機(jī)床電氣控制課程設(shè)計(jì)---普通臥式車(chē)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　緒論</b></p><p>　　臥式車(chē)床是機(jī)械加工中常用的金屬切削機(jī)床，電氣控制系統(tǒng)是生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，保證機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝，它保證機(jī)械設(shè)備安全可靠工作以及實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。我們主要對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行分析與學(xué)習(xí)。 </p><p>　　第一章 車(chē)床的運(yùn)動(dòng)形式</p><p><b>　　1

2、．1主運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是由主軸通過(guò)卡盤(pán)或頂尖帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　1．2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　車(chē)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是帶動(dòng)刀具作縱向或橫向的直線移動(dòng)，也就是使切削能連續(xù)進(jìn)行下去的運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　1．3

3、輔助運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　車(chē)床的輔助運(yùn)動(dòng)包括刀架的快進(jìn)與快退，尾架的移動(dòng)與工件的夾緊與松開(kāi)等。</p><p><b>　　第二章 電源形式</b></p><p><b>　　2．1電源形式</b></p><p>　　主電路采用交流380V電源直接供電，對(duì)于比較復(fù)雜的控制

4、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(jì)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(hào)回路。</p><p>　　第三章 電氣元件的選擇</p><p>　　3．1電器元件的選擇</p><p>　　3．1.1 熱繼電器</p>

5、<p>　　利用電流的熱效原理來(lái)工作的保護(hù)電器</p><p>　　主要用作：三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)</p><p>　　由按鈕、接觸器、熱繼電器等組成的異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制電路</p><p>　　熱繼電器的圖形和文字符號(hào)</p><p>　　3．1．2 交流接觸器KM</p><p>　　用來(lái)頻繁的

6、接通和分?jǐn)嘟恢绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂齐娐?。主要控制?duì)象是電動(dòng)機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并有欠（零）電壓保護(hù)功能。</p><p>　　交流接觸器圖形符號(hào)和文字符號(hào)</p><p><b>　　3．3．3 熔斷器</b></p><p>　　作用：利用金屬的熔化來(lái)切斷電路，以保護(hù)電器，短路保護(hù)。</p><p>　　熔斷器圖形符

7、號(hào)和文字符號(hào)</p><p><b>　　3．3．4 按鈕</b></p><p>　　按鈕，是一種常用的控制電器元件，常用來(lái)接通或斷開(kāi)‘控制電路’（其中電流很小），從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開(kāi)關(guān)。</p><p>　　3．3．5 行程開(kāi)關(guān)</p><p>　　行程開(kāi)關(guān)，位置開(kāi)關(guān)（又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)）的一

8、種，是一種常用的小電流主令電器。</p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，位置開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。</p><p>　　位置開(kāi)關(guān)的圖形符號(hào)及文字符號(hào)</p><p>　　3．3．6 信號(hào)燈HL。</p><p>　　型號(hào)：DX1-0 規(guī)格：白色，配6V0.15A燈泡

9、 作用：電源指示燈</p><p>　　因?yàn)樽儔汉蟮碾娫礊?V，所以選用DX1-0型的信號(hào)燈。</p><p>　　3．3．7 機(jī)床照明燈EL。</p><p>　　型號(hào)：K-1，螺口 規(guī)格：40W36V 作用：機(jī)床局部照明</p><p>　　因?yàn)樵诮?jīng)過(guò)電源變壓后變?yōu)?6V的電源電壓，所以用36V的K-1型

10、的照明燈。</p><p>　　3．3．8斷路器QF。</p><p>　　因?yàn)镼F保護(hù)主電路所以用：AM2-40、20A型的熔斷器。</p><p>　　3．3．9控制變壓器TC。</p><p>　　控制變壓器和普通變壓器原理沒(méi)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.。</p><p>

11、　　表 電動(dòng)機(jī)及電器元件明細(xì)表　</p><p>　　第四章 電氣控制原理圖的分析 </p><p>　　4．1主回路的電氣系統(tǒng)</p><p>　　如圖1所示，在主電路中，一共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。M1為主軸電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，用來(lái)輸送切削液；M3為刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　4．1.1 主電動(dòng)

12、機(jī)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(shí)分析可知， KM1主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開(kāi)時(shí)，三相交流電源將分別接入電動(dòng)機(jī)的U1、V1、W1三相繞組中，M1主電動(dòng)機(jī)將正轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)KM1主觸頭斷開(kāi)、KM2主觸頭閉合時(shí)，三相交流電源將分別接入M1主電動(dòng)機(jī)的W1、V1、U1三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時(shí)相比，U1與W1進(jìn)行了換接，導(dǎo)致主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　4．1.2主

13、電動(dòng)機(jī)全壓與減壓狀態(tài)　　當(dāng)KM主觸頭斷開(kāi)時(shí)，三相交流電源電流將流經(jīng)限流電阻R而進(jìn)入電動(dòng)機(jī)繞組，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)繞組中，主電動(dòng)機(jī)處于全壓運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　4．1.3　繞組電流監(jiān)控</p><p>　　電流表A在電動(dòng)機(jī)M1主電路中起繞組電流監(jiān)視作用，通過(guò)TA線圈空套在繞組一相的接線上，當(dāng)該接線有電流流過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生

14、感應(yīng)電流，通過(guò)這一感應(yīng)電流間顯示電動(dòng)機(jī)繞組中當(dāng)前電流值。其控制原理是當(dāng)KT常閉延時(shí)斷開(kāi)觸頭閉合時(shí)，TA產(chǎn)生的感應(yīng)電流不經(jīng)過(guò)A電流表，而一旦KT觸頭斷開(kāi)，A電流表就可檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)繞組中的電流。</p><p>　　4．1.4　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控　　KS是和M1主電動(dòng)機(jī)主軸同轉(zhuǎn)安裝的速度繼電器檢測(cè)元件，根據(jù)主電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對(duì)速度繼電器觸頭的閉合與斷開(kāi)進(jìn)行控制。</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)由熱

15、繼電器FR1作過(guò)載保護(hù)，熔斷器FU1作短路保護(hù)。</p><p>　　4．1.5 冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路</p><p>　　冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2噴出冷卻液，實(shí)現(xiàn)刀具的冷卻，由接觸器KM4控制，熱繼電器FR2作為它的過(guò)載保護(hù)，熔斷器FU4作短路保護(hù)。</p><p>　　4．1.6 快移電動(dòng)機(jī)電路</p><p>　　刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3接觸器KM3

16、控制，由于是點(diǎn)動(dòng)控制，故不設(shè)過(guò)載保護(hù),熔斷器FU5作短路保護(hù)。</p><p>　　主電路通過(guò)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(chē)床控制線路供電。FU2作控</p><p><b>　　制電路短路保護(hù)。</b></p><p&

17、gt;<b>　　圖1</b></p><p>　　4．2控制回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)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(kāi)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(dòng)機(jī)M1的三相繞組中，主電動(dòng)機(jī)M1串電阻減壓起動(dòng)。一旦松開(kāi)SB2，KM1線圈斷

18、電，電動(dòng)機(jī)M1斷電停轉(zhuǎn)?！　B2是主電動(dòng)機(jī)M2的點(diǎn)動(dòng)控制按鈕。</p><p>　　2）主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下SB3，KM線圈通電與KT線圈同時(shí)通電，并通過(guò)20區(qū)的常開(kāi)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(kāi)輔助觸頭閉合，使KM1線圈通電。而7~9區(qū)的KM1常開(kāi)輔助觸頭與KA常開(kāi)輔助觸頭對(duì)SB3形成自鎖。主電路中KM主觸頭與KM1主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)不經(jīng)限流電阻R則全壓正轉(zhuǎn)起動(dòng)。

19、繞組電流監(jiān)視電路中，因KT線圈通電后延時(shí)開(kāi)始，但由于延時(shí)時(shí)間還未到達(dá)，所以KT常閉延時(shí)斷開(kāi)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(méi)有電流通過(guò)，避免了全壓起動(dòng)初期繞組電流過(guò)大而損壞A電流表。KT線圈延時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，電動(dòng)機(jī)已接近額定轉(zhuǎn)速，繞組電流監(jiān)視電路中的KT將斷開(kāi)，感應(yīng)電流流入A電流表將繞組中電流值顯示在A表上。</p><p>　　3）主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下SB4，通過(guò)6、7、5、6線路導(dǎo)致KM線

20、圈與KT線圈通電，與正轉(zhuǎn)控制相類(lèi)似，11區(qū)的KA線圈通電，再通過(guò)7、8、9使KM2線圈通電。主電路中KM2、KM主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)全壓反轉(zhuǎn)起動(dòng)。KM1線圈所在支路與KM2線圈所在支路通過(guò)KM2與KM1常閉觸頭實(shí)現(xiàn)電氣控制互鎖。</p><p>　　4）主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制</p><p>　　正轉(zhuǎn)制動(dòng)控制右KS是速度繼電器的正轉(zhuǎn)控制觸頭，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，右KS閉合并保持

21、。制動(dòng)時(shí)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(kāi)，電動(dòng)機(jī)斷電降速，但由于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，需較長(zhǎng)時(shí)間才能降為零速。一旦松開(kāi)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)迅速停車(chē)。在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速，再?gòu)念~定轉(zhuǎn)速制動(dòng)至停車(chē)的

22、過(guò)程中，右KS反轉(zhuǎn)控制觸頭始終不產(chǎn)生閉合動(dòng)作，保持常開(kāi)狀態(tài)。</p><p>　　反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制左KS在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)起動(dòng)至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)閉合并保持。與正轉(zhuǎn)制動(dòng)相類(lèi)似，按下SB1，電動(dòng)機(jī)斷電降速。一旦松開(kāi)SB1，則經(jīng)1、6、左KS、2、3，使線圈KM1通電，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)迅速停車(chē)。</p><p>　　5）冷卻泵電動(dòng)機(jī)起?？刂瓢聪耂B6，線圈KM4

23、通電，并通過(guò)KM4常開(kāi)輔助觸頭對(duì)SB6自鎖，主電路中KM4主觸頭閉合，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)并保持。按下SB5，KM4線圈斷電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停轉(zhuǎn)。</p><p>　　6）快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制行程開(kāi)關(guān)由車(chē)床上的刀架手柄控制。轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄，行程開(kāi)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(dòng)刀架快移的電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)。反向轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄復(fù)位，SQ行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則電動(dòng)機(jī)M3斷電停轉(zhuǎn)。</p&

24、gt;<p>　　照明電路燈開(kāi)關(guān)SA置于閉合位置時(shí)，EL燈亮。SA置于斷開(kāi)位置時(shí)，EL燈滅。</p><p>　　4．3車(chē)床照明燈與電源指示燈的控制</p><p>　　照明、信號(hào)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(chē)床低壓照明燈和信號(hào)燈的電源。EL作為車(chē)床的低壓照明燈由開(kāi)關(guān)SA控制，HL為電源信號(hào)燈。它們由FU3作為短路保護(hù)</p>

25、<p><b>　　4．4電氣保護(hù)環(huán)節(jié)</b></p><p>　　（1）不要漏接接地線，不能用金屬軟管作為接地的通道。</p><p>　?。?）在控制箱外部進(jìn)行布線時(shí)，導(dǎo)線必須穿在導(dǎo)線通道內(nèi)或敷設(shè)在機(jī)床底座內(nèi)的導(dǎo)線通道里。所有導(dǎo)線不得有接頭。</p><p>　?。?）在導(dǎo)線通道內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)線進(jìn)行接線時(shí)，必須作到查出一根導(dǎo)線，套一

26、根線號(hào)。</p><p>　　（4）在進(jìn)行快速進(jìn)給時(shí)，注意將運(yùn)動(dòng)部件處于行程的中間位置，以防止運(yùn)動(dòng)部件與車(chē)頭或尾架相撞。</p><p>　　（5）主軸電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)</p><p>　　發(fā)生主軸電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的故障時(shí)，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(dòng)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(guò)載保護(hù)FR1是否動(dòng)作

27、，接觸器KM1的線圈接線端子是否松脫，按鈕SB1、SB2的觸點(diǎn)接觸是否良好。若故障發(fā)生在主電路，應(yīng)檢查車(chē)間配電箱及主電路開(kāi)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(diǎn)的接觸是否良好。</p><p>　?。?）主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后不能自鎖</p><p>　　當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，主軸電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，但松開(kāi)啟動(dòng)按鈕后，主軸電動(dòng)機(jī)也隨之停止。造成這種故障的原因是接觸器KM1的自

28、鎖觸點(diǎn)的聯(lián)接導(dǎo)線松脫或接觸不良。</p><p>　?。?）主軸電動(dòng)機(jī)不能停止</p><p>　　造成這種故障的原因多數(shù)為KM1的主觸點(diǎn)發(fā)生熔焊或停止按鈕擊穿所致。</p><p>　?。?）電源總開(kāi)關(guān)合不上</p><p>　　電源總開(kāi)關(guān)合不上的原因有兩個(gè)，一是電氣箱子蓋沒(méi)有蓋好，以致SQ2（1-11）行程開(kāi)關(guān)被壓下；二是鑰匙電源開(kāi)關(guān)SA

29、2沒(méi)有右旋到SA2斷開(kāi)的位置。</p><p>　?。?）指示燈亮但各電動(dòng)機(jī)均不能啟動(dòng)</p><p>　　造成這種故障的主要原因是FU3的熔體斷開(kāi)，或掛輪架的皮帶罩沒(méi)有罩好，行程開(kāi)關(guān)SQ斷開(kāi)。</p><p>　　4．5 機(jī)電設(shè)備的電氣位置圖</p><p><b>　　4．6 電氣接線圖</b></p>

30、<p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)，在“電器與可編程控制器的應(yīng)用技術(shù)”這門(mén)的基礎(chǔ)上，對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種起動(dòng)，制動(dòng)，調(diào)速方法所對(duì)應(yīng)的控制線路進(jìn)行分析，研究。同時(shí)也對(duì)電氣控制，典型機(jī)床和重機(jī)械控制線路進(jìn)行詳細(xì)的分析和講解。期間，我們認(rèn)識(shí)了各種電器元件及其作用（繼電器、熔斷器、主令開(kāi)關(guān)、接觸器等等）。這次課程設(shè)計(jì)，讓我們有很多的機(jī)會(huì)實(shí)際運(yùn)用一下所學(xué)的知識(shí)，運(yùn)用A

31、utoCAD繪制電氣原理圖、安裝接線圖、位置布置圖以及對(duì)電路的分析，在這個(gè)過(guò)程中提高了我們的額動(dòng)手能力及解決實(shí)際問(wèn)題能力。</p><p>　　通過(guò)在學(xué)校的學(xué)習(xí)和前幾次的課程設(shè)計(jì)以及之前的兼職工作（運(yùn)用CAD繪圖）、以及通過(guò)的老師的講解和自己的學(xué)習(xí)，對(duì)這方面的知識(shí)，使我對(duì)電器控制有了更深的了解和增添了對(duì)這次運(yùn)用CAD課程設(shè)計(jì)的信心。在此非常感謝輔導(dǎo)及教育我們的老師！</p><p><