万能卧式铣床电气控制系统设计

1题目：万能卧式铣床电气控制系统设计班级：姓名：专业：机械工程及自动化课程名称：机电传动控制课程设计指导老师：2目录第1章课程设计目的3第2章课程设计主要内容3第3章课程设计题目描述与要求4第4章万能卧式铣床电气控制系统设计4第5章课程设计总结14附录一万能铣床电气原理图15附录二万能铣床零件清单16附录三万能铣床接线图17附图四万能铣床控制面板183第1章课程设计目的1.1具备机械、电气知识的综合运用能力；1.2具备分析机电传动控制系统的组成及原理的能力；1.3具备设计机电传动控制系统的基本电气原理图的能力；1.4具备编写设计说明书、操作说明书能力。第2章课程设计主要内容2.1分析对象：熟悉被控对象的组成、电力拖动的要求及控制的具体要求。2.2电路图设计：根据任务要求，设计主电路及其保护电路，根据任务的控制关系设计控电路及其保护电路，设计开关面板图，选定所需的电气元件，列出清单，修改图纸，定稿。2.3撰写说明书：编写电气原理说明书和操作说明书。2.4课程设计总结4第3章课程设计题目描述与要求题目：万能卧式铣床电气控制系统设计。万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，它采用继电接触器电路实现电气控制。电气原理图是由主电路、控制电路和照明电路三部分组成。主轴电动机拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关来实现正反转；进给电动机通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器来实现；冷却泵电动机供应切削液，且当主轴电动机启动后，用手动开关控制；3台电动机共用熔断器作短路保护，3台电动机分别用热继电器作过载保护。冷却泵由电动机M3拖动，只需要单向旋转。。第4章万能卧式铣床电气控制系统设计4.1电动机的选择参照网上资料选取电机表1铣床的电机参数参照表符号名称型号规格件数作用M1主轴电动机Y132M—4—B37．5KW，380V，1450r/min1主轴传动5M2进给电动机Y90L—41.5KW,380V,1400r/min1进给传动M3冷却泵电动机JCB—220.125KW,380V,2790r/min1冷却泵传动4.2电器控制线路设计4.2.1主电路设计（含设计思路说明，各部分设计原理图）图7.7卧式万能铣床主电气控制线路图。图中M1为主轴电动机，M2为工作台进给电动机，M3为冷却泵电动机。6主电路分析M1是主轴电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，因为主轴电动机正反转不频繁，所以用SA5控制相序转换。进给电动机M2的正、反转频繁，因此需要用接触器KM3和KM1进行倒相。熔断器FU1、FU2作短路保护。每台电动机均由热继电器作过载保护。4.2.2控制电路设计（含设计思路说明，各部分设计原理图）控制电路分析（1）主轴电动机M1的控制主轴电动机由接触器KM1控制，M1旋转方向由组合开关SA5预先选择。M1的起动、停止采用两地控制的方式，控制按钮一组安装在7工作台上，一组安装在床身上，可在此两处进行操作。①、M1的起动和停转图7.9是主轴电动机电气控制线路图，先将换相开关SA5扳到所需要的位置（正转或反转）。起动控制：按下SB1（或SB），接触器KM1线圈得电，KM1主触头闭合，M1起动运行，KM1辅助触头闭合，进给控制电路接通。停转控制：按下SB3（或SB4），KM1线圈断电。此时速度继电器KV正转动合触头闭合，KM2通电，电动机M1串入电阻R实现反接制动。当n≈0时，速度继电器KV动合触头复位，KM2线圈断电，M1停转，进给控制电路电源切断，反接制动结束。②、主轴的变速冲动主轴变速可在主轴不动时进行；也可在主轴旋转时进行，无需先按停止按钮，利用变速手柄与限位开关SQ7组成的联动机构进行控制。变速时，先把变速手柄下压，使它从第一道槽内拔出，再转动变速盘，选择所需要速度，然后慢慢拉向第二道槽，通过手柄压下开关8SQ7，其动断触头先断开，KM1线圈断电，M1失电；同时其动合触头闭合，KM2通电，M1反向冲动。然后将变速手柄迅速推回原位，使限位开关SQ7复位，接触器KM2断电，电动机M1停转，变速冲动过程结束。变速完成后，需再次起动电动机M1，主轴将在新的转速下旋转。（2）进给电动机M的控制工作台进给方向有左、右的纵向运动，前后的横向运动和上、下的垂直运动，是依靠进给电动机M2的正反转来实现的，正反转接触器KM3、KM4是由两个机械操作手柄控制的。其中一个是纵向机械操作手柄，另一个是垂直与横向机械操作手柄。这两个手柄各有两套，分别设在铣床的工作台正面与侧面，实现两地操作。图7.10为进给拖动电气控制线路图。图中SQ1、SQ2为纵向行程开关，SQ3、SQ4为垂直和横向行程开关。SA1为圆工作台选择开关，设有“接通”与“断开”两个位置。当不需要圆工作台运动时，将SA1置于“断开”位置，此时，触点SA1-1、SA1-3闭合，SA1-2断开。然后起动主轴电动机，KM1通电并自锁，为进给电动机起动做准备。下面对各种进给运动的电气控制电路进行简要分析。9①、工作台纵向左右运动工作台左右运动由工作台纵向操作手柄控制，有三个位置：左、中、右。当操作手柄扳向右位置时，通过其联动机构将纵向进给机械离合器挂上，同时压下向右进给的行程开关SQ1-1→接触器KM3通电→进给电动机→M2正转→工作台向右进给。向左进给时将手柄扳向左→压下SQ2-1→KM4通电吸合→M2反转→工作台向左进给。当需停止时，将手柄扳回中间位置，纵向进给结束，工作台停止运动。②、工作台垂直上下运动和横向前后运动的控制向上进给时将手柄向上→挂上垂直运动的离合器→压下SQ4，SQ4-1闭合→KM4通电吸合→M2反转→工作台向上进给。向下进给时将手柄扳向下→压下SQ3，SQ3-1闭合，SQ3-2断开→KM3通电吸合→M2正转→工作台向下进给。向前进给时将手柄扳向前→挂上横向运动的离合器→压下SQ3，SQ3-1闭合，SQ3-2断开→KM3通电→M2正转→工作台向前进给。10向后进给时将手柄扳向后→压下SQ4，SQ4-2断开，SQ4-1闭合→KM4通电吸合→M2反转→工作台向后进给。③、工作台的快速移动工作台三个方向的快速移动也是由进给电动机拖动的，当工作台已经进行工作时，如再按下快速按钮SB5或SB6使KM5通电，接通快速移动电磁铁YA，衔铁吸上，经杠杆将进给传动链中的摩擦离合器合上，使工作台按原运动方向实现快速移动。SB5或SB6松开时，KM5、YA相继断电，衔铁释放，摩擦离合器脱开，快速移动结束，工作台按原进给速度运动在进给变速时，为使齿轮易于啮合，电路中也设有变速“冲动”控制环节。进给变速冲动是由进给变速手柄配合进给变速冲动开关SQ6实现的。压合SQ触点SQ6-2先断开SQ6-1后闭合→电流经SA1-3、SQ2-2、SQ1-2→SQ3-2、SQ4-2→SQ6-1→KM3通电→M2正转→完成变速“冲动”。（3）圆工作台进给控制圆工作台的回转不需要调速，也不要求反转，因此仅由KM3控制即可。操作时，首先将SA1扳到“接通”位置，这时触点SA1-2闭合，SA1-3断开，按下主轴起动按钮SB1或SB2，主轴电动机M1起动后KM3即通电吸合，于是M2拖动圆工作台做单向旋转运动。4.2.3信号指示及照明电路照明电路控制通过按钮SA4来控制，SA1通过控制KM6来控制冷11却泵电机的转动。4.3电器元件的选择4.3.1热继电器利用电流的热效原理来工作的保护电器主要用作：三相异步电动机的过载保护由按钮、接触器、热继电器等组成的异步电动机直接起动控制电路热继电器的图形和文字符号4．3．2交流接触器KM用来频繁的接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并有欠（零）电压保护功能。交流接触器图形符号和文字符号4．3．3熔断器作用：利用金属的熔化来切断电路，以保护电器，短路保护。12结构：熔体（保险丝）和熔座（安装熔体）形状：片状、丝状、和笼状型号：常用的熔断器有瓷插式RCIA系列、封闭管式及螺旋式RL1系列等多种。熔断器图形符号和文字符号4．3．4按钮按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路’（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。4．3．5行程开关行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位13控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。位置开关的图形符号及文字符号4．3．6机床照明灯EL。型号：K-1，螺口规格：40W36V作用：机床局部照明因为在经过电源变压后变为36V的电源电压，所以用36V的K-1型的照明灯。4.4制定电气元件明细表见附录二4.5绘制电气元件安装及接线图见附图三14第5章课程设计总结这次课程设计通过组员的共同努力完成了设计任务，学到了很多也意识到了许多不足。首先通过组员的分工合作，提高了效率，让我们认识到了团结的力量和集体合作的重要性。通过这次设计，我们了解了铣床的构造和原理，复习了各个电气元件的功能，符号和工作原理，以及电机的专业知识，把所学的知识学以致用，在实践中总结经验，通过交流达到壹加壹大于二的效果，在设计过程中，老师的解惑也是大有裨益，很多不懂的地方经过老师的指点后茅舍顿开，才能把整体联系起来，达到系统看问题的目的，在此万分感谢指导老师。在设计的过程中也意识到许多的不足，比如绘图软件不会用，电气元件选择经验缺失，对现实状况的不了解，以至于很多元器件的选择毫无概念等一系列问题，我们将针对出现的问题作出改进，增强自身的能力。15附录一万能铣床电气原理图16附录二万能铣床零件请单符号名称型号规格件数作用KM1接触器CJO—2020A,110V1主轴启动KM2接触器CJO—1010A,110V1主轴停转KM3接触器CJO—1010A,110V1M2正转KM4接触器CJO—1010A,110V1M2反转KM5接触器CJO—1010A,110V1快速进给KM6接触器CJO—1010A,110V1M3转动KS速度继电器JY12A1反接制动SB3、4按钮LA2绿色2主轴启动按钮SB5、6按钮LA2黑色2快速进给按钮SB1、2按钮LA2红色2停止按钮SA1转换开关HZ1—10/E16三极1冷却泵电机启动SA2转换开关HZ1—10/E16三极１换刀开关SA3转换开关HZ1—10/E16三极１圆工作台转换SA4转换开关HZ1—10/E16三极1照明电路启动SA5转换开关HZ1—10/E16三极1M1换向开关SQ1限位开关LX1—11K开启式1向右进给SQ2限位开关LX1—11K开启式1向左进给SQ3限位开关LX2—131单轮，自动复位1向前、向下进给SQ4限位开关LX2—131单轮，自动复位1向后、向上进给SQ5限位开关LX3—11K开启式1快速与进给转换SQ6限位开关LX3—11K开启式1主轴变速冲动SQ7限位开关LX3—11K开启式1进给变速冲动QS1转换开关HZ1—60/E26三极1电源总开关QS2转换开关HZ1—60/E26三极1冷却泵开关FR1热继电器JRQ—4011A、3A1M1过载保护FR2热继电器JR10—103A、5A1M2过载保护FR3热继电器JR10—100.415A1M3过载保护FU1熔断器RL130A3总电源短路保护FU2熔断器RL110A3进给短路保护EL机床照明灯K-140W36V1提供照明FU3、FU6熔断器RL16A2控制电路短路保护FU4、FU5熔断器RL14A2照明电源短路保护R电阻ZB21.45W、15.4A2限制制动电阻17附录三万能铣床接线图18附图四万能铣床控制面板