第4章(下)机床电气设计

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容量的电动机常用中间继电器充任接触器。
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5.控制变压器 变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，根据式(2-5) 可得：
PT K T Pxc 1.2(12 2 33)VA 68.4 VA
可知变压器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其它电路附加容 量，可选用BK-100型变压器或BK-150型变压器，电压等级： 380V/127-36-6.3V，可满足辅助回路的各种电压需要。
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三、控制线路设计中常见问题 1. 应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现象， 如图2-10。
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2. 设计电路时，应正确联接电器的线圈。 •在设计控制电路时，电器线圈的一端应接在电源的同一 端，如图2-11b。 •交流电器线圈不能串联使用，如图2-11a。
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a)错误 图2-11 具有反接制动的线路
b)正确
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3. 在控制线路中应尽量减少电器触点数，以提高线路的可靠性。图2-12 中例举一些触点简化的例子。
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图2-12 触点简化与合并
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4.设计控制线路时，应尽量减少联接导线的数量与长度。 如图2-13所示， c、d是不适当的接线方式，a、b是适当的。
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4.控制电路电源 考虑安全可靠及满足照明指示灯的要求，采用变压 器供电，控 制线路127V，照明36V，指示灯6.3V。 5.绘制电气原理图 根据各局部线路之间互相关系和电气保护线路，画成电气原理图， 如图2-16所示。
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机床电气线路设计 4.3 机床电气原理图设计
当机床的控制方案确定后，可根据各电动机的控制任务不同，参照典 型线路逐一分别设计局部线路，然后再根据各部分的相互关系综合成完整的 控制线路。
一、电气控制线路的电源
在电器控制线路较简单、电器元件不多的情况下，控制回路电源应 尽可能与主回路电源相同，也就是直接采用交流380V或22பைடு நூலகம்V，这样可以 简化供电设备。对于比较复杂的控制线路，控制电路应采用控制电源变 压器，将控制电压由交流380V或220V降至110V、48V或24V。这是从安 全角度考虑的。一般机床照明电路为36 V以下电源。这些不同的电压等 级，一般可由同一个控制变压器提供。 直流控制线路多用220 V或110V。对于直流电磁铁、电磁离合器，常 用24V直流电源供电
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机床设计一般流程及本章的内容：
设计 要求
总体技术方案设计
机械 部分 设计
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液压 部分 设计
电气 部分 设计
设计审核 制造、装配、调试
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机床电气线路设计 4.1 机床电气设计任务书的主要内容
1. 机床工作原理和主要技术性能 机床切削运动及切削用量、切削力。 传动系统图 总体布局 操纵要求 液压和气动系统的工作特性（液压原理图） 2. 机床的电气控制要求 主轴单向起停控制，多点控制； 冷却单向控制，主轴启动后才能开启； 快速进给电动控制； 进给运动双向限位控制； 显示主轴电流； 主电机和冷却电机过载保护； 有36伏照明灯； 电源和主轴工作指示灯； 短路保护。
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Q
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2.热继电器 主电动机M1额定电流23.0A，KR1可选用JR0-40型热继电器，热元 件电流为25A，电流整定范围为16~25A，工作时将额定电流调整为 23.0A。 同理，KR2可选用JR10-10型热继电器，选用1号元件，电流整定范 围是0.40~0.64A，整定在0.43A。
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FU
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4.继电器 接触器KM1，根据主电动机M1的额定电流Ie=23.0A，控制回路电源 127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，根 据上述情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为127V。 由于M2、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用JZ7-44交流中 间继电器，线圈电压为127V，触点电流5A，可完全满足要求。对小
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1．动合触点串联 当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电动作，可用几个 常开触点与线圈串联的方法实现。如图2-7a中，K1、K2、K3都动作接 通时接触器KM才动作，这种关系在逻辑线路中称“与”逻辑。 图2-7b是自动线各动力头加工完成后恢复原位且夹具拔销松开的监 控线路。
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机床电气线路设计 机床电气线路设计的表达——三图一表
电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量 等.
机床的电气接线图是根据电气原理图及各电气设备安装的布置 图来绘制的。安装电气设备或检查线路故障都要依据电气接线图。 接线图要表示出各电气元件的相对位置及各元件的相互接线关系， 因此要求接线图中各电气元件的相对位置与实际安装的位置一致， 并且同一个电器的各组成部分画在一起。还要求各电气元件的文字 符号与原理图一致。对各部分线路之间接线和对外部接线一般应通 过端子板进行，而且应该注明外部接线的去向。 为了看图方便，对导线走向一致的多根导线合并画成单线，可 在元件的接线端标明接线的编号和去向。 接线图还应标明接线用导线的种类和规格，以及穿管的管子 型号、规格尺寸。成束的接线应说明接线根数及其接线号，如图217所示。
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机床电气线路设计 4.2 机床电气设计的一般内容
机床电气设计应包括以下内容： • 拟定电气设计任务书 (设计依据)； • 确定电气传动控制方案（主电路）； • 设计电气控制线路图（控制回路）； • 选择电气元件，并制定电气元件明细表； • 设计操作台、电气柜及非标准电气元件； • 设计机床电气设备布置总图、电气安装图，以及电气接线图； • 编写电气设计说明书和使用操作说明书。
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机床电气线路设计 4.4 机床电气控制线路设计实例 ——设计CW6163型卧式车床的电气控制线路。
一、控制要求 • 机床主运动和进给运动由电动机M1集中传动，主轴运动的正反 向靠两组摩擦片离合器完成。 • 冷却泵由电动机M2拖动。 • 刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。 • 进给运动的纵向、横向和快速移动集中由一个手柄操纵。 电动机型号： 主电动机M1 Y160M-4 11 kW 380V 23.0A 1460 r/min 冷却泵电动机M2 JCB-22 0.15kW 380V 0.43A 2790 r/min 快速移动电动机M3 Y90S-4 1.1kW 380V 2.8 A 1400 r/min
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a) 图2-8 两地控制电路
b)
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3．动断触点串联 当几个条件仅具备一个时，继电器线圈就断电，可用几个动断 触点与控制电器线圈串联的方法来实现。图2-9中的SB0各停止按 钮也是如此。
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3.信号指示与照明电路 可设电源指示灯HL2 (绿色)，在电源开关Q接通后，立即发光 显示，表示机床电气线路已处于供电状态。设指示灯HL1 (红色) 显示主电动机是否运行。这两个指示灯可由接触器KM1的动合 和动断两对辅助触点进行切换显示。如图2-16右上方所示。 在操作板上设有交流电流表A，它串联在电动机主回路中(图 2-16)，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况 调整切削用量使主电动机尽量满载运行，提高生产率，并能提 高电动机功率因数。 设照明灯FL安全照明(36V安全电压)。
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主电动机 冷却泵电动机 快速移动电动机
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2．控制回路设计 考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上和刀架拖 板上分别设起动和停止按钮 SB1、SB2、SB3、SB4进行操纵。 如图2-15所示。接触器KM1与控制按钮组成带自锁的起停控制 线路。 冷却泵电动机M2由SB5、SB6进行起停操作，装在床头板上。 快速移动电动机M3工作时间短，为了操作灵活由按钮SB7与 接触器KM3组成点动控制线路，如图2-17所示。
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直连
变压 主 电 路 整流 触点组合 线 圈
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二、控制线路的设计规律 继电器控制线路有一个共同的特点，就是通过触点的 “通’’和“断’’来控制电动机或其他电气设备进而使运动 机构动作的。即使是复杂的控制线路，很大一部分也是动合和 动断触点组合而成的。为了设计方便把它们的相互关系归纳为 以下几个方面。
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a) b) 图2-7 自动线各动力头控制的部分监控线路
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2．动合触点并联 当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，所控制的继电器 线圈就能得电，这时可用几个动合触点并联来实现。这种关系在 逻辑线路中叫“或”逻辑。如图2-8a，只要K1、K2、K3其中之一 动作，KM就得电动作。图2-8b中SB2、SB4为两地控制起动按钮， 只要其中之一动作，接触器KM就动作，具备条件之一即可。
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图2—13 电气元件的合理接线
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5. 设计控制线路时应考虑各种联锁关系，以及电气系统具有的各种电 气保护措施，例如过载、短路、欠压、零压、限位等保护措施。 6. 在设计控制线路时也应考虑有关操纵、故障检查、检测仪表、信号 指示、报警，以及照明等要求。
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机床电气线路设计 4.5 机床常用电器的选择
按钮的选择： 型式：按压、旋转、自锁； 颜色：红、绿、黄、黑； 指示：带灯 特殊用途：急停按钮、带钥匙的旋钮； 内含触点的种类和个数
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三、选择电气元件 1.电源引入开关 Q主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停 电动机，可按电动机额定电流来选。显然应该根据三 台电动机来选。在中小型机床常用组合开关中，可选 用HZ10-25/3型，额定电流为25A，三极组合开关。
4．动断触点并联 当要求几个条件都具备时，电器线圈才断电，可用几个动断触 点并联，再与控制电器线圈串联的方法来实现。图2-9中自动线 预停时，可按“预停”按钮SB3，由动断触点K3、K10和K12所组 成的并联电路与接触器KM0线圈串联来保证。以实现当所有动力 头已经退回原位、夹具拔销松开、并在原来已发出“预停”信号 基础上，才能使KM0断电释放，将控制电路的电源切断。 5．保护电路 一般保护电器应既能保证控制线路长期正常运行，又能起到保 护电动机及其它电器设备的作用。一旦线路出故障，它的触点就 由“通”转为“断”。
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二、电气控制线路设计
1．主回路设计 根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分 别控制电动机M1、M2及M3，如图2-15所示。 机床的三相电源由电源引入开关Q引入。主电动机 M1的过载保护，由热继电器KR1实现。主电动机的短路 保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。冷却 泵电动机M2的过载保护由热继电器KR2实现。快速移动 电动机M3由于是短时工作，不设过载保护。电动机M2、 M3共同设 短路保护——熔断器FU1。
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热元件
动断触点
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3. 熔断器FU1、FU2、FU3 FU1是对M2、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为：
2.67 7+0.43 IR A 7.6A 2.5
可选用RL1-15型熔断器，配用10 A的熔断体。 FU2、FU3选用RL1-15型熔断器，配用最小等级的熔断体2A。