学会机床供电线路的安装与调试技巧

1 车床驱动控制线路的结构

车床(CA6140卧式)控制线路主要由自动空气开关QF，熔断器FU1，控制与照明变压器TC，行程开关SQ1，电动机M1、M2、M3等组成。

工作时，首先接通总电源开关QF，控制与照明变压器TC工作，车床处于待机状态。按下启动键SB1，接通了交流接触器KM的电源，于是KM的触点KM-3、KM-1、KM-2均闭合。KM-3闭合后，主电动机M1得电旋转;KM-1为KM提供供电自锁通道;KM-2为继电器KA1提供工作准备。如按下冷却泵按钮SB4，则KA1动作， KA-1闭合，冷却泵电动机工作。如按下SB3键，快速移动电动机启动。如在工作后，按下停机键SB2，KM断电，KM-3断路，主电动机停转。

(1)主电源供电电路。

主电源供电电路主要由3台电动机、电源供电电路和开关等组成。M1为主电动机，即主运动和进给运动电动机，主要是对工件进行车削加工;M2为冷却泵电动机，主要作用是带动冷却泵为刀具和工件提供冷却液;M3为快速移动电动机，主要带动刀架快速移动。

(2)控制电路。

控制电路部分主要由控制与照明变压器TC、熔断器FU2～FU4、行程开关SQ1/ SQ2、按钮开关SB～SB4等组成。控制电路具有短路、过载、欠电压等保护功能。

控制与照明变压器TC主要输出24V、6V、110V电源电压。其中，110V电源电压为控制电路供电，24V和6V为照明线路提供电源。熔断器FU2～FU4作为这些电源电压的短路保护元件。

行程开关SQ1主要作为电动机M1、M2、M3的断电安全保护开关。SQ2是电气箱安全行程开关，按下该开关或打开按钮开关SB后，再合上断路器才能接通电源。

按钮开关SB1为主电动机M1的启动按钮;SB2为主电动机M1的停止按钮;SB3主要控制快速移动电动机，常作为点动控制。

(3)照明电路。

照明电路由控制与照明变压器TC提供24V和6V电源电压，其中24V电压控制灯座开关和机床照明灯;6V电压控制指示灯HL。

重要提示

照明灯EL的另一端必须接地，以防止控制与照明变压器的绕组之间发生短路情况，避免触电事故。

2 钻床驱动控制线路的结构

由于摇臂钻床的运动部件很多，因此摇臂钻床有很多控制电器，主要有主轴电动机、摇臂升降电动机、立柱夹紧与松开电动机(立柱松案电动机)、冷却泵电动机、电箱、行程开关以及按钮等。

摇臂钻床的电气控制要求主要包括以下几种。

(1)主轴电动机一般选用笼型电动机，主要完成摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动。由于主轴的正、反向旋转运动是通过机械转换实现的，因此主轴电动机只有一个旋转方向。

(2)摇臂沿外立柱上下移动，是由一台摇臂升降电动机正、反转实现的。要求摇臂升降电动机能够双向启动。

(3)立柱的松紧也是由电动机的转向来实现的。要求立柱夹紧与松开电动机能够双向启动。

(4)需要一台冷却泵电动机提供冷却液，而且要求单向启动。

(5)采用十字开关对主轴电动机和摇臂升降电动机进行操作。

(6)控制电路的电源电压应为127V。

(7)具有安全的局部照明装置。

摇臂钻床控制线路主要分为主电源供电电路、控制电路和照明电路。

(1)主电源供电电路。

主电源供电电路主要由电动机M1、M2、M3、M4，主触头KM1、KM2、KM3、KM4、KM5，熔断器FU1、FU2及热继电器FR等组成。

主轴电动机M1只做单方向运转，由接触器KM1的常开主触头控制。

冷却泵电动机M2是通过转换开关SA2直接控制的。由于M2容量较小，因此一般不需要过载保护。

摇臂升降电动机M3和立柱松紧电动机M4都需要做正反向运动，各由两只接触器KM2、KM3和KM4、KM5控制。

4台电动机中只有主轴电动机M1通过热继电器FR，FR具有过载保护功能，电动机M3和M4都是短时运行的，因而没有设过载保护。

熔断器FU1作总短路保护，电动机M3和M4通过熔断器FU2实施短路保护。

(2)控制电路。

摇臂钻床控制电路采用的是十字开关SA1操作，它有控制集中的优点。十字开关 SA1由十字手柄和4个微动开关SA1-1～SA1-4组成。根据工作时的需要，将手柄分别扳到5个不同的位置，即左、右、上、下和中间位置，操作手柄每次只可扳在一个位置上。当手柄处在中间位置时，全部处于断开状态。十字开关SA1的4个微动开关处于不同位置的工作情况，见表3所列。

表7-3 十字开关操作说明

(3)照明电路。

照明电路的36V电压是由变压器TC提供的，开关SA3控制照明灯EL，熔断器 FU3作短路保护，同时为了保证安全，照明灯EL一端必须接地。

3 铣床驱动控制线路的结构

铣床主要包括主轴电动机、进给电动机、冷却泵电动机、启动按钮、电源开关、瞬动开关等元件，这些元件将控制铣床的进给、升降运动等。

根据铣床的结构和加工工艺的要求，其电气控制有以下特点。

(1)主轴电动机通常选用笼型电动机，完成铣床的主运动。同时为了满足顺铣与逆铣两种铣削方式的需要，主轴电动机采用正反转来实现。

(2)主轴电动机是通过齿轮来实现变速的。

(3)进给电动机要求正反转，实现6个方向的进给运动和工作台在6个方向的快速移动。这通过操纵手柄和机械离合器的配合来实现。

(4)为了防止刀具和铣床的损坏，要求只有主轴旋转后，才有进给运动和进给方向的快速移动。

(5)为降低加工表面的粗糙度，要求只有进给停止后，主轴才能停止或同时停止。铣床采用了主轴和进给同时停止的方式，但由于主轴运动惯性较大，实际上就保证了进给运动先停止，主轴运动后停止的要求。

(6)主轴运动和进给运动采用变速盘和主轴变速手柄来进行速度选择，以保证变速齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速后作瞬时点动。

(7)工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动同时只有一种运动产生，铣床采用机械操纵手柄和行程开关相配合的方式来实现6个方向的联锁。

(8)当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和机床。

(9)主轴电动机、进给电动机和冷却泵电动机都具有可靠的短路保护和过载保护。

(10)具备安全的局部照明装置。

铣床使用具有多刃的棒状和盘状铣刀进行铣削加工，可铣削平面、曲面和各种凹槽(齿轮的齿)等。工作时，刀具旋转，工件移动。

铣床控制线路主要分为主电源供电电路、控制电路和照明电路。

(1)主电源供电电路。

该线路图的主电路主要由总电源开关QS1、熔断器FU1～FU3、主轴电动机M1、进给电动机M2、冷却泵电动机M3、热继电器FR1～FR3以及继电器KM1～KM6等组成。

三相电源L1、L2、L3由电源开关QS1控制，熔断器FU1为总电源的短路保护装置。

主轴电动机M1通过换相开关SA4与接触器KM1、KM2配合进行正反转控制、反接制动及瞬时控制，由机械方式实现变速。热继电器FR1对M1进行过载保护。速度继电器KV对M1进行反接制动控制。

进给电动机M2由接触器KM3、KM4的常开主触头实现正反转控制，热继电器FR2对M2进行过载保护。

冷却泵电动机M3带动冷却泵供给铣刀和工件冷却液，同时利用冷却液带走铁屑。热继电器FR3为M3的过载保护。熔断器FU2、FU3分别作为M2和M3的短路保护。

(2)控制电路。

以工作台进给电动机的控制为例，介绍一下不同方向的控制情况。转换开关SA2是控制工作台进给运动的，有上、下、左、右、前、后6个方向的运动。

①　工作台上、下和前、后运动的控制。该控制是由工作台升降与横向操作手柄控制的，这种手柄是复式的，有两个完全相同的手柄分别安装在工作台左侧的前后方。手柄的联动机构与限位开关SQ3、SQ4相连接，SQ4控制向上和向后运动，SQ3控制向下和向前运动。操作手柄有5个位置，分别为向上、向下、向前、向后和中间，这 5个位置是联锁的。工作台的上下及横向运动的终端保护是利用工作台上的挡铁撞动十字手柄来控制的。手柄不同位置的工作情况见表7-4。

表7-4 手柄不同位置的工作情况

工作台进给控制电路的电源只有在主轴电动机启动后才能接通。工作台向上的控制如下所述。

主轴电动机M1启动后，将手柄扳到向上位置，联动机构一方面接通垂直传动丝杆的离合器，为丝杆转动作准备，另一方面使 SQ4动作，其常开触头闭合，常闭触头分断， KM3线圈得电，其主触头闭合，M2正转，工作台向上运动。

工作台向后的控制。M1启动后，将手柄扳至向后位置，联动机构将垂直传动丝杆脱开，而接通横向传动丝杆离合器，SQ4工作闭合后， KM3通电，M2正转，工作台向后运动。

工作台向下的控制。M1启动后，将手柄扳至向下位置，联动机构将横向传动丝杆脱开，而接通垂直传动丝杆，并使限位开关SQ3动作，KM4吸合，M2反转，工作台向下运动。

工作台向前的控制。手柄扳到向前的位置时，联动机构将垂直传动丝杆脱开，接通横向传动丝杆，限位开关SQ3动作，接触器KM4得电吸合，M2反转，工作台向前运动。

②　工作台左右运动的控制。工作台的左右运动是由工作台纵向操作手柄控制的，此手柄也是复式的，一个安装在工作台底部的顶面中央部位，另一个安装在工作台底部的左下方。该手柄有3个位置：向左、向右和零位。

工作台左右运动是由行程开关SQ1、SQ2和接触器KM3、KM4进行控制的，并通过M2的正反转来实现。

左右运动的行程可通过调整安装在工作台两端的挡铁来控制。当工作台纵向运动到极限位置时，挡铁撞动纵向操作手柄，使它回到零位，工作台停止运动，实现纵向终端保护。

工作台向左运动。M1启动后，手柄扳向左位，使限位开关SQ2动作，其常开触头闭合，常闭触头分断，接触器KM3通电吸合，M2正转，工作台向左运动。

工作台向右运动。手柄扳向右位，限位开关SQ1动作，其常开触头闭合，接触器 KM4通电吸合，M2反转，工作台向右运动。

③　工作台的快速移动。工作台的快速控制由进给电动机M2拖动，它在纵向、横向及垂直6个方向都可以实现快速移动控制。

要使工作台在6个方向上快速进给，在操纵进给操作手柄并做进给移动时，按下快速进给按钮SB6或SB7，接触器KM6线圈通电，KM6常开主触头闭合，接通牵引电磁铁YA，通过杠杆合上摩擦离合器。

由于摩擦离合器的闭合，减少了中间的传动，使工作台按照原来的方向快速移动。断开SB6或SB7，电磁铁YA断电，摩擦离合器断开，快速移动停止。

(3)照明电路。

控制和照明变压器为照明电路提供电压，供照明使用。照明电路由开关SA5控制，灯泡EL一端接地，熔断器FU5作照明电路的短路保护器。

4 镗床驱动控制线路的结构

卧式镗床的主运动为镗轴与花盘的旋转运动。

卧式镗床的进给运动为镗轴的轴向移动、花盘上刀具溜板的径向移动、镗头架的垂直进给、工作台的横向移动及工作台的纵向移动。

卧式镗床的辅助运动为工作台的旋转、尾架随同镗头架的垂直移动和后立柱的水平移动。

由于镗床的加工工艺范围广，调速的范围大，运动多，因此对电气控制线路有如下的要求。

(1)镗床的主运动和进给运动主要由主轴电动机完成，这表示主轴电动机在卧式镗床的作用非常重要，因此在选择主轴电动机时，应尽可能满足各种形式和各种工件的加工需要，即要求镗床的主轴有较宽的调速范围，通常情况下，主轴电动机采用双速或三速笼型异步电动机。

(2)保证主轴电动机在低速时，可以直接进行启动。在主轴电动机高速转动之前，要保证先接通低速转动电路，经过一段延时后，再自动转换到高速。

(3)为保证变速后变速齿轮进入良好啮合状态，需要主轴电动机在主轴变速和进给变速时具有低速断续制动的功能。

(4)主轴电动机要求能正反转，同时可以点动调整，有电气制动，并且采用反接制动。

(5)卧式镗床各部分的快速移动需要由快速移动电动机进行控制。

(6)具有安全的局部照明装置。

镗床控制线路主要分为主电源供电电路和控制电路两大部分。

(1)主电源供电电路。

该线路的主电路主要由电源开关QS1、熔断器FU1/FU2、主轴电动机M1、接触器KM1～KM7及快速移动电动机等组成。

三相电源L1、L2、L3由电源开关QS1控制，熔断器FU1实现对全电路的短路保护。

主轴电动机M1将带动主轴旋转，对工件进行加工，主要控制主运动和进给运动。该电动机是一台双速电动机，由接触器KM1和KM2的常开触头控制其正反转，热继电器FR是M1的过载保护装置。

接触器KM3～KM5控制主轴电动机的高低速，当KM3常开触头闭合时，M1为低速;当KM4、KM5常开触头闭合时，M1为高速。

快速移动电动机M2带动主轴箱、工作台等进行快速调位移动。它由接触器KM6和KM7控制其正反转。由于M2是短时工作，因此不需要作过载保护。熔断器FU2作M2及控制电路的短路保护。

(2)控制电路。

控制电路由控制变压器TC提供110V工作电压，熔断器FU3作控制电路的短路保护。控制电路主要包括M1的正反转控制、M1的点动控制、M1的双速运行控制、M1的停车制动、主轴的变速控制和变速冲动、主轴电动机的进给变速及M2的正反转控制。

①　主轴电动机M1的正反转控制。主轴电动机M1的正反转控制由按钮SB2、按钮SB3、接触器KM1等组成。其中SB3为正转控制按钮，当按下SB3时，其常闭触头分断，常开触头闭合，接触器KM1线圈通电吸合，KM1的常开辅助触头闭合自锁，常开主触头闭合，为M1通电启动正转作准备。

SB2为反转按钮，当按下SB2时，其常闭触头分断，切断KM1控制电路，其常开触头闭合，接触器KM2通电吸合，KM2的常开辅助触头闭合自锁，常开主触头闭合，为M1通电启动反转作准备。

②　主轴电动机M1的点动控制。按钮SB4和SB5为主轴电动机M1的点动控制按钮，当按下按钮SB4或SB5时，其常闭触头先分断，切断了KM1或KM2的自锁回路，便M1正向启动或反向启动时都不能自锁。

松开按钮SB4或SB5后，KM1或KM2断电释放，主轴电动机M1也随即停转。

将按钮按到底，其常开触头闭合，恢复通电，M1随即又启动，实现了点动控制。

③　主轴电动机M1的双速运行控制。若M1为低速运行，此时机床的主轴变速手柄置于低速挡，行程开关SQ1不动作，常闭触头仍闭合，常开触头仍分断。按正转启动按钮SB3，KM1线圈得电，其常开辅助触头闭合自锁。

KM1的常开主触头闭合，为M1启动作准备;常开辅助触头闭合，KM3线圈得电。KM3辅助触头闭合，使YB线圈得电，松开制动轮;KM3主触头闭合，主轴电动机M1低速正向运转;KM3的常闭联锁触头分断，使KM4和KM5高速控制电路切断。

若M1为高速运行，此时机床的主轴变速手柄置于高速挡，将行程开关SQ1压合， SQ1的常闭触头断开，常开触头闭合。

按正转启动按钮SB3，KM1线圈得电，其常闭辅助触头断开，常开辅助触头闭合自锁;常开主触头闭合，为M1启动作准备;常开辅助触头闭合，时间继电器KT线圈得电，常开瞬时触头闭合，KM3线圈通电，M1低速启动。

经过1～2s延时后，时间继电器KT的延时开启常闭触头延时分断，KM3线圈失电，使KM3的主触头分断，同时KM3常闭触头复位闭合，KT延时闭合的常开触头延时闭合，则KM4、KM5线圈得电，制动轮保持松开状态;由于KM4、KM5的常开主触头闭合，M1接成双星形而高速运转，实现了低速启动而高速运转的控制过程。

反转时按SB2，工作过程同正转控制，在此不再赘述。

④　主轴电动机M1的停车制动。M1采用反接制动，是由速度继电器进行控制的。当M1的转速达到120 r/min以上时，速度继电器的触点动作;当转速降低到120 r/min以下时，KS的触点复位。

主轴的停止可按停止按钮SB1，切断KM1或KM2的控制回路，则KM1或KM2因断电而释放，切断了M1的电源。

⑤　主轴电动机M1的变速控制和变速冲动。主轴变速是由变速操纵盘实现的。若主轴在工作过程中变速，不用按停止按钮就可直接进行变换。

主轴变速时，将主轴变速操作盘的操作手柄拉出，这时与变速手柄有机械联系的行程开关SQ2被压下切断，接触器KM3、KM4、KM5断电，使主轴电动机停车。这时转动变速操纵盘，选好速度后，推回调速手柄，SQ2自动恢复到原状态，电动机 M1便自行启动工作。

⑥　主轴电动机的进给变速。主轴电动机的进给变速也是由变速操纵盘实现的。进给变速时的操作和控制与主轴变速时的操作和控制基本相同，只是在进给变速时，拉出的操作手柄是进给变速操作手柄，行程开关SQ2被压下而断开，电动机停车。

当设定好进给速度后，将变速手柄推回，SQ2恢复原状态，KM3、KM4、KM5得电而使电动机自动工作。

当变速手柄推不上时，可来回推动，使手柄轴通过弹簧装置作用于行程开关 SQ2，使主轴电动机产生冲动，带动齿轮组冲动，利于齿轮顺利啮合。

⑦　快速移动电动机M2的正反转控制。M2的控制电路是接触器、行程开关双重联锁的正反转控制，SQ5和SQ6分别为正反向快速移动控制行程开关。

各部件的快速移动由快速移动手柄操纵，将快速移动手柄往里(外)推(拉)，压下行程开关SQ5或SQ6，接通接触器KM6或KM7，快速移动电动机M2就实现正向或反向的快速移动。

⑧　机械和电气的联锁保护。行程开关SQ4是与工作台和主轴箱进给操作手柄有机械联锁的装置，主要为了防止在工作台和主轴箱自动进给时，将主轴和转盘刀架扳到自动进给的误操作。

当操作手柄进给时，联锁行程开关SQ4的常闭触头断开。行程开关SQ3也有一个机械结构与主轴及转盘刀架进给操作手柄相连，同样当操作手柄进给时，SQ3的常闭触头也是断开的。

当这两个手柄的任一个进给时，电动机M1和M2都可以启动。但当工作台或主轴箱工作在进给状态时，再将主轴或转盘刀架扳在工作进给位置时，主轴电动机M1将自动停止，快速移动电动机M2也无法启动，从而达到联锁保护。

5 磨床驱动控制线路的结构

磨床是一种使用砂轮为刀具来精确而有效地进行工件表面加工的机床。砂轮相对于工件做高速旋转的磨削运动和低速的进给运动。工件经磨削后，可达到较高的精度和较小的表面粗糙度。

平面磨床的主运动是砂轮的旋转运动。工作台在床身上的纵向水平轨道上运动，砂轮在立柱轨道上做垂直运动。当工作台完成一次纵向运动时，砂轮做一次横向运动，这样可以连续地加工一个平面。

平面磨床(M7120型)控制线路主要由主电源供电电路、控制电路、电磁吸盘电路、照明和信号电路组成。

(1)主电源供电电路。

三相电源A、B、C由总电源开关(隔离开关QS)控制，熔断器FU1实现对全电路的短路保护。主电路中主要有4台电动机，它们分别是液压泵电动机M1、砂轮电动机M2、液压驱动电动机M3、砂轮升降电动机M4。

①　液压泵电动机。

电动机M1为液压泵电动机，它拖动液压泵通过液压装置，完成工作台纵向往返工作。其中M1由接触器KM1的主触点控制，热继电器FR1作为过载保护。

电动机M3为液压驱动电动机，带动液压泵进行液压传送。其中M3受接触器KM2控制。当不需要液压传送时，可将插头X1拔下，使电动机M3停止工作。热继电器FR3作为过载保护。

②　砂轮电动机。电动机M2为砂轮电动机，带动砂轮转动对工件进行磨削和加工。其中M2由KM2的主触点控制，热继电器FR2作为过载保护。

③　砂轮升降电动机。电动机M4为砂轮升降电动机，用于调整砂轮与工件之间的相对位置。M4由接触器KM3、KM4控制其正反转。M4为短期工作，不设过载保护。

(2)控制电路。

变压器TC的一次绕组接于主电源供电路的两相之间，电压为380V。二次绕组共有3个，其中一个绕组有中间插头，其交流电压为36V和6V，分别用于照明与信号灯;另外两个绕组的交流电压分别为110V和125V，分别用于控制电路电源和整流器交流侧电源。

①　液压泵电动机的控制。合上电源开关QS后，如果电源电压正常，那么位于电磁吸盘电路中的继电器KV的线圈通电吸合，控制电路通电，然后按下启动按钮SB3，如果接触器KM1的线圈通电吸合并自锁，则KM1主触头闭合，那么液压泵电动机(M1)开始运转。如果按下停止按钮SB2，那么接触器KM1的线圈就会断电释放，电动机M1停止转动。

②　砂轮电动机与液压驱动电动机的控制。按下启动按钮SB5，如果接触器KM2的线圈通电吸合并自锁，那么砂轮电动机(M2)开始运转。因为液压驱动电动机(M3)是典型的电动机单向连续控制电路，所以按下启动按钮后，M3也同时启动运转。若按下停止按钮SB4，接触器KM2的线圈断电释放，由于它是单向连续控制电路，所以电动机M2与M3同时停转。

③　砂轮升降电动机的控制。因为只有在调整砂轮与工件间的位置时才使用砂轮升降电动机(M4)，所以采用点动控制。当按下点动按钮SB6，接触器KM3的线圈通电吸合，电动机M4正转，砂轮上升，升高到所需要的位置，松开点动按钮SB6，接触器KM3的线圈断电释放，电动机M4停转，砂轮停止上升。当按下点动按钮SB7，接触器KM4的线圈通电吸合，电动机M4反转，砂轮下降，下降到所需要的位置，松开点动按钮SB7，接触器KM4的线圈断电释放，砂轮停止下降。

为了防止接触器KM3和KM4同时通电而造成主电路短路，接触器KM3、KM4的动断触头起互锁保护作用。

(3)电磁吸盘电路。电磁吸盘就是一个电磁铁，其线圈通电后产生电磁吸力，吸引铁磁材料的工件进行磨削加工。电磁吸盘具有操作快速简便，不损伤工件，磨削时工件不会变形等优点。

(4)照明电路。

照明电路由照明和控制变压器TC将380V交流电压降至36V安全电压，供给照明灯EL，FU5是照明电路的短路保护。照明灯EL一端接地，SA为灯开关。