任务1　C650普通卧式车床电路分析与排故

知识目标

（1）了解电气控制分析的内容和方法；

（2）掌握C650普通卧式车床的结构并能够分析车床的电气原理图；

（3）掌握机床控制电路的故障分析方法。

能力目标

（1）能够读懂并分析C650普通卧式车床电路图；

（2）熟悉C650普通卧式车床的结构、功能及机床的运动、驱动与控制要求；

（3）能够根据故障现象排查电路故障点。

任务要求

车床在机械加工中用途广泛，其中卧式车床的用途主要有车削外圆、内圆、端面、螺纹和定形表面，并可通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。下面以C650普通卧式车床为例，结合车床的控制要求，分析其电气原理图，并在读懂图样的基础上排查常见故障。

任务分析

在分析电气控制电路之前，首先要了解控制对象的基本结构、运动情况、加工工艺要求和电力拖动控制要求，即了解控制的目标，这样分析起来才有针对性。这些依据的获取来源于设备说明书、电气原理图、电气布置图、电气接线图和电气元件明细表。

C650普通卧式车床结构示意图如图2-1所示。它由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆、光杆等部分组成。车床的主运动为主轴带动工件的旋转运动，为车削加工提供功率，不同的加工工件所要求不同的加工速度一般由机械变速获得；进给运动为溜板箱带动刀架的横向和纵向直线运动，有手动和机动两种。主运动与进给运动由同一台电动机驱动，通过各自的主轴变速箱来调节各自的转速。溜板箱除工作进给还能快速移动，通过快速移动电动机实现。

拖动由3台三相笼形异步电动机完成，分别为主轴电动机M1，冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3。

知识准备

1.电气控制分析的内容

（1）设备说明书：

①了解设备的机械结构、运动部件、驱动方式（机械、液压和气动）和工作原理。

②了解驱动器件对电气控制的要求。

③从设备的操作说明了解操作手柄、开关、按钮在控制电路中的作用和指示灯的含义。

④了解与机械、液压部分直接关联的电器，如行程开关、电磁阀、电磁离合器和传感器等的位置、工作状态，与机械、液压部分的关系及它们在控制电路中的作用。

后两项为控制电路图的分析依据。

（2）电气控制原理图是电气控制电路分析的中心内容。

（3）电气布置图和接线图是用于了解控制系统的组成、安装位置和各部件间的连接方式的，为设备电气控制的安装、接线、调试和维护提供必备的资料。

2.电气原理图的分析原则

电气原理图的分析原则：先机后电、先主后辅、化整为零、集零为整、统观全局、总结特点。以电动机或线圈为对象，分析其通断关系、信号流程，以及输入与输出间的关系。

（1）先机后电。通过了解设备的结构、运动情况、工艺要求和操作方法，得到对拖动的控制要求。

（2）先主后辅。先看主电路是否满足运动部件动作要求，然后根据电动机等执行机构的动作要求（启动、转向、调速、制动、保护等）分析控制电路是如何帮助主电路实现动作要求的。

阅读主电路时，首先了解主电路中有哪些用电设备，主要所起的作用，由哪些电器来控制，采取哪些保护措施。阅读控制电路时，根据主电路中接触器的主触点编号，很快找到相应的线圈以及控制电路，依次分析出电路的控制功能，最后再分析辅助电路。

（3）化整为零。将控制电路功能分为若干个局部控制电路，从电源和主令信号开始，写出信号流程。找出输入与输出间的关系，然后再分析辅助电路（检测、信号指示、照明等）。

（4）集零为整、统观全局。在分析每一部分的工作原理后，通过“统观全局”看清各局部间的控制关系、联锁关系，以便对整个电路有清晰的理解。

（5）总结特点。总结电路共性之外的个性来加深对设备电气控制的理解。

下面结合C650普通卧式车床的电气原理图分析其各部分的运动控制。

电路分析

1.各电动机控制要求

（1）主轴电动机M1，20kW全压直接空载启动，正反向连续运行。为便于对工件做调整运动，即对刀操作，要求主轴电动机单向点动控制，同时串入电阻器低速点动；由于加工工件惯量较大，要求停机反接接制动；要求显示加工过程中电动机工作电流。

（2）冷却泵电动机M2，直接启动，单向连续工作。

（3）刀架快速移动电动机M3，单向点动，短时运转。

2.电路分析

C650普通卧式车床电路原理图如图2-2所示。

（1）主电路：

①主轴电动机M1：电源经QS、FU1、KM1（KM2）、FR1、KM3（R）到M1，FR1为M1的过载保护；KM1为正转接触器，KM2为反转接触器，KM3为短接R用接触器，R为点动与反接制动时电动机回路短接电阻器。

②冷却泵电动机M2：电源经FU2、KM4、FR2到M2；

③刀架快速移动电动机M3：电源经FU3、KM5到M3，由于是点动运行，所以不用热继电器作为过载保护。

（2）控制电路。控制电源110V，照明电源36V。

各输入开关的作用：SB1为主轴停止按钮，SB2为正向点动按钮，SB3为正向连续启动按钮，SB4为反向连续启动按钮，SB5为冷却泵停止按钮，SB6为冷却泵启动按钮，SQ为快速点动行程开关，由操作手柄压下。

闭合电源开关QS，控制变压器TC的一次侧经FU4供电，二次侧36V电源经FU6供照明灯使用。110V控制电源从1、2端引出，经FU5送3、4端。

①主轴电动机点动控制。按下点动按钮SB2，其常开触点（7—9）闭合，KM1线圈经1—3—5—7—9—11得电，电动机主回路中三相交流电源经KM1的主触点、FR1的热元件和电阻器R到M1，电动机串电阻器正向点动运行，转速n>n0，速度继电器KS-1闭合。松开SB2，KM1线圈失电。KM2线圈经1—3—5—7—17—23—25得电，KM2的主触点使电动机串联电阻器，加上反相序电源，电动机进行反接制动，转速迅速下降，当转速降到n<nr时，KS-1触点（17—23）断开，KM2线圈失电，触点释放，电动机切断反向电源，制动结束。其动作流程图如图2-3所示。

②主轴电动机连续控制（以正向为例）。按下正向连续按钮SB3，其常开触点（7—15）闭合，KM3、KT线圈经1—3—5—7—15（SB3）得电，KM3的常开触点（5—26）闭合，KA线圈得电，KA的常开触点（7—15）自锁KM3、KT线圈，KA的另一组常开触点（13—9）闭合。SB3的另一组常开触点（7—13）闭合，KM1线圈经1—3—5—7—13—9—11得电，并经KA、KM1触点（7—15—13）自锁。KM1、KM3的主触点使电动机不串电阻器，加上正相序电源，电动机不串电阻器直接启动，当电动机转速n>n0，速度继电器KS-1闭合。

在正向运行中，按下停止按钮SB1，KM1、KM3和KA线圈失电并释放自锁，KM2线圈经1—3—5—7—17—23—25得电，KM2的主触点使电动机串电阻器反接制动，电动机转速迅速下降，当电动机转速n<nr时，KS-1触点（17—23）释放，KM2线圈失电，制动结束。其动作流程图如图2-4所示。

反转运行由SB4、KS-2、KM2控制，反转制动由KM1控制，工作原理与正转相似，请读者自行分析。

③刀架的快速移动。转动刀架手柄，压下行程开关SQ，使KM5线圈得电，KM5主触点使M3得电，实现刀架的快速移动。

④冷却泵控制。SB6为启动按钮，SB5为停止按钮，FR2作过载保护。

⑤辅助电路。M1运行电流监视是通过TA电流互感器和电流表来显示的，为防止启动、点动和制动过程对电流表的冲击，在电流表两端并联了时间继电器KT的延时常闭触点，只有在连续运行时KT得电，启动结束后KT常闭触点断开，电流表内才有电流，起到了保护作用。

⑥联锁与保护。主电动机正反转互锁；按钮与接触器组成的自锁电路使M1、M2具有欠电压、失电压保护；FU1～FU6实现短路保护；FR1、FR2实现M1和M2的过载保护。

控制电路特点：

①3台电动机拖动，冷却泵和刀架快速移动均由单台电动机控制。

②M1不但有正反转，还有单向低速点动的调整控制，正反转停车时均有反接制动。

③M1设有运行电流监视。

④完善保护与联锁控制。

任务实施

熟悉车床控制要求的基础上分析电气原理图，并能排查车床常见故障，下面举例说明如何用电阻法排查故障。

一、电阻法排查故障

根据故障现象判断故障范围，排查故障的方法有电阻法、电压法、短接法等。下面主要介绍电阻法排查故障。电阻法排查故障可分为通电观察故障现象、检查并排除电路故障、通电试车复查3个过程。

1.通电观察故障现象

第一步：验电。闭合电源开关（空气开关），用验电笔检查电动机控制电路进线端（端子排）是否有电；检查电动机控制电路电源开关（组合开关代用）上接线柱是否有电；闭合电源开关，检查电源开关下接线柱、熔断器上接线柱、熔断器下接线柱是否有电；检查有金属外壳的器件是否漏电。若一切正常，可进行下一步通电试验。

第二步：通电试验，观察故障现象，确定故障范围。按照故障现象，确定可能产生故障的原因，然后切断电源（注意最后一定切断实验台上的电源开关），并在电路图上画出检查故障的最短路径。

图2-5所示为顺序启动逆序停止控制电路原理图（设电路只有1处故障），按下启动按钮SB2时，M1不能启动，故障在FU2—1号线—FR1常闭触点—2号线—FR2常闭触点—3号线—SB1常闭触点—4号线—SB2常开触点—5号线—KM1线圈—9号线的路径中。

2.检查并排除电路故障

把万用表从空挡切换到×10或×100电阻挡，并进行电气调零。调零后，可利用二分法，把万用表的一支表笔（黑表笔或红表笔），搭在所分析最短故障路径的起始一端（或末端）。如上例中按下启动按钮SB2时，M1不能启动，把万用表的一支表笔（黑表笔或红表笔）搭在图2-5中1号线所接的FU2接线柱，另一支表笔搭在所判断故障路径中间位置电气元件的接线柱上，如4号线所接的SB1接线柱（两表笔间如有启动按钮，应按下启动按钮）。此时，万用表指针应指向零位，表明故障不在两表笔间的电路路径：1号线—FR1常闭触点—2号线—FR2常闭触点—3号线—SB1常闭触点中，而在所分析故障路径的另一半路径中（电阻为无穷“∞”则故障在此路径中）。如两表笔间有线圈，无故障时电阻值应为线圈直流电阻值，为1800～2000Ω。

再用万用表检查另一半电路，上例中把万用表的一支表笔（黑表笔或红表笔）搭在5号线所接的SB2接线柱，另一支表笔搭于9号线所接的FU2接线柱，电阻值应为1800～2000Ω，则电路路径：SB2常开触点—5号线—KM1线圈—0号线—FU2无故障，故障应在SB1—SB2的4号线。用万用表测量SB1—SB2的4号线电阻为无穷“∞”，故障判断正确。然后用短接线连接SB1—SB2的4号线排除故障。

以上第二步判断由于只有3段线，也可用万用表逐段检查，直至找到故障点，找到后用短线连接故障点排除故障。

3.通电试车复查，完成故障排除任务

试车前先用万用表初步检查控制电路的正确性。图2-5中用万用表的×10或×100电阻挡，搭在控制回路熔断器FU2的9号线与1号线之间，按下启动按钮SB2，电阻值应为1800～2000Ω。通电试车，试车成功，拆除短路线，整理好工作台，并把万用表打回空挡。完成故障排查任务。

二、C650普通卧式车床常见故障与处理

车床在机械加工中常见故障及分析如下：

1.主轴电动机不能启动

（1）检查熔断器FU1熔体是否熔断；

（2）检查热继电器FR1触点是否动作或接线松脱；

（3）接触器KM1是否损坏，其主触点接触是否良好；

（4）检查控制回路中点动和自锁按钮SB2、SB3触点接触是否良好等。

2.主轴电动机启动后接触器KM1不能自锁

检查KM1的自锁触点在控制回路中的接线是否正确，有无接触不良。

3.主轴电动机启动后无法停止

检查KM1的主触点是否出现熔焊现象，或检查停止按钮SB1是否良好。

4.照明灯亮，但各电动机均不能启动

检查FU5熔体是否断开，检查停止按钮SB1是否损坏，或者热继电器FR1和FR2的触点是否都动作。

特别提醒：

（1）电阻法排查故障，必须在断电情况下进行。

（2）在排除故障时，通常以接触器、继电器的得电与否来判断故障在主电路还是在控制电路。几个进给动作同时不工作，排除故障就找公共电路部分；其他几个进给动作，只有一个进给不工作，排除故障就找该支路部分。

（3）电路中各操作手柄位置也很重要。

（4）通过模拟故障排除，可培养读者的分析能力和判断能力。