電機拖動與電氣控制課程教案章節名稱第7章機床電氣控制系統7.1電氣控制系統分析基礎7.2M7130型平面磨床的電氣控制線路分析授課時數2授課形式教學目標①掌握機床電氣控制讀圖的方法與步驟，M7130型平面磨床的電氣控制電路。②并能分析和閱讀M7130型平面磨床的電氣控制圖。③尊重標準，認真學習，提高學生對M7130型平面磨床控制原理的分析和設計能力。教學重點難點M7130型平面磨床控制電氣電路圖的分析方法。教學內容7.1電氣控制系統分析基礎一、電氣控制分析內容分析電氣控制系統是通過對各種技術資料的分析來掌握電氣控制線路的工作原理、技術指標、使用方法、維護要求等二、電氣原理圖閱讀分析的方法與步驟（1）分析主電路（2）分析控制電路（3）分析輔助電路（4）分析聯鎖與保護環節（5）分析特殊控制環節（6）總體檢查7.2M7130型平面磨床的電氣控制線路分析一、M7130型平面磨床結構1.M7130型平面磨床型號2.M7130型平面磨床結構3.M7130平面磨床的運動形式：①砂輪的旋轉運動。砂輪電動機M1裝在砂輪箱內，帶動砂輪旋轉，對工件進行磨削加工。如圖中的3所示。由于砂輪的旋轉一般不需要調速，所以用一臺三相異步電動機拖動即可。為了使磨床體積小，結構簡單和提高其加工精度，采用了裝入式電動機，將砂輪直接裝在電動機軸上。②工作臺的往復運動。如圖中的4所示。裝在床身水平縱向導軌上的矩形工作臺的往復運動，是由液壓傳動完成的，因液壓傳動換向平穩，易于實現無級調速。液壓泵電動機M3拖動液壓泵，工作臺在液壓作用下作縱向往復運動。當裝在工作臺前側換向擋鐵碰撞床身上的液壓換向開關時，工作臺就自動改變了方向。③砂輪架的橫向進給。如圖中的5所示。砂輪架的上部有燕尾形導軌，可沿著滑座上的水平導軌作橫向(前后)移動。在磨削的過程中，工作臺換向時，砂輪架就橫向進給一次。在修正砂輪或調整砂輪的前后位置時，可連續橫向移動。砂輪架的橫向進給運動可由液壓傳動，也可用手輪來操作。④砂輪架的升降運動。如圖中的6所示。滑座可沿著立柱的導軌垂直上下移動，以調整砂輪架的上下位置，或使砂輪磨入工件，以控制磨削平面時工件的尺寸，這一垂直進給運動是通過操作手輪控制機械傳動裝置實現的。二、電氣控制電路分析，1.主電路分析QS1為電源開關。主電路中有三臺電動機，M1為砂輪電動機，M2為冷卻泵電動機，M3為液壓泵電功機，它們共用一組熔斷器FUl作為短路保護。砂輪電動機M1用接觸器KMl控制，用熱繼電器FRl進行過載保護；由于冷卻泵箱和床身是分裝的，所以冷卻泵電動機M2通過接插器X1和砂輪電動機M1的電源線相連，并和M1在主電路實現順序控制。冷卻泵電動機的容量較小，沒有單獨設置過載保護；液壓泵電動機M3由接觸器KM2控制，由熱繼電器FR2作過載保護。2．控制電路分析控制電路采用交流380V電壓供電，由熔斷器FU2作短路保護。在電動機機控制電路中，串接著轉換開關QS2的動合觸頭和欠電流繼電器KA的動合觸頭。三臺電動機啟動的必要條件是使QS2或KA的動合觸頭閉合。欠電流繼電器KA的線圈串接在電磁吸盤YH的工作回路中，所以當電磁吸盤得電工作時，欠電流繼電器KA線圈得電吸合，接通砂輪電動機Ml和液壓泵電動機M3的控制電路，這樣就保證了加工工件被YH吸住的情況下砂輪和工作臺才能進行磨削加工，3．電磁吸盤電路分析電磁吸盤是用來固定加工工件的一種夾具，具有夾緊迅速，操作快速簡便，不損傷工件，一次能吸牢多個小工件，以及磨削中發熱工件可自由伸縮、不會變形等優點。電磁吸盤外形有長方形和圓形兩種。矩形平面磨床采用長方形電磁吸盤，圓臺平面磨床用圓形電磁吸盤。電磁吸盤工作原理如圖7-3所示。圖中1為鋼制吸盤體，在它的中部凸起的芯體A上繞有線圈2；鋼制蓋板3被隔磁層4隔開。在線圈2中通入直流電流，芯體將被磁化，磁力線經由蓋板、工件、蓋板、吸盤體、芯體閉合，將工件5牢牢吸住。蓋板中的隔磁層由鉛、銅、黃銅及巴氏合金等非磁性材料制成，其作用是使磁力線都通過工件再回到吸盤體，不致直接通過蓋板閉合，以增強對工作的吸持力。電磁吸盤電路包括整流電路、控制電路和保護電路三部分。整流變壓器T1將220V的交流電壓降壓后，經橋式整流器VC整流后，輸出110V直流電壓，供給電磁吸盤。QS2是電磁吸盤YH的轉換開關，有“吸合”、“放松”、“退磁”三個位置。“吸合”觸點閉合，電磁吸盤YH得到110V直流電壓。工件被吸牢。此時，欠電流繼電器KA線圈得電吸合，KA的動合觸點閉合，為砂輪和液壓泵電動機啟動做準備。待加工完畢，先把QS2至于“放松”位置，切斷電磁吸盤YH電源。由于工件和電磁吸盤都具有剩磁，工件不能取下，因此，必須進行退磁。“退磁”觸點閉合，電磁吸盤YH經退磁電阻R2反向、限流、退磁。“放松”退磁結束后，立即將QS2扳置“放松”位置，即可取下工件。如果工件夾在工作臺上(無需電磁吸盤)，則將電磁吸盤YH的插頭X2拔下，同時將轉換開關QS2扳到“退磁”位置，控制電路中的QS2動合觸點(3-4)閉合，砂輪和液壓泵電動機可以啟動、加工。總結：1.M7130型平面磨床主電路、控制電路工作原理；2.M7130型平面磨床控制電路工作過程；3.電磁吸盤作用及工作原理。課外拓展利用仿真軟件學習M7130型平面磨床控制電路組成與電路工作原理分析，瀏覽相關資源，完成相關作業或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養。電機拖動與電氣控制課程教案章節名稱第7章機床電氣控制系統7.3Z3040型搖臂鉆床的電氣控制授課時數2授課形式教學目標①掌握Z3040型搖臂鉆床的電氣控制電路。②并能分析和閱讀Z3040型搖臂鉆床的電氣控制圖。③尊重標準，認真學習，提高學生對Z3040型搖臂鉆床控制原理的分析和設計能力。教學重點難點Z3040型搖臂鉆床控制電氣電路圖的分析方法。教學內容在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常見的機床。一、Z3040型搖臂鉆床的結構1.Z3040型搖臂鉆床的型號2.Z3040型搖臂鉆床的結構搖臂鉆床主要由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。內立柱固定在底座的一端，外面套有外立柱，外立柱可繞內立柱回轉3600，搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正反轉可沿外立柱作上下移動，由于該絲杠與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上。所以，搖臂不能繞外立柱轉動，只能與外立柱一起繞內立柱回轉。主軸箱安裝在搖臂的水平導軌上，可以通過手輪操作使其在水平導軌上沿搖臂移動。當進行加工時，由特殊的夾緊裝置將主軸箱緊固在搖臂導軌上，外立柱緊固在內立柱上，搖臂緊固在外立柱上，然后進行鉆削加工。鉆削加工時，鉆頭一面旋轉進行切削，同時進行縱向進給。3.搖臂鉆床的運動方式主運動：主軸的旋轉運動；如圖中的4所示。進給運動：主軸的縱向進給；如圖中的3所示。輔助運動：搖臂沿外立柱垂直移動，如圖中的11所示。主軸箱沿搖臂長度方向移動；如圖中的7所示。搖臂與外立柱一起繞內立柱回轉運動。如圖中的10所示。二、Z3040型搖臂鉆床電氣控制分析１．主電路分析圖中M1為主軸電動機，M2為搖臂升降電動機，M3為液壓泵電動機，M4為冷卻泵電動機。M1為單方向旋轉，由接觸器KM1控制，主軸的正反轉則由機床液壓系統操縱機構配合正反轉摩擦離合器實現，并由熱繼電器FR1作電動機長期過載保護。M2由正、反轉接觸器KM2、KM3控制實現正反轉。控制電路保證，在操縱搖臂升降時，首先使液壓泵電動機起動旋轉，供出壓力油，經液壓系統將搖臂松開，然后才使電動機M2起動，拖動搖臂上升或下降。當移動到位后，保證M2先停下，再自動通過液壓系統將搖臂夾緊，最后液壓泵電機才停下。M2為短時工作，不設長期過載保護。M3由接觸器KM4、KM5實現正反轉控制，并有熱繼電器FR2作長期過載保護。M4電機容量小，僅0.125kW，由開關SA控制。2．控制電路分析（1）主軸電動機的控制按下起動按鈕SB2，接觸器KM1吸合并自鎖，主軸電動機M1起動并運轉。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1釋放，主軸電動機M1停轉。（2）搖臂升降電動機的控制控制電路要保證在搖臂升降時，先使液壓泵電動機起動運轉，供出壓力油，經液壓系統將搖臂松開，然后才使搖臂升降電動機M2起動，拖動搖臂上升或下降。當移動到位后，又要保證M2先停下，再通過液壓系統將搖臂夾緊，最后液壓泵電動機M3停。按上升按鈕SB3，時間繼電器KT線圈通電，其瞬動常開觸點（13-14）閉合，接觸器KM4線圈通電，使M3正轉，液壓泵供出正向壓力油。同時，KT斷電延時斷開常開觸點閉合（1-17），接通電磁閥YV線圈，使壓力油進入搖臂松開油腔，推動松開機構，使搖臂松開并壓下行程開關SQ2，其常閉觸點斷開，使接觸器KM4線圈斷電，M3停止轉動。同時，SQ2常開觸點（6-7）閉合，使接觸器KM2線圈通電，搖臂升降電動機M2正轉，拖動搖臂上升。當搖臂上升到所需位置時，松開按鈕SB3，接觸器KM2和時間繼電器KT均斷電，搖臂升降電動機M2脫離電源，但還在慣性運轉，經1~7S延時后，搖臂完全停止上升，KT的斷電延時閉合常閉觸點（17-18）閉合，KM5線圈通電，M3反轉，供給反向壓力油。因SQ3的常閉觸點（1-17）是閉合的，YV線圈仍通電，使壓力油進入搖臂夾緊油腔，推動夾緊機構使搖臂夾緊。夾緊后，壓下SQ3，其觸點（1-17）斷開，KM5和電磁閥YV因線圈斷電而使液壓泵電動機M3停轉，搖臂上升完畢。搖臂下降，只需按下SB4，KM3得電，M2反轉，其控制過程與上升類似。時間繼電器KT是為保證夾緊動作在搖臂升降電動機完全停轉后進行而設的，KT延時時間的長短依搖臂升降電機切斷電源到停止慣性運轉的時間來調整。搖臂升降的極限保護由組合開關SQ1來實現。SQ1有兩對常閉觸點，當搖臂上升或下降到極限位置時相應觸點動作，切斷對應上升或下降接觸器KM2與KM3，使M2停止旋轉，搖臂停止移動，實現極限位置保護，SQ1開關兩對觸點平時應調整在同時接通位置；一旦動作時，應使一對觸點斷開，而另一對觸點仍保持閉合。行程開關SQ2保證搖臂完全松開后才能升降。搖臂夾緊后由行程開關SQ3常閉觸點（1-17）的斷開實現液壓泵電動機M3的停轉。如果液壓系統出現故障使搖臂不能夾緊，或由于SQ3調整不當，都會使SQ3常閉觸點不能斷開而使液壓泵電動機M3過載。因此，液壓泵電動機雖是短時運轉，但仍需要熱繼電器FR2作過載保護。（3）主軸箱和立柱松開與夾緊的控制主軸箱和立柱的松開或夾緊是同時進行的。按松開按鈕SB5，接觸器KM4通電，液壓泵電動機M3正轉。與搖臂松開不同，這時電磁閥YV并不通電，壓力油進入主軸箱松開油缸和立柱松開油缸，推動松緊機構使主軸箱和立柱松開。行程開關SQ4不受壓，其常閉觸點閉合，指示燈HL1亮，表示主軸箱和立柱松開。若要使主軸箱和立柱夾緊，可按夾緊按鈕SB6，接觸器KM5通電，液壓泵電動機M3反轉。這時，電磁閥YV仍不通電，壓力油進入主軸箱和立柱夾緊油缸，推動松緊機構使主軸箱和立柱夾緊。同時行程開關SQ4被壓，其常閉觸點斷開，指示燈HL1滅，其常開觸點閉合，指示燈HL2亮，表示主軸箱和立柱已夾緊，可以進行工作。3．輔助電路變壓器T的另一組二次繞組提供AC36V照明電源。照明燈EL由開關SQ控制。照明電路由熔斷器FU7作短路保護。指示燈也由T供電，工作電壓為6.3V。HL1、HL2分別為主軸箱和立柱松開、夾緊指示燈，HL3為主軸電動機運轉指示燈。總結：1.Z3040型搖臂鉆床主電路、控制電路工作原理；2.Z3040型搖臂鉆床控制電路工作過程；3.熟悉電動機順序控制和正反轉控制電路工作原理。課外拓展利用仿真軟件學習M7130型平面磨床控制電路組成與電路工作原理分析，瀏覽相關資源，完成相關作業或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養。電機拖動與電氣控制課程教案章節名稱第7章機床電氣控制系統7.4X62W型萬能銑床的電氣控制授課時數2授課形式教學目標①掌握X62W萬能銑床的電氣控制電路。②并能分析和閱讀X62W萬能銑床的電氣控制圖。③尊重標準，認真學習，提高學生對X62W萬能銑床控制原理的分析和設計能力。教學重點難點X62W萬能銑床控制電氣電路圖的分析方法。教學內容一、X62W萬能銑床的結構1.X62W萬能銑床的型號2.X62W萬能銑床的結構3.X62W萬能銑床的運動方式有：主運動：銑刀的旋轉。進給運動：工作臺的上、下、左、右、前、后運動。輔助運動：工作臺在六個方向上的快速運動。二、X62W萬能銑床電氣控制分析１．主電路分析主電路有三臺電動機，其中M1為主軸電動機，M2為工作臺進給電動機，M3為冷卻泵電動機。QS為電源開關，各電動機的控制過程分別是：主軸電動機由接觸器KM3控制，M1旋轉方向由組合開關SA5預先選擇。M1的起動、停止的控制可在兩地操作，采用串電阻反接制動。通過機械機構和接觸器KM2進行變速沖動控制。工作臺進給電動機M2由接觸器KM4、KM5控制，并由接觸器KM6控制快速電磁鐵，決定工作臺移動速度，KM6接通為快速，斷開為慢速。正反轉接觸器KM4、KM5是由兩個機械操作手柄控制的。一個是縱向操作手柄，另一個是垂直與橫向操作手柄。這兩個機械操作手柄各有兩套，分設在銑床工作臺正面與側面，實現兩地操作。冷卻泵電動機由接觸器KM1控制，單方向運轉。2．控制電路分析控制電路電壓為127V，由控制變壓器TC供給。（1）主電動機的控制線路=1\*GB3①主電動機的起動主電動機起動前應首先選擇好主軸的轉速。然后將組合開關QS扳到接通位置，根據所用的銑刀，由SA5選擇所需要的轉向。這時按下起動按鈕SB1（裝在機床正面）或SB2（裝在機床側面），起動過程為：SB1+（或SB2+）→KM3+（自鎖）→M1+直接起動→達一定n時KS+（為反接制動作準備）=2\*GB3②主電動機的制動當主軸制動停車時，按下SB3（機床正面）或SB4（機床側面），KM7斷電而KM2通電，電動機M1串入電阻進行反接制動。當電動機轉速較低時，速度繼電器復位，觸點KS斷開，KM2斷電，電動機反接制動結束：SB3+（或SB4+）→KM3-→KM2+→M1反接制動n↓n低于一定值時→KS-→KM2-→M1停車=3\*GB3③主軸變速控制X62W臥式萬能銑床主軸的變速采用孔盤機構，集中操縱。從控制電路的設計結構來看，既可以在停車時變速，M1運轉時也可以進行變速。（2）工作臺進給控制工作臺進給控制電路的電源從17點引出，串入KM3的自鎖觸點。以保證主軸旋轉與工作臺進給的順序聯鎖要求。工作臺的左右、上下、前后運動是通過操縱手柄和機械聯動機構控制相應的行程開關使進給電動機正轉或反轉來實現。行程開關SQ1和SQ2控制工作臺向右和向左運動，SQ3和SQ4控制工作臺向前、向下和向后、向上運動。=1\*GB3①工作臺的左右（縱向）運動工作臺的左右運動由縱向手柄操縱，當手柄扳向右側時，手柄通過聯動機構接通了縱向進給離合器，同時壓下了行程開關SQ1，SQ1的動合觸點閉合，使進給電動機的正轉接觸器KM4線圈通過13-14-15-16-18-19-20得電，進給電動機正轉，帶動工作臺向右運動。當縱向進給手柄扳向左側時，行程開關SQ2被壓下，行程開關SQ1復位，進給電動機反轉接觸器KM5線圈通過13-14-15-16-18-23-24-20得電，進給電動機反轉，帶動工作臺向左運動。控制過程如下：合上縱向進給機械離合器手柄扳向右壓下SQ1（SQ1-2分斷、SQ1-1閉合）→KM4+→M2正轉→工作臺右移合上縱向進給機械離合器手柄扳向左壓下SQ2（SQ2-2分斷、SQ2-1閉合）→KM5+→M2反轉→工作臺左移在工作臺縱向進給時，橫向及升降操縱手柄應放在中間位置，不使用圓工作臺。圓工作臺轉換開關SA1處于斷開位置，即SA1-1，SA1-3接通，SA1-2斷開。工作臺左右運動的行程長短，由安裝在工作臺前方操作手柄兩側的擋鐵來決定。當工作臺左右運動到預定位置時，擋鐵撞動縱向操作手柄，使它自動返回中間位置，使工作臺停止，實現限位保護。=2\*GB3②工作臺前后（橫向）和上下（升降）進給控制=3\*GB3③工作臺的快速移動=4\*GB3④進給變速時“沖動”控制（3）圓工作臺進給控制為加工螺旋槽、弧形槽等，X62W型萬能銑床附有圓形工作臺及其傳動機構。使用時，將附件安裝在工作臺和縱向進給傳動機構上，由進給電動機拖動回轉。圓工作臺工作時，先將開關SA1扳到“接通”位置，使觸點SA1-2閉合，SA1-1與SA1-3斷開；接著將工作臺兩個進給操縱手柄置于中間位置。按下主軸起動按鈕SB1或SB2，主軸電動機M1起動旋轉，而進給電動機也因接觸器KM4得電而旋轉，電動機M2正轉并帶動圓工作臺單向運轉，其旋轉速度也可通過蘑菇狀變速手輪進行調節。圓工作臺要停止工作，只需按下主軸停止按鈕SB7或SB4，此時KM7、KM4相繼斷電，圓工作臺停止回轉。（4）冷卻泵電動機的控制由轉換開關SA3控制接觸器KM1來控制冷泵電動機M3的起動與停止。3．輔助電路分析機床的局部照明由變壓器T供給36V安全電壓，轉換開關SA4控制照明燈。4．聯鎖與保護X62W萬能銑床的運動較多，電氣控制電路較為復雜，為安全可靠地工作，應具有完善的聯鎖與保護。1）進給運動與主運動的順序聯鎖2）工作臺各運動方向的聯鎖3）長工作臺與圓工作臺間的聯鎖4）保護環節總結：1.X62W萬能銑床主電路、控制電路工作原理；2.X62W萬能銑床控制電路工作過程；3.掌握X62W萬能銑床電動機聯鎖控制。課外拓展利用仿真軟件學習X62W萬能銑床控制電路組成與電路工作原理分析，瀏覽相關資源，完成相關作業或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養。電機拖動與電氣控制課程教案章節名稱第7章機床電氣控制系統7.5T68型臥式鏜床的電氣控制授課時數2授課形式教學目標①掌握T68型臥式鏜床的電氣控制電路。②并能分析和閱讀T68型臥式鏜床的電氣控制圖。③尊重標準，認真學習，提高學生對T68型臥式鏜床控制原理的分析和設計能力。教學重點難點T68型臥式鏜床控制電氣電路圖的分析方法。教學內容在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常見的機床。一、T68型臥式鏜床的結構1.T68型臥式鏜床的型號2.T68型臥式鏜床的結構3.T68型臥式鏜床的運動方式有：主運動：鏜軸和花盤的旋轉運動。進給運動：鏜軸的軸向運動，花盤刀具溜板的徑向運動，工作臺的橫向運動，工作臺的縱向運動和鏜頭架的垂直運動。輔助運動：工作臺的旋轉運動、后立柱的水平移動和尾架的垂直運動及各部分的快速移動。二、T68型臥式鏜床電氣控制分析１．主電路分析主電路中有兩臺電動機，M1為主軸與進給電動機，是一臺4/2極的雙速電動機，繞組接法為△/丫丫。M2為快速移動電動機。電動機M1由5只接觸器控制，KM1和KM2控制M1的正反轉，KM3控制M1的低速運轉，KM4、KM5控制M1的高速運轉。FR對M1進行過載保護。YB為主軸制動電磁鐵的線圈，由KM3和KM5的觸點控制。M2由KM6、KM7控制其正反轉，實現快進和快退。因短時運行，不需過載保護。2．控制電路分析（1）主軸電動機的正、反向起動控制合上電源開關QS，信號燈HL亮，表示電源接通。調整好工作臺和鏜頭架的位置后，便可開動主軸電動機M1，拖動鏜軸或平旋盤正反轉起動運行。由正、反轉起動按鈕SB2、SB3，接觸器KM1~KM5等構成主軸電動機正反轉起動控制環節。另設有高、低速選擇手柄，選擇高速或低速運動。=1\*GB3①低速起動控制當要求主軸低速運轉時，將速度選擇手柄置于低速檔，此時與速度選擇手柄有聯動關系的行程開關SQ1不受壓，觸點SQ1（16區）斷開。按下正轉起動按鈕SB3，KM1通電自鎖，其常開觸點（13區）閉合，KM3通電，電動機M1在△接法下全壓起動并低速運行。其控制過程為：SB3+→KM1+（自鎖）→KM3+→YB+→M1低速起動。=2\*GB3②高速起動控制若將速度選擇手柄置于高速檔，經聯動機構將行程開關SQ1壓下，觸點SQ1（16區）閉合，同樣按下正轉起動按鈕SB3，在KM3通電的同時，時間繼電器KT也通電。于是，電動機M1低速△接法起動并經一定時間后，KT通電延時斷開觸點KT（13區）斷開，使KM3斷電；KT延時閉合觸點（14區）閉合，使KM4、KM5通電。從而使電動機M1由低速△接法自動換接成高速丫丫接法。構成了雙速電動機高速運轉起動時的加速控制環節，即電動機按低速檔起動再自動換接成高速檔運轉的自動控制，控制過程為：反轉的低速、高速起動控制只須按SB2，控制過程與正轉相同。（2）主軸電動機的點動控制主軸電動機由正反轉點動按鈕SB4、SB5，接觸器KM1、KM2和低速接觸器KM3實現低速正反轉點動調整。點動控制時，按SB4或SB5，其常閉觸點切斷KM1和KM2的自鎖回路，KM1或KM2線圈通電使KM3線圈得電，M1低速正轉或反轉，點動按鈕松開后，電動機自然停車。（3）主軸電動機的停車與制動