C5225型双柱立式车床电气控制系统典型故障的检修.docx

题 目 C5225型双柱立式车床电气控制系统典型故障的检修
目 录

摘 要
C5225型立式车床为大型立式加工车床，主要用于加工径向尺寸大而轴向尺
寸较小的重型和大型零件。本文介绍C5225型立式车床

前言

1.1 C5225型双柱立式车床的型号意义及基本结构、运动形式
C5225型立式车床是一种万能双柱立式车床，具有两个刀架，一般应用于冶金行业车制各种大型工件。可用于内外圆柱面、圆锥面、端面、内孔、切槽、切断等加工。其外形如图1所示。
（1） 该车床型号的含义
C：类代号（车床类）
5：组代号（双柱立式车床组）
2：系代号（立式车床系）
25：最大加工直径2500mm
（2） 基本结构及运动形式

图1 C5225型立式车床外形图
2.1 C5225型立式车床控制特点
C5225型立式车床在结构布局上的特点是主轴垂直布置，且工作台台面处于水平位置，所以，对加工的大型和重型零件比较容易保证精度。C5225型立式车床主电路如图2中的图（一）所示。从图2中的图（一）中可以看出，主电路共有7台三相交流异步电动机，车床全部设备均由380V交流电源供电。M2为油泵电动机，供给车床工作台润滑和液压装置的压力油。M1为工作台主拖动电动机，它采用星三角降压启动和能耗制动，仅有正向工作转动。但可作正反点动，以便调整刀具。工作台的变速通过变速箱实现16种转速变换(见表5-3)。M3为横梁升降电动机，通过机械传动使横梁沿立柱导轨上下移动。M4为右立刀架快移动电动机。M5为右立刀架进给电动机。M6为左立刀架快速移动电动机，M7为左立刀架进给电动机。由于机床加工的零件重量大，机床运行时需要有良好的润滑状态，因此在控制环节上采取了只有当油泵电动机M2起动运转，机床润滑油压力正常，也就是说机床润滑油供应正常的情况下，其他电动机才能起动运转。

3.1 C5225型双柱立式车床电气控制线路工作原理
C5225型车床电路原理图如图2所示
3.1 .1 主电路
1）主轴电动机M1主电路
C5225型立式车床主轴电动机M1主电路位处（1～3区），它是一个“正、反转Y-Δ降压启动控制主电路”。当主轴电动机M1停止时，接触器KM3的主触头闭合将（96～100区）直流电源装置产生的直流电源引入主轴电动机M1的绕组中，对主轴电动机M1进行能耗制动。与主轴电动机M1同轴相连的速度继电器KS，用以在主轴电动机M1制动停止时对主轴电动机M1的速度进行监控。
2）油泵电动机M2主电路
油泵电动机M2主电路位处（4区），它是一个“单向正转控制主电路”。其中断路器QF2既为油泵电动机M2的电源开关，又起到油泵电动机M2的过载保护和短路保护的作用，当油泵电动机M2过载或短路时，断路器QF2自动跳闸断开，切断油泵电动机M2的电源。接触器KM4的主触头则为油泵电动机M2电源的接通和断开触头。
3）横梁升降电动机M3控制主电路
横梁升降电动机M3的控制主电路位处（5区和6区），它是一个“正、反转控制主电路”。熔断器FU2为横梁升降电动机M3的短路保护，接触器KM9的主触头为横梁升降电动机M3正转电源的接通和断开触头，接触器KM10的主触头为横梁升降电动机M3反转电源的接通和断开触头。
4）右立刀架快速移动电动机M4主电路
右立刀架快速移动电动机M4主电路为处（7区），它是一个“单向正转控制主电路”。熔断器FU3为右立刀架快速移动电动机M4的短路保护，接触器KM5的主触头为右立刀架快速移动电动机M4电源的接通和断开触头。
5）右立刀架进给电动机M5主电路
右立刀架进给电动机M5主电路位处（8区），它也是一个“单向正转控制主电路”。断路器QF3既为右立刀架进给电动机M5的电源开关，又为它的过载保护和短路保护元件，接触器KM6主触头为它电源的接通和断开触头。
6）左立刀架快速移动电动机M6控制主电路
左立刀架快速移动电动机M6控制主电路位处（9区），它也是一个“单向正转控制主电路”。熔断器FU4为左立刀架快速移动电动机M6的短路保护，接触器KM7的主触头为左立刀架快速移动电动机M6电源的接通和断开触头。
7）左立刀架进给电动机M7控制主电路
左立刀架进给电动机M7控制主电路位处（10区），它也是一个“单向正转控制主电路”。断路器QF4既为左立刀架进给电动机M7的电源开关，又为它的过载保护和短路保护元件，接触器KM8为它电源的接通和断开触头。
3.1.2控制电路
1） 油泵电动机M2控制
按下按钮SB4，接触器KM4通电闭合，油泵电动机M2启动运转，同时14区中的接触器KM4的常开触点闭合，接通了其他电动机控制电路的电源，为其他电动机的启动运行做好了准备。
2） 主轴电动机M1控制
主轴电动机M1可采用Y-Δ降压启动控制，也可采用正反转电动控制，还可采用停车制动控制。由主轴电动机M1拖动的工作台还可以通过电磁阀的控制来达到变速的目的。
（1）主轴电动机M1的Y-Δ降压启动控制。按下按钮SB4（15区），中间继电器K1闭合并自锁，接触器KM1线圈（17区）通电闭合，继而接触器KMY线圈（24区）通电闭合，同时时间继电器KT1线圈（21区）通电闭合，主轴电动机M1开始Y-Δ降压启动。经过一段时间，时间继电器KT1动作，接触器KT1线圈断电释放，接触器KMY线圈断电，接触器KMΔ线圈（26区）通电闭合，主轴电动机M1Δ接法全压运行。
（2）主轴电动机M1的正、反转点动控制。按下正转点动按钮SB5（17区），接触器KM1线圈通电闭合，继而接触器KMY通电闭合，主轴电动机M1正向Y接法点动启动运转。按下反转点动按钮SB6(20区)，接触器KM2线圈（20区）通电闭合，继而接触器KMY通电闭合，主轴电动机M1反向Y接法点动启动运转。
（3）主轴电动机M1的停车制动控制。当主轴电动机M1启动运转时，速度继电器KS的常开触点（22区）闭合。按下停止按钮SB3（15区），中间继电器K1、接触器KM1、时间继电器KT1、接触器KMΔ线圈施电释放，接触器KM3线圈通电闭合，主轴电动机M1能耗制动。当速度下降至100r/min时，速度继电器的常开触点（22区）复位断开，主轴电动机M1制动停车完毕。
（4）工作台的变速控制。工作台的变速由手动开关SA控制，改变手动开关SA的位置（电路图中35～38区），电磁铁YA1～YA4有不同的通断组合，可得到工作台各种不同的转速。表5-3列出了C5225型立式车床转速表。
（1） 表5-3 C5225型立式车床转速表
电磁铁
SA转换开关触点
花盘各级转速、电磁铁及SA通断情况
2
2.5
3.4
4
6
6.3
8
10
12.5
16
20
25
31.5
40
50
63
YA1
SA1
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
YA2
SA2
+
+
-
-
+
-
+
-
+
+
-
-
+
+
-
-
YA3
SA3
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
YA4
SA4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
注：“+”表示接通状态，“-”表示断开状态。
将SA扳至所需转速位置，按下按钮SB7（31区），中间继电器K3、时间继电器KT4线圈通电吸合，继而电磁铁YA5线圈通电吸合，接通锁杆油路，锁杆压合行程开关ST1(28区)闭合，使中间继电器K2、时间继电器KT2、线圈通电吸合，变速指示灯HL2亮，相应的变速电磁铁（YA1～YA4）线圈通电，工作台得到相应的转速。
时间继电器KT2闭合后，经过一定时间，KT3线圈通电闭合，使接触器KM1、KMY通电吸合，主轴电动机M1作短时启动运行，促使变速齿轮啮合。变速齿轮啮合后，ST1复位，中间继电器K2、时间继电器KT2与KT3、电磁铁YA1～YA4失电释放，完成工作台的变速过程。
3） 横梁升、降控制
横梁上升控制。按下横梁上升按钮SB15(68区)，中间继电器K12线圈通电吸合，继而横梁放松电磁铁YA6（33区）通电吸合，接通液压系统油路，横梁夹紧机构放松，然后行程开关ST7、ST8、ST9、ST10（63区）复位闭合，接触器KM9线圈（64区）通电闭合，横梁升降电动机M3正向启动运转，带动横梁上升。松开按钮SB15，横梁停止上升。
横梁下降控制。按下横梁下降按钮SB14（66区），时间继电器KT8(66区)、KT9(67区)及中间继电器K12（68区）线圈通电吸合，继而横梁放松电磁铁YA6（33区）通电吸合，接通液压系统油路，横梁夹紧机构放松，然后行程开关ST7、ST8、ST9、ST10(63区)复位闭合，接触器KM10线圈（65区）通电闭合，横梁升降电动机M3反向启动运转，带动横梁下降。松开按钮SB14，横梁下降停止。
4） 刀架控制
（1）右立刀架快速移动控制。将十字架手动开关SA1扳至“向左”（47～50区）位置，中间继电器K4(47区)通电吸合，继而右立刀架向左快速离合器电磁铁YC1线圈（72区）通电吸合。然后按下右立刀架快速移动电动机M4的启动按钮SB8（39区），接触器KM5通电吸合，右立刀架电动机M4启动运转，带动右立刀架快速向左移动。松开按钮SB8，右立刀架快速移动电动机M4停转。
同理，将十字手动开关SA1扳至“向右”、“向上”、“向下”位置，分别可使右立刀架各移动方向电磁离合器电磁铁YC2～YC4（74～79区）线圈吸合，从而控制右立刀架向右、向上、向下快速移动。根据右立刀架快速移动控制的原理，左立刀架快速移动则是通过十字手动开关SA2（59～62区）扳至不同位置来控制电磁离合器电磁铁YC9～YC12的通断及按下左立刀架快速移动电动机M6的启动按钮SB11（51区）控制左立刀架快速移动电动机M6 的启停来实现。
（2）右立刀架进给控制。在工作台电动机M1启动的前提下，将手动开关SA3（43区）扳至接通位置，按下右立刀架进给电动机M5的启动按钮SB10，接触器KM6通电吸合，右立刀架进给电动机M5启动运转，带动右立刀架工作进给。按下右立刀架进给电动机M5的停止按钮SB9，右立刀架进给电动机M5停转。
同理可得左立刀架进给电动机M7的控制过程。
（3）左、右立刀架快速移动和工作进给控制。当右立刀架快速移动电动机M3或右立刀架进给电动机M4启动运转时，时间继电器KT6通电闭合，80区瞬时闭合延时断开触点闭合，当松开右立刀架快速进给移动电动机M3的点动按钮SB8或按下右立刀架进给电动机M4的停止按钮SB9时，接触器KM5或KM6失电释放，由于KT6为断电延时，因此80区中时间继电器KT6的瞬时闭合延时断开触点仍然闭合，此时按下右立刀架水平制动离合器按钮SB16（80区），右立刀架水平制动离合器电磁铁YC5、YC6线圈通电吸合，使制动离合器动作，对右立刀架的快速进给及工作进给进行制动。
同理可得左立刀架快速移动和工作进给制动控制的工作过程。

图2 C5225型立式车床电气控制原理图 (一)

4.1 C5225车床的典型故障分析与检修流程
4.1.1

5.1 C5225车床常见的故障与检修
5.1.1电源部分
1、电柜主控送不上电
原因分析：三相线路缺相、短路；控制电源故障；急停回路断路；电柜门保护开关位置不当；时间继电器出现故障或者触点损坏；急停按钮压合。
处理方法：1、检查三相线路是否存在缺相、断路；2、查看电柜门是否关严、门开关是否损坏；在维修电路需要开门的情况时，应把门开关触点拉出；3、查看急停回路是否正常。
2、电柜突然断电
原因分析：三相线路缺相；机械故障或负载过大使机床总电流超过空开保护限度；主电机过载，车床电机短路；急停回路是否断开。
处理方法：1、检查三相线路是否存在缺相、短路；2、交流主轴长车时，检查星接持续时间是否过短；检查星角转换时间间隔是否过长；3、检查车床各个电机是否存在短路、过载；4、查看急停回路是否正常（较为常见）。
5.1.2主轴部分
1、油泵指示灯不亮HL1（油泵不能正常启动）
原因分析：油泵电机过载，油压不当，油路堵塞，机械故障。
处理方法：1、按照油泵过载时处理方式进行检查；2、查看油泵压力释放适当，过高时造成电机电流过大，使空气开关QF7断开。油压不足或者油路堵塞时压力检测开关SP1报警。3、查看是否油泵机械故障，装置装配不良，转动不良；4、查看是否电机短路、连线短路、缺相、电机及泵机械故障；5、检查接触器是否存在故障。
2、主轴无点动
原因分析：油泵电机过载，油压不当，油路堵塞，机械故障。
处理方法：1、检查主轴电机M2是否过载，进行相应处理；2、查看急停按钮SB1是否按下；3、检查横梁是否处于放松状态；4、检查制动直流接触器KM6或角接接触器KM5是否错误吸合；5、检查控制线路是否短路、断线。
3、变速指示灯HL3不亮
原因分析：变速锁杆、开关状态位置不正确，变速电磁阀未得电。
处理方法：1、查看变速锁杆状态：变速完成后未缩回，调整锁杆；锁杆缩回，变速灯不亮，检查开关SQ1是否压合，调整开关触头位置；2、变速电磁阀YV5是否得电，未得电检查线路是否存在断线，线路无问题，检查电磁阀。
4、变速档位不正确
原因分析：变速电磁阀发生故障，选档开关故障，变速锁杆卡住。
处理方法：1、检查变速电磁阀（YV1、YV2、YV3、YV4）是否按照动作表吸合，如有问题检查线路或者清洗电磁阀；2、查看变速开关SQ1状态以及锁杆电磁阀YV5上电动作是否正常；
5、工作台停车无制动
原因分析：制动电源发生故障，控制线路出现问题。
处理方法：1、检查制动电源TVC1是否正常工作；2、检查控制线路是否短路、断线。
5.1.3横梁部分
1、横梁无升降，换向延时或回升时间不正确
原因分析：放松装置故障，限位开关故障，时间继电器放松故障。
处理方法：1、查看横梁放松电磁阀YV6是否得电，未得电检查线路，得电无动作，检查电磁阀；2、检查横梁放松到位限位开关（SQ6、SQ7、SQ8、SQ9）是否压合，未压合，调整开关触头位置；3、横梁升降上下限位开关(SQ10、SQ11)是否压合，如压合调整横梁位置；4、查看急停按钮SB1是否压合；5、检查线路是否短路、断线。
5.1.4 刀架部分
1、刀架无快速
原因分析：刀架电机过载，限位开关故障，电磁离合器故障；
处理方法：1、检查快速电机是否过载、缺相（M3、M5）；2、查看行程开关（SQ2、SQ3、SQ4、SQ5）是否被压合；3、查看相应的电磁离合器（YC1、YC2、YC3、YC4、YC7、YC8、YC9、YC10）是否得电；4、查看制动离合器（YC5、YC6）是否粘连；5、查看急停按钮SB1是否压合；6、检查线路是否短路、断线。
2、刀架有快速但是无进给
原因分析：进给、制动电磁离合器故障。
处理方法：1、检查进给电机是否过载、缺相（M4、M5）；2、查看相应的电磁离合器（YC5、YC6、YC11、YC12）是否得电；3、检查线路是否短路、断线。
3、车削过程刀架掉刀
原因分析：电磁离合器故障
处理方法：检查相应的电磁离合器（YC5、YC6、YC11、YC12）是否正常得电
4、刀架走刀出现爬行
原因分析：电磁离合器接触不良
处理方法：调整电磁离合器

在运用短接法检查故障时要注意观察电器的动作程序然后才能确定需要短接的
开关、触点及导线。
1、 工作台变速故障
工作台变速分四步进行第一步锁杆抬起、第二步变速电磁铁根据SA1变速开关接通情况推动齿轮动作、第三步电动机自动伺服、第四步齿轮啮合后锁杆复位。检查故障时可根据这四步的工作情况进行检查。
当按下SB7后锁杆不动作可按下列步骤检查
①、观察电磁铁YA5是否吸合。如不动作看继电器K3是否动作。若不动作可短
接触点SB7、KM3常闭触点、KT4和K1触点这样可以检查出继电器K3的故障。如K3工作时间太短可调整KT4的延时时间。
②、观察锁杆是否在抬起位置如锁杆不动可短接K3的触点观察电磁铁YA5
的动作。如YA5吸合而锁杆不动故障在液压装置和机械部分。
③、经检查或看到锁杆抬起观察变速电磁铁是否在相应位置动作。变速开关SA1
扳到10的位置看电磁铁YA1和YA4是否吸合并注意电动机是否作伺服冲动。经检查以上动作均正常只是锁杆不能恢复原位说明液压和机械方面有故障。
横梁升降故障检查时间继电器KT8是否动作。如不动作可在按压SB14的情况下短接SB14、K1。如KT8仍不动作故障在其本身。如时间继电器KT8吸合而KT9不吸合可短接3和KT9的接线柱或KT8的延时触点检查KT9的故障。
用同样的方法可检查出K12不动作的故障点。
对于中间继电器K12吸合而横梁不下降的故障因横梁下降接触器KM10的线圈
电路中串联的触点较多其中有一触点接触不良或不闭合就会导致KM10不吸合用
短接法检查更为方便。

6.1常见机床电气故障与检修
6.1.1故障检修的一般方法及技巧
机床设备出现故障的现象有时表现在电气方面，有时表现在机械方面或表现在液压方面。在检修机床设备时，能了解和掌握机床设备电气故障正确方法，对机床设备的机电联系的了解，弄清工作原理就能顺利排除故障。
1.故障调查
当工业机械发生电气故障后，切忌盲目随便动手检修。在检修前，通过问、看、听、摸来进行分析。了解故障前后的操作情况和故障发生后出现的异常现象，以便根据故障现象判断出故障发生的部位，进而准确地排除故障。问：询问操作者故障前后电路和设备的运行状况及故障发生后的症状，故障是经常发生还是偶尔发生；是否有响声、冒烟、火花、异常振动等征兆；故障发生前有无切削力过大和频繁启动、停止、制动等情况；有无经过保养检修或改动线路等。看：察看故障发生前是否有明显的外观征兆，如各种信号；有指示装置的熔断器的情况；保护电器脱扣动作；接线脱落；触头烧毛或熔焊；线圈过热烧毁等。听：在线路还能运行和不损坏设备的前提下，可通电试车，细听电动机接触器和继电器等电器的声音是否正常。摸：在刚切断电源后，尽快触摸检查电动机、变压器、电磁线圈及熔断器等，看是否有过热现象。
2、检查是否有机械、液压故障
在许多电气设备中，电器元件的动作是由机械和液压来传动的或与它们有着密切的联动关系，在检修电气故障的同时，检查、调整和排除机械、液压部分的救故障，或与机械维修工配合完成。 　　
3、电气故障的分析
在处理故障时，对各部分电气设备的结构，工作原理，调节方法及各部分电气设备之间的联系，应做到全面了解，心中有数。机床性能方面的故障，大体可分为两大类：一是设备不能进行规定的动作，或达不到规定的性能指标；二是设备出现了非规定的动作，或出现了不应有的现象。对于前者，应从原理上分析设备进行规定动作以及达到规定性能指标应满足的条件，检查这些条件是否全部满足，查找没有满足的条件及原因。对于后者，则应分析产生故障动作需满足的条件，并检查此时出现了那些不应有的条件，从而找出误动作的原因。总之，应从设备动作原理着手分析，首先查找故障的大范围，然后逐级检查，从粗到细，直到最终找到故障点，并加以排除。对于一些故障现象，不能简单地进行处理，应根据这些现象产生的部位，分析产生的原因，经过逐步试验，确定问题之所在，排除故障后再通电试车。切忌贸然行事，使故障扩大，或造成人身，设备事故。
4、用逻辑分析法确定并缩小故障范围
检修简单的电气控制线路时，应根据电路图，采用逻辑分析法，对故障现象作具体分析，划出可疑范围，提高维修的针对性，就可以收到准而快的效果。分析电路时先从主电路入手，了解工业机械各运动部件和机构采用了几台电动机拖动，与每台电动机相关的电器元件有哪些，采用了何种控制，然后根据电动机主电路所用电路元件的文字符号、图区号及控制要求，找到相应的控制控制电路。在此基础上，结合故障现象和线路工作原理，进行认真的分析排查，既可迅速判定故障发生的可能范围。当故障的可疑范围较大时，不必按部就班地逐级进行检查，这时可在故障范围的中间环节进行检查，来判断故障究竟是发生在哪一部分，从而缩小故障范围，提高检修速度。
5、用逻辑分析法确定并缩小故障范围
在维修过程中，可使用逻辑分析法进一步减小范围，一些简单的电气控制线路，要充分利用电路图，认真研究，在分析故障时可以用逻辑分析的方法，针对不同线路故障现象做出详细的逻辑分析，在电路图上划出容易出现问题的部位，精准定位，快速诊断原因，尽早维修。逻辑分析法是确定综合维修计划的基础，从整体问题着手，设计合理的故障排查检修方案，逐步缩小故障的可疑部位，最后准确诊断，及时完成设备的检修。
6、用试验法进一步减小故障范围
在机床设备发生电气故障后，在查找故障原因时会遇到很多困难，在其他查找方法都没有效果的情况下可以采用实验的方法。在确保电气设备符合使用条件，各个系统部件电路连接准确通畅的情况下，进行实验，验证设备故障到底是出在机械设备还是电气设备。运用实验法时要和实际电气设备的使用说明书密切联系。
7、用测量法确定故障点
用测量法在不同的领域应用都很广泛，在电气故障排除过程中也会常用到测量法。根据不同时间测量电气设备不同部位的技术指标，电流、电压、温度等不同指标进行综合评定，在此基础上主要通过带电或断电时测量相关数据如电压、电阻、电流等，来判定电器元件是否发生损坏，设备是否绝缘以及线路是否接通。 　　

6.1.2故障检修的注意事项
在修复过程中，有一系列问题需要我们注意，这些细节问题对于设备的维修很重要，因此电气维修技术人员要把握好以下几点：①、一旦发现故障点并修复故障的同时，切记不要把故障点作为寻找故障的最终点，最终点是不容易找到而且也是不容易确定的。与此同时还需要技术人员综合考虑，深入分析故障原因，做下一步深入诊断。②、在维修技术人员找到电气设备故障点之后，要遵循具体故障具体排查的原则，不能不顾具体实际故障原因而采用一般的故障处理方法。③、在排除设备故障后，还需要及时总结经验，并做好维修记录，保存资料，以便以后再次出现类似故障时可以有备可查。，严格按照规章操作，确保实验部件的安全，电器、电路符合安装要求。
6.1.3日常维护的注意事项
1、机床开动前应检查工件、卡爪是否已经卡紧。
2、每班前必须检查机床的润滑情况各导轨面必须清洁有油。
3、工作台未停止前不准变速、不准升降横梁。
4、开动油泵后工作台变速后信号灯不亮不准起动工作台。
5、横梁升降前应将横梁后部的手压油泵润滑开关转到“导轨”位置操作手压油泵、润滑其导轨与升降螺母。
6、经常清洗滤油器使它保持清洁，以免油压产生不正常现象。
7、机床初次使用二周后必须进行一次换油，以后六个月换一次油。
8、 在初期使用200小时内要遵守下列事项①、工件重量不超过容许负荷的50%。②、切削力不超过最大切削力的5
参考文献
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［2］ 毛书波.陆文平；机床电气设备常见故障的分析与排除方法［J］；民营科技；2008年07期
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［4］ 常用机床电气设备维修[M].中国劳动社会保障出版社.2006
致 谢
历时四个多月的时间终于将此篇论文写完，在论文写作时我们小组遇到的无数困难和障碍都在老师和组员的共同努力下克服了下来。我们在从中受益匪浅，收获了不少的知识。首先感谢我们的指导老师蒙雪兰老师，他在我们的论文写作过程中给予了我们较高的指导和很多的帮助与支持。限于本组员的学术水平有限，本篇论文难免存在不足之处，请老师之处并批评和指正。