普通机床电气电路设计与分析——韩旭

本科生课程设计报告

课程名称：电器原理与应用

题目：普通机床电气电路的设计与分析姓名：韩旭

学号：3073031091

学院：电气工程学院

专业：电气工程及其自动化指导教师：陈阳生提交日期：2010 年6 月29 日

普通机床电气电路的设计与分析

一、背景材料

普通卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。

1、主要结构和运动情况普通卧式车床结构主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、

丝杆和光杆等部分组

成，如图 1。

图 1

1—进给箱2—挂轮箱3—主轴变速箱4—溜板与刀架

5—溜板箱6—尾架7—丝杆8—光杆9—床身

车床的主运动为工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘带动工件旋转，其为车削加工时的主要切削功率。车削加工时，应根据加工工件，刀具种类、工件尺寸、工艺要求等来选择。不同的切削速度，普通车床一般采用机械变速，车削加工时，一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，要反转退刀，再以正向进刀继续进行加工，所以要求主轴能够实现正反转。

车床的进给运动是溜板带动刀架的横向或纵向的直线运动。其运动方式有手动和机动两种。主运动与进给运动由一台电动机驱动并通过各自的变速箱来调节主轴旋转或进给速度。

此外，为提高效率、减轻劳动强度，车床的溜板箱还能快速移动，称为辅助运动。

2、C650 车床对电气控制的要求

普通卧式车床由三台三相笼型异步电动机拖动，即主轴电动机M1、冷却泵电动机M2 和刀架快速移动电动机 M3。从车削加工工艺要求出发，对各电动机的控制要求是：

(1)主轴电动机M1, 11kW，采用全电压下的空载直接起动，能实现正、反向旋转的连续运行。为便于对工件作调整运动，即对刀操作，要求主轴电动机能实现单方向的点动控制，同时定子串入电阻获得低速点动。

(2)主轴电动机停车时，由于加工工件转动惯量较大，采用反接制动。加工过程中为显示电动机工作电流设有电流监视环节。

(3)冷却泵电动机 M2，200W，用以车削加工时提供冷却液，采用直接起动，单向旋转，连续工作。

(4)快速移动电动机 M3，2kW，单向点动、短时运转。 (5)电路应有必要的保护和联锁，有安全可靠

的照明电路。

3、电气控制电路图

图 2 普通车床电气原理图。

二、实验任务

1、分析车床的电气控制电路的工作原理（图 2）。

2、已知电动机 M1，M2，M3 功率分别为 15KW，300W，3KW，电压等级都是 380V。请仔细分析计算各主要元器件的工作参数和要求，并在此基础上，查阅产品样本，选择合适的型号，生产厂家，并说明选用的原则。

3、如果M1 主轴电机控制改为由变频器驱动，请设计变频器供电电路，设计变频器的接口电路，实现图 2 中，主轴电机的所有控制功能。同时，请说明有哪些变频器参数必须设置。

三、车床的电气控制电路的工作原理分析

1、主电路分析

三相交流电由隔离开关 QS 引入，熔断器FU1、FU2、FU3 分别为主电动机 M1、冷却泵电动机 M2 和快速移动电动机 M3 的短路保护，热继电器 FR1、FR2 分别为主电动机 M1、冷却泵电动机 M2 的过载保护，快速移动电动机 M3 为短时间隙工作，不设过载保护。KM1、KM2 分别控制主电动机 M1 的正反转，KM4 控制冷却泵电动机 M2 的运转，KM5 控制快速移动电动机 M3 的运转。电阻 R 为限流电阻，在点动起动和反接制动时接入主电路以限制过大的电流。在电机正常运转时，KM3 闭合将限流电阻R 短路，使电机运行在额定状态。

2、控制电路分析

(1) 主电动机的点动调整控制

按下 SB2，接触器 KM1 线圈得电（但不自锁，因为 KA 未得电），KM1 主触点闭合，由于 KM3 不得电，三相电源通过限流电阻R 接入电机M1，使电机起动。若松开SB2，则KM1 线圈失电，主电机停转。

(2) 主电动机的正反转控制

主电动机M1 的正转控制如下：按下SB3，KM3 线圈首先得电，其主触点闭合将限流电阻R 短路；KM3 动合触点闭合，从而 KA 线圈得电并自锁。KA 线圈得电后，KA 动合触点闭合，锁住 KM3，同时使KM1 线圈得电。KM1 主触点闭合，主电动机M1 正转；KM1 动合触点闭合形成自锁。此时，主电动机M1 连续正转。

主电动机M1 的反转控制也类似：按下SB4，KM3 线圈首先得电，其主触点闭合将限流电阻R 短路；KM3 动合触点闭合，从而KA 线圈得电。KA 线圈得电后，KA 动合触点闭合，锁住KM3，同时使KM2 线圈得电。KM2 主触点闭合，主电动机M1 反转；KM2 动合触点闭合形成自锁。此时，主电动机M1 连续反转。

KM1 和KM2 的动断触点分别接在对方的控制回路中，形成电气互锁，防止电机正反转接触器同时接通，使主回路短路。

(3) 主电动机的反接制动控制

主电动机在连续正转时，控制回路中KM1、KM3、KA 的动合触点都是闭合的，速度继电器的正转触头 KS-1 也是闭合的。当电机需要制动时，按下按钮 SB1，则 KM3 线圈失电，KM3 主触点断开使限流电阻接入主回路。线圈 KM1 也失电，从而断开三相正转电源。但由于电机的惯性，KS-1 仍然闭合，因此当松开 SB1 后，KM2 线圈得电，电机在接入限流电阻的情况下实现反接制动。当电机转速很低时，触头 KS-1 断开，KM2 失电，电机停转，反接制动结束。

主电动机反转时的反接制动过程与此类似。

(4) 刀架的快速移动和冷却泵控制

刀架的快速移动通过快速移动电动机 M3 来控制。扳动刀架手柄，压下行程开关 SQ，则接触器 KM5 得电，KM5 的主触点接通，使电动机 M3 转动，实现刀架快速移动。移开刀架手柄， KM5 线圈失电， M3 停止转动，从而刀架停止移动。

冷却泵电机 M2 通过起动按钮 SB6 和停止按钮 SB5 来控制。按下起动按钮 SB6，KM4 线圈得电并自锁，KM4 的主触点闭合，使电动机 M2 转动，驱动冷却泵，提供冷却液。按下停止按钮 SB5，则 KM4 线圈失电，M2 停止转动，冷却泵停止工作。

(5) 辅助电路