廣東省工商高級(jí)技工學(xué)校 譚代六

一、C650普通車床電力拖動(dòng)要求與控制特點(diǎn)

1.主運(yùn)動(dòng)的控制：由籠型異步電動(dòng)機(jī)M1，完成主軸主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)采用直接起動(dòng)的方式起動(dòng)，可正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的電氣停車制動(dòng)。為加工調(diào)整方便，還具有點(diǎn)動(dòng)功能。

2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制：車削螺紋時(shí)，刀架移動(dòng)與主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間必須保持準(zhǔn)確的比例關(guān)系，因此，車床主軸運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)只由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，刀架移動(dòng)由主軸箱通過機(jī)械傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.輔助運(yùn)動(dòng)的控制：為了提高生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，溜板箱的快速移動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M3單獨(dú)拖動(dòng)。根據(jù)使用需要，可隨時(shí)手動(dòng)控制起停。尾座的移動(dòng)和工件的夾緊與放松為手動(dòng)操作。

4.冷卻泵電機(jī)的控制：車削加工中，為防止刀具和工件的溫度過高、延長(zhǎng)刀具使用壽命、提高加工質(zhì)量，車床附有一臺(tái)單方向旋轉(zhuǎn)的冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2，與主軸電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)順序起停，也可單獨(dú)操作。

二、C650普通車床電氣控制線路的分析

1.機(jī)床電氣控制電路的分析步驟

分析電氣控制線路時(shí)，將整個(gè)電氣控制線路劃分成若干部分逐一進(jìn)行分析。例如：各電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、變速、制動(dòng)、保護(hù)相互間的聯(lián)鎖等。在仔細(xì)閱讀設(shè)備說(shuō)明書、了解電器控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)電器的分布狀況及控制要求等內(nèi)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(hù)聯(lián)鎖環(huán)節(jié)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(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行電器的控制要求去分析各電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行電器的控制內(nèi)容，包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、轉(zhuǎn)向控制、調(diào)速和制動(dòng)等基本控制電路。

(2)分析控制電路。根據(jù)主電路各個(gè)電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行電器的控制要求，逐一找出控制電路中的控制環(huán)節(jié)，將控制電路“化整為零”，按功能不同劃分成若干個(gè)局部控制電路來(lái)進(jìn)行分析。

(3)分析輔助電路。輔助電路包括執(zhí)行元件的工作狀態(tài)顯示、電源顯示、參數(shù)測(cè)定、照明和故障報(bào)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(lái)控制的，所以分析輔助電路時(shí)，還要回過頭來(lái)對(duì)控制電路的這部分電路進(jìn)行分析。

(4)分析聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)機(jī)械對(duì)安全性、可靠性有很高的要求，實(shí)現(xiàn)這些要求，除了合理地選擇拖動(dòng)、控制方案之外，在控制電路中還設(shè)置了必要的電氣聯(lián)鎖和一系列的電氣保護(hù)。必須對(duì)電氣聯(lián)鎖與電氣保護(hù)環(huán)節(jié)在控制線路中的作用進(jìn)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(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。隔離開關(guān)QS將三相電源引入，電動(dòng)機(jī)M1主電路接線分為三部分，第一部分由正轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM1和反轉(zhuǎn)控制交流接觸器KM2的兩組主觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)接線；第二部分為電流表A經(jīng)電流互感器TA接在主電動(dòng)機(jī)M1的動(dòng)力回路上，以監(jiān)視電動(dòng)機(jī)工作時(shí)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(diǎn)控制限流電阻R的接入和切除。在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)，為防止連續(xù)的起動(dòng)電流造成電動(dòng)機(jī)過載，串入限流電阻R，以保證電路設(shè)備正常運(yùn)行。

在電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)，通常串入電阻R限流。速度繼電器KS與電動(dòng)機(jī)的主軸同軸相連。電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速≧120轉(zhuǎn)/分時(shí)，KS常開觸點(diǎn)閉合為制動(dòng)做準(zhǔn)備，在停車制動(dòng)過程中，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速≦100轉(zhuǎn)/分時(shí)，其常開觸點(diǎn)斷開，將控制電路中反接制動(dòng)相應(yīng)電路切斷，完成停車制動(dòng)。

電動(dòng)機(jī)M2由交流接觸器KM4的主觸點(diǎn)控制其動(dòng)力電路的接通與斷開；電動(dòng)機(jī)M3由交流接觸器KM5控制。

為保證主電路的正常運(yùn)行，主電路中還設(shè)置了采用熔斷器的短路保護(hù)環(huán)節(jié)和采用熱繼電器的電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)環(huán)節(jié)。

(2)控制電路的分析

控制電路可劃分為主電動(dòng)機(jī)M1的控制電路和電動(dòng)機(jī)M2與M3的控制電路兩部分。

①主軸電動(dòng)機(jī)M1正反向起動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)控制

由圖1可知，當(dāng)按下正向起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，其常開觸點(diǎn)動(dòng)作閉合，接通交流接觸器KM3的線圈電路和時(shí)間繼電器KT的線圈電路，KM3的主觸點(diǎn)將主電路中限流電阻R短接，其輔助常開觸點(diǎn)同時(shí)將中間繼電器KA的線圈電路接通，KA的常閉觸點(diǎn)將停車制動(dòng)的基本電路切除，其常開觸點(diǎn)與SB2的常開觸點(diǎn)均在閉合狀態(tài)，控制主電動(dòng)機(jī)的交流接觸器KM1的線圈電路得電工作，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正向直接起動(dòng)。KT的常閉觸點(diǎn)在主電路中短接電流表A，經(jīng)延時(shí)斷開后，電流表接入電路正常工作。起動(dòng)結(jié)束后，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。反向起動(dòng)按鈕為SB3，反向起動(dòng)控制過程與正向起動(dòng)控制過程類似。

SB4為主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按鈕，按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4，直接接通KM1的線圈電路，電動(dòng)機(jī)M1正向直接起動(dòng)。這時(shí)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(diǎn)不動(dòng)作，KA線圈不能得電工作，從而使KM1線圈不能連續(xù)通電。松開按鈕，M1停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了主軸電動(dòng)機(jī)串聯(lián)電阻限流的點(diǎn)動(dòng)控制。

②主軸電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制

C650車床采用反接制動(dòng)的方式進(jìn)行停車制動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器KS的常開觸點(diǎn)KS2閉合，制動(dòng)電路處于制動(dòng)準(zhǔn)備狀態(tài)。壓下停車按鈕SB1，切斷控制電源，KM1、KM3、KA線圈均失電，其相關(guān)觸點(diǎn)復(fù)位。而電動(dòng)機(jī)由于慣性而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，速度繼電器的觸點(diǎn)KS2仍閉合，與控制反接制動(dòng)電路的KA常閉觸點(diǎn)一起，在按鈕SB1復(fù)位時(shí)接通接觸器KM2的線圈電路，電動(dòng)機(jī)M1主電路串入限流電阻R，進(jìn)行反接制動(dòng)，強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)迅速停車。當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度趨近于零時(shí)，速度繼電器觸點(diǎn)KS2復(fù)位斷開，切斷KM2的線圈電路，其相應(yīng)的主觸點(diǎn)復(fù)位，電動(dòng)機(jī)斷電，反接制動(dòng)過程結(jié)束。

反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)工作過程與停車制動(dòng)時(shí)的反接制動(dòng)工作過程相似，此時(shí)反轉(zhuǎn)狀態(tài)下，KS1觸點(diǎn)閉合，制動(dòng)時(shí)，接通接觸器KM1的線圈電路，進(jìn)行反接制動(dòng)。

③刀架的快速移動(dòng)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制

刀架快速移動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄壓動(dòng)位置開關(guān)SQ，接通控制快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的接觸器KM5的線圈電路，KM5的主觸點(diǎn)閉合，M3起動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)溜板箱帶動(dòng)刀架快速移動(dòng)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由起動(dòng)按鈕SB6、停止按鈕SB5控制接觸器KM4線圈電路的通斷，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)M2的控制。

三、C650普通車床常見故障分析

1.機(jī)床故障分析方法

通常在斷電情況下按照找“片—線—點(diǎn)”的順序，排除故障。具體方法是：依據(jù)故障現(xiàn)象，確定故障范圍即“片”，比如，主電機(jī)不轉(zhuǎn)，原因有可能在主電路也有可能在控制電路，那要根據(jù)操作機(jī)床時(shí)的各種現(xiàn)象，來(lái)具體判斷是哪“片”電路出了問題，分析原理進(jìn)一步確定是哪條“線”路出了問題，再用萬(wàn)用表測(cè)量是哪“點(diǎn)”出現(xiàn)了短路、斷路或器件損壞等故障。找出故障點(diǎn)后排除故障，再次試車時(shí)，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(shí)通電檢查，常用的儀表有驗(yàn)電筆、萬(wàn)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(dòng)機(jī)不能起動(dòng)?？赡艿脑颍弘娫礇]有接通；熱繼電器已動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)尚未復(fù)位；起動(dòng)按鈕或停止按鈕內(nèi)的觸點(diǎn)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(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)發(fā)出嗡嗡聲，不能起動(dòng)。這是電動(dòng)機(jī)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(duì)主觸點(diǎn)沒接觸好；電動(dòng)機(jī)接線某一處斷線等。

(3)按下停止按鈕，主軸電動(dòng)機(jī)不能停止?？赡艿脑颍航佑|器觸點(diǎn)熔焊、主觸點(diǎn)被雜物阻卡；停止按鈕常閉觸點(diǎn)被阻卡。

(4)主軸電動(dòng)機(jī)不能點(diǎn)動(dòng)。可能原因：點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4其常開觸點(diǎn)損壞或接線脫落。

(5)主軸電動(dòng)機(jī)不能進(jìn)行反接制動(dòng)。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(cè)主軸電動(dòng)機(jī)負(fù)載?？赡艿脑颍弘娏鞅?yè)p壞；時(shí)間繼電器設(shè)定時(shí)間太短或損壞；電流互感器損壞。

[1]張萬(wàn)忠.電器與PLC控制技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)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(xué)出版社,2001.