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C650卧式车床电气控制电路设计
电气自动化专业电气0822班管恩奇
摘要:本文阐述了普通车床主要组成部件有:主轴箱、进给箱、溜板
箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。C650卧式车床主要用
于车削内外圆、端面、螺纹和定型表面,也可以用钻头、铰
刀等***进行钻孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工工作。
其切削包括主运动、进给运动及辅助运动,并对主电路、控
制电路和辅助电路进行设计。
关键词:主电路控制电路辅助电路
1、引言
车床的发展:古代的车床是靠手拉或脚踏,通过绳索使工件旋转,并手持***而进行切削的。1797年,英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床,并于1800年采用交换齿轮,可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年,另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。为了提高机械化自动化程度,1845年,美国的菲奇发明转塔车床。1848年,美国又出现回轮车床。1873年,美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床,不久他又制成三轴自动车床。20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。第一次世界大战后,由于军火、汽车和其他***的需要,各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率,40年
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代末,带液压仿形装置的车床得到推广,与此同时,多刀车床也得到发展。50年代中,发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床,70年代后得到迅速发展。
2、C650卧式车床的参数代号、组成和各个部件的功能
C650卧式车床的参数代号:50表示最大车削直径为500mm;6是组别代号,表示落地及卧式车床组;C表示车床。C650卧式车床主要由主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身等部件组成。
主轴箱:又称床头箱,它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速,同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量,一旦主轴的旋转精度降低,则机床的使用价值就会降低。
进给箱:又称走刀箱,进给箱中装有进给运动的变速机构,调整其变速机构,可得到所需的进给量或螺距,通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。
丝杠与光杠:用以连接进给箱与溜板箱,并把进给箱的运动和动力传给溜板箱,使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的,在进行工件的其他表面车削时,只用光杠,不用丝杠。
溜板箱:是车床进给运动的操纵箱,内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构,通过光杠传动实现刀架的纵向进给运
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动、横向进给运动和快速移动,通过丝杠带动刀架作纵向直线运动,以便车削螺纹。
刀架:用来装夹车刀并使其作纵向、横向和斜向运动,最多可以安装4把车刀。
尾架:尾座套筒内装入顶尖用来支承长轴类零件的另一端,也可装上钻头、铰刀等***,进行钻孔、铰孔等工作。当尾座在床身导轨上移到某一所需位置后,便可通过压板和固定螺钉将其固定在床身上。松开尾座底板的紧固螺母,拧动两个调节螺钉,可调整尾座的横向位置,以便顶尖中心对准主轴中心,或偏离一定距离车削长圆锥面。松开套筒锁紧手柄,转动手轮带动丝杠,能使螺母及与它相连的套筒相对尾座体移动一定距离。如将套筒退缩到最后位置,即可自行卸出带锥度的顶尖或钻头等工具。
床身:连接机床各主要部件,并保证各部件间有正确的相对位置。床身上的导轨,用以引导刀架和尾座相对于主轴的移动。
3、C650卧式车床电气控制电路的功能设计
、主电路的功能设计分析
QS为行程开关。熔断器FU1为主电动机M1的短路保护,热继电器FR1为其过载保护。限流电阻R在主轴点动时,限制起动电流,在停车反接制动时又限制过大的反向制动电流。电流表PA用来监视主电动机M1的绕组电流,由于M1功率很大,故PA接入电流互感器TA回路。当主电动机启动时,电流表PA被短接,机床工作时,可调整切削用量,使电流表PA的电流接近主电动机M1额定电流的
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对应值。KM1、KM2为正反转接触器,KM3用于短接电阻R接触器。KM4为接通冷却泵电动机M2的接触器,热继电器FR2为M2的过载保护。KM5接通快速电动机M3的接触器,由于M3点动短时运转,故不设置热继电器。主电机切削消耗功率大,但起动电流小,全压起动。
.2、控制电路的功能设计分析3
1、主轴电动机的点动控制:如图1所示按下点动按钮SB2不松手?接触器KM1线圈通电?主轴电动机M1进行降压起动和低速运转(限流电阻R串入电路中)。当松开SB2?KM1线圈立即断电?主轴电动机M1停转。正向起动按钮SB3?KM3线圈通电?常开辅助触点KM3(5-15)闭合?KA线圈通电?KA常开触点(5-10)闭合?
KM3线圈自锁保持通电,同时KA线圈也保持通电。
图1主轴电动机的点动控制原理图
2、正反转控制如图2所示:正向起动按钮SB3?KM3线圈通电
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?常开辅助触点KM3(5-15)闭合?KA线圈通电?KA常开触点(5-10)闭合?KM3线圈自锁保持通电,同时KA线圈也保持通电。SB3未松开时,由于KA的另一常开触点(9-6)闭合?KM1线圈通电?KM1的辅助常开触点(9-10)也闭合(自锁)?主电动机M1全压正向起动运行。松开SB3后,由于KA的二个常开触点(5-10、9-6)闭合,形成自锁通路。KM3线圈通电时,通电延时时间继电器KT通电,使电流表避免受起动电流的冲击。SB4为反向起动按钮,反向起动过程同正向时类似。
图2正反转控制原理图
3、C650车床采用反接制动方式,用速度继电器KS进行检测和控制。如图(3)所示:4(线号)?SB1常闭触点(4-5)?KA常闭触点(5-11)?KS正向常开触点KS-1(11-13)?KM1常闭触点(13-14)
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?KM2线圈(14-8)?FR1常闭触点(8-3)?3(线号)。主电动机M1就被串电阻反接制动,正向转速很快降下来,当降到很低时,KS的正向常开触点KS-l断开复位,从而切断了上述电流通路。
4、转动刀架手柄,限位开关SQ(5-19)被压动而闭合?接触器KM5线圈通电?快速移动电动机M3运转;当刀架手柄复位时,M3随即停转。按下SB6(16-17)?接触器KM4线圈得电并自锁?冷却泵电动机M2起动运转;按下SB5(5-16)?接触器KM4线圈失电?M2停转。
、辅助电路的功能设计分析
TC为控制变压器,二次侧有二路,一路为127V,提供给控制电路;另一路为36V(安全电压),提供给照明电路。置灯开关SA(30,31)于通状态时,照明灯EL(30-33)点亮;置SA为断状态时,EL就熄灭。
虽然电流表PA接在电流互感器TA回路上,但主电动机M1启动时对它的冲击仍然很大。为此,在线路中设置了时间继电器KT进行保护。当主电机正向或反向起动时,KT线圈通电,延迟时间伤未到时,TA就被KT延迟断开常闭触点短路,但电流步能流过电流表PA。延时几秒后断开常闭触点断开,电流能流过电流表PA才有电流指示。
4、C650卧式车床电气控制电路中各电气元件的型号选择
由于根据生产需要C650卧式车床需要三台电动机,即主电动机(Y123-4-B3、30KW、1450r/min)、冷却电动机(AOB-25、125W、2790r/min)、快速移动电动机(AOS5634、、1420r/min)。考虑
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到主电路中三台电动机都需要的断路、过流、过载保护,所以须在各自电路上接入断路器。根据3台电动机不同的额定电流来选择断路器,主电动机的断路器可选择ZT4DZ1586-150A,其他两电动机的断路器可选择ZT4DZ1586-5A和ZT4DZ1586-20A。而进线的总电源的断路器需根据3台电动机的电流与辅助控制线路电流之和来选择,可选择ZT4DZ1586-150A型号的断路器。
.1、主轴及进给运动电路中各电气元件的型号选择4
因为机械加工需要主轴能够正反转所以要用两交流接触器作正反转交换之用,(根据经验公式三相电机1KW?,因为主电机为额定容量为30KW所以其额定电流约为66A)根据主电机的额定电流选择这两个交流接触器的型号——CJT1-150,其线圈电压380V。在生产中为了限制主轴电动机点动和电动机启动时所带来的较大电流所以要在其电路中串入一电阻R,以发挥电动机的潜力。此电阻R一般采用ZX1系列铸铁电阻。铸铁电阻通过较大电流,功率大。该电阻R可按下列近似公式确定:R=190*Ist-Ist’/Ist*Ist’[t—未串电阻前的启动电流(A),一般Ist=(4~7)IN;Ist’—串连电阻后的启动电流(A),一般Ist’=(2~3)IN;IN—电动机的额定电流(A)],既R?。电路中其中一相线串入电流表来监视主电动机绕组电流来调整切削用量,使电流表的电流接近主电动机的额定电流的对应值。而又因电流表的额定电流较小所以须在电路中接入电流互感器以小流过电流表的电流,根据主电机的额定电流和电压可选择LMZJ1-,其额定电压为500V。考虑到生产中需要停车迅速,从成本上来说反接制动是最佳的选择。其所需的反接制动电路可由正反转
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电路完成,其限流电阻可用限制点动和启动时电流的电阻R,唯一缺少的是速度继电器,速度继电器可的型号可选择JY1。、冷却泵电路中各电气元件的型号选择
冷却泵电动机的工作过程只有正转,即只需用一个交流接触器来控制其运行即可,(根据经验公式三相电机1KW?)。根据此冷却泵控制电动机的额定电流可选择控制此电动机的交流接触器可选择CJT1-20,其线圈电压380V。
、快速移动电路中各电气元件的型号选择
快速移动电动机的工作过程也只需要一个交流接触器控制即可,(根据经验公式三相电机1KW?)。根据此制电动机的额定电流也可
0,其线圈电压380V。选择控制此电动机的交流接触器可选择CJT1-2
(所有电气元件的型号见附录2元器件明细表)
5、设计总结
感谢刘国全老师不厌其烦的细心指点。在设计过程中,遇到一些公式的选择等许多问题时,刘老师都会耐心地给我们指导,再自己慢慢理解,从框架的完善,到毕业设计内容的扩充,错误之处的纠正,刘老师都给了我们莫大的帮助。本次设计使我充分的理解C650卧式车床实际的工作环节,我们积极认真地对待,认真完成每一项任务。从开始进入课题的选择到毕业设计的顺利完成,有许多可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我真诚的谢意~
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致谢
感谢这两年期间与我一起经历风风雨雨的全班同学,有戴学良、王云俭、高诚力、金伟、金建辉、蒋宇涛、徐意、吴善洁、陈昌杨、金晓宇、张慧慧等知己同学,也感谢亲人的鼓励与支持,更感谢系主任与班主任吴津津老师的细心教导,才有今天的我。再次真诚的感谢你们~
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附录
附录1C650卧式车床电气原理图1张
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附录2电气元件明细表
代
名称型号及规格数量用途号
Y123-4-B3
M1主轴电动机1主传动用
30KW、1450r/min
AOB-25
M2冷却泵电动机1送冷却液用
125W、2790r/min
快速进给电动AOS5634溜板快速M31
、1420r/min移动
M1的过载FR1热继电器JR16-20/3D1
保护
M2的过载FR2热继电器JR16-20/3D1
保护
M3的过载FR3热继电器JR16-20/3D1
保护
CJT1-150最大额定电流150A
KM1交流接触器1控制M1正转
线圈电压380V
CJT1-150最大额定电流150A
KM2交流接触器1控制M1反转
线圈电压380V
CJT1-150最大额定电流150A
KM3交流接触器1短接电阻R
线圈电压380V
CJT1-20最大额定电流20A
KM4交流接触器1控制M2
线圈电压380V
CJT1-20最大额定电流20A
KM5交流接触器1控制M3
线圈电压380V
KA中间继电器JZ7-44线圈电压380V1辅助控制M1KT时间继电器JSS14A线圈电压380V1控制PA保护TA交流互感器LMZJ1-
电流
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