车床主轴电动机与润滑油泵电动机的控制电路11.docx

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车床主轴电动机与润滑油泵电动机的控制电路11

摘要

机床电气控制线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。

主轴机必须在油泵开动后才能开动。

主轴机实现正反转,并采用定子绕组串电阻降压起动,由速度继电器完成起动到运行的过渡。

停车时,必须主轴机先停机,然后油泵机才能停机。

可以两台电动机同时停机。

任何一台过载,两台电动机均停车。

有电路,零压,过载保护。

有照明及必要的灯光显示。

关键词CA6140机床控制线路

前言

CA6140型普通车床目前多用于现代化大中型制造业的成批生产车间，更多应用于生产线上。

其有较好的生产率和一定的使用性能，可很方便地车削常用的公制螺纹。

此外，其比万能型车床有较好的刚度和抗振性，能适应现代刀具发展的高速切削和强力切削。

同时，该机床还结构简单，便于工人操作，另外又可在其上方便地安装附件或自动化装置，从而实现自动或半自动车削。

普通车床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。

由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确因此重复精度较低。

普通车床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下，。

适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

低水平工人的废品率和生产率会让你头疼。

数控车床靠步进电机带动滚珠丝杠传动，由于滚珠丝杠可以有过盈量，传动无间隙，精度主要靠机床本身和程序保证。

在加工过程中可以自动测量，并能自动补偿刀具磨损及其他原因产生的误差。

所以加工质量好，精度稳定。

还可以用编程的方法车出形状复杂，普通车床难以加工的零件。

适合精度高，批量大，形状复杂的零件。

但小批量生产也很好用。

它的维修费用较普通车床高。

立车主要用于大件，它的主轴是垂直的。

立车也有数控的。

由于高技术水平的人才越来越缺，现在新上的企业多采用数控，以提高生产率和产品质量，降低废品率和成本。

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。

CA6140车床的主要功能、结构及型号意义。

1.2．型号意义如图1-1

C—类代号（车床类）A—结构特征代号6—组代号（落地及卧式车床组）

1—系代号（卧式车床系）40—工件最大回转半径400mm

2.CA6140普通卧式车床的组成及功能

主轴箱：

它固定在机床身的左端，装在主轴箱中的主轴，通过夹盘等家具装夹工件。

主轴箱的功用是支撑并传动主轴，使主轴带动工件按照规定的转速旋转。

床鞍和刀架部件：

它位于床身的中部，并可沿床身上的刀架轨道做装夹车刀，并使车刀做纵向、横向或斜向运动。

进给箱：

它固定在床身的左前侧、主轴箱的底部。

其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。

4.CA6140卧式车床的主要运动形式及控制要求

4.1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

4.2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

4.3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

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

4.4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

5.电气控制线路设计

5.1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。

如图4-1所示。

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。

5.2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。

5.2.1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。

5.2.2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。

5.2.3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。

5.2.4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。

5.2.5SQ1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.

5.2.6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

6.电气元件选择

6.1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。

6.2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。

6.3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。

6.4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127VKM2,KM3也采用同样型号的交流接触器。

6.5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、6V

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。

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

0.25KM1360r/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

1

开关锁

SA1

转换开关

HZ2-10/3

10A,三级

1

控制冷却泵电动机

SA2

转换开关

HZ2-10/3

10A,三级

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

JRI6-20/3D

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

控制与照明变压器

FU

熔断器

RL.1

40A

1

全电路的短路保护

FU1

熔断器

RL.1

4A

1

M2.M3的短路保护

FU2

熔断器

RL.1

2A

1

控制回路的短路保护

FU3

熔断器

RL.1

1A

1

指示灯回路短路保护

FU4

熔断器

RL.1

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6V.0.15灯泡

1

电源指示灯

6.7油泵电动机的控制线图路

主轴电动机能正反转，且能单独停车

手动按钮红绿各一个，指示灯红绿黄液压泵电动机M1启动后M2才能启动（黄的带蜂鸣器）各一个，CJ20交流接触器一台正泰的就可以，300*200*100箱体一个，电机保护器一台，热继电器一台，燕尾槽20公分。

找到接触器常开和常闭点，把停止按钮串联到接触器线圈来的电源上，把开启按钮串联到令一根电源上，把接触器的开启按钮连接线接到接触器的常开点上，常开点的一端接你开启按钮连的线圈。

手动按钮红绿各一个，指示灯红绿黄（黄的带蜂鸣器）各一个，CJ20交流接触器一台正泰的就可以，300*200*100箱体一个，电机保护器一台，热继电器一台，燕尾槽20公分。

找到接触器常开和常闭点，把停止按钮串联到接触器线圈来的电源上，把开启按钮串联到令一根电源上，把接触器的开启按钮连接线接到接触器的常开点上，常开点的另一端接开启按钮连的线圈

6.8润滑油泵由一台三相笼型异步电动机拖动

均采用直接启动，工艺要求：

（1）主轴必须在润滑油泵启动后才能启动

（2）主轴为正向运转，为调试方便，要求能正、反向点动（3）主轴停止后，才允许润滑油泵停止

6.8.1具有必要的电器保护，试设计主电路和控制电路

用交流三个接触器采用互锁实现控制，主电机用km1,km2油泵用km3，

主电机控制回路简述：

控制回路电源经熔断器与热继电器串联再与km3常闭辅助触点串联再与常开按钮sb1串联，常开按钮sb1再与常闭按钮sb2串联，km1常开辅助触点与常闭按钮sb2并联后与km2常闭辅助触点串联后接入km1线圈，km2常开辅助触点与常闭按钮sb3并联后与km1常闭辅助触点串联后接入km2线圈；

油泵电机控制回路简述：

控制电源经熔断器与热继电器串联再与常闭按钮sb4串联再与常开按钮sb5串联与km3常开辅助触点并联后与km3线圈串联

将两个控制回路并联后接入电源

3.主传动的数控化改造

　　机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。

考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。

考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。

因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。

针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器,所示。

为保证脉冲发生器与主轴等速旋转,即主轴转一周,主轴脉冲发生器也

　　主轴脉冲发生器安装示意图转一周,主轴脉冲发生器的安装方式很重要。

改装时,主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮（实现1∶1）传递到原有CA6140车床的挂轮轴X,拆除挂轮留出空间,安装脉冲发生器,并用法兰盘固定。

【参考文献】

[1]杨林建,机床电气控制技术.北京:

理工大学出版社2008

[2]齐占庆王振臣,机床电气控制技术.机械工业出版社2008

[3]赵景波,电工电子技术.人民邮电出版社2008

[4]叶永春樊辉娜,电工电子技术.人民邮电出版社2008

[6]杨志勤车工一点通科学出版社2011ISBN978-7-03-032191-6

致谢

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，在本论文的写作过程中，感谢指导我们的老师和同学们的关心和帮助。