项目11 车床的电气控制（课件）-《工厂电气控制设备》同步教学（清华大学出版社）

项目11 车床的电气控制 知识要求 了解车床的主要结构及运动形式，能根据电气原理图分析线路各部分的工作原理。 学会机床电气电路板的接线规则和方法，了解机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。 技能要求 能阅读和分析机床简单电气控制原理图。 能处理机床控制电路的简单故障。 能正确使用仪表、工具等对车床电气控制电路进行有针对性的检查、测试和维修。 学习情景11.1 车床电气控制电路分析 【问题的提出】 在金属切削机床中，车床所占的比重最大，应用也最广泛。它能够完成车削内圆、外圆、端面、螺纹和螺杆，能够车削定型表面，并可用钻头、绞刀等刀具进行钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工工作。本节以C620-1卧式车床为例进行分析。 【相关知识】 1．车床的主要结构及运动形式 1) 车床的主要结构 C620-1卧式车床主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、溜板、丝杠和刀架等几部分组成，如图11-1所示。 图11-1 C620-1卧式型车床外形图 1—进给箱 2—挂轮箱 3—主轴变速箱 4—拖板与刀架 5—溜板箱 6—尾架 7—丝杆 8—丝杠 9—床身 2) 车床的运动形式 车削加工的主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动，且由主轴电动机通过带传动传到主轴变速箱再旋转的，机床的其他进给运动是由主轴传给的。 C620-1卧式车床共有两台电动机，一台是主轴电动机，带动主轴旋转，采用普通笼型异步电动机，功率为7kW，配合齿轮变速箱实行机械调速，以满足车削的特点，该电动机属长期工作制运行；另一台是冷却泵电动机，为车削工件是输送冷却液，也采用笼型异步电动机，功率为0.125kW，属长期工作制运行。车床要求两台电动机单向运动，且采用全压直接起动。 2．电气控制分析 C620-1卧式车床电气控制电路是由主电路、控制电路、照明电路等部分组成，如图11-2所示。由于向车床供电的电源开关要装熔断器，而电动机M1的电流要比电动机M2及控制电路的电流大得多，所以电动机M1没有再安装熔断器。 图11-2 C620-1卧式车床电气原理图 1) 主电路分析 从主电路看，C620-1卧式车床电动机电源采用380V的交流电源，由组合开关QS1引入。主轴电动机M1的起停由KM的主触点控制，主轴通过摩擦离合器实现正反转；主轴电动机起动后，才能起动冷却泵电动机M2，是否需要冷却，由组合开关QS2控制。熔断器FU1为电动机M2提供短路保护。时间继电器FR1和FR2为电动机M1和M2提供过载保护，它们的常闭触点串联后接在控制电路中。 2) 控制电路分析 C620-1卧式车床的控制电路是一个单向起、停的典型电路。 主轴电动机的控制过程为：合上电源开关QS1，按下起动按钮SB1，接触器KM线圈通电使铁芯吸合，电动机M1和M2的三个主触点吸合而通电起动运转，同时并联在SB1两端的KM辅助触点吸合，实现自锁；按下停止按钮SB2，接触器KM的三个主触点断开，电动机M1停转。 冷却泵电动机的控制过程：当主轴电动机M1起动后(KM主触点闭合)，合上QS2，电动机M2断开，电动机M1停转。 只要电动机M1和M2中任何一台过载，其相对应的热继电器的常闭触点断开，从而使控制电路失电，接触器KM断电释放，所有电动机停转。FU2为控制电路的短路保护。另外，控制电路还具有失压和欠压保护，同时由接触器KM来完成，因为当电源电压低于接触器KM线圈额定电压的85%时，KM会自动释放，从而保护两台电动机。 3) 辅助电路分析 C620-1卧式车床的辅助电路主要是照明电路。照明由变压器T将交流380V转变为36V的安全电压供电，FU3为短路保护，S为照明电路的电源开关，合上开关S，照明灯EL亮。照明电路必须接地，以确保人身安全。 学习情景11.2 车床电气故障的排除 【问题的提出】 学习车床的运动情况与电气控制方法以后，读者不仅需要掌握其电气控制原理，在实际生产现场还需要掌握其电气故障的排除方法。 【相关知识】 1．主轴电动机不能起动 发生主轴电动机不能起动的故障时，首先要检查故障是发生在主电路还是控制电路，若按下起动按钮，接触器KM不吸合，此故障则发生在控制电路，接着应检查FU2是否熔断，过载保护FR1是否动作，接触器KM的线圈接线端子是否松脱，按钮SB1、SB2的触点接触是否良好。若故障发生在主电路，应检查车间配电箱及主电路开关的熔断器的熔丝是否熔断，导线连接处是否有松脱现象，KM主触点的接触是否良好。 2．主轴电动机起动后不能自锁 当按下起动按钮后，主轴电动机能起动运转，但松开起动按钮后，主轴电动机也随之停止。造成这种故障的原因是接触器KM的自锁触点的连接导线松脱或接触不良。 3．主轴电动机不能停止 出现此类故障的原因主要有两方面：一方面是KM的主触点发生熔焊、主触点被杂物卡阻或有剩磁，使它不能复位，检修时应先断开电源，再修复或更换接触器；另一方面是停止按钮常闭触点被卡阻，不能断开，应更换停止按钮。 4．按下起动按钮，电动机发出“嗡嗡”声，不能起动 这是因为电动机的三相电源线中有一相断了。可能的原因有：熔断器有一相熔丝烧断，接触器有一对主触点没有接触好，电动机接线有一处断线等。一旦发生此类故障，应立即切断电源，否则会烧坏电动机。排除故障后再重新起动，直到正常工作为止。 5．冷却泵电动机不能起动 出现此类故障可能有这几方面原因：主轴电动机未起动、熔断器FU1熔丝已烧断、转换开关QS2已损坏或冷却泵电动机已损坏。应及时做相应的检查，排除故障，直到正常工作。 6．照明灯不亮 这类故障的原因可能有：照明灯泡已坏、照明开关S已损坏、熔断器FU3的熔丝已烧断、变压器原绕组或副绕组已烧毁。应根据具体情况逐项检查，直到故障排除。 实 训 操 作 1．实训目的 (1) 掌握车床电气控制电路板的接线规则和方法，了解车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、接线端子、导线、电工工具、万用表、三相异步电动机、电工装配实训台。 3．实训内容 (1) C620-1卧式车床电气控制线路的安装。 (2) C620-1卧式车床电气控制故障的检修。 4．实训步骤 1) C620-1卧式车床电气控制线路的安装 (1) 根据原理图绘出C620-1卧式车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。 ①电器元件的技术数据(如型号、规格、额定电压、额定电流)应完整并符合要求，外观无损伤。 ②电器元件的电磁机构动作是否灵活，有无衔铁卡阻等不正常现象，用万用表检测电磁线圈的通断情况以及各触点的分合情况。 ③接触器的线圈电压和电源电压是否一致。 ④对电动机的质量进行常规检查(每相绕组的通断，相间绝缘，相对地绝缘) (3) 在控制板上按电器位置图安装电器元件，工艺要求如下。 ①组合开关、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧。 ②元件的安装位置应整齐、匀称、间距合理、便于布线及元件的更换。 ③紧固各元件时要用力均匀，紧固程度要适当。 (4) 按接线图的走线方法进行板前明线布线和套编码套管，板前明线布线的工艺要求如下。 ①布线通道尽可能地少，同路并行导线按主、控制电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。 ②同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。非交叉不可时，应水平架空跨越，但必须走线合理。 ③布线应横平竖直，分布均匀。变换走向时应垂直。 ④布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。 ⑤在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管，所有从一个接线端子(或线桩)到另一个接线端子(或接线桩)的导线必须连接，中间无接头。 ⑥导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层，不反圈及不露铜过长。 ⑦一个电器元件接线端子上的连接导线不得多于两根。 (5) 根据电气接线图检查控制板布线是否正确。 (6) 安装电动机。 (7) 连接电动机和按钮金属外壳的保护接地线(若按钮为塑料外壳，则按钮外壳不需接地线)。 (8) 连接电源、电动机等控制板外部的导线。 (9) 自检。 ①按电路原理图或电气接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处是否正确，有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。接触应良好，以免带负载运行时产生闪弧现象。 ②用万用表检查线路的通断情况。检查时，应选用倍率适当的电阻挡，并进行校零，以防短路故障发生。对控制电路的检查(可断开主电路)，可将表笔分别搭在U、V线端上，读数应为“∞”。按下SB1时，读数应为接触器线圈的电阻值，然后断开控制电路再检查主电路有无开路或短路现象，此时可用手动来代替接触器通电进行检查。 ③用兆欧表检查线路的绝缘电阻应不得小于0.5M。 (10) 经指导教师检查无误后通电试车。通电完毕先拆除电源线，后拆除负载线。 2) C620-1卧式车床电气控制故障的检修 (1) KM1接触器不吸合，主轴电动机不工作。 首先根据故障现象在电气原理图上标出可能的最小故障范围，然后按下面的步骤进行检查，直到找出故障点。 检修步骤如下。 ①接通QS电源开关，观察电路中的各元件有无异常，如发热、焦味、异常声响等，如有异常现象的发生，应立即切断电源，重点检查异常部位，并采取相应的措施。 ②用万用表的AC 500～750V挡检查两相间的电压应为380V，判断熔断器FU2是否有故障。 ③用万用表的AC 500～750V挡检查各点的电压值，判断停止按钮SB2、热继电器FR1和FR2的常闭触点以及接触器KM的线圈是否有故障。 ④切断电源开关QS，用万用表的R×1电阻挡，分别按起动按钮SB1及KM的触点架使之闭合，检查SB1的触点、KM的自锁触点是否有故障。 技术要求及注意事项如下。 ①带电操作时，应做好安全防护，穿绝缘鞋，身体各部分不得碰触机床，并且要由老师监护。 ②正确使用仪表，各点测试时表笔的位置要准确，不得与相邻点相碰撞，防止发生短路事故。一定要在断电的情况下使用万用表的欧姆挡测电阻。 ③发现故障部位后，必须用另一种方法复查，准确无误后，方可修理或更换有故障的元件。更换时要采用原型号规格的元件。 (2) CA620车床电动机缺相不能运转的检查。 首先根据故障现象在电气原理图上标出可能的最小故障范围，然后按下面的步骤进行检查，直至找出故障点。 检修步骤如下。 ①机床起动后，KM接触器吸合后M1电动机不能运转，听电动机有无“嗡嗡”声，电动机外壳有无微微振动的感觉，如有即为缺相运行应立即停机。 ②用万用表的AC 500～750V挡测QS的进出三相线之间的电压应为380(1+10%)V。 ③拆除M1的接线起动机床。 ④用万用表的AC 500～750V挡检查KM交流接触器的进出线三相之间的电压应为380(1+10%)V。 ⑤若以上无误，切断电源拆开电动机的接线端子，用兆欧表检测电动机的三相绕组。 3) 注意事项 (1) 电动机有“嗡嗡”声说明电动机缺相运行，若电动机不运行则可能无电源。 (2) QS的电源进线缺相应检查电源，若出线缺相应检修QS开关。 (3) 接触器KM进线电源缺相则电力线路有断点，若出线缺相则KM的主触点损坏，需要更换触点。 (4) 带电操作注意安全，防止仪表的指针造成短路。 (5) 万用表的挡位要选择正确以免损坏万用表。 5．实训考核 课 后 练 习 1．C620-1车床电气控制的特点有哪些？ 2．叙述C620-1车床电气控制线路的工作原理。 3．C620-1车床在车削过程中，若有一个控制主轴电动机的接触器主接触点接触不良，会出现什么现象？如何解决？ 4．C620-1车床电路具有完善的保护环节，其主要包括哪几方面？ 5．C620-1车床主轴电动机M1如不能起动，试分析其故障原因。 6．C620-1车床主轴电动机M1起动后不能自锁，试分析其故障原因。 7．C620-1车床电动机M1如不能停转，试分析其故障原因。 $$