课程设计 王驰

西安科技大学继续教育学院《电力拖动技术课程设计》报告书切削刀架控制电路课程设计专业：电气自动化学生姓名：王驰班级： 09电气自动化大专指导老师：邓凡提交日期： 2012 年 4 月摘要在现代工业产业中，为了提高劳动生产率、降低成本、减轻工人的劳动负担，要求实现整个生产工艺过程全盘自动化。

例如机床的自动进刀、自动退刀、工作台往复循环等加工过程自动化，高炉实现整个炼铁过程的自动化等等。

由于自动化程度的提高，只有简单的联锁控制已不能满足要求，需要根据工艺过程的特点进行控制。

这里我们以钻孔加工过程自动化为例介绍实际生产过程自动化的一个重要的基本规律——按控制过程的变化参量进行控制的规律，本文将详细介绍切削加工刀架控制电路系统的设计思路、过程及原理分析，该系统可以实现刀架的自动循环、无进给切削以及快速停车。

关键字：刀架无进给切削自动循环Abstract:In modern industry production, in order to enhance the labor productivity, reduces the cost, lightens worker's work burden, the request realization entire production technological process overall automates.For example the engine bed automatic feed, draws back the knife, processing process automations and so on work table reciprocation circulation automatically, blast furnace realization entire iron-smelting process automation and so on.As a result of automaticity enhancement, only then the simple interconnection control has not been able to satisfy the request, needs to carry on the control according to the technological process characteristic.Here we change into the example by the drill hole processing process to introduce automatically the actual production process automation an important basic rule - - will carry on the control according to the controlled process change parameter the rule, this article is detailed introduced the machining tool rest control circuit system the design mentality, the process and the principle analysis, this system might realize the tool rest autocycle, the non-to feed cutting as well as the fast parking.Key words: Tool rest non-to feed cutting autocycle前言我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。

我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。

用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国内市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。

所以必须提高机床的数控化率。

对于我国实际情况，大批量的购置数控机床是不实现也是不经济，只有对现有的机床进行数控改造。

数控改造相对购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机油很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面，其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序的顺序自动去执行，从而实现自动化，数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工作的加工，从而实现“柔性自动化”。

改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求，改造可以精确计算出急促昂的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。

另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构造地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。

数控制改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。

由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，以成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要内容之一。

目录第1章系统概述 (4)1.1设计任务及要求 (4)1.2系统框图及实现的原理 (4)1.3 电动机的保护应采取的保护 (5)第2章系统单元的设计与分析 (7)2.1 自动循环 (7)2.2 无进给切削 (9)2.3快速停车 (10)2.4 方案的总体设计 (11)第3章系统电路元器件参数计算及选择 (13)3.1电动机的选择 (13)3.2低压断路器的选择 (14)3.3熔断器的选择 (15)3.4交流接触器的选择 (15)3.5继电器的选择 (16)3.6控制开关的选择 (17)3.7其他元件的选择 (18)第4章电气安装接线图的设计 (2)4.1 电气安装接线图的原则 (2)第5章故障分析 (3)总结 (5)致谢 (6)参考文献 (7)附录一：元器件清单 (8)附录二：完整的系统电气图 (9)第1章系统概述1.1设计任务及要求设计并绘制切削加工刀架主电路及控制电路图，要求控制方案安全、可靠，详细分析工作原理，并选择元器件，并绘制电器元件明细表。

设计并绘制电气原理图。

（电机为三相异步电动机，额定功率为5.5kw,额定电压为380v）。

图示1-1出钻削加工时刀架的自动循环过程。

具体要求如下：图1-1 刀架的自动循环(1)自动循环刀架能自动地由位置1移动到位置2进行钻削加工并自动退回位置1；(2)无进给切削即刀具到达位置2时不再进给，但钻头继续旋转进行无进给切削以提高工件加工精度；(3)快速停车当刀架退出后要求快速停车以减少辅助工时。

1.2系统框图及实现的原理一、系统框图本系统主要由根据生产工艺要求，用行程作为控制信号，采用行程开关作为测量元件，再将这个变化参量反馈回来作用于控制装置，以达到对控制对象进行自动控制对象进行自动控制的目的。

这一过程可用结构图1-2表示。

二、系统具体实现方案本系统采用继电器为主要控制器件，通过控制电机正反转实现刀架的进退，采用行程开关实现自动循环，利用时间继电器确定无进给切削时间，停车时为了减少辅助工时，采用反接制动来实现快速停车。

系统主要由自动循环、无进给切削和快速停车三个环节组成。

图1-2 按参量变化进行控制的结构控制方案的实现流程如图1-3：图 1-31.3 电动机的保护应采取的保护a,短路保护 电动机绕组的绝缘、导线的绝缘损坏或线路发生故障时，造成的短路现象，产生短路电流并引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力使电气设备损坏。

因此在长产短路现象时，必须迅速地将电源切断。

b 过载保护 电动机长期超载运行，电动机绕组温度上升超过其允许值，电动机的绝缘材料就要变脆，寿命减少，严重时之电动机损坏。

过载电流越大，达到允许温升的时间就要把电源从线路中切断。

控制控制命令信号机械运动刀初始 位置行程开 关延时到正转停 转行程开 关反转从C欠电压保护当电动机正常运行时，电源电压过分地降低将引起一些电器释放，造成控制线路不正常工作，可能产生事故；电源电压过分地降低也会引起电动机转速下降甚至停转。

因此需要在电源电压降低到一定允许值以后就要将电源切断。

【1】第2章系统单元的设计与分析下面针对控制过程中各自的特殊矛盾，采用不同的控制方法加以解决。

2.1 自动循环为实现刀架自动循环，对电动机的基本要求仍然是启动、停转和反向控制，所不同的是当刀架运动到位置2时能自动地改变电动机工作状态。

总之，控制对象要求控制装置根据控制过程位置来改变或终止控制对象的运动。

在实现刀架自动循环过程中，最理想的方法就是由控制装置直接反映控制过程变化参数——行程，使刀架在运动到位置2或1时自动发出控制信号进行控制。

通常采用直接测量位置信号的元件——行程开关来实现这一要求。

采用行程开关直接测量刀架的行程位置，实现钻削加工自动循环。

设计出的控制线路如图2-1所示。

图1-3 刀架自动循环的控制线路工作原理：按下启动按钮SB2→KM1线圈得电→KM1常开触头闭合→对KM1线圈自锁→电动机正传→刀架向SQ2运行→刀架运行到SQ2时→SQ2常开触头闭合、常闭触头断开→KM2线圈得电、KM1线圈失电→电动机反转KM2常开触头闭合→对KM2线圈自锁→电动机向SQ1运行→碰到SQ1→SQ1常闭触头断开→KM2线圈失电→电动机停止→刀架停止运动按下SB2→KM2线圈得电→电动机反转、KM2常开触头闭合→刀架向SQ1运行、KM2线圈自锁→碰到SQ1→SQ1常闭触头断开→KM2线圈失电→电动机停止运行→刀架停止运行。

设计这类电路时大体遵循以下步骤：1. 首先设计主电路因要求电动机实现正反向运转，故采用正反两个接触器KM1和KM2以通、断电路和改变电源相序，如图1-3中主电路所示。

2. 确定控制电路的基本部分如起、停按钮及自保环节等，如图1-3所示的控制电路为刀架前进、后退的基本控制线路。

3. 设计控制电路的特殊部分在本线路中特殊部分是指自动循环的控制。

这里采用行程开关SQ1和SQ2分别作为测量刀架运动到位置1和2的测量元件，由它们给出的控制信号通过接触器作用于控制对象。

将SQ2的常闭触头串于正向接触器线圈KM1电路中。