機床電氣控制課程設(shè)計---普通臥式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、機床電氣控制技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計課題: 一臺普通臥式車床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名: 學(xué) 院: 專 業(yè): 班 級: 學(xué) 號: 日 期 指導(dǎo)教師: 緒論 臥式車床是機械加工中常用的金屬切削機床，電氣控制系統(tǒng)是生產(chǎn)機械設(shè)備的重要組成部分，保證機械設(shè)備生產(chǎn)工藝，它保證機械設(shè)備安全可靠工作以及實現(xiàn)操作自動化。我們主要對其電氣系統(tǒng)進行分析與學(xué)習(xí)。 第一章 車床的運動形式11主運動車床的主運動是工件的旋轉(zhuǎn)運動，它是由主軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉(zhuǎn)。12進給運動車床的進給運動是帶動刀具作縱向或橫向的直線移動，也就是使切削能連續(xù)進行下去的運動。13輔助運動車床的輔助運動包括刀架的快進與快退，尾架的移動與工件的

2、夾緊與松開等。第二章 電源形式21電源形式主電路采用交流380V電源直接供電，對于比較復(fù)雜的控制線路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓由交流380V或220V降至110V或48V、24V等，這是從安全角度考慮的。 本設(shè)計由控制變壓器將交流380V變換成110V、24V、和6V分別供給控制回路、照明回路和信號回路。第三章 電氣元件的選擇31電器元件的選擇31.1 熱繼電器利用電流的熱效原理來工作的保護電器主要用作：三相異步電動機的過載保護由按鈕、接觸器、熱繼電器等組成的異步電動機直接起動控制電路熱繼電器的圖形和文字符號312 交流接觸器KM 用來頻繁的接通和分斷交直流主回路和大容量控制電路。主要

3、控制對象是電動機，能實現(xiàn)遠距離控制，并有欠（零）電壓保護功能。 交流接觸器圖形符號和文字符號333 熔斷器作用：利用金屬的熔化來切斷電路，以保護電器，短路保護。 熔斷器圖形符號和文字符號334 按鈕按鈕，是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開控制電路（其中電流很?。?，從而達到控制電動機或其他電氣設(shè)備運行目的的一種開關(guān)。335 行程開關(guān) 行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。 位置開關(guān)的圖形符號及文字符號336 信號燈HL。型號：DX1-0 規(guī)格：白色，

4、配6V0.15A燈泡 作用：電源指示燈因為變壓后的電源為6V，所以選用DX1-0型的信號燈。337 機床照明燈EL。型號：K-1，螺口 規(guī)格：40W36V 作用：機床局部照明因為在經(jīng)過電源變壓后變?yōu)?6V的電源電壓，所以用36V的K-1型的照明燈。338斷路器QF。因為QF保護主電路所以用：AM2-40、20A型的熔斷器。339控制變壓器TC?？刂谱儔浩骱推胀ㄗ儔浩髟頉]有區(qū)別.只是用途不同.控制變壓器:用途廣泛,可做升壓,亦可做降壓用.。 表 電動機及電器元件明細表符號名稱符號名稱M1主電動機SB1總停按鈕M2冷卻泵電動機SB2主電動機正向點動按鈕M3快速移動電動機SB3主電動機正轉(zhuǎn)按鈕KM

5、1主電動機正轉(zhuǎn)接觸器SB4主電動機反轉(zhuǎn)按鈕KM2主電動機反轉(zhuǎn)接觸器SB5冷卻泵電動機停轉(zhuǎn)按鈕KM短接限流電阻接觸器SB6冷卻泵電動機起動按鈕KM4冷卻泵電動機起動接觸器TC控制變壓器KM3快移電動機起動接觸器FU(15)熔斷器KA中間繼電器FR1主電動機過載保護熱繼電器KT通電延時時間繼電器FR2冷卻泵電動機保護熱繼電器SQ快移電動機點動行程開關(guān)R限流電阻SA開關(guān)EL照明燈KS速度繼電器TA電流互感器A電流表QS隔離開關(guān)第四章 電氣控制原理圖的分析 41主回路的電氣系統(tǒng)如圖1所示，在主電路中，一共有三臺電動機。M1為主軸電動機，帶動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進給運動；M2為冷卻泵電動機，用來輸送切削液；

6、M3為刀架快速移動電動機。 41.1 主電動機正反轉(zhuǎn)KM1與 KM2分別為交流接觸器KM1與KM2的主觸頭。根據(jù)電氣控制基本知識分析可知， KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開時，三相交流電源將分別接入電動機的U1、V1、W1三相繞組中，M1主電動機將正轉(zhuǎn)。反之，當KM1主觸頭斷開、KM2主觸頭閉合時，三相交流電源將分別接入M1主電動機的W1、V1、U1三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時相比，U1與W1進行了換接，導(dǎo)致主電動機反轉(zhuǎn)。41.2主電動機全壓與減壓狀態(tài)當KM主觸頭斷開時，三相交流電源電流將流經(jīng)限流電阻R而進入電動機繞組，電動機繞組電壓將減小。如果KM3主觸頭閉合，則電源電流不經(jīng)限流電阻而直接接入電動

7、機繞組中，主電動機處于全壓運轉(zhuǎn)狀態(tài)。41.3繞組電流監(jiān)控電流表A在電動機M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用，通過TA線圈空套在繞組一相的接線上，當該接線有電流流過時，將產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過這一感應(yīng)電流間顯示電動機繞組中當前電流值。其控制原理是當KT常閉延時斷開觸頭閉合時，TA產(chǎn)生的感應(yīng)電流不經(jīng)過A電流表，而一旦KT觸頭斷開，A電流表就可檢測到電動機繞組中的電流。41.4電動機轉(zhuǎn)速監(jiān)控KS是和M1主電動機主軸同轉(zhuǎn)安裝的速度繼電器檢測元件，根據(jù)主電動機主軸轉(zhuǎn)速對速度繼電器觸頭的閉合與斷開進行控制。主軸電動機由熱繼電器FR1作過載保護，熔斷器FU1作短路保護。41.5 冷卻泵電動機電路冷卻泵電動機M2噴出

8、冷卻液，實現(xiàn)刀具的冷卻，由接觸器KM4控制，熱繼電器FR2作為它的過載保護，熔斷器FU4作短路保護。41.6 快移電動機電路刀架快速移動電動機M3接觸器KM3控制，由于是點動控制，故不設(shè)過載保護,熔斷器FU5作短路保護。 主電路通過TC變壓器與控制線路和照明燈線路建立電聯(lián)系。TC變壓器一次側(cè)接入電壓為380V，二次側(cè)有36V、110V兩種供電電源，其中36V給照明燈線路供電，而110V給車床控制線路供電。FU2作控制電路短路保護。 圖142控制回路的設(shè)計1）主電動機點動控制按下SB2，KM1線圈通電，根據(jù)原態(tài)支路常斷現(xiàn)象，其余所有線圈均處于斷電狀態(tài)。因此主電路中為KM1主觸頭閉合，由QS隔離開

9、關(guān)引入的三相交流電源將經(jīng)KM1主觸頭、限流電阻接入主電動機M1的三相繞組中，主電動機M1串電阻減壓起動。一旦松開SB2，KM1線圈斷電，電動機M1斷電停轉(zhuǎn)。SB2是主電動機M2的點動控制按鈕。2）主電動機正轉(zhuǎn)控制按下SB3，KM線圈通電與KT線圈同時通電，并通過20區(qū)的常開輔助觸頭KM3閉合而使KA線圈通電，KA線圈通電又導(dǎo)致11區(qū)中的KA常開輔助觸頭閉合，使KM1線圈通電。而79區(qū)的KM1常開輔助觸頭與KA常開輔助觸頭對SB3形成自鎖。主電路中KM主觸頭與KM1主觸頭閉合，電動機不經(jīng)限流電阻R則全壓正轉(zhuǎn)起動。繞組電流監(jiān)視電路中，因KT線圈通電后延時開始，但由于延時時間還未到達，所以KT常閉延

10、時斷開觸頭保持閉合，感應(yīng)電流經(jīng)KT觸頭短路，造成A電流表中沒有電流通過，避免了全壓起動初期繞組電流過大而損壞A電流表。KT線圈延時時間到達時，電動機已接近額定轉(zhuǎn)速，繞組電流監(jiān)視電路中的KT將斷開，感應(yīng)電流流入A電流表將繞組中電流值顯示在A表上。3）主電動機反轉(zhuǎn)控制按下SB4，通過6、7、5、6線路導(dǎo)致KM線圈與KT線圈通電，與正轉(zhuǎn)控制相類似，11區(qū)的KA線圈通電，再通過7、8、9使KM2線圈通電。主電路中KM2、KM主觸頭閉合，電動機全壓反轉(zhuǎn)起動。KM1線圈所在支路與KM2線圈所在支路通過KM2與KM1常閉觸頭實現(xiàn)電氣控制互鎖。4）主電動機反接制動控制正轉(zhuǎn)制動控制右KS是速度繼電器的正轉(zhuǎn)控制觸

11、頭，當電動機正轉(zhuǎn)起動至接近額定轉(zhuǎn)速時，右KS閉合并保持。制動時按下SB1，控制線路中所有電磁線圈都將斷電，主電路中KM1、KM2、KM主觸頭全部斷開，電動機斷電降速，但由于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣性，需較長時間才能降為零速。一旦松開SB1，則經(jīng)1、6、右KS、8、9，使KM2線圈通電。主電路中KM2主觸頭閉合，三相電源電流經(jīng)KM2使U1、W1兩相換接，再經(jīng)限流電阻R接入三相繞組中，在電動機轉(zhuǎn)子上形成反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與正轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消，電動機迅速停車。在電動機正轉(zhuǎn)起動至額定轉(zhuǎn)速，再從額定轉(zhuǎn)速制動至停車的過程中，右KS反轉(zhuǎn)控制觸頭始終不產(chǎn)生閉合動作，保持常開狀態(tài)。反轉(zhuǎn)制動控制左KS在電動機反轉(zhuǎn)起動至接近額定轉(zhuǎn)速

12、時閉合并保持。與正轉(zhuǎn)制動相類似，按下SB1，電動機斷電降速。一旦松開SB1，則經(jīng)1、6、左KS、2、3，使線圈KM1通電，電動機轉(zhuǎn)子上形成正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并與反轉(zhuǎn)的慣性轉(zhuǎn)矩相抵消使電動機迅速停車。5）冷卻泵電動機起?？刂瓢聪耂B6，線圈KM4通電，并通過KM4常開輔助觸頭對SB6自鎖，主電路中KM4主觸頭閉合，冷卻泵電動機M2轉(zhuǎn)動并保持。按下SB5，KM4線圈斷電，冷卻泵電動機M2停轉(zhuǎn)。6）快移電動機點動控制行程開關(guān)由車床上的刀架手柄控制。轉(zhuǎn)動刀架手柄，行程開關(guān)SQ將被壓下而閉合，KM3線圈通電。主電路中KM3主觸頭閉合，驅(qū)動刀架快移的電動機M3起動。反向轉(zhuǎn)動刀架手柄復(fù)位，SQ行程開關(guān)斷開，則電動機

13、M3斷電停轉(zhuǎn)。7） 照明電路燈開關(guān)SA置于閉合位置時，EL燈亮。SA置于斷開位置時，EL燈滅。43車床照明燈與電源指示燈的控制照明、信號電路分析控制變壓器TC的二次側(cè)分別輸出36V和110V電壓，作為車床低壓照明燈和信號燈的電源。EL作為車床的低壓照明燈由開關(guān)SA控制，HL為電源信號燈。它們由FU3作為短路保護44電氣保護環(huán)節(jié)（1）不要漏接接地線，不能用金屬軟管作為接地的通道。（2）在控制箱外部進行布線時，導(dǎo)線必須穿在導(dǎo)線通道內(nèi)或敷設(shè)在機床底座內(nèi)的導(dǎo)線通道里。所有導(dǎo)線不得有接頭。（3）在導(dǎo)線通道內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)線進行接線時，必須作到查出一根導(dǎo)線，套一根線號。（4）在進行快速進給時，注意將運動部件處于行

14、程的中間位置，以防止運動部件與車頭或尾架相撞。（5）主軸電動機不能啟動發(fā)生主軸電動機不能啟動的故障時，首先檢查故障是發(fā)生在主電路還是控制電路，若按下啟動按鈕，接觸器KM1不吸合，此故障則發(fā)生在控制電路，主要應(yīng)檢查FU2是否熔斷，過載保護FR1是否動作，接觸器KM1的線圈接線端子是否松脫，按鈕SB1、SB2的觸點接觸是否良好。若故障發(fā)生在主電路，應(yīng)檢查車間配電箱及主電路開關(guān)的熔斷器的熔絲是否熔斷，導(dǎo)線聯(lián)接處是否有松脫現(xiàn)象，KM1主觸點的接觸是否良好。（6）主軸電動機啟動后不能自鎖當按下啟動按鈕后，主軸電動機能啟動運轉(zhuǎn)，但松開啟動按鈕后，主軸電動機也隨之停止。造成這種故障的原因是接觸器KM1的自鎖

15、觸點的聯(lián)接導(dǎo)線松脫或接觸不良。（7）主軸電動機不能停止造成這種故障的原因多數(shù)為KM1的主觸點發(fā)生熔焊或停止按鈕擊穿所致。（8）電源總開關(guān)合不上電源總開關(guān)合不上的原因有兩個，一是電氣箱子蓋沒有蓋好，以致SQ2（1-11）行程開關(guān)被壓下；二是鑰匙電源開關(guān)SA2沒有右旋到SA2斷開的位置。（9）指示燈亮但各電動機均不能啟動造成這種故障的主要原因是FU3的熔體斷開，或掛輪架的皮帶罩沒有罩好，行程開關(guān)SQ斷開。45 機電設(shè)備的電氣位置圖46 電氣接線圖結(jié)束語 此設(shè)計，在“電器與可編程控制器的應(yīng)用技術(shù)”這門的基礎(chǔ)上，對電動機的各種起動，制動，調(diào)速方法所對應(yīng)的控制線路進行分析，研究。同時也對電氣控制，典型機床和重機械控制線路進行詳細的分析和講解。期間，我們認識了各種電器元件及其作用（繼電器、熔斷器、主令開關(guān)、接觸器等等）。這次課程設(shè)計，讓我們有很多的機會實際運用一下所學(xué)的知識，運