项目七典型机床电气控制电路及其故障分析与维修电机与电气控制技术 电子教案.doc

电机与电气控制技术与实践项目七 典型机床电气控制电路及其故障分析与维修任务一 如何阅读机床电气原理图学习目标了解直流电机的特点、用途和分类；熟悉直流电机的基本工作原理；认识直流电机的外形和内部结构，熟悉各部件的作用；了解直流电机铭牌中型号和额定值的含义，掌握额定值的简单计算；会进行直流电动机的检测、接线和简单操作。任务分析直流电机是实现直流电能与机械能之间相互转换的电力机械，按照用途可以分为直流电动机和直流发电机两类。其中将机械能转换成直流电能的电机称为直流发电机，如图2-1所示；将直流电能转换成机械能的电机称为直流电动机，如图2-2所示。直流电机是工矿、交通、建筑等行业中的常见动力机械，是机电行业人员的重要工作对象之一。作为一名电气控制技术人员必须熟悉直流电机的结构、工作原理和性能特点，掌握主要参数的分析计算，并能正确熟练地操作使用直流电机。 知识链接一、认识机床电气原理图掌握阅读原理图的方法和技巧，对于分析电气电路，排除机床电路故障是十分有意义的。机床电气原理图一般由主电路、控制电路、照明电路、指示电路等几部分组成。1.主电路的分析阅读主电路时，关键是先了解主电路中有哪些用电设备及所起的作用，由哪些电器来控制，采取哪些保护措施。2.控制电路的分析阅读控制电路时，应能根据主电路中接触器的主触点编号，很快找到相应的线圈及控制电路。依次分析出电路的控制功能。从简单到复杂，从局部到整体，最后进行综合分析，就可以全面读懂控制电路。3.照明电路的分析阅读照明电路时，查看变压器的变比、灯泡的额定电压。4.指示电路的分析阅读指示电路时，很重要的一点是：当电路正常工作时，为机床正常工作状态的指示；当机床出现故障时，是机床故障信息反馈的依据。二、机床电气原理图检查和分析方法检查和分析机床电气原理图一般有如下方法：1.修理前的调查研究1）问。机床操作人员，故障发生前后的情况如何，有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的部位，分析出故障的原因。2）看。观察熔断器内的熔体是否熔断；其他电气元件是否烧毁、发热、断线；导线连接螺钉是否松动；触点是否氧化、积尘等。要特别注意高电压、大电流的地方，活动机会多的部位，容易受潮的接插件等。3）听。电动机、变压器、接触器等，正常运行的声音和发生故障时的声音是有区别的，听声音是否正常，可以帮助寻找故障的范围、部位。4）摸。电动机、电磁线圈、变压器等发生故障时，温度会显著上升，可切断电源后用手去触摸来判断元件是否正常。注意：不论电路通电还是断电，要特别注意不能用手直接去触摸金属触点，必须借助仪表来测量。2.从机床电气原理图进行分析首先熟悉机床的电气控制电路，结合故障现象，对电路工作原理进行分析，便可以迅速判断出故障发生的可能范围。3.检查方法根据故障现象分析，先弄清属于主电路的故障还是控制电路的故障，属于电动机故障还是控制设备的故障。当故障弄清以后，应该进一步检查电动机或控制设备。必要时可采用替代法，即用好的电动机或用电设备来替代。如果是控制电路有问题，应该先进行一般的外观检查，检查控制电路的相关电气元件。如接触器、继电器、熔断器等有无硬裂、烧痕、接线脱落、熔体熔断等，同时用万用表检查线圈有无断线、烧毁，触点熔焊。外观检查找不到故障时，将电动机从电路中卸下，对控制电路逐步检查，可以进行通电吸合试验，观察机床电气各电器元件是否按要求顺序动作，发现哪部分动作有问题，就在哪部分找故障点，逐步缩小故障范围，直到全部故障排除为止，决不能留下隐患。有些电器元件的动作是由机械配合或千液压推动的，应会同机修人员进行检查处理。4.无电气原理图时的检查方法首先，查清不动作的电动机工作电路。在不通电的情况下，以该电动机的接线盒为起点开始查找，顺着电源线找到相应的控制接触器，然后，以此接触器为核心，一路从主触点开始，继续查到三相电源，查清主电路；一路从接触器线圈的两个接线端子开始向外延伸，经过什么电器，弄清控制电路的来龙去脉。必要的时候，边查找边画出草图。若需拆卸时，要记录拆卸的顺序、电器结构等，再采取排除故障的措施。5.检修机床电气故障时应注意的问题1）检修前应将机床清理干净；2）将机床电源断开；3）电动机不能转动，要从电动机有无通电，控制电动机的接触器是否吸合入手，绝不能立即拆修电动机。通电检查时，一定要先排除短路故障，在确认无短路故障后方可通电，否则，会造成更大的事故；4）当需要更换熔断器的熔体时，必须选择与原熔体型号相同，不得随意选择参数值更大的熔件，以免造成意外的事故或留下更大的后患。因为熔体的熔断，说明电路存大较大的冲击电流，如出现短路、严重过载、电压波动很大等；5）热继电器的动作、烧毁，也要求先查明过载原因，不然的话，故障还是会复发。并且修复后一定要按技术要求重新整定保护值，并要进行可靠性试验，以避免发生失控。6）用万用表电阻挡测量触点、导线通断时，量程置于“”档；7）如果要用兆欧表检测电路的绝缘电阻，应断开被测支路与其他支路的联系，避免影响测量结果；8）在拆卸元件及端子连线时，特别是对不熟悉的机床，一定要仔细观察，理清控制电路，千万不能蛮干。要及时做好记录、标号，避免在安装时发生错误，方便复原。螺钉、垫片等放在盒子里，被拆下的线点要做好绝缘包扎，以免造成人为的事故；9）试车前先检测电路是否存在短路现象。在正常的情况下进行试车，应当注意人身及设备安全 10）机床故障排除后，工切要恢复到原来样子。任务二 铣床的电气控制电路学习目标了解X62W万能铣床的主要结构及运动形式；熟悉X62W万能铣床电气控制线路的构成及工作原理；掌握X62W万能铣床电气控制线路的安装、调试与维修。任务分析铣床在机床设备中占有很大的比重，在数量上仅次于车床，可用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿轮和螺旋面，装上圆工作台，可铣切凸轮和弧形槽。铣床的种类很多，有卧式铣床、立式铣床、龙门铣床和各种专用铣床等。本任务以X62型万能铣床为例介绍其控制柜结构布局、各运动部件的驱动要求、电气控制线路的工作原理、常见故障的分析处理方法。知识链接一、X62W型万能铣床的用途铣床主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等型面，装上分度头以后，可以加工直齿轮或螺旋面，装上回转圆工作台则可以加工凸轮和弧形槽。铣床用途广泛，大金属切削机床中的使用数量仅次于车床。铣床的种类很多，有卧铣、立铣、龙门铣、仿形铣以及各种专用铣床。X62W型卧式万能铣床是应用最广泛的铣床之一。二、X62W型万能铣床型号意义三、铣床的主要结构及运动形式X62W型万能铣床主要由床身、悬梁、刀杆、工作台、上下溜板和升降台等几部分组成。其正面外形结构如图7-1所示。床身固定在底座上，内装主轴电动机及传动、变速机构；床身顶部有水平导轨，悬梁可沿导轨水平移动，用以调整铣刀的位置；刀杆装在悬梁上，可在悬梁上水平移动；升降台可沿床身上的垂直导轨上下移动；下溜板在升降台的水平导轨上可作平行于主轴轴线方向的横向移动；工作台安装在上溜板上，可在下溜板导轨上作水平方向垂直于主轴轴线的纵向移动。图7-1 X62W型万能铣床的外形结构此外，溜板可绕垂直轴线左、右旋转45，所以工作台还能在倾斜方向进给，以加工螺旋槽。该铣床还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述分析可知，X62W型卧式万能铣床有三种运动。（1）主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。（2）进给运动：加工中工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动。（3）辅助运动：工作台带动工件在三个方向的快速移动以及悬梁、刀杆的移动。四、铣床的电力拖动特点及控制要求根据加工工艺要求，铣床对电力拖动和电气控制提出了以下要求：（1）X62W型万能卧式铣床的主运动和进给运动之间没有速度比例协调的要求，所以主轴与工作台各自采用单独的鼠笼式异步电动机拖动。（2）主轴电动机M1是在空载时直接起动的，为完成顺铣和逆铣，要求有正、反转。可根据铣刀的种类预先选择转向，在加工过程中不变换转向。（3）为了减小负载波动对铣刀转速的影响以保证加工质量，主轴上装有飞轮，其转动惯量较大。为此，要求主轴电动机有停车制动控制，以提高工作效率。（4）工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由一台进给电动机M2拖动，三个方向的选择由两套操纵手柄通过不同的传动链来实现。每个方向有正、反向运动，要求M2能正、反转。同一时间只允许工作台向一个方向移动，故三个方向的运动之间应有联锁保护。（5）为了缩短调整运动的时间，提高生产效率，工作台应有快速移动控制，X62W型铣床是采用快速电磁铁吸合改变传动链的传动比来实现快速移动控制的。（6）使用圆工作台时，要求圆工作台的旋转运动与工作台的垂直、横向和纵向三个方向的运动之间有联锁控制，即圆工作台旋转时，工作台不能向其他方向移动。（7）为适应加工的需要，主轴转速与进给速度应用较宽的调节范围，X62W型铣床是采用机械变速的方法，通过改变变速箱传动比来实现速度调节的。为保证变速时齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求变速时电动机有冲动控制。（8）主轴旋转与工作台进给应有先后顺序控制，否则可能打坏刀具，出现安全事故，即进给运动要在铣刀旋转之后才能进行，加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动。（9）冷却泵由一台电动机M3拖动，供给铣削时的冷却液可单独进行控制。（10）为操作方便，主轴电动机的起动、停止及工作台快速移动需要两地控制。五、X62W控制电路的工作原理X62W型铣床电气控制原理如图7-2所示。（1）电源：采用自动空气开关QS作为电源总开关，当电源QS闭合时，即可执行主轴电机的各种操作。（2）照明：变压器T将380V交流电压变为36V的安全照明电压。（3）主轴启动：先将转换开关SA4扳到主轴所需要的转动方向，然后按下起动按钮SB2，此时，接触器KM1接通，主轴电动机起动。（4）主轴冲动：当主轴电机需要通过传动链进行变速时，为使变速齿轮容易啮合，避免因电机转速过高而打坏齿轮，需使主轴电机瞬间转动。当按下冲动按钮QS1时，接触器KM1接通，主轴电机起动，这时转动变速手柄可得到所需转速。特点是，冲动按钮QS1按下时，起动按钮SB2不起作用。（5）冷却泵起动：按下起动按钮SB3，接触器KM2接通，冷却泵电机起动。（6）停止：按下停止按钮SB1，同时切断接触器KM1和KM2，主轴电动机和冷却泵电动机停止转动。（7）工作台进给起动：只有先启动主轴电动机，进给电动机才能起动：若主轴电动机不起动，进给电动机不能起动。上下、前后运动：工作台上下、前后运动由十字开关操作手柄控制。手柄的联锁机构与微动开关相连接，手柄指向即为工作台的运动方向（上下、前后）。左右运动：工作台的左右运动由控制面板的左右操作台控制，当操作杆扳向左时向左运动，扳向右时向右运动。此电路的特点是直观，上下、左右、前后六个方向由SQ3SQ8 六个微动开关（十字开关操作手柄和操作杆）联锁控制，其中当SQ3、SQ5、SQ7常开触头分别接通时，接触器KM3吸合，而接触器KM4无法接通（此时SQ4、SQ6、SQ8常闭触头相应断开，与接触器KM3常闭触头断开，形成双重联锁）；同理当SQ4、SQ6、SQ8常开触头分别接通时，接触器KM4吸合，而接触器KM3无法接通。保证了两个对应方向不能同时接通。六、X62W正常工作时控制电路的操作过程按X62W正常工作时控制电路的操作过程，逐步进行检查。（1）合上开关QS，灯亮；（2）按下行程开关SQ1，主轴电机1M点动；（3）按下按钮SB2，主轴电机1M转动；（4）按下按钮SB3，冷却电动机2M转动；（5）按下行程开关SQ2，工作台进给电动机3M点动； （6）6次扳动操作杆，工作台进给电动机3次正转，3次反转。七、X62W控制盘的常见故障和检修方法X62W控制盘的常见故障和检修方法见下表序号现象原因常见故障检修方法1合上开关QS，灯不亮没电照明电路出现故障FU1或FU2烧断FU3烧断照明变压器烧坏白炽灯烧坏测FU1输入端的电压，判断是否有电；测FU1、FU2输出端的电压，判断FU1、FU2是否导通；测照明电路的电阻，判断是否导通。2按下行程开关SQ1，主轴电机1M不转1M电动机的主电路断点动控制电路断SQ1常开触头接触不良KM1线圈接触不良FR1或FR2的常闭触头接触不良听接触器KM1是否有吸合的声音；用测电阻法判断点动控制电路是否导通3按下按钮SB2，主轴电动机1M不转动1M电动机的主电路断控制电路断SQ1常闭触头接触不良SB1接触不良按钮中的短路线断开KM1线圈接触不良FR1或FR2的常闭触头接触不良听接触器KM1是否有吸合的声音；用测电阻法判断点动控制电路是否导通4按下按钮SB2，主轴电动机1M点动自锁触头接触不良KM1接触器的常闭触头接触不良接触头的导线接触不良测电阻法5按下按钮SB3，冷却泵电动机2M不转动2M电动机的主电路断控制电路断按钮中的短路线断开KM2线圈接触不良听接触器KM2是否有吸合的声音；用测电阻法判断点动控制电路是否导通6按下按钮SB3，冷却泵电动机2M点动自锁触头接触不良KM2接触器的常闭触头接触不良接触头的导线接触不良逐级测电阻法7按下行程开关SQ2，工作台进给电动机3M不点动3M电动机的主电路断点动控制电路断行程开关SQ3SQ8有接触不良SQ2接触不良KM4的互锁触头接触不良KM3线圈接触不良FR3的常闭触头接触不良听接触器KM3是否有吸合的声音；用测电阻法判断点动控制电路是否导通。86次扳动操作杆，工作台进给电动机工作不正常全不动；主控电路断KM1的互锁触头接触不良FR3的常闭触头接触不良逐级测电阻法四动两不动：左控制电路断SQ2-2接触不良SQ3-2、SQ4-2、SQ7-2、SQ8-2接触不良两动四不动：右控制电路断SQ5-2、SQ6-2接触不良三动三不动：不动的一支电路断（KM3不动）KM4的互锁触头接触不良KM3的线圈接触不良29电 源及 保 护主轴电机冷却泵电 机进 给 电 机照 明主 轴 控 制冷 泵控 制工 作 台 进 给 控 制冲动.起动.制动冲动.上下.左右.前后移动图7-2 X62W型铣床电气控制原理图技能训练项目技能实训一 X62W万能铣床控制电路故障检修一、任务目标1熟悉常用电器元件的作用；2熟悉各种保护环节在机床电气控制系统中的重要作用；3进一步理解典型控制环节在机床控制系统中的应用；4了解控制线路中故障的检测思路和方法，通过学习能排除常见故障。二、实训设备1工具：测电笔、螺钉旋具、斜口钳、剥线钳、电工刀等。2仪表：万用表、兆欧表。3器材：X62W万能铣床控制电路实训考核台。三、实训内容和步骤1在教师指导下，对X62W万能铣床演示电路进行实际操作，了解铣床的各种工作状态及操作手柄的作用。2在教师指导下，弄清X62W万能铣床电器元件的安装位置、走线情况及操作手柄处于不同位置时，各位置开关的工作状态及运动部件的工作情况。3在X62W万能铣床实训考核台上人为设置故障，由教师示范检修，边分析边检查，直到故障排除。4由教师设置让学生知道的故障点，指导学生从故障现象着手进行分析，逐步采用正确的检查步骤和维修方法排除故障。5教师设置故障，由学检修。四、注意事项1检修前要认真阅读X62W万能铣床的电路图，熟练掌握各个控制环节的原理及作用。并要求学生认真地观察教师的示范检修方法及思路。2检修中的所用工具、仪表应符合使用要求，并能正确地使用，检修时要认真核对导线的线号，以免出现误判。3排除故障时，必须修复故障点，但不得采用元件代换法。4排除故障时，严禁扩大故障范围或产生新的故障。5要求学生用电阻测量法排除故障，以确保安全。五、技能训练考核评分标准评分标准序号考核内容考核要求配分得分1调查研究排除故障前不进行调查研究，扣1分5 2故障分析1.错标或未标出故障范围，每个故障点扣10分2.不能标出最小的故障范围，每个故障点扣5分403故障排除1.实际排除故障中思路不清楚，每个故障点扣5分2.每少查出一个故障点，扣5分3.每少排除一个故障点，扣10分4.排除故障方法不正确，每处扣10分403其他1.排除故障时产生新的故障后不能自行修复，每个扣20分2.已经修复，每个扣10分3.损坏电动机，扣20分154安全文明生产违反安全文明生产规程，扣540分5定额时间45min不允许超时检查6备注除定额时间外，各项目的最高扣分不应超过配分7否定项发生重大责任事故、严重违反教学纪律者得0分开始时间结束时间实际时间指导教师签名_ 日期_任务三 Z3040型摇臂钻床电气控制电路学习目标了解直流电动机起动时存在的问题；掌握直流电动机常用的起动方法；掌握直流电动机的反转方法；熟悉直流电动机的制动方法；学会直流电动机常用起动、反转和制动方法的操作。任务分析钻床是一种用途较广的万能机床，可以完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺蚊及修刮端面等多种形式的加工。钻床按结构形式可分为立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、多轴钻床、深孔钻床和卧式钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活、适用范围广，特别适用于带有多孔的大型工件的中工，是机械加工中常用的机床设备，具有典型性。知识链接一、Z3040型摇臂钻床的主要结构和运动形式摇臂钻床如7-3图所示，主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在它的外面套着外立柱，外立柱可绕内立柱回转360º，摇臂的一端为套筒，它套在外立柱上。借助丝杆的正反转可使摇臂沿外立柱上下移动。由于丝杆与外立柱连为一体，而升降螺母固定在摇臂套筒上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，它由主电动机、主轴传动机构、主轴，进给和变速机械以及钻床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作使其在摇臂水平导轨上移动。钻削加工时，主运动为主轴带动钻头的旋转运动；进给运动为主轴带动钻头作上下的纵向运动。此时要求主轴箱由夹紧装置紧固在摇臂的水平导轨上，外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，摇臂钻床的辅助运动有摇臂沿外立柱的上下移动；主轴箱沿摇臂水平导轨的水平移动；摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。图7-3 Z3040型摇臂钻床结构图1-底座 2-工作台 3-主轴纵向进给 4-主轴旋转主运动 5-主轴 6-摇臂 7-主轴箱沿摇臂径向运动 8-主轴箱 9-内外立柱 10-摇臂回转运动 11-摇臂上下垂直运动二、Z3040型摇臂钻床的电力拖动特点与控制要求（一）电力拖动特点（1）摇臂钻床运动部件较多，为简化传动装置，采用多电动机拖动。由主轴电动机拖动主轴的旋转主运动和主轴的进给运动；由摇臂升降电动机拖动摇臂的升降；由液压泵电动机拖动液压泵供出压力油完成主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开；由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液进行刀具加工过程中的冷却。（2）摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，为此这两种运动由一台主轴电动机拖动，分别经主轴传动机构、进给传动机构来实现主轴的旋转和进给。所以主轴变速机构与进给变速机构均装在主轴箱内。（3）摇臂钻床有两套液压控制系统，一套是操作机构液压系统，另一套是夹紧机构液压系统。前者由主轴电动机拖动齿轮泵送出压轴，通过操纵机构实现主轴正、反转，停车制动，空档、变速的操作。后者由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油，推动活塞带动菱形块来实现主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开。（二）控制要求（1）4台电动机容量较小，均采用全压直接起动。主轴旋转与进给要求有较大的调速范围，钻削加工要求主轴正、反转，这些皆由液压和机械系统完成，主轴电动机是作单向旋转。（2）摇臂升降由升降电动机拖动，故升降电动机要求正反转。（3）液压泵电动机用来拖动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞，带动菱形块动作，以此来实现主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开。故液压泵电动机要求正反转。（4）摇臂的移动需严格按照摇臂松开摇臂移动摇臂移动到位自动夹紧的程序进行。这就要求摇臂夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行，也就是说对液压泵电动机和升降电动机的控制要按上述要求进行。（5）钻削加工时应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液对钻头进行冷却，冷却泵电动机为单向旋转。（6）要求有必要的联锁与保护环节。（7）具有机床完全照明和信号指示电路。三、Z3040型摇臂钻床液压系统简介摇臂钻床具有两套液压控制系统，一套是由主轴电动机拖动齿轮泵供出压力油，由主轴操作手柄来改变两个操纵阀的相互位置，使压力油作不同的分配，进而实现主轴正转、反转、空档、变速与停车等运动。另一套是由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油来实现摇臂、主轴箱和立柱的夹紧与放松的夹紧机构液压系统。1操作机构液压系统。该系统由主轴电动机拖动齿轮泵供出压力油，由主轴操作手柄操作。主轴操作手柄有五个空间位置：上、下、里、外和中间位置。其中上为“空档”，下为“变速”，外为“正转”，里为“反转”，中间位置为“停车”。主轴的转速与主轴进给量各由一个旋钮控制。由上可知，要使主轴旋转，首先是起动主轴电动机作单向旋转，拖动齿轮泵，送出压力油。然后操纵主轴手柄扳向外或里位置，使压力油作用于正转或反转摩擦离合器，接通主轴电动机到主轴的传动链，从而驱动主轴正转或反转。在主轴正转或反转的过程中，通过转动变速旋钮，就可改变主轴转速或主轴进给量。若要使主轴停车，需将主轴操作手柄扳向中间位置，这时主轴电动机仍在旋转，只是此时整个液压系统为低压力油，无法松开制动摩擦离合器，而在制动弹簧作用下使主轴电动机的动力无法传到主轴，从而使主轴停车。当主轴操作手柄扳在“下”的位置时，即“变速”档位时，主轴电动机仍继续单向旋转，用变速旋钮选好主轴转速或主轴进给量，油路将推动拨叉慢慢移动，逐渐压紧主轴正转摩擦离合器，接通主轴电动机到主轴的传动链，带动主轴缓慢旋转，此过程称为缓速过程，以利于齿轮的顺序啮合。当变速完成，松开主轴操作手柄时，手柄将在弹簧作用下由“变速”位置自动复位到“停车”的中间位置。然后再操纵主轴手柄于正转与反转位置，主轴将在新的转速或进给量下工作。当主轴操纵手柄置于“空档”位置，这时压力油使主轴传动中的滑移齿轮处于中间脱开位置，这时可用于手轻便地转动主轴。2夹紧机构液压系统。主轴箱、内外立柱和摇臂的夹紧与松开，是由液压泵电动机拖动液压泵送出压力油，推动活塞，带动菱形块来实现的。其中主轴箱和内外立柱的夹紧松开由一个油路控制，而摇臂的夹紧松开因要与摇臂的升降运动构成自动循环，故由另一油路来控制。这两个油路均由电磁阀YV来操纵。四、Z3040型摇臂钻床电气控制系统分析图7-4所示为Z3040型摇臂钻床电气原理图。图中M1为主轴电动机，M2为摇臂升降电动机，M3为液压泵电动机，M4为冷却泵电动机。主轴箱上装有4个按钮，由上至下为SB2、SB1、SB3与SB4，它们分别是主轴电动机起动、停止按钮，摇臂上升、下降按钮。主轴箱移动手轮上装有2个按钮SB5、SB6，分别为主轴箱、立柱松开按钮和夹紧按钮。扳动主轴箱移动手轮，可使主轴箱作左右水平移动；主轴移动手柄则用来操纵主轴作上下垂直移动，它们均为手动进给。主轴也可采用机动进给。（一）主电路分析三相交流电源由低压隔离开关Q控制。主轴电动机M1仅作单向旋转，由接触器KM1控制。主轴的正反转由主轴操作手柄选择。热继电器FR1为电动机M1作过载保护。摇臂升降电动机M2的正反转由接触器KM2、KM3控制实现。而摇臂移动是短时的，故不设过载保护。但其与摇臂的放松与夹紧之间有一定的配合关系，这由控制电路去保证。液压泵电动机M3由接触器KM4、KM5控制实现正反转，由热继电器FR2作过载保护。冷却泵电动机M4容量为0.125KW，由开关SA1根据需求控制其起动与停止。（二）控制电路分析1主轴电动机M1的控制。由按钮SB2、SB1与接触器KM1构成主轴电动机单向起动停止控制电路。起动时，按下起动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，KM1常开主触头闭合，M1全压起动旋转。同时KM1常开辅助触头闭合，指示灯HL3亮，表明主轴电动机M1已起动，并拖动齿轮泵送出压力油，此时可操作主轴操作手柄进行主轴变速、正转、反转等的控制。2摇臂升降及摇臂放松与夹紧的控制。摇臂不移动时，被夹紧在外立柱上，当发出摇臂移动信号后须先松开夹紧装置，当发出松开信号，摇臂方可移动。当摇臂移动到所需位置，夹紧装置在收到夹紧信号后再次自动将摇臂夹紧。摇臂升降电动机M2的控制电路是由摇臂上升按钮SB3、下降按钮SB4及正反转接触器KM2、KM3组成具有双重互锁功能的正反转点动控制电路。由于摇臂的升降控制须与夹紧机构液压系统密切配合，所以摇臂的升降控制与液压泵电动机的控制密切相关。液压泵电动机M3的正反转由正反转接触器KM4、KM5控制，M3拖动双各液压泵，供出压力油，经2位六通阀送至摇臂夹紧机构实现夹紧与放松。下面以要求摇臂上升为例来分析摇臂升降及夹紧、放松的控制原理。按下摇臂上升点动按钮SB3，时间继电器KT线圈通电吸合，瞬动常开触头KT与延时断开的动合触头KT闭合，前者使接触器KM4线圈通电吸合，后者使电磁阀YV线圈通电。于是液压泵电动机M3正转起动旋转，拖动液压泵送出压力油，经2位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开。松开到位时，活塞杆通过弹簧片去压动行程开关ST1，其常闭触头ST1断开，使接触器KM4线圈断电释放，液压泵电动机停止旋转，摇臂处于松开状态；同时ST1常开触头ST1闭合，使KM2线圈通电吸合，摇臂升降电动机M2起动旋转，拖动摇臂上升。所以ST1是用来反映摇臂是否松开且发出松开信号的元件。当摇臂上升到预定位置，松开上升按钮SB3，KM2、KT线圈断电释放，M2依惯性旋转至自然停止，摇臂停止上升。断电延时继电器KT的延时闭合触头KT延时时间到而闭合，它的闭合使KM5线圈通电吸合，液压泵电动机M3反向起动旋转，同时KT的延时断开触头KT断开，使电磁阀YV线圈断电。液压泵送出的压力油经另一条油路流入2位六通阀，再进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞和菱形块，使摇臂夹紧。值得注意的是，在时间继电器KT断电延时的3s内，KM5线圈仍处于断电状态，而YV线圈仍处于通电状态，这图7-4 Z3040型摇臂钻床电气原理图段几秒钟的延时就确保了横梁升降电动机M2在断开电源依惯性旋转已经完全停止旋转后，才开始摇臂的夹紧动作。所以KT延时长短应按大于M2电动机断开电源到完全停止所需时间来整定。当摇臂夹紧后，活塞杆通过弹簧片压动行程开关ST2，使触头ST2断开，KM5线圈断电释放，M3停止旋转，摇臂夹紧结束。所以ST2为摇臂夹紧信号开关。由上可知，行程开关ST1，为摇臂松开开关，ST1压下发出摇臂松开信号；行程开关ST2为摇臂夹紧开关，ST2压下发出摇臂已夹紧信号。ST2应调整到摇臂夹紧后就动作的状态，若调整不当，摇臂夹紧后仍不能动作，将使液压泵电动机M3长期工作而过载。为防止这种情况发生，电动机M3虽为短时运行，但仍采用热继电器FR2作过载保护。摇臂升降的极限保护由组合开关SCB来实现。SCB有两对常闭触头，当摇臂上升或下降到极限位置时，使相应常闭触头断开，切断对应的上升或下降接触器KM2与KM3线圈电路，使M2电动机停止，摇臂停止移动，实现上升、下降的极限保护。若出现摇臂移动过位时可按下反方向移动起动按钮，使M2按与原方向相反的方向旋转，拖动摇臂按原移动的反方向移动。3主轴箱与立柱的夹紧、放松控制。主轴箱在摇臂上的夹紧放松与内外立柱之间的夹紧与放松，均采用液压操纵，且由同一油路控制，所以它们是同时进行的。工作时要求2位六通电磁阀线圈YV处于断电状态，松开由松开按钮SB5控制，夹紧由夹紧按钮SB6控制，并有松开指示灯HL1、夹紧指示灯HL2指示其状态。当按下松开按钮SB5时，KM4线圈通电吸合，液压泵电动机M3正转起动旋转，拖动液压泵送出压力油，由于电磁阀线圈YV不通电，其送出的压力油经2位六通阀进入另一油路，即进入立柱与主轴箱松开油腔，推动活塞和菱形块使立柱和主轴箱同时松开。当立柱与主轴箱松开后，行程开关ST3不再受压，其触头ST3复位闭合，松开指示灯HL1亮，表明立柱与主轴箱已松开，此时松开SB5按钮，便可转动主轴箱移动手轮，使主轴箱在摇臂水平导轨上移动；同时也可推动摇臂，使摇臂连同外立柱绕内立柱作回转运动。当移动到位时，按下夹紧按钮SB6，接触器KM5线圈通电吸合，液压泵电动机M3反向起动旋转，拖动液压泵送出压力油至夹紧油腔，使立柱与主轴箱同时夹紧。当确已夹紧，压下夹紧行程开关ST3，触头ST3断开，HL1灯灭，触头ST3闭合，HL2灯亮，指示立柱与主轴箱均已夹紧，可以进行钻削加工。4冷却泵电动机M4的控制。冷却泵电动机M4由开关SA1手动控制，单向旋转，可视加工需求操作SA1，使其起动或停止。5具有完善的联锁与保护环节。组合开关SCB实现摇臂上升与下降的限位保护。行程开关ST1实现摇臂确已松开，开始升降的联锁。行程开关ST2实现摇臂确已夹紧，液压泵电动机M3停止运转的联锁。时间继电器KT实现升降电动机M2断开电源，待完全停止后才开始夹紧的联锁。升降电动机M2正反转具有双重互锁，液压泵电动机M3正反转具有电气互锁。立柱与主轴箱松开、夹紧按钮SB5、SB6的常闭触头串接在电磁阀线圈YV电路中，实现进行立柱与主轴箱松开、夹紧操作时，确保压力油只进入立柱与主轴箱夹紧松开油腔而不进入摇臂松开夹紧油腔的联锁。熔断器FU1-FU3作短路保护，热继电器FR1、FR2作电动机M1、M3的过载保护。（三）照明与信号指示电路分析HL1为主轴箱与立柱松开指示灯，HL1亮表示已松开，可以手动操作主轴箱移动手轮，使主轴箱沿摇臂水平导轨移动或推动摇臂连同外立柱绕内立柱回转。HL2为主轴箱与立柱夹紧指示灯，HL2亮表示主轴箱已夹紧在摇臂上，摇臂连同外立柱夹紧在内立柱上，可以进行钻削加工。HL3为主轴电动机起动旋转指示灯，HL3亮表示可以操作主轴手柄进行对主轴的控制。EL为机床局部照明灯，由控制变压器TC供给24V安全电压，由手动开关SA2控制。（四）电气控制特点（1）Z3040型摇臂钻床采用的是机、电、液联合控制。主轴电动机M1虽只作单向旋转，拖动齿轮泵送出压力油，但主轴经主轴操作手柄来改变两个操纵阀的相互位置，使压力油作不同的分配，从而使主轴获得正转、反转、变速、停止、空档等工作状态。这一部分构成操纵机构液压系统。另一套是摇臂、立柱和主轴箱的夹紧放松机构液压系统，该系统又分为摇臂夹紧放松油路与立柱、主轴箱夹紧放松油路。经推动油腔中的活塞和菱形块来实现夹紧与放松。（2）摇臂升降与摇臂夹紧放松之间有严格的程序要求，电气控制与液压、机械协调配合自动实现先松开摇臂、再移动，移动到位后再自动夹紧。（3）电路有完善的联锁与保护，有明显的信号指示，便于操作机床。（五）电气控制常见故障分析Z3040型摇臂钻床的控制是机电液联合控制，而立柱与主轴箱的移动是在其松开后靠手动实现，摇臂的移动则是机电液综合控制。为此主要对摇臂移动中的常见故障作一分析。1摇臂不能上升移动。由摇臂上升的电气动作过程可知：摇臂移动的前提是摇臂确实松开，活塞杆通过弹簧片压下行程开关ST1，使接触器KM4线圈断电释放，液压泵电动机M3停止旋转，而接触器KM2线圈通电吸合，摇臂升降电动机M2正向起动旋转，拖动摇臂上升。下面通过ST1的开关有无动作来分析摇臂不能上升的原因。开关ST1不动作，常见故障ST1安装位置不当或紧固螺丝发生松动，使ST1位置发生移动。这样，摇臂虽已松开，但活塞杆通过弹簧片仍压不上ST1，致使摇臂不能移动。有时也会出现因液压系统故障，使摇臂没有完全松开，致使活塞杆通过弹簧片压不上ST1.为此，应配合机械、液压系统调整好ST1位置并切实安装牢固。有时电动机M3在机床大修后电源相序接反，此时按下摇臂上升按钮SB3后，电动机M3反转，反而使摇臂夹紧，更压不上ST1，摇臂也不会上升，所以应认真检查电源相序及电动机M3正反转是否正确。2摇臂移动后出现摇臂夹不紧。根据电气控制电路可知，当摇臂移动到所需位置后，松开上升按钮SB3或下降按钮SB4后摇臂应自动夹紧，而夹紧动作的结束是由行程开关ST2发出已夹紧信号来控制的。若摇臂发生夹不紧，说明摇臂夹紧控制电路正常，只是夹紧力不够，这是由于ST2动作过早，使液压泵电动机M3在摇臂还未充分夹紧时就过早停止旋转。这往往是由于ST2安装位置不当，过早被活塞杆压上动作所致。弹簧片压下所致，若不是此因，则应建议机修人员检查菱形块的夹紧装置是否有问题。3液压系统的故障。有时电气控制电路工作正常，而出现电磁阀芯卡住不动作或油路发生堵塞，造成液压控制系统失灵，也会造成摇臂无法移动或夹不紧等故障。因此，在维修工作中应分析判断是电气控制系统还是液压机械系统的故障，然而这两者之间又相互联系，所以应相互配合，协同排除故障。任务四 M7120型磨床的电气控制电路学习目标了解M7120型平面磨床的基本结构及运动形式；掌握M7120型平面磨床的控制要求及其控制电路的工作原理；了解M7120型平面磨床控制电路常见的电气故障，掌握其分析与检查方法。任务分析机械加工中，当对零件的表面粗糙度要求较高时，就需要用磨床进行加工，磨床是用砂轮的周边或端面对工件的外圆、内孔、端面、平面、螺纹、球面及齿轮进行磨削加工的精密机床。磨床的种类很多，根据用途不同可分为平面磨床、内圆磨床、外圆磨床、无尽磨床以及一些专用磨床，如螺纹磨床、球面磨床、齿轮磨床和导轨磨床等，其中尤以平面磨床应用最为普遍。平面磨床是用砂轮磨削加工各种零件的平面，它操作方便，磨削精度和光洁度都比较高，适于磨削精密零件和各种工具，并可作镜面磨削。知识链接一、M7120型平面磨床的主要结构及运动形式M7120平面磨床的结构如图7-5所示，它由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱、撞块等部分组成。图7-5 卧轴矩台平面磨床外形结构1-床身 2-工作台 3-电磁吸盘 4-砂轮箱 5-手轮 6-滑座 7-立柱8-工作台换向撞块 9-工作台往复运动换向手柄 10-活塞杆 11-砂轮箱垂直进刀手轮在箱形床身导轨上安有矩形工作台，在箱形床身中装有液压传动装置，工作台通过压力油推动活塞杆实现在床身导轨上