C650型普通車床電氣控制原理分析與故障排除

廣東省工商高級技工學校 譚代六

一、C650普通車床電力拖動要求與控制特點

1.主運動的控制：由籠型異步電動機M1，完成主軸主運動的驅動。電動機采用直接起動的方式起動，可正反兩個方向旋轉，并可實現正反兩個旋轉方向的電氣停車制動。為加工調整方便，還具有點動功能。

2.進給運動的控制：車削螺紋時，刀架移動與主軸旋轉運動之間必須保持準確的比例關系，因此，車床主軸運動和進給運動只由一臺電動機拖動，刀架移動由主軸箱通過機械傳動鏈來實現。

3.輔助運動的控制：為了提高生產效率、減輕工人勞動強度，溜板箱的快速移動由電動機M3單獨拖動。根據使用需要，可隨時手動控制起停。尾座的移動和工件的夾緊與放松為手動操作。

4.冷卻泵電機的控制：車削加工中，為防止刀具和工件的溫度過高、延長刀具使用壽命、提高加工質量，車床附有一臺單方向旋轉的冷卻泵電動機M2，與主軸電動機實現順序起停，也可單獨操作。

二、C650普通車床電氣控制線路的分析

1.機床電氣控制電路的分析步驟

分析電氣控制線路時，將整個電氣控制線路劃分成若干部分逐一進行分析。例如：各電動機的起動、停止、變速、制動、保護相互間的聯鎖等。在仔細閱讀設備說明書、了解電器控制系統的總體結構、電動機電器的分布狀況及控制要求等內容之后，便可以分析電氣控制原理圖了。電氣控制原理圖通常由主電路、控制電路、輔助電路、保護聯鎖環節以及特殊控制電路等部分組成。分析控制電路的最基本方法是查線讀圖法。

圖1 C650普通車床電氣控制原理圖

(1)分析主電路。從主電路入手，根據每臺電動機和執行電器的控制要求去分析各電動機和執行電器的控制內容，包括電動機起動、轉向控制、調速和制動等基本控制電路。

(2)分析控制電路。根據主電路各個電動機和執行電器的控制要求，逐一找出控制電路中的控制環節，將控制電路“化整為零”，按功能不同劃分成若干個局部控制電路來進行分析。

(3)分析輔助電路。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、照明和故障報警等部分。輔助電路中很多部分是由控制電路中的元器件來控制的，所以分析輔助電路時，還要回過頭來對控制電路的這部分電路進行分析。

(4)分析聯鎖與保護環節。生產機械對安全性、可靠性有很高的要求，實現這些要求，除了合理地選擇拖動、控制方案之外，在控制電路中還設置了必要的電氣聯鎖和一系列的電氣保護。必須對電氣聯鎖與電氣保護環節在控制線路中的作用進行分析。

2.C650普通車床電氣控制線路的分析

(1)主電路的分析

電氣原理圖如圖1所示，主電路中有三臺電動機的驅動電路。隔離開關QS將三相電源引入，電動機M1主電路接線分為三部分，第一部分由正轉控制交流接觸器KM1和反轉控制交流接觸器KM2的兩組主觸點構成電動機的正反轉接線；第二部分為電流表A經電流互感器TA接在主電動機M1的動力回路上，以監視電動機工作時繞組的電流變化。第三部分線路通過交流接觸器KM3的主觸點控制限流電阻R的接入和切除。在進行點動調整時，為防止連續的起動電流造成電動機過載，串入限流電阻R，以保證電路設備正常運行。

在電動機反接制動時，通常串入電阻R限流。速度繼電器KS與電動機的主軸同軸相連。電機啟動運行過程中，當轉速≧120轉/分時，KS常開觸點閉合為制動做準備，在停車制動過程中，當主電動機轉速≦100轉/分時，其常開觸點斷開，將控制電路中反接制動相應電路切斷，完成停車制動。

電動機M2由交流接觸器KM4的主觸點控制其動力電路的接通與斷開；電動機M3由交流接觸器KM5控制。

為保證主電路的正常運行，主電路中還設置了采用熔斷器的短路保護環節和采用熱繼電器的電動機過載保護環節。

(2)控制電路的分析

控制電路可劃分為主電動機M1的控制電路和電動機M2與M3的控制電路兩部分。

①主軸電動機M1正反向起動與點動控制

由圖1可知，當按下正向起動按鈕SB2時，其常開觸點動作閉合，接通交流接觸器KM3的線圈電路和時間繼電器KT的線圈電路，KM3的主觸點將主電路中限流電阻R短接，其輔助常開觸點同時將中間繼電器KA的線圈電路接通，KA的常閉觸點將停車制動的基本電路切除，其常開觸點與SB2的常開觸點均在閉合狀態，控制主電動機的交流接觸器KM1的線圈電路得電工作，其主觸點閉合，電動機正向直接起動。KT的常閉觸點在主電路中短接電流表A，經延時斷開后，電流表接入電路正常工作。起動結束后，進入正常運行狀態。反向起動按鈕為SB3，反向起動控制過程與正向起動控制過程類似。

SB4為主軸電動機點動控制按鈕，按下點動按鈕SB4，直接接通KM1的線圈電路，電動機M1正向直接起動。這時KM3線圈電路并沒接通，限流電阻R接入主電路限流，其輔助常開觸點不動作，KA線圈不能得電工作，從而使KM1線圈不能連續通電。松開按鈕，M1停轉，實現了主軸電動機串聯電阻限流的點動控制。

②主軸電動機反接制動控制

C650車床采用反接制動的方式進行停車制動。當電動機正向轉動時，速度繼電器KS的常開觸點KS2閉合，制動電路處于制動準備狀態。壓下停車按鈕SB1，切斷控制電源，KM1、KM3、KA線圈均失電，其相關觸點復位。而電動機由于慣性而繼續運轉，速度繼電器的觸點KS2仍閉合，與控制反接制動電路的KA常閉觸點一起，在按鈕SB1復位時接通接觸器KM2的線圈電路，電動機M1主電路串入限流電阻R，進行反接制動，強迫電動機迅速停車。當電動機速度趨近于零時，速度繼電器觸點KS2復位斷開，切斷KM2的線圈電路，其相應的主觸點復位，電動機斷電，反接制動過程結束。

反轉時的反接制動工作過程與停車制動時的反接制動工作過程相似，此時反轉狀態下，KS1觸點閉合，制動時，接通接觸器KM1的線圈電路，進行反接制動。

③刀架的快速移動和冷卻泵電動機的控制

刀架快速移動是由轉動刀架手柄壓動位置開關SQ，接通控制快速移動電動機M3的接觸器KM5的線圈電路，KM5的主觸點閉合，M3起動，經傳動系統驅動溜板箱帶動刀架快速移動。冷卻泵電動機M2由起動按鈕SB6、停止按鈕SB5控制接觸器KM4線圈電路的通斷，以實現電動機M2的控制。

三、C650普通車床常見故障分析

1.機床故障分析方法

通常在斷電情況下按照找“片—線—點”的順序，排除故障。具體方法是：依據故障現象，確定故障范圍即“片”，比如，主電機不轉，原因有可能在主電路也有可能在控制電路，那要根據操作機床時的各種現象，來具體判斷是哪“片”電路出了問題，分析原理進一步確定是哪條“線”路出了問題，再用萬用表測量是哪“點”出現了短路、斷路或器件損壞等故障。找出故障點后排除故障，再次試車時，一定要先排除電路有短路故障。

檢查故障通常是斷電檢查，必要時通電檢查，常用的儀表有驗電筆、萬用表和搖表，如電路中有直流電路，有可能需要示波器。

2.C650普通車床常見故障舉例分析

(1)主軸電動機不能起動。可能的原因：電源沒有接通；熱繼電器已動作，其常閉觸點尚未復位；起動按鈕或停止按鈕內的觸點接觸不良；交流接觸器的線圈燒毀或接線脫落等。

(2)按下起動按鈕后，電動機發出嗡嗡聲，不能起動。這是電動機的三相電源缺相造成的，可能原因：熔斷器某一相熔絲燒斷；接觸器一對主觸點沒接觸好；電動機接線某一處斷線等。

(3)按下停止按鈕，主軸電動機不能停止。可能的原因：接觸器觸點熔焊、主觸點被雜物阻卡；停止按鈕常閉觸點被阻卡。

(4)主軸電動機不能點動。可能原因：點動按鈕SB4其常開觸點損壞或接線脫落。

(5)主軸電動機不能進行反接制動。主要原因：速度繼電器損壞或接線脫落；電阻R損壞或接線脫落。

(6)不能檢測主軸電動機負載。可能的原因：電流表損壞；時間繼電器設定時間太短或損壞；電流互感器損壞。

[1]張萬忠.電器與PLC控制技術[M].化學工業出版社,2002.

[2]陳立定,吳玉香,蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].華南理工大學出版社,2001.