C650臥式車床電氣控制電路設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè)

1、PAGE C650臥式車床電氣控制電路設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè) 電氣0822班 管恩奇摘要：本文闡述了普通車床主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。C650臥式車床主要用于車削內(nèi)外圓、端面、螺紋和定型表面，也可以用鉆頭、鉸刀等刀具進(jìn)行鉆孔、鏜孔、倒角、割槽及切斷等加工工作。其切削包括主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及輔助運(yùn)動(dòng)，并對(duì)主電路、控制電路和輔助電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：主電路 控制電路 輔助電路1、引言車床的發(fā)展：古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進(jìn)行切削的。1797年，英國(guó)機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動(dòng)刀架的現(xiàn)代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變

2、進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國(guó)人羅伯茨采用了四級(jí)帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。為了提高機(jī)械化自動(dòng)化程度，1845年，美國(guó)的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床。1848年，美國(guó)又出現(xiàn)回輪車床。1873年，美國(guó)的斯潘塞制成一臺(tái)單軸自動(dòng)車床，不久他又制成三軸自動(dòng)車床。20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有齒輪變速箱的車床。第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動(dòng)車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時(shí)，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床

3、，70年代后得到迅速發(fā)展。2、C650臥式車床的參數(shù)代號(hào)、組成和各個(gè)部件的功能C650臥式車床的參數(shù)代號(hào)：50表示最大車削直徑為500mm；6是組別代號(hào)，表示落地及臥式車床組；C表示車床。C650臥式車床主要由主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身等部件組成。主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。進(jìn)給箱：又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

4、的變速機(jī)構(gòu)，調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，可得到所需的進(jìn)給量或螺距，通過光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀架以進(jìn)行切削。絲杠與光杠：用以連接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。溜板箱：是車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成刀架直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過光杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過絲杠帶動(dòng)刀架作縱向直線運(yùn)動(dòng)，以便車削螺紋。刀架：用來裝夾車刀并使其作縱向、橫向和斜向運(yùn)動(dòng)，最多可以安裝4把車刀。尾架：尾座套筒內(nèi)裝入頂尖用來支承長(zhǎng)軸類零件的另一端，也可裝上鉆頭、

5、鉸刀等刀具，進(jìn)行鉆孔、鉸孔等工作。當(dāng)尾座在床身導(dǎo)軌上移到某一所需位置后，便可通過壓板和固定螺釘將其固定在床身上。松開尾座底板的緊固螺母，擰動(dòng)兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，可調(diào)整尾座的橫向位置，以便頂尖中心對(duì)準(zhǔn)主軸中心，或偏離一定距離車削長(zhǎng)圓錐面。松開套筒鎖緊手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)絲杠，能使螺母及與它相連的套筒相對(duì)尾座體移動(dòng)一定距離。如將套筒退縮到最后位置，即可自行卸出帶錐度的頂尖或鉆頭等工具。床身：連接機(jī)床各主要部件，并保證各部件間有正確的相對(duì)位置。床身上的導(dǎo)軌，用以引導(dǎo)刀架和尾座相對(duì)于主軸的移動(dòng)。3、C650臥式車床電氣控制電路的功能設(shè)計(jì)3.1、主電路的功能設(shè)計(jì)分析QS為行程開關(guān)。熔斷器FU1為主電動(dòng)機(jī)M1的短

6、路保護(hù)，熱繼電器FR1為其過載保護(hù)。限流電阻R在主軸點(diǎn)動(dòng)時(shí)，限制起動(dòng)電流，在停車反接制動(dòng)時(shí)又限制過大的反向制動(dòng)電流。電流表PA用來監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)M1的繞組電流，由于M1功率很大，故PA接入電流互感器TA回路。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流表PA被短接，機(jī)床工作時(shí)，可調(diào)整切削用量，使電流表PA的電流接近主電動(dòng)機(jī)M1額定電流的對(duì)應(yīng)值。KM1、KM2為正反轉(zhuǎn)接觸器，KM3用于短接電阻R接觸器。KM4為接通冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的接觸器，熱繼電器FR2為M2的過載保護(hù)。KM5接通快速電動(dòng)機(jī)M3的接觸器，由于M3點(diǎn)動(dòng)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，故不設(shè)置熱繼電器。主電機(jī)切削消耗功率大，但起動(dòng)電流小，全壓起動(dòng)。3.2、控制電路的功能設(shè)計(jì)分析

7、1、主軸電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制：如圖1所示按下點(diǎn)動(dòng)按鈕SB2不松手接觸器KM1線圈通電主軸電動(dòng)機(jī)M1進(jìn)行降壓起動(dòng)和低速運(yùn)轉(zhuǎn)（限流電阻R串入電路中）。當(dāng)松開SB2KM1線圈立即斷電主軸電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)。正向起動(dòng)按鈕SB3KM3線圈通電常開輔助觸點(diǎn)KM3（5-15）閉合KA線圈通電KA常開觸點(diǎn)（5-10）閉合KM3線圈自鎖保持通電，同時(shí)KA線圈也保持通電。圖1主軸電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制原理圖2、正反轉(zhuǎn)控制如圖2 所示：正向起動(dòng)按鈕SB3KM3線圈通電常開輔助觸點(diǎn)KM3（5-15）閉合KA線圈通電KA常開觸點(diǎn)（5-10）閉合KM3線圈自鎖保持通電，同時(shí)KA線圈也保持通電。SB3未松開時(shí)，由于KA的另一常開觸點(diǎn)（9

8、-6）閉合KM1線圈通電KM1的輔助常開觸點(diǎn)（9-10）也閉合（自鎖）主電動(dòng)機(jī)M1全壓正向起動(dòng)運(yùn)行。松開SB3后，由于KA的二個(gè)常開觸點(diǎn)（5-10、9-6）閉合，形成自鎖通路。KM3線圈通電時(shí)，通電延時(shí)時(shí)間繼電器KT通電，使電流表避免受起動(dòng)電流的沖擊。 SB4為反向起動(dòng)按鈕，反向起動(dòng)過程同正向時(shí)類似。圖2正反轉(zhuǎn)控制原理圖3、C650車床采用反接制動(dòng)方式，用速度繼電器KS進(jìn)行檢測(cè)和控制。如圖（3）所示：4（線號(hào)）SB1常閉觸點(diǎn)（4-5）KA常閉觸點(diǎn)（5-11）KS正向常開觸點(diǎn)KS-1（11-13）KM1常閉觸點(diǎn)（13-14）KM2線圈（14-8）FR1常閉觸點(diǎn)（8-3）3（線號(hào)）。主電動(dòng)機(jī)M1就

9、被串電阻反接制動(dòng)，正向轉(zhuǎn)速很快降下來，當(dāng)降到很低時(shí)，KS的正向常開觸點(diǎn)KS-l斷開復(fù)位，從而切斷了上述電流通路。4、轉(zhuǎn)動(dòng)刀架手柄，限位開關(guān)SQ（5-19）被壓動(dòng)而閉合接觸器KM5線圈通電快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)都苁直鷱?fù)位時(shí)，M3隨即停轉(zhuǎn)。按下SB6（16-17）接觸器KM4線圈得電并自鎖冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下SB5（5-16）接觸器KM4線圈失電M2停轉(zhuǎn)。 3.3、輔助電路的功能設(shè)計(jì)分析TC為控制變壓器，二次側(cè)有二路，一路為127V，提供給控制電路；另一路為36V（安全電壓），提供給照明電路。置燈開關(guān)SA（3031）于通狀態(tài)時(shí)，照明燈EL（30-33）點(diǎn)亮；置SA為斷狀態(tài)時(shí)，EL就

10、熄滅。 雖然電流表PA接在電流互感器TA回路上，但主電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)時(shí)對(duì)它的沖擊仍然很大。為此，在線路中設(shè)置了時(shí)間繼電器KT進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)主電機(jī)正向或反向起動(dòng)時(shí)，KT線圈通電，延遲時(shí)間傷未到時(shí)，TA就被KT延遲斷開常閉觸點(diǎn)短路，但電流步能流過電流表PA。延時(shí)幾秒后斷開常閉觸點(diǎn)斷開，電流能流過電流表PA才有電流指示。4、C650臥式車床電氣控制電路中各電氣元件的型號(hào)選擇由于根據(jù)生產(chǎn)需要C650臥式車床需要三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，即主電動(dòng)機(jī)（Y123-4-B3、30KW、1450r/min)、冷卻電動(dòng)機(jī)（AOB-25、125W、2790r/min）、快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)（AOS5634、2.2KW、1420r/min）

11、?？紤]到主電路中三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都需要的斷路、過流、過載保護(hù)，所以須在各自電路上接入斷路器。根據(jù)3臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同的額定電流來選擇斷路器，主電動(dòng)機(jī)的斷路器可選擇ZT4DZ1586-150A，其他兩電動(dòng)機(jī)的斷路器可選擇ZT4DZ1586-5A和ZT4DZ1586-20A。而進(jìn)線的總電源的斷路器需根據(jù)3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流與輔助控制線路電流之和來選擇，可選擇ZT4DZ1586-150A型號(hào)的斷路器。4.1、主軸及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電路中各電氣元件的型號(hào)選擇因?yàn)闄C(jī)械加工需要主軸能夠正反轉(zhuǎn)所以要用兩交流接觸器作正反轉(zhuǎn)交換之用，（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式三相電機(jī)1KW2.2A，因?yàn)橹麟姍C(jī)為額定容量為30KW所以其額定電流約為66A）根據(jù)主電

12、機(jī)的額定電流選擇這兩個(gè)交流接觸器的型號(hào)CJT1-150，其線圈電壓380V。在生產(chǎn)中為了限制主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)所帶來的較大電流所以要在其電路中串入一電阻R，以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的潛力。此電阻R一般采用ZX1系列鑄鐵電阻。鑄鐵電阻通過較大電流，功率大。該電阻R可按下列近似公式確定：R=190*Ist-Ist/Ist*Istt未串電阻前的啟動(dòng)電流（A），一般Ist=（47）IN；Ist串連電阻后的啟動(dòng)電流（A），一般Ist=（23）IN；IN電動(dòng)機(jī)的額定電流（A），既R1.5歐姆。電路中其中一相線串入電流表來監(jiān)視主電動(dòng)機(jī)繞組電流來調(diào)整切削用量，使電流表的電流接近主電動(dòng)機(jī)的額定電流的對(duì)應(yīng)值。而又因

13、電流表的額定電流較小所以須在電路中接入電流互感器以小流過電流表的電流，根據(jù)主電機(jī)的額定電流和電壓可選擇LMZJ1-0.5型號(hào)的交流互感器，其額定電壓為500V?？紤]到生產(chǎn)中需要停車迅速，從成本上來說反接制動(dòng)是最佳的選擇。其所需的反接制動(dòng)電路可由正反轉(zhuǎn)電路完成，其限流電阻可用限制點(diǎn)動(dòng)和啟動(dòng)時(shí)電流的電阻R，唯一缺少的是速度繼電器，速度繼電器可的型號(hào)可選擇JY1。4.2、冷卻泵電路中各電氣元件的型號(hào)選擇 冷卻泵電動(dòng)機(jī)的工作過程只有正轉(zhuǎn)，即只需用一個(gè)交流接觸器來控制其運(yùn)行即可，（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式三相電機(jī)1KW2.2A因?yàn)橹麟姍C(jī)為額定容量為125W所以其額定電流約為0.275A）。根據(jù)此冷卻泵控制電動(dòng)機(jī)的額

14、定電流可選擇控制此電動(dòng)機(jī)的交流接觸器可選擇CJT1-20,其線圈電壓380V。4.3、快速移動(dòng)電路中各電氣元件的型號(hào)選擇快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作過程也只需要一個(gè)交流接觸器控制即可，（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式三相電機(jī)1KW2.2A因?yàn)橹麟姍C(jī)為額定容量為2.2KW所以其額定電流約為4.84A）。根據(jù)此制電動(dòng)機(jī)的額定電流也可選擇控制此電動(dòng)機(jī)的交流接觸器可選擇CJT1-20，其線圈電壓380V。（所有電氣元件的型號(hào)見附錄2元器件明細(xì)表）5、設(shè)計(jì)總結(jié)感謝劉國(guó)全老師不厭其煩的細(xì)心指點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中,遇到一些公式的選擇等許多問題時(shí)，劉老師都會(huì)耐心地給我們指導(dǎo)，再自己慢慢理解，從框架的完善，到畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的擴(kuò)充，錯(cuò)誤之處的糾

15、正，劉老師都給了我們莫大的幫助。本次設(shè)計(jì)使我充分的理解C650臥式車床實(shí)際的工作環(huán)節(jié)，我們積極認(rèn)真地對(duì)待，認(rèn)真完成每一項(xiàng)任務(wù)。從開始進(jìn)入課題的選擇到畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，有許多可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我真誠(chéng)的謝意！致謝 感謝這兩年期間與我一起經(jīng)歷風(fēng)風(fēng)雨雨的全班同學(xué)，有戴學(xué)良、王云儉、高誠(chéng)力、金偉、金建輝、蔣宇濤、徐意、吳善潔、陳昌楊、金曉宇、張慧慧等知己同學(xué)，也感謝親人的鼓勵(lì)與支持，更感謝系主任與班主任吳津津老師的細(xì)心教導(dǎo)，才有今天的我。再次真誠(chéng)的感謝你們！附錄附錄1 C650臥式車床電氣原理圖1張附錄2電氣元件明細(xì)表代號(hào)名 稱型號(hào)及規(guī)格數(shù)量用 途M1主軸電動(dòng)機(jī)Y12

16、3-4-B330KW、1450r/min1主傳動(dòng)用M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)AOB-25125W、2790r/min1送冷卻液用M3快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)AOS56342.2KW、1420r/min1溜板快速移動(dòng)FR1熱繼電器JR16-20/3D1M1的過載保護(hù)FR2熱繼電器JR16-20/3D1M2的過載保護(hù)FR3熱繼電器JR16-20/3D1M3的過載保護(hù)KM1交流接觸器CJT1-150 最大額定電流150A線圈電壓380V1控制M1正轉(zhuǎn)KM2交流接觸器CJT1-150 最大額定電流150A線圈電壓380V1控制M1反轉(zhuǎn)KM3交流接觸器CJT1-150 最大額定電流150A線圈電壓380V1短接電阻RKM4

17、交流接觸器CJT1-20 最大額定電流20A線圈電壓380V1控制M2KM5交流接觸器CJT1-20 最大額定電流20A線圈電壓380V1控制M3KA中間繼電器JZ7-44 線圈電壓380V1輔助控制M1KT時(shí)間繼電器JSS14A 線圈電壓380V1控制PA保護(hù)TA交流互感器LMZJ1-0.5 額定電壓500V1控制PA保護(hù)R制動(dòng)電阻ZX1 1.5歐姆3限制制動(dòng)電流A電流表16L1、05A1TC控制變壓器JBK2-100、380V/24V1QF斷路器ZT4DZ1586-150A1斷路保護(hù)QF1斷路器ZT4DZ1586-150A1斷路保護(hù)QF2斷路器ZT4DZ1586-5A1斷路保護(hù)QF3斷路器ZT4DZ1586-20A1斷路保護(hù)EL機(jī)床照明燈JC111工作照明SB1按鈕LAY31停止SB2按鈕LAY31啟動(dòng)M1SB3按鈕LAY31制動(dòng)M1SB4按鈕LAY31啟動(dòng)M2SB5按鈕LAY31停止M2SB6按鈕LAY31啟動(dòng)M3KS速度繼電器JY11主電路導(dǎo)線BVR-8.0若干控制電路導(dǎo)線BVR-1.0若干