CA6140车床的电气控制设计

毕业设计(论文)CA6140车床的电气控制设计学院机电工程学院年级专业机械制造与自动化学号学生姓名指导老师学号：201201010101毕业论文题目：基于51单片机设计的万用表系部：机电工程系专业：机电一体化技术姓名：刘凯日期：2015年12月12日指导教师：刘凯摘要普通车床是车床中应用最广泛的一种，CA6140普通车床是比较典型的普通车床。由于CA6140普通车床的加工范围广，适于车削内外圆柱面，圆锥面以及旋转面，各种公制英制，模数和径节螺纹等，所以其结构复杂，而且自动化程度低，适用于单件小批生产。CA6140普通车床主要由机械本体和电气控制系统等组成。电气控制系统是普通车床的重要组成部分吧，在机械设备中起着神经中枢的作用。通过它对电动机的控制，能驱动生产机械，实现各种运动状态，达到生产加工的目的。不同的生产机械设备，或者同类型的机床设备，由于各自的工作方式、工艺要求不同，其电气控制系统也不尽相同。本文利用所学知识，以CA6140型卧式车床为例进行车床电气控制分析。关键词：CA6140；车床；电气控制目录第一章CA6140车床的概述............................................71.1、CA6240车床的主要功能及特点.....................................71.2、CA6140车床的型号意义及主要结构.................................7第二章CA6140车床对电气控制的要求..................................9第三章CA6140车床电气控制电路设计.................................103.1、主电路设计.....................................................103.2、控制电路设计...................................................113.2.1、主轴电动机M1的控制......................................123.2.2、冷却泵电动机的控制.......................................123.2.3、快速移动电机的控制.......................................123.2.4、信号指示与照明电路.......................................123.3、电路的保护环节.................................................12第四章控制电路中各元件的选择与技术数据............................144.1、电动机的选择...................................................144.2、控制变压器的选择...............................................144.3、熔断器的选择...................................................154.4、导线的选择.....................................................154.5、电路中各元件数据...............................................16第五章绘制综合电气控制原理图.....................................18结论................................................................20致谢................................................................21参考文献............................................................22第一章CA6140车床的概述1.1、CA6240车床的主要功能及特点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，并可以装上钻头或铰刀进行钻孔和铰孔等加工。本机床的主要特点是：主轴孔径大(φ72mm)，变速范围广(11-1600转/分)；主轴支承采用双列向心短柱滚子轴承与60度接触角双向推力向心球轴承组合，动静刚度高，抗震型高。主传动齿轮全部采用淬火磨削；床身采用超音频淬火，导轨面硬度在HRC45以上；精度保持性好。床头箱采用外循环润滑，有利于散热、降噪、防泄漏。操作系统简洁适用，指示明晰，定位准确，手感好。机床外形美观。床鞍和横向拖板可以快速进退。尾座可卸荷；尾座套筒直径大，刚性好。1.2、CA6140车床的型号意义及主要结构型号意义：如图1-1图1-1CA6140车床型号意义CA6140车床主要由主轴箱、车身、刀架及溜板、尾座、溜板箱、进给箱、丝杠和光杠等部件组成（如图1-2）。电动机的动力是由一台7.6KW笼型异步电动机通过V带传动，由主轴箱传到主轴，再由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转，变换主轴变速箱外手柄的位置，可以改变主轴的转速。进给运动也由主轴电动机拖动，主轴电动机传来的动力，经主轴箱，再由光杠或丝杠传至溜板箱，带动刀架作纵、横向进给运动。图1-2CA6140车床主要结构1-主轴箱；2-刀架；3-尾座；4-床身；5、9-床腿；6-光杠；7-丝杠；8-溜板箱；10-进给箱；11-挂轮第二章CA6140车床对电气控制的要求CA6140车床主要由主轴电动机、快速移动电机、冷却泵电机来实现各种运动方式，达到生产加工的目的。1.主轴电动机选用选用三相笼型异步电动机，不进行调速，为满足调速设计要求，采用机械变速。主轴要求正、反转，对于CA6140车床主轴的正反转由摩擦离合器来实现主轴正反转，电动机只作单向旋转。电动机容量不大，应采用直接启动。停车时为实现快速停车，一般采用机械或电气制动2.快速移动电动机采用点动控制，不需要正反转和调速，靠机械结构实现不同方向的快速移动。3.冷去泵电机与主拖动电动机有着联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机启动后方可选择启动与否；当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。冷却泵电机不需要正反转和调速4.电路中应具有必要的保护环节、安全可靠的照明电路和信号指示。第三章CA6140车床电气控制电路设计3.1、主电路设计根据电气控制的要求，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主电路主电路中共有三台电动机，图中M1为主轴电动机，用以实现主轴旋转和进给运动；M2为冷却泵电动机；M3为溜板快速移动电动机。M1、M2、M3均为三相异步电动机，容量均小于10kW，全部采用全压直接起动皆有交流接触器控制单向旋转。主轴电动机MI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10KM,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。带钥匙的低压短路器QS是电源总开关。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。M2、M3的容量都很小，加装熔断器FU1作短路保护。3.2、控制电路设计控制电路的供电电压是110V，通过控制变压器TC将380V的电压降为110V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。图3-2控制电路3.2.1、主轴电动机M1的控制SB1是红色的紧急停止按钮，SB2是绿色的启动按钮。合上QS，主轴电动机M1准备起动，指示灯HL亮，按下SB2，KM线圈得电，KM自锁触头闭合、KM主触头闭合、KM辅助常开触头闭合，主轴电动机M1起动运转。按下SB1，KM线圈失电，KM1触头复位，电动机M1失电停转。3.2.2、冷却泵电动机的控制如果车削加工过程中，工艺需要使用却液时，合上开关SA1，在主轴电动机M1运转情况下，KM1线圈得电，其主触头闭合，冷却泵电动机启动运转。由电气原理图可知，只有当主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M2才有可能启动，当M1停止运行时，KM常开触头断开,M2也就自动停止。3.2.3、快速移动电机的控制快速移动电动机M3的启动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制，它与中间继电器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄扳到所需要的方向，压下按钮SB3，KM3线圈得电，KM3主触头闭合，快速移动电机M3启动，溜板就向指定方向快速移动。3.2.4、信号指示与照明电路控制变压器TC的副边分别输出24V和6V电压，作为机床低压照明灯和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯，采用FU4作短路保护，由开关SA2控制；HL为电源的信号灯，FU3为信号灯的短路保护，合上电源开关QS，信号灯HL亮，表明控制电路有电。3.3、电路的保护环节1、电路电源开关是带有开关锁SA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SA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SA左旋，则触头SA(2-3)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、打开机床控制配电箱壁龛门，自动切除机床电源的保护。在配电箱壁龛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(2-3)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（1—4）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、为满足打开机床配电箱壁龛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（2-3）断开，此时QS线圈断电，QS开关仍可合上。当检修完毕，关上壁龛门后，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实现各部分电路的短路保护。第四章控制电路中各元件的选择与技术数据4.1、电动机的选择M1主轴电动机：Y系列电动机具有体积小、重量轻、运行可靠，结构坚固，外形美观等特点，起动性能好，具有效率高等特点，达到了节能效果。而且噪声低、寿命长、经久耐用。Y系列电动机适用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。Y132-4-B3型号电动机功率为7.5kW，频率为50Hz，转速为1450转/分，效率为87%，堵转转矩为2.2n.m，最大转矩为2.3n.m，所以此类型电动机能符合电路配置，并能有效完成工作。M2冷却泵电动机：AOB-25机床冷却泵是一种浸渍式的三相电泵，它由封闭式三相异步电动机与单极离心泵组合而成，具有安装简单方便.运行安全可靠.过负荷能力强.效率高.噪声低等优点，适合作为各种机床输送冷却液、润滑液的动力。此电动机输出功率为90W，扬程为4米，流量为25升/分，出口管径为1/2吋，能有效配合M1电动机使用。M3快速移动电动机：AOS5634功率为250W，电压为380V