线关系、走线方式及使用管线等要求。方式及使用管线等要求。 （1）组件的划分原则）组件的划分原则 将功能类似的元件组合在一起，可构将功能类似的元件组合在一起，可构成控制面板、电气控制盘、电源等组件。成控制面板、电气控制盘、电源等组件。 尽可能减少组件之间的连线数量，接尽可能减少组件之间的连线数量，接线关系密切的控制电器置于同一组件中。线关系密切的控制电器置于同一组件中。 将强电与弱电控制器分离，以减少干将强电与弱电控制器分离，以减少干扰。扰。 将外形尺寸相同、重量相近的电器组将外形尺寸相同、重量相近的电器组合在一起，力求整齐美观。合在一起，力求整齐美观。 将需经常调节、维护和易损元件组合将需经常调节、维护和易损元件组合在一起，便于检查与调试。在一起，便于检查与调试。 （2）电气控制设备的各部分及组件）电气控制设备的各部分及组件 之间的接线方式之间的接线方式 电器板、控制板、机床电器的进出线电器板、控制板、机床电器的进出线一般采用接线端子。一般采用接线端子。 被控制设备与电器箱之间采用多孔接插被控制设备与电器箱之间采用多孔接插件，便于拆装、搬运。件，便于拆装、搬运。 印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件。各种类型接插件。 2、元器件布置图的设计、元器件布置图的设计元器件布置图是指某些电器元件按一定元器件布置图是指某些电器元件按一定的原则组合，如电气控制箱中的电器板、控制的原则组合，如电气控制箱中的电器板、控制面板、放大器等。元器件布置图的设计依据是面板、放大器等。元器件布置图的设计依据是部件原理图。部件原理图。 3电气部件接线图的绘制电气部件接线图的绘制电气部件接线图是根据部件电气原理图及电气部件接线图是根据部件电气原理图及元器件布置图来绘制的，它表示了成套装置的元器件布置图来绘制的，它表示了成套装置的电路连接关系，是电气安装接线和查线的依据。电路连接关系，是电气安装接线和查线的依据。 4电气箱及非标准零件图的设计电气箱及非标准零件图的设计在电气控制比较简单时，电气控制板往在电气控制比较简单时，电气控制板往往附在生产机械上；而在控制系统比较复杂或往附在生产机械上；而在控制系统比较复杂或由于生产环境或操作需要时，采用单独的电气由于生产环境或操作需要时，采用单独的电气控制箱，以利制造、使用和维护。控制箱，以利制造、使用和维护。 电电气气控控制制箱箱设设计计要要考考虑虑电电气气箱箱总总体体尺尺寸寸及及结结构构方方式式、方方便便安安装装、调调整整及及维维修修要要求求并并利利于于箱内电器的通风散热。箱内电器的通风散热。 大型控制系统，电气箱常设计成立柜式或大型控制系统，电气箱常设计成立柜式或工作台式，小型控制设备则设计成台式、手提工作台式，小型控制设备则设计成台式、手提式或悬挂式。式或悬挂式。 5、各类元器件及材料清单的汇总、各类元器件及材料清单的汇总在电气控制原理图及工艺设计结束后，在电气控制原理图及工艺设计结束后，应根据各种图纸，对设备需要的各种零件应根据各种图纸，对设备需要的各种零件及材料进行综合统计，列出外购件清单表，及材料进行综合统计，列出外购件清单表，标准件清单表，主要材料消耗定额表及辅标准件清单表，主要材料消耗定额表及辅助材料消耗定额表，供有关部门备料。助材料消耗定额表，供有关部门备料。 6编写设计说明书及使用说明书编写设计说明书及使用说明书设计说明及使用说明是设计审定及调试、设计说明及使用说明是设计审定及调试、使用、维护过程中不可缺少的技术资料，应包使用、维护过程中不可缺少的技术资料，应包含以下主要内容。含以下主要内容。 拖动方案选择依据及本设计的主要特拖动方案选择依据及本设计的主要特点。点。 主要参数的计算过程。主要参数的计算过程。 设计任务书中要求的各项技术指标的设计任务书中要求的各项技术指标的核算与评价。核算与评价。 设备调试要求与调试方法。设备调试要求与调试方法。 设备使用、维护要求及注意事项。设备使用、维护要求及注意事项。 项目二项目二 Z3040 Z3040型摇臂钻床电气控制型摇臂钻床电气控制电路的分析与常见故障排除电路的分析与常见故障排除一、任务导入一、任务导入 钻床是一种用途广泛的机床，可进行钻孔、钻床是一种用途广泛的机床，可进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的扩孔、铰孔、攻螺纹及修刮端面等多种形式的加工。加工。 按钻床的结构形式可分为：立式钻床、卧按钻床的结构形式可分为：立式钻床、卧式钻床、台式钻床和摇臂钻床等。式钻床、台式钻床和摇臂钻床等。 摇臂钻床摇臂钻床一般由底座、立柱、摇臂和主轴箱等部件组成，一般由底座、立柱、摇臂和主轴箱等部件组成，如图如图2-8所示。所示。 图图2-8 Z3040摇臂钻床示意图摇臂钻床示意图摇臂钻床具有下列运动：主轴旋转主摇臂钻床具有下列运动：主轴旋转主 运运动及轴向进给运动，即钻头一边旋转一边作纵动及轴向进给运动，即钻头一边旋转一边作纵向进给；主轴箱沿摇臂的水平移动；摇臂沿立向进给；主轴箱沿摇臂的水平移动；摇臂沿立柱的升降运动和回转运动。柱的升降运动和回转运动。二、相关知识二、相关知识学习情境学习情境 电气控制系统检修电气控制系统检修 常见的电气故障有：断路性故障、短路性常见的电气故障有：断路性故障、短路性 故障、接地故障等。故障、接地故障等。 电气设备的故障检修包括检测和修理，检电气设备的故障检修包括检测和修理，检测主要是判断故障产生的确切部位，修理则是测主要是判断故障产生的确切部位，修理则是对故障部分进行修复。对故障部分进行修复。（一）（一） 检修工具检修工具电气控制线路的故障检修范围包括电动电气控制线路的故障检修范围包括电动机、电器元件及电气线路等。机、电器元件及电气线路等。 电气线路检修时常用的工具有：试电笔、电气线路检修时常用的工具有：试电笔、试灯、电池灯、万用表、兆欧表等。试灯、电池灯、万用表、兆欧表等。 （二）（二） 检修步骤检修步骤1故障调查故障调查在检修前，应通过在检修前，应通过“问、嗅、看、听、摸问、嗅、看、听、摸”来了解故障前后的操作情况和故障发生后出来了解故障前后的操作情况和故障发生后出现的异常现象，以便根据故障现象迅速地判断现的异常现象，以便根据故障现象迅速地判断出故障发生的部位，进而准确地排除故障。出故障发生的部位，进而准确地排除故障。 “问、嗅、看、听、摸问、嗅、看、听、摸”是寻找故障的第一是寻找故障的第一步，有些故障还应作进一步检查。步，有些故障还应作进一步检查。 2电路分析电路分析分析电路时，通常先从主电路入手，了分析电路时，通常先从主电路入手，了解工业机械各运动部件和机构采用了几台电解工业机械各运动部件和机构采用了几台电动机，与每台电动机相关的电器元件有那些，动机，与每台电动机相关的电器元件有那些，采用了何种控制，然后根据电动机主电路所采用了何种控制，然后根据电动机主电路所用电器元件的文字符号、图区号及控制要求，用电器元件的文字符号、图区号及控制要求，找到相应的控制电路。找到相应的控制电路。3断电检查断电检查检查前先断开机床总电源，然后根据电检查前先断开机床总电源，然后根据电路分析的结果，即故障可能产生的部位，逐路分析的结果，即故障可能产生的部位，逐步找出故障点。步找出故障点。 4通电检查通电检查在外部检查发现不了故障时，可对电气在外部检查发现不了故障时，可对电气线路作通电试验检查。线路作通电试验检查。（三）（三） 检修方法检修方法一般的检查和分析方法有通电检查法、一般的检查和分析方法有通电检查法、断电检查法等。断电检查法等。1通电检查法通电检查法检修时合上电源开关通电，适当配合一检修时合上电源开关通电，适当配合一些按钮等的操作，用试电笔、校灯、万用表电些按钮等的操作，用试电笔、校灯、万用表电压挡、短接法等进行检修。压挡、短接法等进行检修。图图2-9 试电笔检修断路故障试电笔检修断路故障 试电笔检修法。试电笔检修法。 图图2-10 校灯检修断路故障校灯检修断路故障 校灯检修法。校灯检修法。图图2-11 电压的分阶测量法电压的分阶测量法 电压的分阶测量法。电压的分阶测量法。 图图2-12 电压的分段测量法电压的分段测量法 电压的分段测量法。电压的分段测量法。 图图2-13 局部短接法局部短接法 局部短接法。局部短接法。 图图2-14 长短接法长短接法长短接法。长短接法。 2断电检查法断电检查法断电检查法必须先切断电源，并保证整断电检查法必须先切断电源，并保证整个电路无电，然后用万用表电阻挡、电池灯个电路无电，然后用万用表电阻挡、电池灯等判断故障点。等判断故障点。 电阻法。电阻法。 分阶测量法。分阶测量法。 分段测量法。分段测量法。 用电阻法检修短路故障。用电阻法检修短路故障。 电池灯检修法。电池灯检修法。 图图2-15 电阻的分阶测量法电阻的分阶测量法 图图3-26 电源间的短路故障电源间的短路故障三、项目实施三、项目实施 图图2-16 Z3040摇臂钻床电气控制线路摇臂钻床电气控制线路1、主电路分析、主电路分析2、控制电路分析、控制电路分析 3、保护环节、照明及冷却泵电动、保护环节、照明及冷却泵电动机的控制机的控制 项目三项目三 T68卧式镗床常见故障分析 一、任务导入一、任务导入 镗床是一种精密加工机床，主要用于加工镗床是一种精密加工机床，主要用于加工 工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。这些地平行或垂直，相互间的距离也要求很准确。这些要求都是钻床难以达到的。而镗床本身刚性好，其要求都是钻床难以达到的。而镗床本身刚性好，其可动部分在导轨上的活动间隙很小，且有附加支撑，可动部分在导轨上的活动间隙很小，且有附加支撑，所以，能满足上述加工要求。所以，能满足上述加工要求。 镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、铰、车及铣等工序。因此，镗以进行镗、钻、扩、铰、车及铣等工序。因此，镗床的加工范围很广。床的加工范围很广。 按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床及专门化镗床等。床、金刚镗床及专门化镗床等。 镗床加工范围广，运动部件多，调速范围镗床加工范围广，运动部件多，调速范围广，对电力拖动及控制提出了如下要求：广，对电力拖动及控制提出了如下要求： （1）为了适应各种工件的加工要求，主轴）为了适应各种工件的加工要求，主轴运动和进给运动都有较大的调速范围，在机械运动和进给运动都有较大的调速范围，在机械调速的基础上又采用双速电机，这样既扩大了调速的基础上又采用双速电机，这样既扩大了调速范围，又使机床传动机构简化。调速范围，又使机床传动机构简化。（2）变速时，为使滑移齿轮能顺利进入）变速时，为使滑移齿轮能顺利进入正常啮合位置，应有低速或断续变速冲动。正常啮合位置，应有低速或断续变速冲动。（3）主轴能作正反转低速点动调整，要）主轴能作正反转低速点动调整，要求对主轴电动机实现正反转及点动控制。求对主轴电动机实现正反转及点动控制。（4）为使主轴迅速、准确停车，主轴电）为使主轴迅速、准确停车，主轴电动机应具有电气制动。动机应具有电气制动。二、相关知识二、相关知识 1 1、卧式镗床的主要结构、卧式镗床的主要结构 T68卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架（即主轴箱）、镗轴（即主轴）、工作台、架（即主轴箱）、镗轴（即主轴）、工作台、后立柱、尾架等部分组成，如图后立柱、尾架等部分组成，如图2-18所示。所示。图2-18 T68型卧式镗床主要结构图 2、运动形式、运动形式 T68卧式镗床的主运动与进给运动由同卧式镗床的主运动与进给运动由同一台双速电动机一台双速电动机M1拖动，运动方向由相应拖动，运动方向由相应手柄选择各自的传动链来实现；而主轴箱的手柄选择各自的传动链来实现；而主轴箱的上下、工作台的前后左右及镗轴的进出运动，上下、工作台的前后左右及镗轴的进出运动，除工作进给外，还有快速移动，由快速移动除工作进给外，还有快速移动，由快速移动电动机电动机M2拖动。拖动。三、项目实施三、项目实施图图2-19为为T68型型卧卧式式镗镗床床电电气气控控制制电电路路图图，它它包包括括主主电电路路、控控制制电电路路、照照明明和和指示电路，以及各种保护环节。指示电路，以及各种保护环节。图2-19 T68型卧式镗床电气控制电路图 （1）主电路分析）主电路分析（2）控制电路分析）控制电路分析 主轴主轴低速启动控制低速启动控制 主轴高速启动控制主轴高速启动控制 主轴点动控制主轴点动控制 主轴的停止和制动主轴的停止和制动 主轴变速及进给变速的控制主轴变速及进给变速的控制 快速移动电动机快速移动电动机M2的控制的控制（3）机械和电气联锁保护）机械和电气联锁保护（4）辅助电路分析）辅助电路分析在线教务辅导网：在线教务辅导网： :/shangfuwang 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网馋死P P T研 究 院POW ERPOI NT ACADEM Y