卧式铣床电气控制系统设计.docx

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卧式铣床电气控制系统设计

课程设计

设计题目：

机电传动课程设计

系别班级

学生姓名学号

指导教师职称

机电传动课程设计成绩评定表

系（部）：

班级：

学生姓名：

指导教师评审意见

评价

内容

具体要求

权重

评分

加权分

调研

论证

能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。

0.1

5

4

3

2

工作能力

态度

工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，

0.2

5

4

3

2

工作量

按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。

0.2

5

4

3

2

说明书的质量

说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。

0.5

5

4

3

2

指导教师评审成绩

（加权分合计乘以12）

分

加权分合计

指导教师签名：

年月日

评阅教师评审意见

评价

内容

具体要求

权重

评分

加权分

查阅

文献

查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力

0.2

5

4

3

2

工作量

工作量饱满，难度适中。

0.5

5

4

3

2

说明书的质量

说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。

0.3

5

4

3

2

评阅教师评审成绩

（加权分合计乘以8）

分

加权分合计

评阅教师签名：

年月日

课程设计总评成绩

分

题目6设计一台卧式铣床的电气控制系统

主要技术参数和拖动控制要求：

1、工作台工作面（宽度×长度）（mm）400×1600；

2、要求主轴电动机直接起动，具有制动功能；

3、工作台空行程时快速移动；

4、要求切削时提供切削液；

5、变速时要求点动方式，变速冲动以便齿轮啮合；

6、必要的照明、信号显示。

7、各电动机参考功率：

主轴电动机，11KW；进给电动机，3KW，冷却泵电动机，0.125KW。

第1章课程设计目的5

第2章课程设计主要内容5

第3章课程设计题目描述及要求6

第4章万能卧式铣床电气控制系统设计6

第5章课程设计总结16

附录一万能铣床电气原理图17

附录二万能铣床零件清单18

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

第3章课程设计题目描述及要求

题目：

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卧式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

Y160L-4

11KW，380V，1450r/min

1

主轴传动

M2

进给电动机

YEJ100L-4

3KW,380V,1400r/min

1

进给传动

M3

冷却泵电动机

JCB—22

0.125KW,380V,2790r/min

1

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）下图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。

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KM4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

 下图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SB2），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，利用变速手柄及限位开关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SQ7，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，另一个是垂直及横向机械操作手柄。

这两个手柄各有两套，分别设在铣床的工作台正面及侧面，实现两地操作。

 下图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”及“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。

①、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。

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。

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

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。

附录一卧式铣床电气原理图

附录二卧式铣床零件请单

符号

名称

型号

规格

件数

作用

KM1

接触器

CJO—20

20A,110V

1

主轴启动

KM2

接触器

CJO—10

10A,110V

1

主轴停转

KM3

接触器

CJO—10

10A,110V

1

M2正转

KM4

接触器

CJO—10

10A,110V

1

M2反转

KM5

接触器

CJO—10

10A,110V

1

快速进给

KM6

接触器

CJO—10

10A,110V

1

M3转动

KS

速度继电器

JY1

2A

1

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

1

M1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

快速及进给转换

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—40

11A、3A

1

M1过载保护

FR2

热继电器

JR10—10

3A、5A

1

M2过载保护

FR3

热继电器

JR10—10

0.415A

1

M3过载保护

FU1

熔断器

RL1

30A

3

总电源短路保护

FU2

熔断器

RL1

10A

3

进给短路保护

EL1

机床照明灯

K-1

40W36V

1

提供照明

EL2

机床信号灯

K-2

10W6V

1

供电指示灯

FU3、FU6

熔断器

RL1

6A

2

控制电路短路保护

FU4、FU5

熔断器

RL1

4A

2

照明电源短路保护

R

电阻

ZB2

1.45W、15.4A

2

限制制动电阻