项目15 镗床的电气控制（课件）-《工厂电气控制设备》同步教学（清华大学出版社）

项目15 镗床的电气控制 知识要求 了解T68卧式镗床的用途，熟悉T68卧式镗床的主要电气设备及工作原理。 掌握T68卧式镗床的电力拖动特点，能根据电气控制线路图，分析各部分的工作过程。 技能要求 掌握T68卧式镗床电气线路安装步骤、常见电气故障的排除。 能根据故障现象掌握排除故障的逻辑分析方法。 学习情景15.1 镗床电气控制电路分析 【问题的提出】 镗床是一种精密加工机床，主要用于加工高精度圆柱孔。这些孔的轴心线的要求都是钻床难以胜任的。除此功能外，镗床还可进行扩、铰、车、铣等工序。因此，镗床的加工范围很广。按用途不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床及专用镗床等。 【相关知识】 1．镗床的主要结构及运动形式 1)镗床的主要结构 T68卧式镗床主要由床身、前后立柱、镗头架、尾架、工作台、上下溜板、导轨、床头架升降丝杠、镗轴、平旋盘、刀具溜板等组成，如图15-1所示。它的主传动是由主轴电动机拖动，镗头的快速移动、工作台快速移动以及尾架、后立柱的快速移动都是由快速移动电动机拖动。 图15-1 T68卧式镗床外形图 1—支架 2—后立柱 3—工作台 4—径向刀架 5—平旋盘 6—镗轴 7—前立柱 8—主轴箱 9—后尾筒 10—床身 11—下滑座 12—上滑座 13—刀座 2) 镗床的运动形式 主轴电动机采用双速电动机，能实现正反转、点动及高低速控制，电动机有两级调速可以任意选择，高速运转应先经低速起动。电动机高低速是由变速手柄控制的。主轴电动机要求制动准确，T68卧式镗床采用电磁铁带动的机械制动装置，主轴电动机有过载保护。 2．电气控制分析 1) 主电路分析 T68卧式镗床的电气原理图如图15-2所示。 在图15-2中，M1为主轴与进给电动机，M2为快速移动电动机。电动机M1由5个接触器控制，其中KM1、KM2为电动机正—反转接触器，KM3为制动电阻短接接触器，KM4为低速运转接触器，KM5为高速运转接触器，主轴电动机停车时，由速度继电器KV控制实现反接制动。 2) 控制电路分析 (1) 主轴电动机M1的低速起动控制。 将速度选择手柄置于低速挡，若需M1正转，应按下正转起动按钮SB2，使中间继电器KA1、正转接触器KM1、低速运行接触器KM4相继通电吸合，主轴电动机M1在△连接下全压起动并以低速运行。 (2)主轴电动机的高速起动控制。 欲使主轴电动机高速运行，应将变速手柄扳向高速挡，此时行程开关SQ被压下，使时间继电器KT通电，于是主轴电动机M1在低速△连接下起动，经一段延时后，低速接触器KM4断电，高速接触器KM5通电，从而使电动机M1由低速△连接自动换接成高速YY连接的控制过程。 (3)主轴电动机的停车与制动控制。 主轴电动机M1的停车与制动控制由停止按钮SB1来实现。 若主轴电动机已运行在低速正转状态，此时KA1、KM1、KM3、KM4均通电吸合，速度继电器KV触点(14-19)闭合为正转反接制动做准备。需要停车时，可按下SB1，使KA1、KM3、KM1相断电，于是主轴电动机定子串入限流电阻并△连接进行反接制动，使电动机的转速下降，直至KV触点(14-19)打开，反接制动结束，从而实现了主轴停车与制动控制。 (4)主轴电动机的点动控制。 主轴电动机的点动控制由正、反转点动按钮SB4、SB5控制实现。 (5)主运动与进给运动的变速控制。 T68镗床主轴变速过程与进给变速过程相似，所不同的是主轴变速控制是由主轴变速手柄控制行程开关SQ1、SQ2实现。而进给变速控制是由进给变速手柄控制SQ3、SQ4实现。下面以进给变速控制为例介绍其变速操作过程。 镗床在运行中需要进给变速时，将进给变速手柄拉出，此时与其联动的行程开关SQ3不受压，SQ4受压，然后转动变速盘，选好速度，将变速手柄推回原位。手柄推回原位时SQ3受压，SQ4不受压。若此时手柄推不回原位，则SQ4受压，SQ4常开触点闭合，KM1线圈经KV(14-17)、SQ3(4-14)通电吸合，同时KM4通电，使主轴电动机M1串入R成△连接低速起动，转速升高，当转速升高到速度继电器动作值时，触点KV(14-17)断开，使KM1断电，另一触点KV(14-19)闭合，使KM2通电吸合，对主轴电动机进行反接制动，使转速下降，当转速下降到速度继电器释放值时，触点KV(14-19)断开，KV(14-17)闭合，反接制动结束。从而使主轴电动机处于间歇起动及制动状态，获得变速时的低速冲动，直至变速手柄推合为止。 (6)镗头架、工作台快速移动控制。 由快速电动机M2来实现镗头架和工作台的各种移动。若需工作台快速移动时，应扳动快速操纵手柄，此时与其联动的行程开关SQ7或SQ8受压，触点动作，从而实现快速移动电动机M2的正、反转控制。当手柄复位时，开关SQ7或SQ8不再受压，快速移动结束。 3．镗床的联锁保护 T68镗床具有完善的机械和电气联锁保护。如当工作台镗头架自动进给时，不允许主轴或平旋盘刀架进行自动进给，否则将发生事故，为此设置了两个联锁保护行程开关SQ5和SQ6，其中SQ5是与工作台和镗头架自动进行手柄联锁的行程开关。将SQ5和SQ6常闭触点并联后串接在控制电路中，若同时扳动两个进给手柄，将触点SQ5(3-4)与SQ6(3-4)断开，切断控制电路，使主轴电动机M1、快速移动电动机M2都无法起动，保护了镗床的安全。因此，在操作时只能将两个进给手柄中的一个置于进给位置。 学习情景15.2 镗床电气故障的排除 【问题的提出】 学习镗床的运动情况与电气控制方法以后，学生不仅需要掌握其电气控制原理，在实际生产中更需要掌握其电气故障的排除方法。同时其机械—电气联锁较多，又采用双速电动机，在运行中会出现一些特有的故障。 【相关知识】 1．主轴电动机不能起动 主轴电动机不能起动的主要原因有以下几方面。 (1)熔断器FU1、FU2或FU3的熔丝烧断。其中，如FU3烧断，其故障现象是全部接触器、继电器都不能吸合；如果是FU1或FU2烧断，其故障现象还包括电源指示灯、照明灯都不亮。 (2)热继电器FR的控制触点断开。包括快速移动电动机M2有关的所有接触器、继电器都不能吸合。 (3)中间继电器KA1或KA2线圈损坏，或接线松脱，使KM3、KM1或KM2不能得电。 (4)接触器KM1或KM2线圈损坏或接线松脱，使KM4或KM5不能得电。 2．主轴电动机只有低速挡没有高速挡 主轴电动机只有低速挡没有高速挡故障的因素较多，常见的有时间继电器KT不动作，或限位开关SQ安装的位置发生移动。 (1) 时间继电器KT发生故障。主轴电动机由低速转为高速时，如果KT不动作，或其触点损坏，机械卡住，KM5不能通电吸合，KM4不能断电。主轴电动机M1只有低速挡，没有高速挡。 (2)限位开关与变速手柄联动失效或SQ(11-13)接触不良以及接线松脱，造成KT不能通电，KM5不吸合，主轴没有高速挡。 3．主轴电动机M1电源进线接错，电动机起动不了 T68镗床主轴采用双速电动机拖动，在低速时，电源由端子1、2、3接入，端子4、5、6开路，使主轴电动机为三角形接法。在高速挡时，电源应由端子4、5、6接入，将端子1、2、3短接，使主轴电动机为双星形接法运转。如果错接，即高速时由端子1、2、3接入电源，将端子4、5、6短接；低速时，电源由4、5、6接入，1、2、3开路，这时，电动机起动不了，发生类似断相运行时的“嗡嗡”声，熔丝熔断。 实 训 操 作 1．实训目的 (1) 掌握镗床电气控制电路板的接线规则和方法，了解镗床电气控制电路的线号标注规则及导线、按钮规定使用的颜色。 (2)熟悉所用电器的规格、型号、用途及动作原理。 (3)掌握继电—接触器控制电路的基本环节在机床电路中的控制作用，初步具备改造和安装一般生产机械电气设备控制电路的能力。 (4)学会根据电气原理图分析和排除故障，初步掌握一般机床电气设备的调试、故障分析和排除故障的方法，具有一定的维修能力。 2．实训器材 按钮、接触器、熔断器、热继电器、速度继电器、中间继电器、接线端子、导线、电工工具、万用表、三相异步电动机、行程开关、控制变压器、三极开关、电工装配实训台。 3．实训内容 (1)T68卧式镗床电气控制线路的安装。 (2)T68卧式镗床电气控制故障的检修。 4．实训步骤 1) T68卧式镗床电气控制线路的安装 (1)根据原理图绘出T68卧式镗床控制电路的电器位置图和电气接线图。 (2)按原理图所示配齐所有的电器元件，并进行检验。 (3)按编号原则在原理图上给各电气元件接线端编号。 (4)给各电气元件按原理图的符号做好标记，并给各电气元件接线端作编号标记。 (5)根据电动机的容量、线路的走向和电气元件的尺寸，正确选配导线规格、导线通道类型和导线数量，选配接线板的节数、控制板的尺寸及管夹。 (6)并根据原理图的编号给各连接线端做好标记。 (7)在实训台上安装电气元件并布线。布线时应选择合理的走向。 (8)安装实训台外的所有控制元件，进行实训台外布线。 (9)检查电路的接线是否正确及检测线路的绝缘。 (10)接通电源，按镗床的控制过程进行模拟操作。 (11)在调试的过程中，根据故障的现象，按电气原理图分析故障的原因。 2)T68卧式镗床电气控制故障的检修 (1)故障判断。 ①根据故障现象，分析故障可能在电路中哪些电器上，应重点查看热继电器等保护类电器是否已动作，熔丝是否熔断；接线是否松动、脱落、断线；开关的触点是否接触好；有没有熔焊；继电器是否动作；撞块是否碰压行程开关等。 ②用手触摸电动机、电容、电阻、继电器等电器的表面有无过热现象。如果有则说明故障与这些电器有关。限位开关没有发信号而使动作中断时，也可以用手代替撞块去撞一下限位开关，如果动作和复位时有“嘀嗒”声，一般情况开关是好的，调整撞块位置就能排除故障。 ③用耳朵倾听电动机、变压器和电器元件的声音是否正常，以便帮助寻找故障部位。例如某三相电动机运行时嗡嗡响，则是定子电源缺相运行或转子被机械卡住。 (2)线路分析。 根据故障现象结合电气原理图进行分析，初步判断故障的可能范围。然后进行仔细的检查，逐个地排除可能产生故障的原因，缩小故障范围。 ①电气元件的检查。 对可能出现故障的有关电气元件进行常规检查。 ②控制线路的通电检查。 通电检查时，可将电动机从电路中切除(要用绝缘胶布包好拆下的线头)，同时特别注意人身及设备的安全，不能随意触及控制电路的带电部位，并注意避免发生短路事故。 通电检查的一般顺序为：先查控制电路，后查主电路；先查交流电路，后查直流电路；先查主令电器开关电路，后查继电器接触器控制电路。 通电检查的一般方法是：操作某一局部功能的按钮或开关，观察与其相关的接触器，继电器等是否正常动作，若动作顺序与控制线路的工作原理不相符，即说明与此相关的电器中存在着故障。 通电检查时应尽可能断开主电路，仅在控制电路带电的情况下进行，以避免运动部件发生误碰撞，造成故障进一步扩大。总之，应充分估计到局部线路动作后可能发生的各种后果。 ③排除故障后，要进行经验总结，积累资料，写出维修记录，以便今后再出现这种情况时能迅速处理。 3)注意事项 (1)为了更清楚地掌握T68镗床各控制环节的逻辑关系，要注意各电器触点的正确开闭状态。 (2)注意主轴电动机M1定子接线应正确，当低速挡时，电动机应△连接，当高速挡时，电动机应YY连接，不能接错，否则会造成短路。 (3)当电路出现故障时，应注意先从控制电路图上查，根据故障现象进行逻辑分析，找出故障发生的可能范围。再根据故障发生的可能范围进行一般性外观检查。当外观检查没有发现故障时，则可进一步做通电检查。通电检查时，若采用一根导线在故障点电路中逐个短接电路或接点来观察各电器动作情况时，应特别注意安全，并在有目的的情况下进行，切不可乱设测点，避免发生短路。 (4)为了防止设备和人身事故发生，通电试车时必须在指导老师的监护下进行。 5．实训考核 课 后 练 习 1．分析T68卧式镗床电力拖动的特点及控制要求。 2．分析T68卧式镗床电气控制电路的工作原理。 3．在T68卧式镗床控制电路中，若把时间继电器的延时常开触点与常闭触点位置接错，电路会出现什么现象？ 4．速度继电器KV1、KV2触点在电路中起何作用？若把KV1、KV2两个常开触点接线位置对调，电路会出现什么故障？若把KV1的常开触点与常闭触点位置接错，电路又会出现哪些故障？ $$