机床电气控制线路设计
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。
C650车床的电气控制线路设计
C650车床的电气控制线路设计C650车床的电气控制线路是整个机床的核心部分，主要负责车床各个部分的电气控制。
本文将从控制电路原理、电路设计、电路元器件选型、电路安全措施等方面详细介绍C650车床的电气控制线路设计。
一、控制电路原理C650车床的电气控制线路采用PLC控制器作为中心控制单元，通过交流变频器对主轴电机进行变频控制，实现主轴转速的调节。
同时通过伺服系统实现两轴的运动控制，分别控制切削刀架和进给系统的运动。
同时，车床还具备自动泄废功能，通过限位开关和气动元件组成的气路控制实现自动泄废，提高作业效率。
二、电路设计1.主轴电机控制电路主轴电机控制电路采用三相异步电机变频控制方式，通过交流变频器调节主轴电机的转速，实现车床的加工和加工精度控制。
2.伺服运动控制电路伺服运动控制电路包括两轴的运动控制，分别控制切削刀架和进给系统的运动。
切削刀架的伺服运动控制采用开环控制，进给系统采用闭环控制。
通过PLC控制器输出PWM信号给伺服电机驱动器，控制伺服电机的运动。
3.自动泄废控制电路自动泄废控制电路采用气动元件组成的气路控制，通过限位开关控制气动元件的执行情况，实现车床自动泄废功能。
三、电路元器件选型1.控制器：C650车床采用PLC控制器作为中央控制单元，控制精度高，可靠性好。
2.交流变频器：交流变频器是控制主轴电机变频的核心元器件，C650车床采用功率适中、控制精度高的变频器，能够满足车床的加工要求。
3.伺服电机：C650车床选用功率合适、控制精度高的伺服电机，能够满足车床的切削刀架和进给系统的运动要求。
4.限位开关：限位开关是气路控制的关键元器件，C650车床选用质量可靠、使用寿命长的限位开关，确保车床的自动泄废功能正常运行。
四、电路安全措施C650车床的电气控制线路设计时需要注意安全问题，速度快、功率大的主轴电机、伺服电机和变频器都存在一定的安全隐患，特别是在操作过程中需要做好以下安全措施：1.在开机前，要做好预检和检查工作，确保电器线路安全可靠，防止因线路问题导致事故。
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
CA6140车床电气控制线路
⑷、故障现象四：
谢谢！
9、机床控制电路的常开故障检修方法有：
①、直观法：通过人眼直接观察故障现象而 排除故障的方法。 ②、电压法：用万能表的电压档检测排除故 障的方法（两表笔与被测试点并联）。 ③、电阻法：用万能表的电阻档检测排除故 障的方法（两表与笔与被测试点串联）。
10、常见故障及检修
⑴、故障现象一：M1不启动
KM1接触器损坏
L1
L2
L3
FU1
QF
KM1
KM2
KA
FU2
KH1
KH2
KM3
SB1 SB3
KM1 SB4
KH1 KH2
M1 3~ 7、5KW
M2 3~
90W
M3 3~
250W
SB2
KM1
KA HL EL
KA KM1 KM2 KM3
6、车床控制电路电流供电回路
①、主电路
L1→FU1①→QF1①
KM1① KM2①
KM3①
CA6140车床电气控制线路
主轴箱
卡盘
方刀架
小滑板
挂轮架
进给箱 床身
左床座
纵溜板
溜板箱 横溜板
尾架 丝杠 光杠
右床座
4、CA6140卧式车床型号： C A61
类代号 （车床类）
40
主要参数折算 值
结构特性代号
系代号（卧式车床系） 组代号（落地及式车床组）
5、CA6140车床电气控制线路原理图：
M1为主轴电机：带动主轴运转和刀架作进给运动
KM2为接触器常开主触头：通断冷却泵电机主电路
KH2为热断电器热元件：冷却泵电机过载保护
M2为冷却泵电机：供应冷却液
机床的几种控制线路
机床的几种控制线路一、点动控制线路如图5—8所示是接触器点动控制线路。
这种控制线路的特点是按下按钮，电动机就转动，松开按钮，电动机就停转，所以叫做点动控制线路。
电动葫芦的起重电动机控制，车床拖板箱快速移动的电动机控制等，都采用点动控制线路。
部分，一是由三相电源L1，L2和L3经熔断器FU1和接触器的三对主触头KM到三相异步电动机电路，是动力电路又称主电路。
二是由熔断器FU2、按钮SB和接触器线圈KM组成的控制电路，又称辅助电路。
该线路的工作原理如下：1．准备使用时先合上开关S。
2．启动与运行按下SB→线圈KM得电→三对主触头KM闭合(电源与负载接通)→电动机M启动、运行。
3．停止松开SB→线圈KM失电→三对主触头KM断开(电源与负载断开)→电动机M停转。
二、看懂机床控制线路的基本要领为了便于掌握机床控制线路，下面介绍一些识图的基本要求。
1．电气原理图用以表达机床控制线路工作原理的是电气原理图。
电气原理图是根据电气作用原理用展开法绘制的，不考虑电气设备和电气元件的实际结构及安装情况，只作研究电气原理与分析故障用。
它能清楚地指出电流的路径、控制电器与用电器的相互关系和线路的工作原理。
所谓展开法，就是把某个电气设备的一条或数条电路按水平或垂直位置画出，按照电路的先后工作顺序一一排列起来，然后接到电源上。
一般将主电路画在图样左边或上部，把控制电路画在图样的右边或下部。
这种画法可把同一电气的部件分开，分别画在主电路和控制电路的相应部位，但要用同一符号表示。
如图5—8所示，接触器的主触头在主电路中，而接触器的线圈在控制电路中，但是都用KM符号表示，说明它们是同一电气的部件。
这样使得主电路与控制电路容易区别，便于单独对主电路与控制电路的各自工作过程，及它们的相互联系进行分析。
各电气触头的位置是电路没有通电或电气未受外力的常态位置，分析控制线路工作时应从触头的常态位置进行。
2．看图的基本原则看图时，先分析主电路，然后研究控制电路，以及控制电路对主电路的控制作用。
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。
普通车床电气控制线路
X52K立式升降台铣床
几点要求： 1、主轴应采用制动停车方式 。
2、为保证安全，同一时间内只允许一个方向的运动。
3、主轴电动机与进给电动机有严格的顺序。 4、矩形工作台与圆形工作台互锁。
摇臂钻床的电气控制 线路
摇臂钻床的主运动： 主轴的旋转运动 摇臂钻床的进给运动： 主轴的纵向进给 摇臂钻床的辅助运动有： 摇臂沿外立柱的垂直移动；主 轴箱沿摇臂长度方向的水平移 动；摇臂与外立柱一起绕内立 柱的回转运动
摇臂夹紧机构： 放松：YV+，M3正转 夹紧：YV+，M3反转 主轴箱、立柱夹紧机构： 放松：YV－，M3正转 夹紧：YV－，M3反转
M3正转：KM4+
M3反转：KM5+来自 普通车床电气控制线路一普通车床主要结构及运动形式切削运动主运动主轴旋转调速变速箱正反转离合器电气制动机械及电气制动进给运动刀架的移动辅助运动刀架的快速移动工件的夹紧和松开每台机床都有冷却泵主电机m1
普通车床电气控制线路
一、普通车床主要结构及运动形式
调速—变速箱
主运动——主轴旋转 切削运动
正反转—离合器、电气 制动—机械及电气制动
进给运动—— 刀架的移动
辅助运动——刀架的快速移动，工件的夹紧和松开
每台机床都有冷却泵
二、C620电气线路
主电机M1：KM
冷却电机M2：SQ1
三、C616电气线路
四、C650电气线路
铣床电气控制线路
一、铣床的结构和运动形式 主运动：刀具（铣 刀）的旋转运动 进给运动：工件 （工作台）的移动 或进给箱的移动 辅助运动：工作台 快速移动、主轴箱 的快速移动以及工 作台的旋转运动
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。
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毕－1
毕业设计任务书
专业: 班级: 学生签名:
一、设计题目
机床电气控制线路设计
二、设计内容要求和技术参数
1．自己选定一个熟悉的机床类型（如C534J1、M7130、X62W、T68、Z3040等）；
2．按自己选定的机床工作要求构建控制模型；
3．设计电器柜尺寸以及面板尺寸；
4．设计主电路，以及控制回路，要有相应保护和指示；
5．绘制电气设计相关的图形；
6．完成设计后，写出整个线路的控制过程以及电气故障分析
三、设计应完成的技术资料
1．摇臂钻床电气控制原理图一张以及安装接线图一张(必须用AutoCAD绘制，要交原图)
2．电器元件明细表一份，电气控制系统说明书一份
3．毕业设计说明书一份。
四、设计考核的主要知识与技能
1．培养学生的团队意识，严格、认真、一丝不苟的科学精神，勇于探索的创新精神
2．考核学生电气拖动方面的设计能力，考核学生对电气控制领域的了解。
五、设计时间:年月日至年月日
六、设计的主要内容
本项目是常用机床电气控制的设计，可根据摇臂钻床的工作要求进行设计，主要包括电气原理图设计、电气安装布线图绘制，机床电器元件的选择，机床电器系统说明书的书写等。
七、指导教师签名: 崔屹嵘。