CW6163型卧式车床电气控制电路设计.doc

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1、目录引言第1章 CW6163卧式车床概述第2章 电动机及其它电器元件的选择第3章 电气传动方案第4章 电气控制线路设计结束语参考文献题目：CW6163型卧式车床电气控制电路设计摘要：机床电气控制线路设计是高职机械专业学生完成大学课程之后进行的，学生已经掌握了机械制造、机械加工的一些基本技能，从事机床控制电路的设计是对以前所学的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以做到触类旁通，能自己动手设计电路，也能排除相关电气故障。为我们以后走上工作岗位打下坚实的基础。关键词： CW6163 机床 控制线路引言本次课程设计任务是CM6132车床主传动设计。由于CM6132车床是精密，高精密加

2、工车床，要求车床加工精度高，主轴运转可靠，并且受外界，振动，温度干扰要小，因此，本次设计是将车床的主轴箱传动和变速箱传动分开设计，以尽量减小变速箱，原电机振动源对主轴箱传动的影响。本次课程设计包括CM6132车床传动设计，动力计算，结构设计以及主轴校核等内容，其中还有A0大图纸的CM6132车床主传动的结构图、本次课程设计师毕业课程设计前一次对我们大学四年期间机械专业基础知识的考核和检验。它囊括了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等许多机械学科的专业基础知识，因此称之为专业课程设计。它不仅仅是对我们专业知识掌握情况的考核和检验，也是一次对我们所学的知识去分析，去解决生产实

3、践问题的运用。由于本次课程设计实践恰与2010年考研冲刺期冲突，因此在编写课程设计说明书，设计CM6132主传动结构图的过程中难免有不少纰漏和错误，恳请老师指正。第1章 CW6163卧式车床概述1.1 CW6163卧式车床具有如下特点(1) 车床的床身、床脚、油盘等采用整体铸造结构，刚性好，抗震性好，符合高速切割机床的特点。(2) 床头箱采用三支承结构，三支承均为圆锥滚子轴承，主轴调节方便，回转精度高，精度保持性好。(3) 进给箱设有公英制螺纹转换机构，螺纹种类的选择转换方便、可靠。(4) 溜板箱内设有锥形离合器安全装置，可防止自动走到过载后的机件损坏。(5) 机床纵向设有四工位自动进给机械碰

4、停装置，可通过调节碰停杆上得凸轮纵向位置，设定工件加工所需长度，实现零件的纵向定尺寸加工。(6) 尾座设有变速装置，可满足钻孔、铰孔的需要。(7) 机床润滑系统设计合理可靠，车头箱、进给箱、溜板箱均采用体内飞溅润滑，并增设线泵、柱塞泵对特殊部位进行自动强制润滑。1.2 卧式车床各部分的名称和用途(1) 变速箱：变速箱用来改变主轴的转速。主要由传动轴和变速车轮组成。通过操纵变速箱和主轴箱外面的变速手柄改变齿轮或离合器的位置，可使主轴获得12种不同的速度，主轴的反转是通过电动机的反转来实现的。(2) 主轴箱：主轴箱用来支撑主轴，并使其作各种速度旋转运动，主轴是空心轴，便于穿过长得工件；在主轴的前端

5、可以利用锥孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘，以便装夹工件。(3) 挂轮箱：挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的进给量；主要用于车削不同种类的螺纹。(4) 进给箱：进给箱用来改变进给量；主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杠获得不同速度。(5) 溜板箱：溜板箱用来使光杆和丝杠的转动改变为刀架的自动进给运动，光杆用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。(6) 刀架：刀架用来夹持车刀并使其作纵向、横向或斜向进给运动，它由以下几个部分组成：1) 床鞍 它与溜板箱连接，可沿床身导轨作纵向移

6、动，其上面有横向导轨。2) 中滑板 可沿床鞍上得导轨作横向运动。3) 转盘 它与中滑板用螺钉紧固，松开螺钉便可在水平面内扳转任意角度。4) 小滑板 它可沿转盘上面的导轨作短距离的移动，当转盘偏转若干角度后，可使小滑板作斜向进给，以便车锥面。(7) 方刀架 它固定在小滑板上，可同时装夹四把车刀，松开锁紧手柄，即可转动刀架，把所需要的车刀再换到工作位置上。1顶尖 2套筒锁紧手柄 3顶尖套筒 4丝杠 5螺母 6尾座锁紧手柄 7手轮 8尾座体 9底座(8) 尾座 尾座用于安装后顶尖以支持工件，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。(9) 丝杠 丝杠能带动大托板作纵向运动，用来车削螺纹。丝杠是车床中主要精密

7、件之一，一般不用丝杠自动进给，以便长期保持丝杠的精度。1.3 机床传动的特点及对电气控制系统的要求(1) 机床的主轴运动和进给运动由主电动机M1集中传动；(2) 主轴制动采用液压控制器；(3) 刀架移动由单独的快速电动机M3拖动；(4) 冷却泵由电动机M2拖动；(5) 进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，由一个手柄操纵通过机械机构来实现。第2章 电动机及其它电器元件的选择2.1 电动机的选择2.1.1 主轴电动机主运动和进给运动采用同一电动机，只计算主运动电动机功率即可，多数机床负载情况比较复杂，切削用量变化很大，不易准确地确定其负载情况。因此通常采用调查统计类比或采用

8、分析与计算相结合的方法来确定电动机的功率。已知主轴回转直径为40mm 转速 01400r/min 1.54根据卧式车床电动机功率计算公式：P=36.5D式中; P 主轴电动机功率（kw） D 回转直径（m） 由上式计算可得主轴电动机功率约为9 kw左右。2.1.2 冷却泵电动机冷却泵电动机的容量比较小，一般由经验数据来选取150w即可。2.1.3 快速移动电动机快速移动电动机所需功率，根据主电动机的功率选取，选择 1.1kw即可。2.2 电动机转速和结构式的选择2.2.1 转速的选择电动机功率的确定是选择电动机的关键，但也要对转速、使用电压等级及结构形式等项目进行选择。异步电动机忧郁它结构简单

9、、坚固、维修方便、造价低廉因此在机床中使用得到广泛应用。电动机的转速越低则体积越大，价格也越高，功率因数和效率也就低，因此电动机的转速要根据机械的要求和传动装置的具体情况加以选定。同步转速一般有3000/rmin、1500r/min、1000r/min、600r/min等几种，这是由于电动机的磁极对数的不同而决定。电动机转子转速由于存在着转差率，一般比同步转速略低2%5%。一般情况下，可选同步转速为1500r/min的电动机，因为这个转速下地电动机适应性较强，而且功率因数和效率也高。若电动机的转速与该机械的转速不一致，可选取转速稍高的电动机通过机械变速装置使其一致。 根据以上内容选择主电动机M

10、1转速为1440r/min，冷却泵电动机M2转速为2790r/min，快速移动电动机M3转速为1360r/min。2.2.2 结构式的选择一般的说，Y系列三相异步电动机是机床上常用的电动机，Y系列三相异步电动机是封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是全国统一的新的基本体系，本系列采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为ICO.141。因此，主轴电动机M1型号选择Y132M-4。冷却泵电动机采用专门的JCB-22系列油泵电机，由封闭自冷得三相异步电动机和单级离心泵组合而成，主要是给一般的机床和其它设备输送循环冷却液，该系列泵效率高，体积小，重量轻，运行平稳，安全可靠。刀架快速移动电动机选择通

11、用的Y系列电动机。因此电动机选择如下：主轴电动机M1型号：Y132M-4 、7.5kw 、1440r/min 、15.4A 、380V。冷却泵电动机M2型号：JCB-22 、150w 、2790r/min 、0.43A 、380V。快速移动电动机M3型号：Y90S-4 、1.1kw 、1400r/min 、2.8A 、380V。2.3 电器元件的选择2.3.1 自动空气开关QQ用于三相电源的引入和三台电动机的短路保护，根据空气开关的选择方法，主要选择额定电压，额定电流和允许分断的极限电流。（1）额定电流 自动空气开关的额定电流应等于或大于负载允许的工作电流。负载长期工作的电流为M1：15.4A

12、 M2：0.43A M3：2.8A 之和为18.63A。所以选择大于18.63A额定电流的空气开关。（2）额定电压选择额定电压为380V作为三相电源的引入。（3）电磁脱口的整定电流电磁脱扣的整定电流可以保护电动机的短路，它的选择方法就是大于负载正常工作的尖峰电流，对于电动机应为主轴电动机启动电流的1.7倍。启动电流Im=(5-7)In，如果选七倍的话，启动电流就是Im=107.8A，所以电磁脱扣的整定电流为107.8x1.7=183.26A，可整定为183A。所以选择的自动空气开关Q的型号为HZ10-25/23。2.3.2 控制按钮、指示信号灯及照明灯的选择（1）根据需要和操作的方便控制按钮选

13、择常用的LA系列的国产按钮。查手册选择控制按钮如下：SB3、SB4、SB6为LA10 黑色；SB1、SB2、SB5为LA10红色；SB7控制按钮则选择LA9。(2) 根据给定的控制回路的电压24V和36V可选择ZSD-0型号的指示信号灯HL1和HL2。（3）照明电路的电压为24V，所以为安全电压，可选择K-1，螺口，规格：40W 24V，作用：用于机床局部照明。2.3.3 热继电器FR1 、FR2的选择热继电器的选择，一般轻载启动或长期工作的电动机，选择两相结构的热继电器；当电源电压均衡性和工作环境较差时可选择三相结构的热继电器；而三角形接线的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。（1）热继

14、电器FR1的额定电流及型号的选择要根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流的原则。主轴电动机的额定电流为15.4A查相关手册，热继电器FR1的型号可选则JB16-20。热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流所以为16A。热元件的整定电流的选择应根据热继电器的型号和热元件的额定电流，一般可将热元件的整定电流调整到电动机额定电流的0.60.8倍。查表得出热元件整定电流的调节范围为10.016.0（A）所以整定电流为15.5A。(2) 热继电器FR2型号的选择同理根据热继电器FR1的选择可得热继电器FR2应选用JR16B-20型号。整定电流的范围是0.320.50（A）热元件的额定电流

15、为0.5A可整定为0.45A。2.3.4 熔断器FU1、FU2、FU3的选择熔断器类型的选择，应根据场合选择熔断器类型。电网配电一般用管式熔断器；电动机保护一般用螺旋式熔断器；照明电路一般用瓷插式熔断器；如果要保护可控硅元件则应选择快速式熔断器。很显然熔断器FU1应选择螺旋式熔断器，FU2和FU3应选择瓷插式熔断器。（1）熔断器FU1的选择对于变压器、电炉、和照明等负载，熔体的额定电流应略大于负载电流；对于输配电线路，熔体的额定电流应略小于或等于线路的安全电流。 Ist (A) 2.5 In = 式中 Ist为电动机的启动电流（A）。In为熔断器熔体电流，因为FU1对M2、M3两台电动机进行保

16、护的熔断器，所以熔体电流为： 2.8x 7 + 0.43 In 2.5 = 7.6 (A) 根据计算得出的数据，查表FU1选用RL1-15型螺旋式熔断器，配用10A的熔体电流。（2）熔断器FU2、FU3和FU4的选择由于熔断器FU2、FU3、FU4分别是保护控制回路、信号指示灯和照明电路，所以选择熔断器的型号为瓷插式RC1A-5，由于电路的电流较小所以配用最小等级的熔断体2A.2.3.5 交流接触器KM1、KM2、KM3的选择交流接触器类型的选择应依据负载电流的类型和负载的轻重来选择，即是交流负载还是直流负载，是轻负载还是重负载。接触器主触头额定电流的选择：（1）交流接触器KM1的选择接触器K

17、M1，根据主电动机M1的额定电流In=15.4A，控制回路电源为380V，需主触点三对，辅助常开触点两对，辅助常闭触点一对，据以上情况，接触器KM1选用CJ10-20。电磁线圈电压为380V。（2）交流接触器KM2、KM3的选择因为电动机M2和M3额定电流很小，接触器KM2、KM3可选用CJ10-5，电磁线圈电压为380V。2.3.6 控制变压器TC的选择变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，根据选用控制变压器的经验公式可得： Pt KtPxc=1.2（12 x 2 +33）VA =68.4(A)实际变压器容量应大于计算数值，在考虑照明、指示电路容量，可选用BK-100型号变压器或

18、BK-150型号变压器，电压等级为380V/127-36-24V，可满足辅助电路的各种电压需求。2.4 电气元件明细表 符号 名称 型号 规格数量 M1异步电动机Y132M-47.5kw 1440r/min 380V1 M2冷却泵电动机JCB-22150w 2790r/min 380V1 M3 异步电动机Y90S-41.1kw 1400r/min 380V1 Q自动开关HZ10-25/233极 500V 25A1 KM1交流接触器CJ10-20额定电流20A线电压380V1KM2、KM3交流接触器CJ10-5额定电流5A线圈电压380V2FR1热继电器JB16-20额定16A整定15.5A 1

19、 FR2热继电器JR16B-20额定0.5A整定0.45A 1 FU1熔断器RL1-15500V 熔体10A 3FU2、FU3、FU4熔断器RCA-5380V 熔体2A 2 TC控制变压器 BK-100100V 380V/127-36-24V 1SB1、SB2、SB5控制按钮 LA10 红色 3SB3、SB4、SB6控制按钮LA10 黑色 3 SB7控制按钮 LA9 1 HL1、HL2指示信号灯62T236V 绿色1 红色1 2 FL照明灯K-160W 白色 1第3章 电气传动方案3.1 CW6163卧式车床的电气调速调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压的方式有串联饱和

20、电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动：磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速横低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流

21、，便可改变离合器的输出转矩和转速。3.2 CW6163卧式车床的电气正反转控制将KM1的常闭串入KM2的线圈，是为了确保KM2通电前，KM1失电断开，其内部线圈断电失磁，铁芯靠弹簧带动机械触点机构复位后，KM2才能工作，主要为了防止相间短路！在重要场合，还会和按钮连锁等同时运用。正转控制：按下正转按钮SB1，接触器KM1线圈得电，KM1主触头闭合，电动机正转，同时KM1的自锁触头闭合，KM1的互锁触头断开。反转控制：按下反转按钮SB2，接触器KM1线圈失电，KM1的互锁触头闭合，接触器KM2线圈得电，从而KM2主触头闭合，电动机开始反转，同时KM2的自锁触头闭合，KM2的互锁触头断开。接触器互

22、锁：为了避免正反转两个接触器同时动作造成相间短路，在两个接触器线圈所在的控制电路上加上了电气联锁。即将正转接触器KM1的常闭辅助触头与反转接触器KM2的线圈串联，又将反转接触器KM2的常闭辅助触头与正转接触器KM1的线圈串联。这样两个接触器相互制约，使得任何情况下不会出现两个线圈同时得电的情况，起到保护作用。按钮互锁：复合启动按钮SB1，SB2也具有电气互锁作用。SB1的常闭触头串联在KM2线圈的供电线路上，SB2的常闭触头串联在KM1线圈的供电线路上，这种互锁关系能保证一个接触器断电释放后，另一个接触器才能通电动作，从而避免因操作失误造成电源相间短路，按钮和接触器的复合互锁使电路更安全可靠。

23、3.3 CW6163卧式车床电气控制原理图第4章 电气控制线路设计 2.1 CW6163卧式车床控制线路设计(1) 根据电气传动的要求，三台电动机应分别由接触器KM1、KM2、KM3控制机床的三相电源通过自动空气开关Q引入，并提供主电动机M1的短路保护。主电动机M1的过载保护，由热继电器FR1实现。冷却泵电动机M2的过载保护由热继电器FR2实现。快速移动电动机为短时工作，可不设过载保护。电动机M2、M3共用短路保护，由熔断器FU1实现。（2）控制电路设计考虑到操作方便，主电动机的起步和停止按钮应分别设在床头的操纵板上和刀架托板上，即为两处起停控制。由启动按钮SB3、SB4，停止按钮SB1、SB

24、2进行操纵。当主电机M1启动后，要有自锁。用KM1的辅助常开触点KM1并联在启动按钮两端。冷却泵电动机由SB5、SB6进行起停控制操作，装在床头板上。快速移动电动机M3工作时间短，为了操作灵活由按钮SB7和交流接触器KM3组成点动控制电路，不用自锁环节和过载保护。（3）信号指示和照明电路可设有电源指示灯HL2（绿色），当空气开关Q接通时立即发光显示，表示机床电气线路已处于供电状态，设指示灯HL1（红色）表示主电机是否运行。这两个指示灯由控制变压器输出6.3V供电，由接触器的常开辅助触点和常闭触点KM1来切换来电显示如图1右上方所示。在操作面板上设有交流电流表A，指示电动机定子绕组的线电流。这样

25、可根据电动机工作情况，调整切削用量，使电动机尽量满载运行，即可提高电动机的功率因数也可以提高生产率。（4）绘制CW6163卧式车床电气接线图结束语通过这次毕业设计我知道了很多关于卧式车床的知识，虽然在做毕业设计的过程中遇到很多问题，但是我也从中收获到了许多原来不知道的知识。我发现我对CW6163卧式车床的认识还很少，需要学习的东西还很多，多翻书是必不可少的。从理论到实践，在整整三个星期的日子里可以说是非常刻苦的，但是同时也学到了不少东西，既巩固了以前所学过的知识，而且还学到了平时接触不到的一些东西，我个人感觉毕业设计它并不像平时在书本上所学到的东西，它培养了我们独立思考和解决实际问题的能力，对

26、我们今后踏上工作岗位有很好的帮助，受益匪浅。在毕业设计的期间我到图书馆查相关书籍，在网上搜集许多资料。碰到自己不能解决的困难的时候便向老师请教，在这里真诚的感谢我的毕业设计指导老师李老师，由于您的帮助，才让我顺利的完成了我的毕业设计。这次毕业设计让我懂得了理论与实际相结合时很重要的，只有理论知识是远远不够的，必须把所学的理论知识与实际相结合，才能真正有所成就。参考文献【1】齐占庆等电气控制技术机械工业出版社2002【2】陈远玲等机床电气自动控制重庆大学出版社1998【3】周明博机械原理课程设计上海科学技术出版社1997【4】罗洪田机械原理课程设计指导书高等教育出版社1999【5】刘光源简明电工手册上海科学技术出版社2006