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第七章 机床电气控制线路的分析与维修本章要点● 详细介绍常见机床的加工形式和运动形式 ● 详细介绍常见机床的电气控制系统的组成。
● 详细分析常见机床的电气控制系统的分析与维修。
● 机床电气设备维修的要求与方法。
本章难点● 各种机床的电气原理图的分析● 机、电、液在不同机床控制系统中的相互配合在前面的项目中，已经介绍了常用低压电器，并且对典型的由继电器接触器组成的电气控制基本环节进行了讨论和分析。
在本项目中，将对工厂常用的电气控制设备中的电气控制系统进行学习和讨论。
通过对普通车床、平面磨床、摇臂钻床、万能铣床等几种具有代表性的机床控制系统的学习，不仅可以进一步加深对典型电气控制基本环节的理解，而且可以熟悉机、电、液在设备控制系统中的相互配合，了解电气控制系统的组成及应用，掌握电气控制系统的工作原理、调试、安装与维护。
第一节 普通车床电气控制线路分析与维修车床是一种应用最为广泛的金属车削机床，主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，也可用钻头、铰刀等进行加工。
本节以CA6140型车床为例进行介绍。
该车床型号含义：结构特性代号组代号系代号 车床类主参数折算值 C A 6 1 40一、主要结构和运动形式CA6140车床是我国自行设计制造的普通车床，其外形如图7.1所示。
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。
车削加工时，应根据被加工工件材料、刀具种类、工件尺寸、工艺要求等选择不同的切削速度。
其主轴正转速度有24种(10 --1400r/min)，反转速度有12种（14 -- 1580r/min）。
车床的进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动。
溜板箱把丝杠或光杠的转动传递给刀架部分，变换溜板箱外的手柄位置，经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。
车床的辅助运动有刀架的快速移动，尾架的移动以及工件的夹紧与放松等。
电气控制教学案教学环节教学内容与过程师生教学设计活动方法意图任务描述在生产机械电气控制电路中，需要熔断器、接触器、按钮、热继电器等多种常用低压电器。
本任务就是学会识别及选用常见电气元件。
老师展讲设定情境引起学生兴趣新受（一）熔断器知识熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中主要用作短路保护的电器。
熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。
.使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。
正常情况下，熔断器的熔体相当于一段导线；而当电路发生短路故障时，熔体能迅速熔断分断电路，起到保护线路和电气设备的作用。
老师讲解学生回答问题为完成任务提供理论支撑作。
熔断器的安装与使用用于安装使用的熔断器应完整无损。
熔断器安装时应保证熔体与夹头、夹头与夹座接触良好。
熔断器内要安装合格的熔体。
更换熔体或熔管时，必须切断电源。
对RM10 系列熔断器，在切断过三次相当于分断能力的电流后，必须更换熔断管。
熔体熔断后，应分析原因排除故障后，再更换新的熔体。
熔断器兼作隔离器件使用时，应安装在控制开关的电源进线端。
二）接触器接触器是一种自动的电磁开关。
触头的通断不是由手来控制，而是电动操1、常见的接触器学生回答问题老师讲解（三）低压断路器低压断路器的功能低压断路器又叫自动空气开关，简称断路器。
它集控制和多种保护功能于一体，当电路中发生短路、过载和失压等故障时，它能自动跳闸切断故障电路。
低压断路器的选用低压断路器的额定电压应不小于线路、设备的正常工作电压，额定电流应不小于线路、设备的正常工作电流。
热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。
（四）按钮1.按钮的功能按钮是一种用人体某一部分所施加力而（五）热继电器1.热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的自动保护老师讲解学生回答问题操作、并具有弹簧储能复位的控制开电器，用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护。
活动教学设计方法意图技能训练四、任务回顾与总结五、作业（一）学生分组按图1-1-14 选择元器件、安装元器件QS选DZ47-63, FU1 选10安，FU2选2 安KM 选380V 线圈，FR选择额定电流为20A的热继电器, 按钮和端子排只提供一种，装配后的检验1、一般检查2、测量绝缘电阻3、测量电流4、通电观察热继电器的选用有哪些方法老师讲解学生回答问题学生总结，而后教师总结知识巩固师生活动一、在某些生产机械中，例如：Z35 任务摇臂钻床立柱的松开，就是靠电动机描述的点动来实现的。
常用低压电器及典型电气控制图的分析电器是用来完成对被控对象实施控制、调节、检测和保护等作用的电气设备（器件）的总称。
主要应用于电能的产生、输送、分配和电气控制。
常用低压电器是按照电器的工作电压等级进行划分的。
通常将交流50Hz （或60Hz ）、额定电压1200V 以下及直流额定电压1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器元件称为低压电器（简称电器），例如接触器、继电器等。
一、电器元器件的分类电器的功能多、用途广、品种规格繁多，通常按以下分类方法进行分类：1、按工作电压等级分①高压电器 用于交流电压1200V 、直流电压1500V 及以上电路中的电器，例如高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。
②低压电器 用于交流50Hz （或60Hz ）、额定电压1200V 以下及直流额定电压1500V 以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器元件称为低压电器，例如接触器、继电器。
2、按动作原理分①手动电器 人操作发出动作指令的电器，例如刀开关、按钮等。
②自动电器 产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器，例如接触器、继电器、电磁阀等。
3、按用途分①控制电器 用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机起动器等。
②配电电器 用于电能的输送和分配的电器，例如高压断路器。
③主令电器 用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、转换开关等。
④保护电器 用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器等。
⑤执行电器 用于完成某种动作或传送功能的电器，例如电磁铁、电磁离合器等。
二、低压电器的电磁机构及执行机构从结构上来看，电器一般都具有两个基本组成部分——感测部分、执行部分。
感测部分接受外界输入的信号，并通过转换、放大、判断，做出有规律的反应，使执行部分动作，输出相应的指令，实现控制的目的。
执行部分则是触头。
对于有触头的电磁式电器，感测部分大都是电磁机构。
对于非电磁式的自动电器，感测部分因其工作原理不同而各有差异，但执行部分仍是触头。
1、 电磁机构电磁机构是各种自动化电磁式电器的主要组成部分之一，它将电磁能转换成机械能，带动触点使之闭合或断开。
电磁机构由吸引线圈和磁路两部分组成。
磁路包括铁心、衔铁、线圈和空气隙。
3 1 2 312 图1.1 常用电磁机构的形式1. 铁心2. 线圈3. 衔铁2、 执行机构低压电器的执行机构一般由主触点及其灭弧装置组成。
触点：触点用来接通或断开被控制的电路。
它的结构形式很多，按其接触形式可分为3种，即点接触、线接触和面接触，如图1.2示。
图1.2（a ）所示为点接触，它由两个半球形触点或一个半球形与一个平面形触点构成。
它常用于小电流的电器中，如接触器的辅助触点或继电器触点。
图1.2（b ）所示为线接触，它的接触区域是一条直线。
触点在通断过程中是滚动接触，这样，可以自动清除触点表面的氧化膜，同时长期工作的位置不是在易烧灼的起始点而是在终点，保证了触点的良好接触。
这种滚动线接触多用于中等容量的触点，如接触器的主触点。
图1.2（c ）所示为面接触，它可允许通过较大的电流。
这种触点一般在接触面上镶有合金，以减小触点接触电阻和提高耐磨性，多用作较大容量接触器或断路器的主触点。
电弧的产生与灭弧装置当断路器或接触器触点切断电路时，如电路中电压超过10-20V 和电流超过80-100mA ，在拉开的两个触点之间将出现强烈火花，这实际上是一种气体放电的现象，通常称为“电弧”。
根据上述电弧产生的物理过程可知，欲使电弧熄灭，应设法降低电弧温度和电场强度，以加强消电离作用。
当电离速度低于消电离速度，则电弧熄灭。
三、常用低压电器元件（一）、接触器接触器是机床电气控制系统中使用量大、涉及面广的一种低压控制电器，用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。
主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。
接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成。
它是利用电磁吸力的作用来使触头闭合或断开大电流电路的，是一种非常典型的电磁式电器。
接触器的主要组成部分为电磁系统和触头系统。
电磁系统是感测部分，触头系统是执行部分。
触头工作时，需经常接通和分断额定电流或更大的电流，所以常有电弧产生，为此，一般情况下都装有灭弧装置，并与触头共称触头一灭弧系统，只有额定电流甚小者才不设灭弧装置，如图1-3所示。
接触器根据电磁工作原理，当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的。
当电磁线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，即常开触头断开，常闭触头闭合。
接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。
(a) 点接触 (b) 线接触 (c) 面接触图1.2 触点的3种接触形式图1.3接触器结构简图1-灭弧罩 2-主触头 3-常闭辅助触头 4-常开辅助触头 5-动铁心 6-弹簧 7-电磁线圈 8-静铁心1、接触器的主要技术数据额定电压：接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压。
通常用的电压等级为直流接触器：220、440、660V。
交流接触器：220、380、500V。
额定电流：接触器铭牌额定电流是指主触点的额定电流。
通常用的电流等级为直流接触器：25、40、60、100、150、250、400、600A。
交流接触器：5、9、12、16、20、25、32、40、52、63、、75、110、170、250、400、630A。
线圈的额定电压：通常用的电压等级为：直流线圈：24、48、110、220、440V。
交流线圈：24、36、120、220、380V。
额定操作频率：额定操作频率指每小时接通次数。
现代生产的接触器，允许接通次数为150-1500次/h。
2.选择接触器时应从其工作条件出发，主要考虑下列因素：①控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载选用直流接触器。
②接触器的使用类别应与负载性质相一致。
③主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。
④主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流（二）、继电器继电器主要用于控制和保护电路中作信号转换用。
一般来说，继电器由承受机构、中间机构和执行机构三部分组成。
承受机构反映断电器输入量，并传递给中间机构，将它与预定的量（即整定值）进行比较，当达到整定值时（过量或欠量），中间机构就使执行机构产生输出量，用于控制电路的开、断。
继电器通常触点容量较小，不需要灭弧装置，接在控制电路中，主要用于反应控制信号，是电气控制系统中的信号检测元件。
控制继电器种类繁多，常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器、固态继电器等。
下面仅介绍几种较常用的继电器。
1.电流继电器:电流继电器的线圈串接在被测量的电路中，以反映电路电流的变化。
为了不影响电路工作情况，电流继电器线圈匝数少，导线粗，线圈阻抗小。
电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两类。
欠电流继电器的吸引电流为线圈额定电流的30％～65％，释放电流为额定电流的10％～20％。
过电流继电器在电路正常工作时不动作，当电流超过某一整定值时才动作，整定范围通常为1.1～4倍额定电流。
其符号见图1-4所示。
2.电压继电器：电压继电器的结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器线圈为并联的电压线圈，所以匝数多、导线细、阻抗大。
电压继电器按动作电压值的不同，有过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器之分。
过电压继电器在电压为额定电压的110％～115％以上时有保护动作；欠电压继电器在电压为额定电压的40％～70％时有保护动作；零电压继电器当电压降至额定电压的5％～25％时有保护动作。
其符号见图1-5所示。
3.中间继电器中间继电器实质上是电压继电器的一种，它的触点数多（有六对或更多），触点电流容量大，动作灵敏。
其主要用途是当其它继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。
中间继电器主要依据被控制电路的电压等级、触点的数量、种类及容量来选用。
常开触点KI 常闭触点 KI (a)欠电流继电器符号 线 圈 KI KI (b) 过电流继电器符号线 圈图1.4 电流继电器符号 常开触点KI 常闭触点KI (a) 过压继电器符号 线 圈KV 常开触点KV 常闭触点 KV KV (b) 欠压继电器符号 图1.5 电压继电器符号 线 圈 KV 常开触点 KV 常闭触点 KA 图1.6中间继电器符号线 圈 常开触点 KA 常闭触点 KA4.时间继电器凡是在敏感元件获得信号后，执行元件要延迟一段时间才动作的继电器叫时间继电器。
这里指的延时区别于一般电磁继电器从线圈得到电信号到触点闭合的固有动作时间。
时间继电器一般有通电延时型和断电延时型，其符号如图1.7所示。
时间继电器种类很多，常用的有电磁阻尼式、空气阻尼式、电动式，新型的有电子式、数字式等时间继电器。
5．热继电器热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器，它在电路中用作三相异步电动机的过载保护。
热继电器的测量元件通常用双金属片，它是由主动层和被动层组成。
主要层材料采用较高膨胀系数的铁镍铬合金，被动层材料采用膨胀系数很小的铁镍合金。
因此，这种双金属片在受热后将向膨胀系数较小的被动层一面弯曲。
双金属片有直接、间接和复式3种加热方式。
直接加热就是把双金属片当作发热元件，让电流直接通过；间接加热是用与双金属片无电联系的加热元件产生的热量来加热；复式加热是直接加热与间接加热两种加热形式的结合。
热继电器的基本工作原理如图1.8所示。
发热元件串联于电动机工作回路中。
电机正常运转时，热元件仅能使双金属片弯曲，还不足以使触头动作。
当电动机过载时，即流过热元件的电流超过其整定电流时，热元件的发热量增加，使双金属片弯曲得更厉害，位移量增大，经一段时间后，双金属片推动导板使热继电器的动断触头断开，切断电动机的控制电路，使电线 圈 通电延时合 通电延时断 线 圈 断电延时合断电延时断 （a ）通电延时继电器符号（b ）断电延时继电器符号 图1.7 时间继电器符号KT触头图1.8 热继电器原理机停车。
为了使热继电器触头快速动作，往往采瞬跳动作结构。
热继电器的电气符号如图1.9所示。
热继电器的整定值是指热继电器长久不动作的最大电流，超过此值即动作。
热继电器的整定电流可以通过热继电器所带的专门的调节旋钮进行调整。
6. 固态继电器固态继电器（Solid State Relay ）简称SSR ，固态继电器是具有两个输入端和两个输出端的一种四端器件，其输入与输出之间通常采用光电耦合器隔离，并称其为全固态继电器。
固态继电器按输出端负载的电源类型可分为直流型和交流型两类。
