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1、CA6140车床电气系统设计【摘 要】 本次毕业设计的内容是对普通型车床电气系统的设计。在普通型车床电气系统中既有自动控制又有手动控制的方式，因此在本次的毕业设计中我们就对该控制系统既穿插了自动控制又涉及了手动控制的方式，使其的动作更加智能化。 在自动控制的过程中我们用到了数字式时间继电器，让时间继电器按照我们的要求进行得电，进行延时，进行动作，已达到自动控制的目的。 由于电动机的运转时靠强电来驱动的，因此要控制电动机的人性化动作就不能直接手动控制，而是要借用一些中间的电器控制，使的电动机控制和手动控制异地化，这样就保证了操作人员的安全。因此在手动控制的过程中我们采用了交流接触器，单按钮，复合

2、按钮，中间继电器等电器元件来实现手动控制的。 在设计中难免有一些困难来困惑我们，因此我们在设计的前期就在网上搜了大量的有关材料以备不时之需，经过材料的筛选和设计的总结，我们把有用的东西做了系统的归纳，就像在接线的过程中的简洁接法；不合理的接法等。我们都做了一些总结。 实际和理论确实有着差距，在课本中学到的东西在实际中就不一定能用得上，就像正文中我们总结的那样，同样的原理图但是在实际的接线后就会出现不同的结果。这些我们也做了充分的说明。 在正文中我们不仅对在设计中遇到的问题做了详细的说明和分析，也对本次的设计机床电气控制线路设计是学生已经掌握了机械制造、机械加工的一些基本技能，从事机床电气控制线

3、路的设计是对以前所学电气知识的综合回顾和复习，以后对各种机床控制电路都可触类旁通，能自己动手设计和改进相应电路，也能排除相关电气故障。 【关键词】 CA6140 机床 控制线路Abstract This paper mainly introduces the machine electrical control system for electrical control circuit is analyzed. but also works on the machine, parts of the model selection and use of methods and the role

4、of the made for further orientation. Electrical control circuit is the electrical control system for a variety of technical information on the core document. Analysis of the specific content and requirements include the following aspects: 1. Electrical control circuit analysis of the contents of the

5、 Electrical control circuit is the electrical control system for a variety of technical information on the core document. Analysis of the specific content and requirements include the following aspects: Equipment specifications.The electrical control schematicsThe electrical equipment assembly wirin

6、g diagram The electrical component layout and component selection of2 Read electrical schematic diagram analysis method and steps Having carefully read the equipment manual to learn about the overall structure of electrical control system, motor and electrical components and control the distribution

7、 of the content requirements, the analysis will be able 1) Analysis of the main circuit 2) Analysis of control circuit 3) analysis of auxiliary circuits. 4) Analysis of interlocking and protection links 5) Overall Inspection Now, most machines still use relays, contactors and other electrical compon

8、ents, controls, is controlled relay contact. On the other hand, with the progress of science and technology, modern micro-computer numerical control machine tool (Microcomputer Numerical Control Machhine tools), referred to as MNCmachine tools, are constantly emerging, but the massive popularity but

9、 also a longer time. Thus, taking advantage of traditional electric machine control circuit method of analysis has important practical significance. Keywords: Machine electrical control, electrical schematics, component models of choice, wiring diagram, relay. Also on the micro-computer numerical co

10、ntrol machine tools (Microcomputer Numerical Control Machine tools) to learn the use of great significance.1. CA6140车床的主要功能、结构及型号意义1.1 主要功能：CA6140车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹、切断及割槽等，并可以装上钻头或铰刀进行钻孔和铰孔等。1.2型号意义：如图1-1 图1-1 CA6140车床型号意义 1.3结构组成CA6140型普通机床的主要主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。2. CA

11、6140卧式车床的主要运动形式及控制要求2.1主运动 运动形式：主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动： 控制要求：（1）主轴电动机选用三相笼型异步电动机，不进行调速，主轴采用齿轮箱进行机械有级调速（2）车削螺纹时要求主轴有正反转，一般由机械方法实现，主轴电动机只作单向旋转 （3）主轴电动机的容量不大，可采用直接启动2.2 进给运动运动形式：刀架带动刀具的直线运动控制要求：现刀具的纵向和横向进给。加工螺纹时，要求刀具移动和主轴转动有固定的比例关系2.3 辅助运动（1）运动形式：刀架的快速移动控制要求：由刀架快速移动电动机拖动，该电动机可直接启动，也不需要正反转和调速（2）运动形式：尾架的纵向移动

12、控制要求：由手动操作控制（3）运动形式：工件的夹紧与放松控制要求：由手动操作控制（4）运动形式：加工过程的冷却控制要求：冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，冷却泵电动机也不需要正反转和调速 2.4 电动机型号：主轴电动机M1 Y132M-4-B3 380V 15.4A 7.5KW 1450r/min 冷却泵电动M2 AOB-25 380V 0.32A 90W 3000 r/min 快速移动电动机M3 AOS5634 380V 0.25KW 1360r/min 2.5车床的运动分析车床的进给运动是溜板带动刀具作纵向或横向的直线移动，也就是使切削能连续进行下去的运动。所谓纵向运动是指相对于操作

13、者的左右运动，横向运动是指相对于操作者的前后运动。车螺纹时要求主轴的旋转速度和进给的移动距离之间保持一定的比例，所以主运动和进给运动要由同一台电动机拖动，主轴箱和车床的溜板箱之间通过齿轮传动来联接，刀架再由溜板箱带动，沿着床身导轨作直线走刀运动。通电时，按下按钮SB2，KA1线圈得电，KA1常开辅助触点闭合，KT1时间继电器得电，开始延时，KM3线圈得电，KM3常开主触头闭合，实现能耗制动。延时时间到，KT1延时闭合常开触点闭合，KT1延时断开常闭触点断开，KM3线圈掉电，能耗制动结束，同时，KM1线圈得电，KM1辅助触头闭合，实现自锁，电动机开始正传；按下按钮SB3，KA2线圈得电，KA2常

14、开辅助触点闭合，KT2时间继电器得电，开始延时，KM3线圈得电，KM3常开主触头闭合，实现能耗制动。延时时间到，KT2延时闭合常开触点闭合，KT2延时断开常闭触点断开，KM3线圈掉电，能耗制动结束，同时，KM2线圈得电，KM2辅助触头闭合，实现自锁，电动机开始反传。由此设计出控制电路如图所示3.电气控制线路设计3.1主回路设计根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2、M3，具体电路图如图3-1所示。图3-1主控制电路设计在主电路中，M1为主轴电动机，拖动主轴的旋转并通过传动机构实现车刀的进给。主轴电动机M1的运转和停止由接触器KM1的三个常开主触点的接通和断开

15、来控制，电动机M1只需作正转，而主轴的正反转是由摩擦离合器改变传动链来实现的。电动机M1的容量小于10KW，所以采用直接启动。M2为冷却泵电动机，进行车削加工时，刀具的温度高，需用冷却液来进行冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机拖动冷却泵，喷出冷却液，实现刀具的冷却。冷却泵电动机M2由接触器KM2的主触点控制。M3为快速移动电动机，由接触器KM3的主触点控制。M2、M3的容量都很小，加装熔断器FU1作短路保护。热继电器FR1和FR2分别作M1和M2的过载保护，快速移动电动机M3是短时工作的，所以不需要过载保护。带钥匙的低压短路器QF是电源总开关。 3.2 控制回路设计控制电路的供电电压是127

16、V，通过控制变压器TC将380V的电压降为127V得到。控制变压器的一次侧由FU1作短路保护，二次侧由FU2、FU3、FU4分别作短路保护。如图3-2所示。3.2.1电源开关的控制电源开关是带有开关锁SA2的低压断路器QF，当要合上电源开关时，首先用开关钥匙将开关锁SB右旋，再扳动断路器QF将其合上。若用开关钥匙将开关锁SB左旋，其触点闭合，QF线圈通电，断路器QF将自动跳开。若出现误操作，又将QF合上，QF将在0.1s内再次自动跳闸。由于机床的电源开关采用了钥匙开关，接通电源时要先用钥匙打开开关锁，再合断路器，增加了安全性，同时在机床控制配电盘的壁龛门上装有安全行程开关SQ2，当打开配电盘壁

17、龛门时，行程开关的触点SQ2闭合，QF的线圈通电，QF自动跳闸，切除机床的电源，以确保人身安全。3.2.2主轴电动机M1的控制SB1是红色蘑菇型的停止按钮，SB2是绿色的启动按钮。按一下启动按钮SB2，KM1线圈通电吸合并自锁，KM1的主触点闭合，主轴电动机M1启动运转。按一下SB1，接触器KM1断电释放，其主触点和自锁触点都断开，电动机M1断电停止运行。（1）冷却电机M1的控制M1启动：KM1的自锁触头闭合按下SB1KM1线圈得电KM1主触头闭合冷却泵电动机M1启动过转KM1常开辅助触头闭合KT1线圈得电KT1计时开始，为KM2线圈得电作准备。3.2.3冷却泵电动机的控制当主轴电动机启动后，

18、KM1的常开触点闭合，这时若旋转转换开关SB4使其闭合，则KA1线圈通电，其主触点闭合，冷却泵电动机M2启动，提供冷却液。当主轴电动机M1停车时，KM常开触头断开，冷却泵电动机M2随即停止。M1和M2之间存在联锁关系。3.2.4快速移动电动机M3的控制 快速移动电动机M3是由接触器KA2进行的点动控制。按下按钮SB3，接触器KA2线圈通电，其主触点闭合，电动机M3启动，拖动刀架快速移动；松开SB3，M3停止。快速移动的方向通过装在溜板箱上的十字手柄扳到所需要的方向来控制。 3.2.5 SQ1是机床床头的挂轮架皮带罩处的安全开关。当装好皮带罩时，SQ1（1-2）闭合，控制电路才有电，电动机M1、

19、M2、M3才能启动。当打开机床床头的皮带罩时，SQ1（1-2）断开，使接触器KM1，KM2、KM3断电释放，电动机全部停止转动，以确保人身安全。M星-三角形降压启动与控制如下图。 图3-2 控制电路设计3.3信号指示与照明电路照明电路采用36V安全交流电压，信号回路采用6V的交流电压，均由控制变压器二次侧提供。FU4是照明电路的短路保护，照明灯EL的一端必须保护接地。FU3为指示灯的短路保护，合上电源开关QF，指示灯HL亮，表明控制电路有电。如图3-2所示。4.电气元件选择4.1电源引入开关QQ主要作为电源隔离开关用，并不是用它来直接起停电动机，可按电动机额定电流来选。根据该三台电动机来看，选

20、中小型组合机床常用三极组合开关，型号DZ5-20，电流20A。4.2 热继电器FR1、FR2主电动机M1额定电流15.4A,KH1应选用JR16-20/3D型热继电器，热元件电流为20A整定电流调节范围较大，工作时将额定电流调到15.4A.M2的工作电流只有0.32A，故选用JR2-1型热继电器，热元件整定电流调节范围较小，工作时调整在0.32A。4.3 熔断器FU、FU1、FU2、FU3、FU4FU对整机进行短路保护的熔断器，选用RL1型熔断器，配用40A的熔断体。FU1、FU2、FU3、FU4均选用RL1型熔断器，分别配用4A,2A,1A,1A的熔断体。 4.4 接触器KM1,KM2及KM

21、3 接触器KM1根据主电动机的额定电流等于15.4A，控制回路电源电压127V，需主触点3对，动合辅助触头2对，根据以上情况，选用CJ0-10A型交流接触器，电磁线圈电压为127VKM2,KM3也采用同样型号的交流接触器。4.5 控制变压器TC控制变压器TC最大负载是KM1,KM2，KM3及指示灯同时工作时，根据总功率计算公式，选用BK-200型控制变压器，380/127、36、6V4.6制定电气元件明细表电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，如表2-1所示。表4-1 CA6140车床电气元件表符号元件名称型号规格件数作用M1主轴电动机Y132M-4-B37.5KW 1450r/m

22、in1工件的旋转和刀具的进给M2冷却泵电动机AOB-2590W 3000 r/min1供给冷却液M3快移电动机AOS56340.25KW1360r/min1刀架的快速移动KM1交流接触器CJ0-10A127V10A1控制主轴电动机M1KM2交流接触器CJ0-10A127V10A1控制冷却泵电动机M2KM3交流接触器CJ0-10A127V10A1快速移动电动机M3QF低压断路器DZ5-20380V 20A1电源总开关SB1按钮LA2型500V 5A1主轴停止SB2按钮LA2型500V 5A1主轴启动SB3按钮LA2型500V 5A1快速移动电动机M3点动SA钥匙式电源开关1开关锁SA1转换开关H

23、Z2-10/310A，三极1控制冷却泵电动机SA2转换开关HZ2-10/310A，三极1控制照明灯SQ1行程开关LX3-11K1打开皮带罩时被压下SQ2行程开关LX5-11K1电气箱打开时闭合FR1热继电器JR16-20/3D15.4A1M1过载保护FR2热继电器JR2-10.32A1M2过载保护TC变压器BK-200380/127、36、6V1控制与照明用变压器FU熔断器RL140A1全电路的短路保护FU1熔断器RL14A1M2、 M3的短路保护FU2熔断器RL12A1控制回路的短路保护FU3熔断器RL11A1指示灯回路短路保护FU4熔断器RL11A1照明回路的短路保护EL照明灯K-1，螺口

24、40W36V1机床局部照明HL指示灯DX1-0白色，配6V0.15A灯泡1电源指示灯5绘制综合电气控制原理图依据国家电气制图规范，按设计要求，绘制详细的电气控制原理图，如图5-1说明如下：表5-1接触器触头在电路图中位置的标记栏目 左栏中栏右栏触头类型主触头所处的图区号辅助常开触头所处的图区号辅助常闭触头所处的图区号举例 KM28X210X2表示3对主触头均在图区2表示一对辅助常开触头在图区8，另一对常开触头在图区10表示2对辅助常闭触头未用表5-2继电器触头在电路图中位置的标记栏目左栏右栏触头类型常开触头所处的图区号常闭触头所处的图区号举例KA24 4 4 表示3对常开触头均在图区4表示常闭

25、触头未用1）分析主电路 从主电路入手，根据每台电动机和电磁阀等执行电器的控制要求去分析它们的控制内容，控制内容包括起动、方向控制、调速和制动等。 2）分析控制电路 根据主电路中各电动机和电磁阀等执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，利用前面学过的基本环节的知识，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。分析控制电路的最基本方法是查线读图法。 3）分析辅助电路 辅助电路包括电源显示、工作状态显示、照明和故障报警等部分，它们大多由控制电路中的元件来控制的，所以在分析时，还要回过头来对照控制电路进行分析。 4）分析连锁与保护环节 机床对于安全性和可靠性有很高的要求，实现这些要求，除了

26、合理地选择拖动和控制方案以外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。5）总体检查经过“化整为零”，逐步分析了每一个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制线路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个元件所起的作用。6)进行控制箱外部布线，并在导线线头上套装与电路图相同线号的编码套管。对于可移动的导线通道应放适当的余量，使金属软管在运动时不承受拉力，并按规定在通道内放好备用导线。7)检查电路的接线是否正确和接地通道是否具有连续性8)检查热继电器的整定值是否符合要求。各级熔断器的熔体是否符合

27、要求，如不符合要求应予以更换。9)检查电动机的安装是否牢固，与生产机械传动装置的连接是否可靠。10)检测电动机及线路的绝缘电阻，清理安装场地。11)点动控制各电动机启动，转向是否符合要求。12)通电空转试验时，应认真观察各电器元件、线路、电动机及传动装置的工作情况是否正常。如不正常，应立即切断电源进行检查，在调整或修复后方能再次通电试车。图5-1 CA6140车床整机电气控制原理图6设计小节对于这次设计，刚开始得时候由于没有经验，动手的时候手忙脚乱，不知从何入手。我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计

28、中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。 【参考文献】1 机床电气控制技术 杨林建 北京理工大学出版社 2008 2 机床电气控制技术 齐占庆 王振臣 机械工业出版社 20083 电工电子技术 赵景波 人民邮电出版社 20084 电工电子技术 叶永春 樊辉娜 人民邮电出版社 20085 电机与变压器 编写组 中国劳动社会保障出版社 2008

29、致谢三年的大学生活即将拉上帷幕，这是大学期间第一次设计，此次设计的主要目的是培养我们运用所学理论知识和专业知识来分析和解决电气控制技术中出现的一系列问题，它不仅体现了我们对设计的思想，更重要的是使我学会了在今后设计过程中的一般步骤和方法。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，感谢我的老师们在我三年求学生涯中给予的关心和帮助。是他们在我的大学生活成长过程中给予了我无私的帮助，教会了我方方面面的经验。此次毕设在设计过程中得到了陆正杰老师的精心指导，并且在跟随其学习的几个月中，不论是在学习上、工作上还是在日常生活中，陆正杰老师都给了我们无微不至的关怀，特别是在毕业设计期间，陆正杰指导教师给予了我很大的帮助和支持，在此，我表示由衷的感谢，我在这次设计中收获很多东西。最后，对各位老师审阅我的论文深表感谢，由于本人能力有限，课题设计中存在不足之处并渴望给予批评指导。