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。
数控机床电气控制电路设计及实例分析_郑小年(1)
证电动机的实际最高工作温度 T J 日 ] I *等 于或略小于电动机绝缘的允许 最高工
不到额定功率的, 转速越低, 输出功率
就越小 图1 中主轴电机的功率特性为
作温度T a, 即几习 兀 *
. 过载能力:电动机在运行时, 必 须具有一定的过载能力 特别是在短
期工作时, 由于电动机 的热惯性很大, 电动机在短期 内承受高于额定功率的
c ) 主轴电机容量选择还是按上述
方法
产效率降低, 另一方面电动机经常过 载下运行, 会使它过早损坏, 同时还可
能 出现启动 困难, 经 受不起 冲击负载
升或最大允许电流而报警, 说明电机
容量选小 了, 应重新选择
这里, 请读者注意, 在进给电机 主
轴 电机设计 选配时, 应该考虑这些电 机 的输 出都 包括含有某种类型的机械 环 节和元 件, 关 于增量运 动 系统的最
难 以显 著 地 加 以更 改, 远 不 如 电 气 部
分 灵 活 易 变 因此 , 数 控 机 床 的机 械 与
商 品生 产 的基 本 要 求是 以最 低 的
S e r o C o ntro l v
49
粉 步 J碑 / 价 穴士 古十 夕入 二 不
流伺服 电机 a )进给伺服电动机容量选择 电动 机 的选 择 主 要是 容 量 的选 择, 如果 电动机 的容量选小了, 一方面
的转速并 不高时, 就不 必选用 刚性 攻 螺纹功能 (5 )网络数控功能 近年来发展的数字化 网络制造是 指 利用网络技术和数字控制技术进行 产 品的加 工制造, 其基础 是网络数 控 技术 它是 各种先进制造 技术 的基 本
可 以选择直角坐标系中的二个不同平 面, 也可选择 不同视 角的三维立体, 可 以在 加工的 同时做实 时的显 示, 也 可 在机械锁定的方式下作加工过 程的快
机床电气控制线路的设计
三、热继电器的选用
– 作用：用于电动机的过载保护 – 选用依据：根据电动机的额定电流来确定其
型号与规格 IRT=（0.95~1.05）Ied
– 热继电器的整定电流值是指热元件通过的电
流超过此值的20%时，热继电器应当在 20min内动作。
– 选型：
一般情况下可选用两相结构的热继电器。 在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构 的热继电器。 三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。 – 下列情况 IRT=2 Ied以便保护 1．电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长 2．电动机所带动的设备，不允许任意停电 3．电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等 – 常用系列： JR1 JR2 JR0 JR16 JR16B：由JR0改进而来，双金属片式，有温度补偿 和断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交 流电动机。
第四章 机床电气控制线路的设计 及电气元件的选择
重点：控制线路的设计过程，元器件参数的确定。 难点：如何正确选择控制环节来满足控制要求。
继电器—接触器控制，也称常规控制或传统控制 机床组成： – 机械 – 电气
§2 机床电气设计的一般内容
一、电气设计的基本原则：
– 1．最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。 – 2．在满足控制要求的前提下，设计方案力求简 – 3．把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确
数字程序控制——数控机床 – 特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件， 发展前景广阔。
–5．明确有关操作方面的要求：
操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、 保护措施等的要求。
– 6．设计时应考虑用户供电电网情况
电网容量、电流种类、电压、频率等。
机床电气控制 第6版 第二章 典型机床电气控制线路分析与检修
• 5）试车前，为避免机床运动部分发生误动作或碰撞等意外情况，可将生产机械与电动机分离；
或将电动机与电器线路分离，然后再试车，这是判断是电气故障还是机械故障的有效方法之一
•
故障类型的判断
3.用逻辑分析法确定故障范围，用排除法缩小故障范围 1）逻辑分析法 逻辑分析法是根据电气控制线路的工作原理，电器元件之间的动作顺序以及各控制环节之间 的控制关系，结合试车确认的故障现象作具体的分析，同时运用排除法迅速缩小故障范围， 从而判断最小故障范围。
2）电气控制线路的控制关系 继电器－接触器控制系统的控制关系如图。检修工作中，经常运用的逻辑关系如下： ①主电路与控制电路逻辑关系。 ②两台以上电动机顺序或程序控制逻辑关系。 ③单台电机各控制环节程序控制逻辑关系。 ④公共电路与分支电路（并联电路）之间相互逻辑关系。 ⑤电气设备与机械设备相互逻辑关系
一、电气控制线路分析的内容 1.设备说明书 • 设备的结构，主要技术指标，机械、液压和气动的原理。 • 电气传动方式，电动机和执行电器的数目、型号规格、安装位置、用途及控制
要求。 • 设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋钮和指示装置的布置及作用。 • 同机械和液压部分直接关联的电器的位置、工作状态及作用。
4.用测量法确定故障点 5.区分电气故障还是机械故障 6.故障点的修复及注意事项 排故四步法 简化的排故流程
一、主要结构和运动形式
• 它主要由主轴箱、进給箱、溜板箱、刀架、丝杠、 光杠、床身、尾架等部分组成。
• 车床的主运动为工件的旋转运动，它是由主轴通 过卡盘或顶尖带动工件旋转，其承受车削加工时 的主要切削功率。车床的进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动。
四、机床电气设备维修的一般步骤和方法
• 1.检修前的故障调查 机床电气发生故障后，不要盲目进行检修。检修前，应向操作者询 问、了解故障发生前电路和设备的运行状况及故障发生后的症状
机床电气控制线路的分析及设计
– 2、電氣設備及電氣元件選用
– 各種電器的作用、功能、操作及安裝
– 3、機械設備電氣設備與電氣元件間的聯接關係
– 與機械液（氣）壓發生直接聯繫的電器安裝及作用
– 4、分部分分析電氣線路圖
二、分析機床（機械設備）電氣控制系統的步驟
– 1、設備運動分析——拖動與控制要求。
• 包括：機械傳動、液（氣）壓傳動、電機驅動
– 在某些控制線路中，設有一些與主電路、控制電路關係不密切， 相對獨立的某些特殊環節，如產品計數裝置、自動檢測裝置、自 動調溫裝置等。
（3）輔助電路分析
–輔助電路包括： –執行元件的工作狀態顯示，電源顯示，參數測定，照明
和故障報警等。
–
這部分電路具有相對獨立性，起輔助作用但不影響主要功能。
–輔助電路中很多部分受控制電路中的元件來控制。
– 2、電氣原理圖分析
• （1）主電路分析 主電路的作用是保證整機拖動要求的實現。 從主電路的構成分析電動機及執行電器的類型、 工作方式、起動、轉向、調速、制動等控制要 求與保護要求等內容。 –因此：線路設計、線路分析都先從主電路入 手。
（2）控制電路分析 – 主電路各控制要求由控制電路來實現：運用“化整為零”“順藤 摸瓜”的原則，將控制電路按功能劃分為若干局部控制線路，從 電源和主令信號開始，經邏輯判斷，寫出控制流程，以簡便明瞭 的方式表達出電路的自動工作過程。 – 對安全性、可靠性要求高的生產機械，在控制線路中還設置一系 列電氣保護和必要的電氣聯鎖。
– M2：冷卻泵電動機 KM1控制 – M3：快速移動電動機 KM2控制
2．控制電路 – （1）主電動機點動調整 (圖3-4)、
E：SB4 — SB6↓ — KM4 — KM3+ — M1+ 串R點動
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。
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。
机床电气控制实验报告
一、实验目的1. 了解机床电气控制的基本原理和基本方法。
2. 掌握机床电气控制系统的工作原理和调试方法。
3. 学会使用常用电气元件，并能根据实际需求进行电路设计。
4. 培养实际操作能力，提高对电气故障的判断和排除能力。
二、实验设备1. 机床电气控制系统实验台2. 常用电气元件：接触器、继电器、按钮、开关、熔断器等3. 仪器设备：万用表、示波器、电源等三、实验原理机床电气控制系统是机床的重要组成部分，其主要作用是实现机床的自动控制。
本实验主要研究机床电气控制系统的基本原理和调试方法。
1. 机床电气控制系统的工作原理：机床电气控制系统主要由电源、控制电路、执行电路和信号反馈电路组成。
电源为控制系统提供能量，控制电路实现对执行电路的控制，执行电路驱动机床运动，信号反馈电路将机床的运动状态反馈给控制电路。
2. 机床电气控制系统的调试方法：调试是确保机床电气控制系统正常运行的重要环节。
调试主要包括以下步骤：（1）检查电气元件是否完好，接线是否正确；（2）检查控制电路是否正确，确保控制信号能够正确传输；（3）检查执行电路是否正常，确保执行元件能够按照控制信号的要求工作；（4）检查信号反馈电路是否正常，确保反馈信号能够正确传输；（5）进行系统联调，检查整个控制系统是否正常运行。
四、实验内容1. 机床电气控制系统基本原理分析（1）分析机床电气控制系统的组成及各部分的作用；（2）了解常用电气元件的工作原理及特点；（3）掌握机床电气控制系统的工作原理。
2. 机床电气控制系统调试（1）根据实验台提供的电气元件和接线图，搭建机床电气控制系统；（2）检查电气元件是否完好，接线是否正确；（3）检查控制电路是否正确，确保控制信号能够正确传输；（4）检查执行电路是否正常，确保执行元件能够按照控制信号的要求工作；（5）检查信号反馈电路是否正常，确保反馈信号能够正确传输；（6）进行系统联调，检查整个控制系统是否正常运行。
3. 机床电气控制系统故障排除（1）分析机床电气控制系统常见故障及原因；（2）学会使用万用表、示波器等仪器设备检测电气元件和电路；（3）掌握故障排除方法，提高对电气故障的判断和排除能力。
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（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
M2 3~
M23
M31 M32 M33
冷却电动机 AO B-25 90W
M3 3~ 快速电动机 NJ12-4 1.1k W
(2)電動機的保護： M1-熱繼電器KR1、空氣開關Q、電流錶A； M2-熔斷器FU、熱繼電KR2； M3-熔斷器FU； M3短時工作，不設超載保護。
2、控制回路
接觸器線圈電壓取110V，由變壓器TC提供。
第二章 機床電氣控制線路分析
§2-1 臥式車床的電氣控制線路
讀圖要領：先主回路，後控制回路，以電機為中心。
一．CW6163B型萬能臥式車床的控制線路
CW6163：最大工件回轉半徑630mm,最大工件長度：1500mm， 或3000mm。
1．主電路：
~ 380V E u11 v12 w13 Q w u21 v22 23 FU v42 u 41
TC
1 FU4 3 6.3V FU3 5 36V 7 110V S T 9 11 S B1 23
13 KM1 SA S B3 27 29 S B4
HL1 HL2 EL KM1 KR1
機床起、停控制：
M1：多點（兩組）控制。 SB1、SB3一組，裝於床頭操縱板。 SB2、SB4一組，裝於刀架拖板上。 ST為機床限位開關，正常工作時被 壓下，為主軸起動工作好準備。
第二章 機床電氣控制線路的分析及設計
• • • • • 臥式車床的電氣控制線路分析 機床電氣設計的一般內容 機床電氣控制線路的設計 機床常用電器的選擇 機床電氣控制線路設計舉例
分析電氣控制系統時要注意以下幾個問題：
• 要瞭解機床的主要技術性能及機械傳動、液壓和氣動的工 作原理。 • 弄清各電動機的安裝部位、作用、規格和型號。 • 初步掌握各種電器的安裝部位、作用以及各操縱手柄、開 關、控制按鈕的功能和操縱方法。 • 注意瞭解與機床的機械、液壓發生直接聯繫的各種電器的 安裝部位及作用。如：行程開關、撞塊、壓力繼電器、電 磁離合器、電磁鐵等。 • 分析電氣控制系統時，要結合說明書或有關的技術資料將 整個電氣線路劃分成幾個部分逐一進行分析。例如：各電 動機的起動、停止、變速、制動、保護及相互間的聯鎖等 。 本章首先分析幾種臥式機床的電氣控制線路，從中找 出規律，逐步提高閱讀電氣原理圖的能力。
FU1 u31 v32 w 33
KM1 u41 v42 w43
KM2 KR2
u61 v62
KM3 w63
u71 v72
Q2 w73 KR3
K
KM1 11 13 KM3
KR1
M11 M12
M1 3~
M13
M21
M22
M2 3~
M23
M31 M32 M33
103 FU3 101 EL SA2 102 104
TC E HL
M3 3~
主电动机
润滑电动机 冷却泵电动机
KR1 KR2 2 S A1-1 1 4
KR3 6 K KM1 5 KM2 7 KM3
停車位：手柄開關處於中間零位：
SA1-1閉合，SA1-2和SA1-3斷開。
u
v
K
S A1-2 KM2 S A1-3 3
KM1 11 13 KM3
啟動（1）潤滑（並為主軸啟動做好準備）
指示燈及照明燈
HL2：電源指示燈； HL1：機床工作指示燈； EL:機床照明燈，開關SA。
停止：M1,M2：SB1或SB2或KR1
M2:SB5 或KR2
二.C616臥式車床的電氣控制線路
C6132：工件最大回轉半徑320mm，工件最大長度500mm，750mm ，1000mm.
1.主回路
~ 380V u11 v12 w13 E Q1 u21 v22 w23 FU 2 w53 v52 u51
32
S B2 KM1 25 S B5 S B6 33 KM2 13 35 KM2
起動：M1,M2
KR2
37
KM3
S B7
ST→SB3(SB4)→KM1(M1) →SB6→ KM2(M2)。（順序控制）
M1:9-11-23-25-27-29-32-地； M2: 9-11-23-25-27-29-33-35-37-地 M3:Q→SB7(點動)
KR1
M11 M12
M1 3~
M13
M21
M2 3~
M3 3~
主电动机
润滑电动机 冷却泵电动机
2．控制回路
手柄開關，SA1-1，SA1-2，SA1-3，中間繼電器K。
u11 v12 w13 E u21 v22 Q1 w23 FU 2 w53 v52 u51 ~ 380V KR1 KR2 2 SA1-1 1 SA1-2 KM2 SA1-3 3 4 KR3 6 K KM1 5 KM2 7 KM3