CA6140卧式车床的电气控制电路设计.docx
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CA6140卧式车床的电气控制电路设计
题目：
CA6140卧式车床的电气控制电路设计
任务与要求：
根据题目收集资料，论文内容围绕题目展开，不能偏题。
严格要求论文的格式来设计，在设计中图形的规格必须符合论文格式；设计的论文内容和论文的目录相符合，多次检查，完成本次论文。
摘要
电气拖动的控制方式亦经历了一个从低级到高级的发展过程。
最初采用手动控制。
最早的自动控制是20世纪20、30年代出现的继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、凋速、自动循环以及保护等控制。
它所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作町靠、易维护，因此在机床控制卜得到长期、广泛的应用。
机床电气控制电路设计是高职机械专业学生学完大学的课程后进行的，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、控制电路、机械制造
Abstract
MachineelectricalcontrolcircuitdesignishighvocationalmachineryprofessionalstudentslearnfinishedUniversityofcoursesHouforof,studentshasmasterhasmachinerymanufacturing,andmachineryprocessingofsomebasicskills,engagedinmachineelectricalcontrollineofdesignisonyiqianbylearnelectricalknowledgeofintegratedrecalledandreview,yihouonvariousmachinecontrolcircuitarecananalogy,canthemselveshands-ondesignandimprovedcorrespondingcircuit,alsocanexcludedrelatedelectricalfault
Keywords：
CA6140machinetool,controlcircuit
第一章绪言
电气控制与电气拖动有着密切的关系。
20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电气拖动随电动机的发展而发展。
电气拖动的控制方式亦经历了一个从低级到高级的发展过程。
最初采用手动控制。
最早的自动控制是20世纪20、30年代出现的继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、凋速、自动循环以及保护等控制。
它所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作町靠、易维护，因此在机床控制卜得到长期、广泛的应用。
它的缺点是体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是有触点控制，在控制复杂时可靠性降低。
为了解决复杂和程序可变控制对象的需要，在20世纪60年代出现了顺序控制器。
它是继电器和半导体元件综合应用的控制装置，具有程序改变容易、通用性较强等优点，广泛用于组合机床、自动线上。
随着计算技术的发展，又出现了以微型计算机为基础的具有编程、存储、逻辑控制及数字运算功能的可编程控制器PLC。
PLC的设计以上业控制为目标，因而具有功率级输出、接线简单、通用性强、编程容易、抗干扰能力强、工作可靠等一系列优点。
它一问世即以强大的生命力，大面积地占领了传统的控制领域。
PLC的一个发展方向是微型、简易、价廉，以图取代传统的继电器控制；而它的另一个发展方向是大容量、高速、高性能、对大规模复杂控制系统能进行综合控制。
第二章CA6140型卧式车床的简介
第一节CA6140车床的主要功能、结构及型号意义
一、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。
二、CA6140车床型号意义：
如图2-1
图2-1CA6140车床型号意义
三、CA6140型卧式车床主要结构
CA6140型车床为我国自行设计制造的普通车床，与C620-1型车床比较，具有性能优越，结构先进，操作方便和外形美观等优点。
CA6140型普通车床的外形图如图2-2所示。
图2-2CA6140型普通车床外形图
CA6140型车床主要由床身,主轴箱，进给箱，溜板箱，刀架，丝杆，光杆，尾架等部分组成。
第二节CA6140卧式车床的主要运动形式及控制要求
一、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
二、进给运动
运动形式：
刀架带动刀具的直线运动
控制要求：
进给运动也由主轴电动机拖动，主轴电动机的动力通过挂轮箱传递给进给箱来实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
三、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
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。
四、电动机型号：
主轴电动机M1Y132M-4-B3380V15.4A7.5KW1450r/min
冷却泵电动M2AOB-25380V0.32A90W3000r/min
快速移动电动机M3AOS5634380V0.25KW1360r/min
第三章CA6140型卧式车床的电气控制电路设计
第一节CA6140卧式车床回路设计
一、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。
二、控制回路设计
控制电路的供电电压是127V，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。
第二节CA6140卧式车床电路控制设计
一、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。
二、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。
三、冷却泵电动机的控制
当主轴电动机启动后，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。
四、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。
五、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、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。
第三节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。
图3-2控制电路设计
第四章CA6140型卧式车床的电路保护环节
如果对CA6140型卧式车床电路保护环节有以下几方面：
（1）电路电源开关是带有开关锁SA2的断路器QS。
机床接通电源时需用钥匙开关操作，再合上QS，增加了安全性。
需要送电时，先用开关钥匙插入SA2开关锁中并右旋，使QS线圈断电，再扳动断路器QS将其合上，此时，机床电源送入主电路380V交流电压，并经控制变压器输出110V控制电路、24V安全照明电路、6V信号灯电压。
断电时，若将开关锁SA2左旋，则触头SA2（03—13）闭合，QS线圈通电，断路器QS断开，机床断电。
若出现误操作，QS将在0.1s内再次自动跳闸。
（2）打开机床控制配电盘壁箱门，自动切除机床电源的保护。
在配电盘壁箱门上装有安全行程开关SQ2，当打开配电盘壁箱门时，安全开关的触头SQ2（03—13）闭合，将使断路器QS线圈通电，断路器QS自动跳闸，断开机床电源，以确保人身安全。
（3）机床床头皮带罩处设有安全开关SQ1，当打开皮带罩时，安全开关触头SQ1（03—1）断开，将接触器KM1、KM2、KM3线圈电路切断，电动机将全部停止旋转，以确保了人身安全。
（4）为满足打开机床控制配电盘壁箱门进行带电检修的需要，可将SQ2安全开关传动杆拉出，使触头SQ2（03—13）断开，此时QS线圈断电，QS开关仍可合上。
当检修完毕，关上壁箱门后，将SQ2开关传动杆复位，SQ2保护作用照常起作用。
（5）电动机M1、M2由FU热继电器FR1、FR2实现电动机长期过载保护；断路器QS实现全电路的过流、欠电压保护及热保护；熔断器FU、FU1至FU6实现各各部分电路的短路保护。
此外，还设有EL机床照明灯和HL信号灯进行刻度照明。
第五章电气控制电路中各元件的选择与明细表
第一节电气元件选择
一、电源引入开关Q
Q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，选中小型组合机床常用三极组合开关，型号DZ5-20，电流20A。
二、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。
三、熔断器FU、FU1、FU2、FU3、FU4
FU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。
四、接触器KM1,KM2及KM3
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127V。
KM2,KM3也采用同样型号的交流接触器。
五、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、6V
第二节电气元件明细表
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5-1所示。
表5-1CA6140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-B3
7.5KW1450r/min
1
工件的旋转和刀具的进给
M2
冷却泵
电动机
AOB-25
90W3000r/min
1
供给冷却液
M3
快移电动机
AOS5634
0.25KW1360r/min
1
刀架的快速移动
KM1
交流接触器
CJ0-10A
127V10A
1
控制主轴电动机M1
KM2
交流接触器
CJ0-10A
127V10A
1
控制冷却泵电动机M2
KM3
交流接触器
CJ0-10A
127V10A
1
快速移动电动机M3
QF
低压断路器
DZ5-20
380V20A
1
电源总开关
SB1
按钮
LA2型
500V5A
1
主轴停止
SB2
按钮
LA2型
500V5A
1
主轴启动
SB3
按钮
LA2型
500V5A
1
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
HZ2-10/3
10A，三极
1
控制冷却泵电动机
SA2
转换开关
HZ2-10/3
10A，三极
1
控制照明灯
SQ1
行程开关
LX3-11K
1
打开皮带罩时被压下
SQ2
行程开关
LX5-11K
1
电气箱打开时闭合
FR1
热继电器
JR16-20/3D
15.4A
1
M1过载保护
FR2
热继电器
JR2-1
0.32A
1
M2过载保护
TC
变压器
BK-200
380/127、36、6V
1
控制与照明用变压器
FU
熔断器
RL1
40A
1
全电路的短路保护
FU1
熔断器
RL1
4A
1
M2、M3的短路保护
FU2
熔断器
RL1
2A
1
控制回路的短路保护
FU3
熔断器
RL1
1A
1
指示灯回路短路保护
FU4
熔断器
RL1
1A
1
照明回路的短路保护
EL
照明灯
K-1，螺口
40W36V
1
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
第六章绘制CA6140卧式车床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，如表6-1、表6-2、图6-3所示。
说明如下：
表6-1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
KM
2∣8∣X
2∣10∣X
2∣
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6-2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
KA2
4∣
4∣
4∣
表示3对常开触头均在图区4
表示常闭触头未用
图6-3CA6140卧式车床整机电气控制原理图
第七章控制电路故障分析及特点
一、电气控制电路故障分析
CA6140型车床的常见电气故障往往出现在安全开关SQ1、SQ2上，由于长期使用，可能出现松动移位，致使打开床头皮带罩时SQ1（03-1）触电断不开或打开配电盘壁箱门时SQ2（03-13）不闭合而失去人身安全保护作用。
另一个故障是断路器QS引起的，当开关锁SA2失灵时将会失去保护作用。
应检验将开关锁SA2左旋时断路器QS能否自动跳开，跳开后若又将QS合上后，经过0.1s后QS能否自动跳闸。
二、控制电路故障表（如表7-1）
表7-1控制电路故障表
故障现象
原因
故障点
检查方法
按下SQ2
停电
电源有否电？
查看电源电压表是否
后，启动
或断路故障
FU1、FU2、FU、
熔断
SQ1、FR1、SB1、
用电笔或万用表检测
SB2、KM
段路电
按下SB2后
短路故障
M1绕组击穿或部分击穿
万用表查三相绕组
QS跳闸
KM线圈击穿或部分击穿
万用表查KM线圈，查
TC绕组击穿或部分击穿
看是否烧焦
HL或
断路或
SA不能闭合
电笔或万用表测量灯
EL不亮
灯泡损坏
HL或EL、或FU3、
座接触是否良好，是否
FU4熔断
有漏电处千万熔丝熔断
合上SB4，
断路故障
FR2、SB4、KM常开，
用电笔或万用表检测
M2不启动
KA1线圈
短路点
合上QS就
短路
TC、KM、KA1、KA2、
FU熔断，查M1、M2、
M1、M2、M3、QS或绕组
M3，TC
FU1熔断查看有关线圈
和绕组有否烧焦痕迹
三、CA6140型卧式车床电气控制电路特点
①机床由三台电动机拖动，全部单方向旋转，主轴旋转方向的改变、进给方向的改变、快速移动方向的改变都靠机械传动关系来实现。
②具有完善的人身安全保护环节：
设有带钥匙的电源断路器QS、机床床头皮带罩处的安全开关SQ1、机床控制配电箱门上的安全开关SQ2等。
结束语
电气拖动的控制方式亦经历了一个从低级到高级的发展过程。
最初采用手动控制。
最早的自动控制是20世纪20、30年代出现的继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、凋速、自动循环以及保护等控制。
它所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作町靠、易维护，因此在机床控制卜得到长期、广泛的应用。
它的缺点是体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是有触点控制，在控制复杂时可靠性降低。
通过本次毕业设计的完成我们应掌握车床的主要结构及运动形式、电气线路分析、电气线路安装步骤、车床常见的电气故障的排除，熟练掌握车床的检修技能训练，养成安全操作，规范操作，文明生产的行为习惯。
谢辞
本论文在老师的悉心指导和严格要求下已完成。
在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。
在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文工作。
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.电气设备控制与检修李树元，孟玉茹主编中国电力出版社
3.电工电子技术赵景波人民邮电出版社2008
4.工厂电气控制设备许廖机械工业出版社
5.电机与变压器编写组中国劳动社会保障出版社2008
6.机电设备控制基础王本轶主编机械工业出版社
7.彭文生等主编.机械设计.第1版.北京：
高等教育出版社，2002
8.赵仁良、王建.《电力拖动控制线路与技能训练》北京.中国劳动社会出版社2001
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