T68镗床课程设计.docx

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T68镗床课程设计

 课程设计

T68卧式镗床电气控制设计

一．工作原理图设计

1．镋床1

1-1．功能1

1-2．种类及用途1

2．T68卧式镗床1

2-1．结构1

2-2．性能特点1

2-3．用途2

2-4．动作分析2

2-5．电气控制2

2-6．原理图3

2-6-1．主电路设计概述4

2-6-2．控制电路设计概述4

1．主电机M1的可逆运行控制设计4

2．主电机M1的变极调速控制设计4

3．主电机M1的点动控制设计5

4．主电机M1的反接制动和停车设计5

5．主电机变速冲动控制设5

6．快速电动机M2可逆运行的控制设计6

7．连锁保护设计6

二．位置图7

三．接线图7

四．元器件选择一览表9

五．设计小结10

一．工作原理图设计

1．镋床

1-1．功能

镗床是一种精密加工机床，用来镗孔、钻孔、扩孔和铰孔等，主要用来加工精确度高的孔以及各孔间距离和各孔轴心线要求较为精确的零件。

1-2．种类及用途

按机构和用途分，镗床可分为卧式镗床、立式镗床、坐标镗床、金钢镗床和专用镗床等，其中卧式镗床和坐标镗床应用较为普遍，坐标镗床加工精度高，适合于加工高精度坐标孔距的多孔工件，而卧式镗床是一种通用性很高的机床，除了镗孔外，还可以进行钻、扩，铰孔、车削内外螺纹、车削外圆柱面和端面、铣削平面等。

2．T68卧式镗床

2-1．结构：

说明：

T68卧式镗床的结构主要由床身、前后立柱、镗头架、工作台、尾架台等部件组成。

在床身的一端固定有前立柱，前立柱的垂直导轨上装有镗头架，镗头架可沿导轨垂直移动，镗头架中装有主轴部件、主轴变速箱、进给箱及操纵机构等部件。

刀具固定在镗轴前端的锥形孔里，或装在花盘的刀具溜板上。

在床身的另一端装有后立柱，后立柱可沿床身导轨做纵向的左右移动。

后立柱的垂直导轨上安装有尾架，用来支撑镗杆的末端，尾架随镗头架同时升降，保证两者的轴心在同一直线上。

下溜板可沿床身中部的导轨做纵向的左右移动，上溜板可沿下溜板上的导轨作横向的前后移动，工作台相对于上溜板可作回旋运动。

2-2．性能特点：

（1）机床及其主轴系统具有较高的钢性，能满足具有多种不同转速的加工要求。

（2）主电动机具有足够的功率。

（3）机床的主轴变速和进给的变速范围大，有较高的生产能力。

　（4）机床上采用了选择式单手柄变速操纵装置。

此外还采用了慢速冲击装置，以便于齿轮能顺利地啮合，从而使机床在开动中能迅速地变换主轴转速和进给量。

　　（5）不许同时开动的机构都设有互锁装置。

　　（6）拉或推操纵杆，就能使各移动部件作双向的快速移动，此时并不需搬动进给换向手柄。

　　（7）各运动机构的操纵位置集中，所以操纵简便，在机构进给时只要先操纵手柄，再按下操纵杆即可分别获得主轴或主轴箱工作台纵、横向等不同两个方向上的机动进给。

　　（8）各运动部件的夹紧是用单手柄操纵的，操作简便，减少了辅助工时。

2-3．用途：

（1）T68卧式镗床是万能性的机床，适用于机器制造业的各种孔和平面的加工。

特别适用于加工黑色金属零件。

（2）T68卧式镗床上具有平旋盘径向刀架，能镗削尺寸较大的孔和平面。

　（3）T68卧式镗床还可以单独的或借增加一定的工艺装备，在各种大、中型零件如变速箱、减速箱及曲轴箱体等进行精度较高的钻、镗、扩及铰孔等工作。

　（4）主轴的钢性较强，除使用平旋盘进行铣削外，还可以在主轴上安装铣刀来进行铣削。

　（5）机床备有常用的附件，其中包括加工螺纹用的附件。

2-4．动作分析：

（1）主运动：

镗轴和花盘的旋转运动

（2）进给运动：

镗轴的轴向进给运动，花盘的径向进给运动，镗头架的垂直进给运动，工作台横向、纵向进给运动。

（3）辅助运动：

工作台的旋转运动，后立柱的水平移动，尾架的垂直移动

说明：

在工作时，镗轴一面旋转一面沿轴向作进给运动，而花盘只能旋转，装在其上的刀具溜板可作垂直于主轴轴线方向的径向进给动作。

镗轴和花盘主轴分别有各自的传动链传动，因此镗轴于花盘可独自旋转，也可以不同转速同时旋转。

2-5．电气控制：

（1）主电机：

拖动主运动和进给运动

要求：

a）直接启动

b）可逆运行

c）反接制动

d）变极调速

e）点动控制

f）变速冲动（反复）

（2）快速移动电机：

拖动镗床各部分，缩短调整工件和刀具间相对位置的时间。

要求：

a）直接启动b）可逆运行

说明：

主电机低速时直接起动，高速时先低速启动，延时后转为高速运转。

为了确保制动准确，迅速，设电气制动环节。

工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动进给设联锁。

由于镗床运动较多，故有必要的连锁保护以及过载和限位保护。

为便于变速时齿轮的顺利啮合，设有低速冲动环节。

2-6．原理图

根据T68镗床的结构、功能特点和电气控制要求，设计电气原理图如下：

电气原理设计思路概述：

2-6-1．主电路设计概述：

主电机M1的正反转由接触器KM1和KM2控制，接触器KM3的主触点和制动电阻R并联，当M1起动和运行时，KM3通电吸合，将电阻R短接，反接制动时KM3通电释放，主电路中有两相串入电阻R进行制动停车。

KM4和KM5的主触点控制定子绕组联结来选择主电机M1的高、低、转速。

KM4通电吸合时，定子绕组三角形联结，低速。

KM5通电吸合时，定子绕组双星形联结，高速。

热继电器FR做M1的长期过载保护。

快速移动电机M2用KM6和KM7做正反转控制。

用FU2做短路保护。

因M2是短时工作，因此不加过载保护。

2-6-2．控制电路设计概述：

各行程开关名称及作用：

SQ：

高低速行程开关（闭合为高速，断开为低速）

SQ1、SQ3：

变速行程开关（变速时断开，未变速时闭合）

1．主电机M1的可逆运行控制设计：

（假设为低速，SQ断开）

1）原理：

改变通电相序。

2）执行元件：

SB2（正转），SB3（反转）。

3）过程分析：

3-1）正转：

按下SB2，中间继电器KA1通电吸合并自锁，触电（20-14）动作，使KM3通电吸合（SQ1、SQ3闭合）.KM3的主触点动作，使R短接。

保证M1在全压下直接启动。

同时KM3的辅助触点（11-24）闭合，触点KA1（23-24）闭合，使接触器KM1通电吸合，触点KM1（9-21）闭合，使接触器KM4通电吸合。

这样，主电路中KM1、KM3、KM4主触点闭合，电动机M1在三角形接法下正向全压直接启动（低速运行）.

3-2）反转：

按下SB3中间继电器KA2通电吸合并自锁，触电（20-14）动作，使KM3通电吸合（SQ1、SQ3闭合）.KM3的主触点动作，使R短接。

保证M1在全压下直接启动。

同时KM3的辅助触点（11-24）闭合，触点KA2（24-25）闭合，使接触器KM2通电吸合，触点KM2（9-21）闭合，使接触器KM4通电吸合。

这样，主电路中KM2、KM3、KM4主触点闭合，电动机M1在三角形接法下反向全压直接启动（低速运行）

2．主电机M1的变极调速控制设计

1）原理：

改变磁极对数。

2）执行元件：

SQ（通过机械控制实现闭合或断开）

3）过程分析：

3-1）低速：

低速时，SQ断开。

电动机定子绕组被接成三角形。

正反转控制如上所述。

3-2）高速：

设计原则：

高速时先低速启动，延时后转为高速运转。

高速时，SQ闭合，按下启动按钮后，在KM3通电的同时，KT也通电吸合，电动机在三角形接法下低速启动并经一段时间的延时后，触点KT（21-26）断开，KM4断电释放，触点KT（21-28）闭合，KM5通电吸合。

主电路中KM4和KM5分别动作，使M1定子绕组改接成双星形，高速运转。

实现电动机按低速档启动再自动转接成高速档运转的自动控制，降低启动时的机械冲击的损耗。

3．主电机M1的点动控制设计

1）原理：

不要自锁。

2）执行元件：

SB4（正转）,SB5（反转）。

3）过程分析：

3-1）正转：

按下点动按钮SB4，KM1和KM4通电吸合，M1定子绕组串入R联结成三角形低速启动，松开SB4后，电动机自然停车，实现电动控制。

3-2）反转：

按下点动按钮SB5，KM1和KM4通电吸合，M1定子绕组串入R联结成三角形低速启动，松开SB5后，电动机自然停车，实现电动控制。

4．主电机M1的反接制动和停车设计

1）原理：

由于系统惯性较大，制动要求迅速且不频繁。

故采用电源反接制动

通过改变电动机的通电相序，达到制动的目的。

由于电源反接制动时，转子和定子旋转磁场的相对速度接近于2倍的同步转速，以致使反接制动电流相当于全压启动时启动电流的2倍。

为防止绕组过热和减小制动冲击，设计在电动机定子电路中串入反接制动电阻R。

此外，根据电源反接的机械特性，当电动机转速接近零时应及时切断三相电源，否则，电动机将会反向启动。

为此，设计在控制电路中用速度继电器KS进行自动控制。

2）执行元件：

SB1，KS（自动控制）。

3）过程分析（假设为正转）：

当电动机在运行时，KS的正向动合触点KS-1（21-25）闭合。

按下SB1，触点SB1（9-10）断开。

KA1，KM1，KM3，KM4（高速时为KA1，KM1，KM3，KM5，KT）相继断电。

同时触点SB1（9-21）闭合，使KM2通电吸合并自锁，使KM4通电吸合。

电动机M1在三角形接法下串入电阻R反接制动。

当电动机转速下降到KS的复位转速时，触点KS-1（21-25）断开，使KM2断电释放，触点KM2（9-21）断开，使KM4断电释放。

主电路中KM2、KM4主触点断开，切断电动机的三相电源，防止反向启动。

反接制动结束，电动机自由停车至零。

5．主电机变速冲动控制设计

1）原理：

设变速冲动环节是为了便于变速时齿轮的顺利啮合。

由于镗轴的变速是通过操纵盘的操作手柄实现。

为减少能耗，在拉出操作手柄后应使电动机的转速下降，设计一反接制动环节来实现。

在推入操纵杆时，如果齿轮顶住手柄而推合不上时，就需要电动机间隙地启动和反接制动，使电动机M1处于低速运行状态，以利于变速齿轮的啮合。

在齿轮啮合好后，变速操纵手柄推回原位，此时让电动机正常启动运转。

2）执行元件：

由于变速时通过机械操作实现，因此，设有行程开关来发出电信号。

各行程开关名称及作用如下：

SQ1、SQ2：

主运动变速行程开关。

SQ1：

拉出手柄时动作；SQ2：

推入手柄时动作。

SQ3、SQ4：

主运动变速行程开关。

SQ3：

拉出手柄时动作；SQ4：

推入手柄时动作。

3）过程分析（镗轴）：

拉出手柄时，触点SQ1不再被压，触点SQ1（11-17）断开，KM3、KT断电释放，触点KM3（11-24）断开，使KM1断电，电动机M1处于自然停车状态。

同时触点SQ1（9-21）闭合，此时电动机在惯性作用下转速仍很高，KS正向触点KS-1（21-22）断开，KS-1（21-25）闭合，使KM1断电，KM2通电，电动机反接。

KT的断电使KM4通电，KM5断电，使电动机定子绕组接成三角形。

电动机M1串电阻反接制动，转速迅速下降。

推入手柄时，若齿轮顶住手柄。

将压下SQ2，触点SQ2（22-23）闭合。

当电动机转速下降到KS的复位转速时，触点KS-1（21-25）断开，触点KS-1（21-22）闭合，KM1通电，KM2断电，电动机串电阻正向启动，转速重新上升。

转速上升到KS的动作转速时，KS-1（21-25）闭合，KS-1（21-22）断开，KM1断电，KM2通电电动机串电阻反接制动，转速迅速下降。

转速下降到KS的复位转速时，M1又正向启动。

这样间隙地启动和反接制动，使电动机处于低速运转状态，有利于变速齿轮的啮合。

当齿轮啮合好后，SQ1重被压下，SQ2不受压，KM3通电，使KM1也通电，电动机便在新的转速下重新启动运转。

进给运动变速时工作情况与镗轴变速相同，但是与其对应的行程开关是SQ3、SQ4。

6．快速电动机M2可逆运行的控制设计

1）原理：

快速移动电机用来拖动镗床各部分，缩短调整工件和刀具间相对位置的时间。

在操作时通过操作手柄来控制。

因此，设计使用行程开关来转变信号。

2）执行元件：

SQ7：

正向快速移动行程开关

SQ8：

反向快速移动行程开关

3）过程分析：

手柄在“正向”的位置时，SQ7被压下，KM6通电，使M2正转，拖动机床进给机构快速正向移动。

手柄在“反向”的位置时，SQ8被压下，KM7通电，使M2反转，拖动机床进给机构快速反向移动。

7．连锁保护设计

由于T68镗床运动部件较多，为防止机床或刀具损坏，保证主轴进给和工作台进给不能同时进行。

设计用SQ5和SQ6来进行连锁保护。

SQ5和SQ6的动断触点并联后串接在控制电路中，当工作台和镗头架自动进给手柄扳到自动进给位置时，SQ5被压下，触点断开；当镗轴和花盘刀架自动进给手柄扳到自动进给位置时，SQ6被压下，触点断开。

无论哪种都会使控制电路被切断，使机床不能工作。

实现连锁保护。

二．位置图：

三．接线图：

四．元器件选择一览表：

代号

名称

规格和型号

数量

作用及用途

M1

电动机

J02-51-2/47.5KW

1

带动主轴旋转

M2

电动机

J02-31-2/42.2KW

1

驱动快速移动

KM1

交流接触器

1

控制M1正转

KM2

交流接触器

1

控制M1反转

KM3

交流接触器

1

短接限流电阻

KM4

交流接触器

1

控制M1低速旋转

KM5

交流接触器

1

控制M1变速旋转

KM6

交流接触器

1

控制M1正速

KM7

交流接触器

1

控制M1反速

KA1

中间继电器

J27-44

1

控制M1正速

KA2

中间继电器

J27-44

1

控制M1反速

KT

时间继电器

JS7-2A

1

控制M1变速旋转

KS-1

速度继电器

JY1380V/2A

1

控制M1反转制动

KS-2

速度继电器

JY1380V/2A

1

控制M1正转制动

QS

电源开关

HZ2-25/3

1

电源总开关

SB1

按钮

LA2

2

控制M1停止按钮

SB2

按钮

LA2

1

控制M1正转启动

SB3

按钮

LA2

1

控制M1反转启动

SB4

按钮

LA2

1

控制M1正转点动

SB5

按钮

LA2

1

控制M1反转点动

SQ

行程开关

LX5-11

1

M1变速接触

SQ1

行程开关

LX1-11J

2

连锁保护

SQ2

行程开关

LX3-11K

1

连锁保护

SQ3

行程开关

LX1-11K

2

主轴变速旋转

SQ4

行程开关

LX1-11K

1

进给变速

SQ5

行程开关

LX1-11K

1

进给变速冲动

SQ6

行程开关

LX1-11K

1

主轴变速冲动

SQ7

行程开关

LX1-11K

2

M2反转限位

SQ8

行程开关

LX1-11K

2

M2正转限位

TS

变压器

BK-3003800/110V24V

1

控制照明电源

FR

热继电器

JR0-40整定电流16A

4

M1过载保护

FU1

熔断器

RL1-60/40

3

M1短路保护

FU2

熔断器

RL1-15/15

3

短路保护

FU3

熔断器

RL1-15/2

1

工作照明短路保护

FU4

熔断器

RL1-15/2

1

控制电路短路保护

R

电阻

2B1-0.9

2

M1限流电阻

五．设计小结

今天周四，明天就要上交我们的设计成果和进行答辩了。

虽然我以前也进行过电子技术的课程设计，但这次的课程设计却让我有一番不一样的体会。

从上周三张老师布置下课题，并说这次的课程设计可以用电子稿打印后。

一回宿舍我就开始工作了，心想着用电子稿打印，总算可以弥补我书写上的不足。

首先是画图，我用我们这学期刚学的Protel一个一个元件的制作好元件库，那些看似很简单的元件，制作起来很麻烦。

有很多次我都想用铅笔画两下算了，但一想到这是一次很好的巩固所学知识的机会便坚持了下来。

第二天画原理图的时候，本以为只要把画好的元件摆放好，再画导线就可以了，但是没想到有的元件之间的比配不好。

没办法，只好一边画原理图，一边对一些元件进行更改。

把图画好以后了，就是原理设计叙述了。

我认为这才是这次设计的重点。

很多同学在网上随便找一份资料再抄一下，用处不大。

我先讲书本和笔记上记录的看了一遍，然后再结合自己的理解，多问自己“为什么这样设计”，写下了自己的“设计思路”。

在这一周的设计过程中，我不仅将T68镗床的基本知识复习了一遍，而且弄懂了一些以前不清楚的问题，例如为什么要用电源反接制动，为什么要串电阻。

同样，使用电脑来完成我的设计文稿，也让我对如何利用现代软件来进行电气原理设计有了更好地理解。

一周的课程设计，很快就过去。

但是我在这一周学到的却永远也不会忘记。