机床电气控制技术课程设计

机床电气控制技术课程设计

设计课题:普通卧式车床的电气控制系

统设计

系别： *****

专业: ***** 班级: ***** 姓名: ***

学号： ****

绪论

车床是机械加工中最广泛的金属切削机床，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面、螺纹、螺杆及车削定型表面等。现代生产机械多采用机械、电气、液压、气动结合的控制技术。其中电气控制技术起联接中枢作用，应用最为广泛。电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，是保证J机械设备按生产工艺要求，完成各种运动状态与协调工作，并保证机械设备安全可靠工作以及实现操作自动化。本设计的主要任务是根据车床的工作情况确定电气设计的技术条件、电力拖动形式的选择、电动机的选择及其他电器元件、电气控制原理图，绘制机电设备的位置图和接线图，最后按要求写出设计报告，绘出设计图样。

关键词：车床，电气控制，电器元件，电路图。

第一章车床的运动形式

1．1主运动

车床的主运动是工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。

电动机的动力通过主轴箱传给主轴，主轴一般只要单方向的旋转运动，只有在车螺纹时才需要用反转来退刀。

1．2进给运动

车床的进给运动是溜板带动刀具作纵向或横向的直线移动，也就是使切削能连续进行下去的运动。所谓纵向运动是指相对于操作者的左右运动，横向运动是指相对于操作者的前后运动。

车螺纹时要求主轴的旋转速度和进给的移动距离之间保持一定的比例，所以主运动和进给运动要由同一台电动机拖动，主轴箱和车床的溜板箱之间通过齿轮传动来联接，刀架再由溜板箱带动，沿着床身导轨作直线走刀运动。

1．3辅助运动

车床的辅助运动包括刀架的快进与快退，尾架的移动与工件的夹紧与松开等。

第二章电力拖动的特点及控制要求

2．1电力拖动的特点

（1）采用传统的继电器接触器控制系统。

（2）传动方式采用多电动机拖动，即一台设备由多台电动机分别驱动各个工作机

构。这种拖动方式不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件，现代化机电传动基本上均采用这种拖动形式。

（3）机床主运动和进给运动由主轴电动机M1集中传动，主轴电动机选用三相笼式异步电动机，不进行电气调速，主轴采用齿轮箱进行机械有级调速，由车床主轴箱通过变速箱与主轴电动机的连接来完成（为减小振动，主拖动电动机通过几条传动皮带将动力传递到主轴箱）；刀架的给进运动方式有手动和自动两种，在进行螺纹加工时，工作的旋转与刀架的进给速度之间应有严格的比例关系，因此，车床刀架的纵向或横向两个方向进给运动是由主轴箱输出轴依次经挂轮箱、进给箱、光杠传入溜板箱而获得的。车削螺纹时要求主轴有正反转，主轴电动机只作单向旋转，主轴的正反转一般由机械方法实现，采用多片摩擦片离合器实现；主轴制动采用液压制动器；主轴电动机的启动、停止采用按钮操作；主轴电动机的容量不大，可采用直接启动。

（4）冷却泵由电动机M2拖动，只需要单向旋转。车削加工时，由于刀具及弓箭温度过高，有时需要冷却，因而配有冷却泵电动机，冷却泵电动机与主轴电动机有连锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机之后启动，并在主轴电动机停车时，冷却泵电动机也应立即停车。

（5）刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动，刀架移动和主轴转动有固定的比例关系，以便满足对螺纹的加工需要。进给运动的纵向左右运动，横向前后运动以及快速移动都集中由一个手柄操纵。

（6）车床控制电路应具有必要的短路、过载、欠压和零压等保护环节，并有安全、可靠的局部照明和信号指示。

2．2电源形式

主电路采用交流380V电源直接供电，对于比较复杂的控制线路，应采用控制电源变压器，将控制电压由交流380V或220V降至110V或48V、24V等，

这是从安全角度考虑的。 本设计由控制变压器将交流380V 变换成110V 、24V 、和6V 分别供给控制回路、照明回路和信号回路。

第三章 电动机及其他电气元件的选择

3．1 电动机的选择 3．1.1主轴电动机

当主运动和进给运动采用同一电动机时，只计算主运动电动机功率即可。多数机床负载情况比较复杂，切削用量变化很大，尤其是通用机床负载种类更多，不易准确地确定其负载情况。因此通常采用调查统计类比或采用分析与计算相结合的方法来确定电动机的功率。

（1）调查统计类比法

目前我国机床设计制造部门，往往采用这种方法来选择电动机容量。这种方法就是对机床主拖动电动机进行实测、分析，找出了电动机容量与机床主要数据的关系，根据这种关系作为选择电动机容量的依据。

卧式车床主电动机的功率：

式中：P 主拖动电机功率(kW )； D 工件最大直径(m )。 （2）分折计算法

可根据机床总体设计中对机械传动功率的要求，确定机床拖动用电动机功率。即知道机械传动的功率，可计算出所需电动机功率：

式中：P 电动机功率；

P1 机械传动轴上的功率； η1 生产机械效率；

η2 电动机与生产机械之间的传动效率。

式中：η：为机床总效率，一般主运动为回转运动的机床取

54

.15.36D

P =2

11

ηηP P =2

11

ηηηη==

P P

0.7~0.85；主运动为往复运动的机床取0.6~0.7（结构简单的取大值，复杂的取小值)。

根据实际情况，最后确定电动机的容量为11KW。

3．1.2冷却泵电动机

冷却泵电动机的容量比较小，一般选取90W即可。

3．1.3快速移动电动机

快速移动电动机所需要的功率，一般由经验数据来选择，选择为250W。3．2电动机转速和结构型式的选择

3．2．1转速的选择

电动机功率的确定是选择电动机的关键，但也要对转速、使用电压等级及结构形式等项目进行选择。异步电动机由于它结构简单坚固、维修方便、造价低廉，因此在机床中使用得最为广泛。

电动机的转速愈低则体积愈大，价格也愈高，功率因数和效率也就低，因此电动机的转速要根据机械的要求和传动装置的具体情况加以选定。异步电动机的同步转速有3000 r/min、1500 r/min、1000 r/min、750 r/min、600 r/min等几种，这是由于电动机的磁极对数的不同而决定的。电动机转子转速由于存在着转差率，一般比同步转速约低2％~5％。一般情况下，可选用同步转速为1500r/min 的电动机，因为这个转速下的电动机适应性较强，而且功率因数和效率也高。若电动机的转速与该机械的转速不一致，可选取转速稍高的电动机通过机械变速装置使其一致。

根据以上内容选择主轴电动机M1转速为1450r/min；冷却泵电动机M2转速为3000r/min；快速移动电动机M3转速为1360r/min。

3．2．2结构型式的选择

一般地说，金属切削机床都采用通用系列的普通电动机。

Y系列三相异步电动机是机床上常用的三相异步电动机。

Y系列电动机是封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是全国统一设计的新的基本系列，它是我国取代JO2系列的更新换代产品。安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准和DIN42673标准。本系列采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为IC0.141。