第二章-机床电气控制线路的分析和设计
控制机床电气的线路设计
浅谈控制机床电气的线路设计摘要：本文基于机床电气的线路设计进行了研究和分析，重点就机床电气的控制线路做了细致的描述和分解，通过对电气控制线路的设计原则的探讨，针对电气控制路线的设计方法提出了自己的方案和建议。
关键词：机床电气；控制线路；线路设计中图分类号：tg502 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）02-0161-01当机床电气设备出现的故障后，由于电路和机床种类的不同各有不同的特点，如何应用所掌握的专业基本操作技能和专业基础知识来进行分析与检修，是维修电工专业中实训教学的难点和重点。
由于控制线路在实际设计中还经常配有信号、检测等内容。
因此，可将控制线路、信号线路、检测线路统称为辅助线路。
显然，准确地说应为辅助线路的设计。
线路设计是此项工程为满足要求的重要组织过程，是设计中工程量最大、最为复杂的一个环节，即使出现微小失误，设计都将无法尽善尽美地达到工艺要求，因此，要求设计者必须认真对待。
经验设计法的运用是根据设计熟练程度的不同，其灵活度也不同，设计的效果也不尽一致。
一、控制方案的确定原则电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。
具体来说，设计人员应该遵循以下原则：经济效益是控制方式科学与否的重要标准。
如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电-接触控制方式，这是较为合理的；反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器；通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。
如果加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路；而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性；如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。
数控机床电气控制第2版习题答案习题答案
习题答案第一章机床控制线路的基本环节1.答：低压电器是机床控制线路的基本组成元件。
它可以分为以下几大类；开关电器，主令电器，熔断器，接触器，继电器，控制变压器，直流稳压电源。
常用的低压电器有：刀开关，组合开关，低压断路器，按制按钮，行程开关，万能转换开关，脚踏开关，熔断器，接触器，电磁式继电器，时间继电器，热继电器，速度继电器，控制变压器，直流稳压电源。
2．答：低压断路器俗称为自动空气开关，是将控制和保护的功能合为一体的电器。
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠电压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备，并且在分断故障电流后一般不需要更换零部件。
因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。
3．答：虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有很多不同之处。
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。
因此继电器触点容量较小（不大于5A）。
在控制功率较小时（不大于5A）可用中间继电器来代替接触器起动电动机。
4．答：热继电器由于其热惯性，当电路短路时不能立即动作切断电路，不能用作短路保护，熔断器不具备热惯性所以只能作电动机的短路保护而不能作长期过载保护；另外，热继电器与熔断器的额定电流选择不同，因此，热继电器只能作为过载保护，熔断器只能作为短路保护。
5．答：短路保护：瞬时大电流保护，最常用的是利用熔断器进行短路保护。
过电流保护：当电流超过其整定值时才动作，整定范围通常为1.1--4倍额定电流。
最常用的是利用过电流继电器进行过电流保护。
长期过载保护：电动机在实际运行中，短时过载是允许的，但如果长期过载或断相运行都可能使电动机的电流超过其额定值，引起电动机发热。
绕组温升超过额定温升，将损坏绕组的绝缘，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会烧毁电动机绕组，因此必须采取过载保护措施。
机床电气控制线路的分析和设计
（2）正轉：手柄下壓到位 K→SA1-2 →KM3→KM1 （3）反轉：手柄上提到位 K →SA1-3→KM3→KM2
103 FU3 101 EL S A2 102 104
TC E HL
停車：手柄回到中間位置
SA1-1閉合，SA1-2、SA1-3斷開，KM1、 KM2斷電，K、KM3得電。 互鎖：KM1與KM2常閉；SA1-2與SA1-3雙重互鎖。
零電壓保護：中間繼電器K
HL為電源指示燈； EL為機床照明燈，由開關SA2控制。 實際的C6132改進很大，主要是加裝了電磁制動。
三．C650臥式車床的電氣控制線路 1．主電路 特點：串電阻反接制動及點動調整。
~ 380V u11 v12 w13 E Q u21 v22 w23 FU2 w63 v62 u61
TC
w43
(1)電動機及控制接觸器 M1- KM1：主運動和進給運動; M2- KM2：冷卻泵; M3- KM3：快速運動。
KM1 u31 v32 w33 KM2 u 51 v52 w53 M21 M22
M1 3~ 主电动机 JO 2-52-4 10k W
M1主電動機 KM3、KM4；R；KM；KR1； FU1；A;KT; 注意：電流互感器副邊必須短接 M2：冷卻泵電動機 KM1; KR2; FU2;
M1- KM1、KM2；FU1；KR1 M2- KM3；KR2 ；FU2 ： M2起動後, M1才能起動；
FU1 u31 v32 w 33
M3- Q2；KR3；FU2。
KM2 KR2 u61 v62 KM3 w63 u71 v72 Q2 w73 KR3
M22 M23
M31 M32 M33
KM1 u41 v42 w43
机床电气控制线路的分析教材
机床电气控制线路的分析教材1. 引言机床电气控制线路是机床控制系统的核心部分，它负责实现机床的各种运动和功能。
了解和掌握机床电气控制线路的分析方法，对于提高机床的加工精度、提高生产效率具有重要意义。
本教材将介绍机床电气控制线路的基本概念和分析方法，帮助读者深入了解机床电气控制线路并掌握其分析技巧。
2. 机床电气控制线路的基本概念在开始分析机床电气控制线路之前，我们首先需要了解机床电气控制线路的一些基本概念。
例如，机床电气控制线路由电源、控制器、执行器和传感器等组成。
电源提供电能，控制器负责控制机床的运动和功能，执行器将控制信号转化为机床的实际运动，传感器用于感知机床的状态和位置信息等。
此外，我们还需要了解电路图的基本符号和表示方法。
3. 机床电气控制线路的类型机床电气控制线路可以分为直接控制线路和间接控制线路。
直接控制线路是指控制器直接与执行器相连，控制信号直接作用于执行器；间接控制线路是指控制器通过继电器或触发器等中间器件间接控制执行器。
本章将详细介绍和分析这两种类型的机床电气控制线路，并比较它们的优缺点。
3.1 直接控制线路直接控制线路的特点是简单、可靠性高、响应速度快。
本节将通过一些实际例子介绍和分析直接控制线路的电路图和工作原理。
并详细介绍直接控制线路的组成部件、工作原理和常见故障分析方法。
3.2 间接控制线路间接控制线路的特点是使用中间器件进行信号的转化和控制，可以实现复杂的控制功能。
本节将通过一些实际例子介绍和分析间接控制线路的电路图和工作原理。
并详细介绍间接控制线路中常见的中间器件（如继电器、触发器等）的工作原理、应用场景和常见故障分析方法。
4. 机床电气控制线路的分析方法为了准确分析机床电气控制线路的工作原理和故障原因，我们需要掌握一些基本的分析方法。
本章将介绍机床电气控制线路的分析方法，包括电压、电流的测量方法，电路的串并联、电路的等效变换方法等。
同时，我们还将介绍如何使用示波器、万用表等常用仪器进行线路的测试和分析。
机床电气控制电路分析步骤
机床电气控制电路分析步骤：1、了解机床的主要结构、运动方式、各部分对电气控制的要求；2、分析主电路。
了解各电动机的用途、传动方案、控制方法及其工作状态；3、分析控制电路和执行电路。
拆分成基本环节来分析各主令电器（如操作手柄、开关、按钮）在电路中的功能；4、分析电路中所能实现的保护、联锁，及信号和照明电路的控制。
第二节普通车床电器控制系统普通车床：加工回转表面、螺纹和端面等。
一、机床主要结构及运动形式1、主要结构2、运动形式1）主运动：工件的旋转主轴电机—→主轴箱—→三爪卡盘—→工件2）进给运动：刀架的纵向与横向直线运动主轴箱—→挂轮箱—→进给箱—→光杠/丝杠—→溜板箱—→刀具二、电力拖动及控制要求（中、小型车床）1、中、小型车床的电机容量较小，在电网容量满足要求的情况下，一般采用直接起动。
2、车削加工的调速范围较大，故车床的主轴采用齿轮变速，主轴电机无需变速控制。
3、车削螺纹时为避免乱扣现象要求主轴能反转退刀，因此可用主轴电机的正、反转来实现。
4、加工螺纹时，进给运动与主运动之间必须保持准确的比例关系，因此主运动和进给运动由同一台电机（主轴电机）拖动。
5、主轴电动机转速较高，为提高加工效率，主轴电动机停车时需制动。
6、加工过程中为防止刀具和工件的温度过高，需要附有冷却泵电机。
冷却泵电机只需单向旋转，手动控制。
三、CA6140型车床电气控制主传动：可使主轴获得24级正转转速(10～1400r／min)和12级反转转速(14～1580r ／min)。
1、主轴电机M1（主轴主运动、刀具纵横向进给运动）主电路：直接起动、机械变速、机械换向。
控制电路：起动：SB1↓—→ KM1+—→ M1起动停止：SB2↓—→ KM1-—→M1停止2、冷却泵电机M2主电路：直接起动、连续工作控制电路：由转换开关SA1起/停控制。
3、刀架快移电动机M3点动控制，由SB3实现点动控制。
4、照明和信号电路照明：24V安全电压，由转换开关SA2控制信号：6V电压。
车床电气线路分析
车床电气线路分析车床是一种常用的机械设备，用于加工金属和其他材料。
在车床的使用过程中，电气线路是至关重要的系统之一，对车床的正常运行起着重要的作用。
下面将对车床电气线路进行详细的分析。
车床的电气线路由电源系统、控制系统和电机系统组成。
电源系统提供车床所需的电能，包括主电源和控制电源。
主电源是车床的主要电源，通常是交流电。
控制电源是用来供给车床的控制系统和电机系统的低压直流电源。
控制系统是车床的核心部分，通过控制电路来实现车床的各种工作方式和运动控制。
控制系统主要包括主控制电路、操作控制电路和保护电路。
主控制电路是车床的主要控制部分，它通过对电机系统的控制来实现车床的各种工作方式。
主控制电路通常由控制开关、控制按钮和接触器组成。
控制开关用于选择车床的工作方式，如正转、反转和停止等。
控制按钮用于手动控制车床的运动，如快速进给和手动进给。
接触器是控制开关和电机之间的连接，通过控制开关的操作来控制电机的运行。
操作控制电路是通过控制按钮来实现对车床运动的控制。
操作控制电路通常包括按钮开关、继电器和接触器等组件。
按钮开关用于选择车床的运动方式，如手动、自动和急停等。
继电器是控制按钮和电机之间的连接，通过按钮的操作来控制电机的运行。
接触器用于控制车床的转向和速度。
保护电路是用来保护车床和操作人员的安全的电路系统。
保护电路主要包括短路保护、过载保护和接地保护等。
短路保护用于检测车床电气线路中的短路情况，并采取相应的保护措施，如断开电路或切断电源。
过载保护用于检测车床电气线路中的过载情况，并采取相应的保护措施，如断开电路或切断电源。
接地保护用于检测车床电气线路中的接地故障，并采取相应的保护措施，如切断电源。
电机系统是车床的动力系统，通过电动机提供驱动力。
电机系统通常由主电机和辅助电机组成。
主电机是车床的主要驱动力，通过转动主轴来实现工件的加工。
辅助电机用于控制车床的各种辅助装置，如进给机构、冷却系统和刀具升降装置等。
机床电气控制与PLC技术项目教程(S7-1200)项目2 典型普通机床电气控制线路分析
四、知识准备
知识点1 ：电气原理图的画法
1.0 常用电气图形符号和文字符号标准
电气控制系统是由许多电器元件按照一定的要求和方法 连接而成。为了便于电气控制系统的设计、安装、调试、使 用和维护，将电气控制系统中各电器元件及连接电路用一定 的图形表达出来，这就是电气控制系统图。
电气控制系统图主要包括：电气原理图、电气设备总 装图接线图、电器元件布置图与接线图。
普通车床的电气控制系统是机床的重要 组成部分，和机械液压气动等机构分工协作 共同保障机床工作。制造车间的工程技术人 员需要具备车床控制线路分析的专业能力， 以便完成电气控制系统安装与调试、故障分 析与排除等工作。
二、任务描述
现有C650型卧式车床1台。车削加工时工件进行旋转运动，由主电动机拖动；溜板箱上 带着刀架沿着导轨的直线运动为刀架的进给运动，由主轴电动机带动；车床刀架的快速移动由 一台单独的电动机拖动，采用点动控制；车削加工螺纹、切断工件等操作时要求主轴正反转运 动来实现进刀、退刀控制；按下停止按钮后，主轴停止转动。。
任务1、C650型卧式车床的主要结构和控制要求认知
任务2、 C650型卧式车床的主电路和控制电路分析
三、问题思考
1. C650型卧式车床的加工范围和控制要求有哪些？ 2. C650型卧式车床的主电路和控制电路有何区别，电力拖动方案有 哪些控制要求？ 3. 如何根据C650型卧式车床的控制要求分析其电气原理图？
C650型卧式车床的认知 C650型卧式车床的主电路、控制电路分析 辅助电路的分析
【知识目标】
1.了解电气原理图阅读和分析的步骤。 2.掌握C650型卧式车床的主要结构和运动分析。 3.熟知C650型卧式车床的电力拖动方案和控制要求。 4.完成C650型卧式车床电气控制线路分析。
机床电气控制电路分析步骤
机床电气控制电路分析步骤引言在机床制造业中，电气控制电路是非常重要的一部分。
它负责控制机床的各种运动和功能，确保机床能够按照预定的要求正常工作。
因此，对机床电气控制电路进行分析和研究是至关重要的。
本文将介绍机床电气控制电路分析的步骤及相关知识。
步骤一：了解机床电气控制系统的基本原理在分析机床电气控制电路之前，我们首先需要了解机床电气控制系统的基本原理。
机床电气控制系统通常由电气元件、控制设备和执行元件组成。
其中，电气元件包括开关、继电器、传感器等；控制设备包括PLC、变频器等；执行元件包括电机、气缸等。
了解这些基本原理能够帮助我们更好地分析机床电气控制电路。
步骤二：分析电气控制电路的整体结构在进行具体的电气控制电路分析之前，我们需要先分析机床电气控制电路的整体结构。
通常，机床电气控制电路可分为输入端、控制端和输出端。
输入端接收对机床的操作指令，控制端对输入信号进行处理和控制，输出端控制机床的动作和动作方式。
这种整体结构的分析能够帮助我们更好地理解机床电气控制电路的工作原理。
步骤三：逐步分析电气控制电路的各个部分在了解了机床电气控制电路的整体结构之后，我们可以逐步分析电气控制电路的各个部分。
首先，我们可以从输入端开始分析，了解机床接收操作指令的方式和相关的电气元件。
接着，我们可以分析控制端的电气元件和控制设备，了解信号处理和控制逻辑。
最后，我们可以分析输出端的电气元件和执行元件，了解机床动作的方式和实现原理。
步骤四：仔细检查电气控制电路的连接和布线在分析机床电气控制电路的各个部分之后，我们需要仔细检查电气控制电路的连接和布线。
确保电气元件之间的连接正确可靠，避免因为连接不良或者布线错误导致机床无法正常工作。
同时，也要关注电气控制电路的安全性和可靠性，确保机床操作过程中不发生安全事故。
步骤五：运行和调试机床电气控制电路在确认电气控制电路的连接和布线无误之后，我们需要对机床电气控制电路进行运行和调试。
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5
KM2
KM1
11 13
K
KM3
KM3 7
KR2
KR3
TC
103 FU3101
M21
M22
M2
M23
M31 M32 M33
M3
EL SA2 102
E
3~
3~
104
HL
润滑电动机冷却泵电动机
KR1 KR2 KR3
24
6
SA1-1 1
K
停车位：手柄开关处于中间零位：
uv
SA1-2 KM2 KM1
KM3
1-1闭合，1-2和1-3断开。
SA1-3 3
5
7
KM2
KM1
启动（1）润滑（并为主轴启动做好准
11
13
K
KM3
备）
（2）Q正1→转1：-1手→柄K下和压3 到→位M2
TC 103 FU3 101
K→1-2 →3→1
EL SA2 102
E
（3）反转：手柄上提到位
HL 104
K →1-3→3→2
停车：手柄回到中间位置 1-1闭合，1-2、1-3断开，1、 2断电，K、3得电。 互锁：1与2常闭；1-2与1-3双重互锁。
TC
1
FU4
6.3V
3
FU3
13 KM1
HL1 HL2
5
36V
7
SA
EL
110V
9 11
ST
27
23
SB3
KM1
29
KR1
SB4
32
SB1 SB2 KM1 25
SB6 SB5
33 KM2
SB7 13
KM2
35
KR2
37
KM3
机床起、停控制： M1：多点（两组）控制。 1、3一组，装于床头操纵板。 2、4一组，装于刀架拖板上。 为机床限位开关，正常工作时被 压下，为主轴起动工作好准备。 起动：M12
→3(4)→1(M1) →6→ 2(M2)。（顺序控制）
M1:9-11-23-25-27-29-32-地； M2: 9-11-23-25-27-29-33-35-37-地 M3→7(点动)
停止：M12：1或2或1
M25 或2
指示灯及照明灯
2：电源指示灯； 1：机床工作指示灯； :机床照明灯，开关。
二、C616卧式车床的电气控制线路 C6132：工件最大回转半径320，工件最大长度500，750，
KM3 u 61 v 62 w 63
Q2 u 71 v 72 w73
KR2
KR3
M 12
M 11 M1 3~
KR1
M 13
主电动机
M 21
M 22
M2
3~
润滑电动机
M 31 M 32 M 33
M 23
M3
3~
冷却泵电动机
2．控制回路 手柄开关，1-1，1-2，1-3，中间继电器K。
~ 380V
u11 v12 w13
出规律，逐步提高阅读电气原理图的能力。
第一节卧式车床的电气控制线路
读图要领：先主回路，后控制回路，以电机为中心。
一．6163B型万能卧式车床的控制线路
6163：最大工件回转半径630,最大工件长度：1500， 或3000。
1．主电路（下图）： 2. 控制回路 接触器线圈电压取110V，由变压器提供。
1000. 1.主回路
~ 380V
u 11 v 12 w 13
E Q1
u21 v 22 w 23 FU 2
w 53 v 52 u 51 FU1
M1- 1、2；1；1
M2- 3；2 ；2 ： M2起动后, M1才能起动；
M3- Q2；3；2。
u 31 v32 w33 KM1 u41 v42 w 43
KM2
冷却电动机
AOB-25 90W
M 31 M 32 M 33
M 23
M3
3~
快速电动机
NJ12-4 1.1kW
(1)电动机及控制接触器 M1- 1：主运动和进给运动; M2- 2：冷却泵; M3- 3：快速运动。
(2)电动机的保护： M1-热继电器1、空气开关 Q、电流表A； M2-熔断器、热继电2； M3-熔断器； M3短时工作，不设过载保 护。
~ 380V
E u 11 v 12 w 13
TC
Q
u 21 v 22 w 23
FU
w 43
v 42
u 41
KM3 KM1 u 31 v 32 w 33 KM2 u 51 v 52 w 53
KR1 A
M 11
M 12
M1 M 13 3~
主电动机
JO2-52-4 10kW
KR2
M 21
M 22
M2
3~
柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法。 注意了解与机床的机械、液压发生直接联系的各种
电器的安装部位及作用。如：行程开关、撞块、 压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。 分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的技术 资料将整个电气线路划分成几个部分逐一进行分 析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、 保护本及章相首先互分间析的几联种锁卧等式。机床的电气控制线路，从中找
KM3
u 31 v32 w33
KM4
u 41 v42 w 43
KM1
KM2
KR1
TA
37
A
u 51 v 52 w 53 KT 39
KM
R
M 11
M 12 M 13
M1 3~
BV
主电动机
KR2
M 21
M 22 M 23
M2
3~
冷却泵电动机
M 31 M 32 M 33
M3 3~
快速移动电动机
M1主电动机 3、4；R；；1； 1；; 注意：电流互感器副边必须短接
E Q1
u21 v22 w23 FU2
w53 v52 u51 FU1
u31 v32 w33
KM1 u41 v42 w43
KR1
M11
M12
M1
M13
3~
主电动机
KM2
KM3
Q2
u61 v62 w63
u71 v72 w73
KR1 KA1-1 1
K
SA1-2 KM2 KM1
SA1-3 3
M2：冷却泵电动机 1; 2; 2;
M3：溜板箱快速移动电动机 2; 2.
2.控制电路 电源由变压器 提供。4，5作短路保护
101 FU3 103
SA
EL
105
24
第二章 机床电气控制线路的分析及设计
第一节 卧式车床的电气控制线路分析 第二节 机床电气设计的一般内容 第三节 机床电气控制线路的设计 第四节 机床常用电器的选择 第五节 机床电气控制线路设计举例
分析电气控制系统时要注意以下几个问题： 要了解机床的主要技术性能及机械传动、液压和气
动的工作原理。 弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。 初步掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手
零电压保护：中间继电器K
为电源指示灯； 为机床照明灯，由开关2控制。 实际的C6132改进很大，主要是加装了电磁制动。
三．C650卧式车床的电气控制线路 1．主电路 特点：串电阻反接制动及点动调整。
~ 380V
u 11 v 12 w 13
E Q
u 21 v 22 w 23 FU2
w 63 v 62 u 61 FU1