CA6140普通车床电气控制电路设计

辽宁工业大学《电气控制技术》课程设计（论文）
题目： CA6140普通车床电气控制电路设计
院（系）：软件学院
专业班级：楼宇智能化工程技术093班
学号： 091407066
学生姓名：张晓彤
指导教师：李保国
教师职称：教授
起止时间： 2011.06.27—07.08
课程设计（论文）任务及评语
目录
第1章绪论 (1)
第2章主电路分析 (2)
第3章控制电路分析 (4)
第4章照明和信号电路的分析 (7)
第5章注意事项 (7)
5.1安全事项 (8)
5.2车床常见的故障排除 (8)
第6章个人总结 (9)
参考文献 (10)
第1章绪论
车床是一种应用极其广泛的金属切削机床，根据其结构和用途不同，分成普通车床、立式车床、六角车床、仿形车床等，主要用于加工各种回转表面（内外圆锥面、圆锥面、成形回转面等）和回转体的端面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔等加工。

CA6140型卧式普通车床应用广泛，其中：C—车床；A—改进型；6—组代号（即落地式）；1—系代号（即卧式车床系）；40—最大车削直径为400mm。

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。

CA6140用操纵手柄通过摩擦离合器来改变主轴的旋转方向。

车削加工要求主轴能在很大的范围内调速，普通车床调速范围一般大于70。

主轴的变速是靠主轴变速箱的齿轮等机械有级调速来实现的，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。

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。

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。

为了提高工作效率，车床刀架的快速移动由一台单独的进给电动机拖动
运动形式：车床的主运动为工件的旋转运动，由主轴通过卡盘带动工件旋转。

车床的进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向直线运动，分手动和电动两种。

车床的辅助运动有刀架的快速移动、尾架的移动，以及工件的夹紧与放松等。

控制要求：①主电动机完成主轴主运动和刀具的纵横向进给运动的拖动，一般选用笼型异步电动机，采用直接启动方式，其变速、正反转均采用机械机构。

②冷却泵电动机提供冷却液，防止加工时刀具和工件的温升过高，它应在主
电动机后启动，采用单方向直接启动方式和连续工作状态。

③刀架快速移动电动机实现溜板箱的快速移动以提高工作效率，采用点动控
制。

④控制线路应有必要的保护措施与安全的局部照明保护。

第2章主电路分析
在主电路中，M1为主轴电动机，拖动主轴的旋转并通过传动机构实现车刀的进给。

主轴电动机M1的运转和停止由接触器KM1的三个常开主触点的接通和断开来控制，电动机M1只需作正转，而主轴的正反转是由摩擦离合器改变传动链来实现的。

电动机M1的容量小于10KW，所以采用直接启动。

M2为冷却泵电动机，进行车削加工时，刀具的温度高，需用冷却液来进行冷却。

为此，车床备有一台冷却泵电动机拖动冷却泵，喷出冷却液，实现刀具的冷却。

冷却泵电动机M2由接触器KM2的主触点控制。

M3为快速移动电动机，由接触器KM3的主触点控制。

M2、M3的容量都很小，分别加装熔断器FU1和FU2作短路保护。

热继电器FR1和FR2分别作M1和M2的过载保护，快速移动电动机M3是短时工作的，所以不需要过载保护。

带钥匙的低压短路器QF是电源总开关。

第3章控制电路分析
控制电路的供电电压是127V，通过控制变压器TC将380V的电压降为127V得到。

控制变压器的一次侧由FU3作短路保护，二次侧由FU6作短路保护。

（1）电源开关的控制
电源开关是带有开关锁SA2的低压断路器QF，当要合上电源开关时，首先用开关钥匙将开关锁SA2右旋，再扳动断路器QF将其合上。

若用开关钥匙将开关锁SA2左旋，其触点SA2（1-11）闭合，QF线圈通电，断路器QF将自动跳开。

若出现误操作，又将QF 合上，QF将在0.1s内再次自动跳闸。

由于机床的电源开关采用了钥匙开关，接通电源时要先用钥匙打开开关锁，再合断路器，增加了安全性，同时在机床控制配电盘的壁龛门上装有安全行程开关SQ2，当打开配电盘壁龛门时，行程开关的触点SQ2（1-11）闭合，QF的线圈通电，QF自动跳闸，切除机床的电源，以确保人身安全。

（2）主轴电动机M1的控制
SB2是红色蘑菇型的停止按钮，SB1是绿色的启动按钮。

按一下启动按钮SB1，KM1线圈通电吸合并自锁，KM1的主触点闭合，主轴电动机M1启动运转。

按一下SB2，接触器KM1断电释放，其主触点和自锁触点都断开，电动机M1断电停止运行。

（3）冷却泵电动机的控制
当主轴电动机启动后，KM1的常开触点KM1（8-9）闭合，这时若旋转转换开关SA1
使其闭合，则KM2线圈通电，其主触点闭合，冷却泵电动机M2启动，提供冷却液。

当主轴电动机M1停车时，KM1（8-9）断开，冷却泵电动机M2随即停止。

M1和M2之间存在联锁关系。

（4）快速移动电动机M3的控制
快速移动电动机M3是由接触器KM3进行的点动控制。

按下按钮SB3，接触器KM3线圈通电，其主触点闭合，电动机M3启动，拖动刀架快速移动；松开SB3，M3停止。

快速移动的方向通过装在溜板箱上的十字手柄扳到所需要的方向来控制。

（5）SQ1是机床床头的挂轮架皮带罩处的安全开关。

当装好皮带罩时，SQ1（1-2）闭合，控制电路才有电，电动机M1、M2、M3才能启动。

当打开机床床头的皮带罩时，SQ1（1-2）断开，使接触器KM1，KM2、KM3断电释放，电动机全部停止转动，以确保人身安全。

第4章照明和信号电路的分析
照明电路采用36V安全交流电压，信号回路采用6.3V的交流电压，均由控制变压器二次侧提供。

FU5是照明电路的短路保护，照明灯EL的一端必须保护接地。

FU4为指示灯的短路保护，合上电源开关QF，指示灯HL亮，表明控制电路有电。

第5章注意事项
5.1安全事项
（1）不要漏接接地线，不能用金属软管作为接地的通道。

（2）在控制箱外部进行布线时，导线必须穿在导线通道内或敷设在机床底座内的导线通道里。

所有导线不得有接头。

（3）在导线通道内敷设导线进行接线时，必须作到查出一根导线，套一根线号。

（4）在进行快速进给时，注意将运动部件处于行程的中间位置，以防止运动部件与车头或尾架相撞。

5.2车床常见的电气故障的排除
（1）主轴电动机不能启动
发生主轴电动机不能启动的故障时，首先检查故障是发生在主电路还是控制电路，若按下启动按钮，接触器KM1不吸合，此故障则发生在控制电路，主要应检查FU6是否熔断，过载保护FR1是否动作，接触器KM1的线圈接线端子是否松脱，按钮SB1、SB2的触点接触是否良好。

若故障发生在主电路，应检查车间配电箱及主电路开关的熔断器的熔丝是否熔断，导线联接处是否有松脱现象，KM1主触点的接触是否良好。

（2）主轴电动机启动后不能自锁
当按下启动按钮后，主轴电动机能启动运转，但松开启动按钮后，主轴电动机也随之停止。

造成这种故障的原因是接触器KM1的自锁触点的联接导线松脱或接触不良。

（3）主轴电动机不能停止
造成这种故障的原因多数为KM1的主触点发生熔焊或停止按钮击穿所致。

（4）电源总开关合不上
电源总开关合不上的原因有两个，一是电气箱子盖没有盖好，以致SQ2（1-11）行程开关被压下；二是钥匙电源开关SA2没有右旋到SA2断开的位置。

（5）指示灯亮但各电动机均不能启动
造成这种故障的主要原因是FU6的熔体断开，或挂轮架的皮带罩没有罩好，行程开关SQ1（1-2）断开。

（6）行程开关SQ1、SQ2故障
CA6140车床在使用前首先应调整SQ1、SQ2的位置，使其动作正确，才能起到安全保护的作用。

但是由于长期使用，可能出现开关松动移位，致使打开床头挂轮架的皮带罩时SQ1（1-2）触头断不开或打开配电盘的壁龛门时SQ2（1-11）不闭合，因而失去人
身安全保护的作用。

（7）带钥匙开关SA2的断路器QF 故障
带钥匙开关SA2的断路器QF的主要故障是开关锁SA2失灵，以致失去保护作用，因此在使用时应检验将开关锁SA2左旋时断路器QF能否自动跳闸，跳开后若又将QF合上，经过0.1s断路器能否自动跳开。

第6章个人总结
通过本次任务的完成我们应掌握车床的主要结构及运动形式、电气线路分析、电气线路安装步骤、车床常见的电气故障的排除，熟练掌握车床的检修技能训练，养成安全操作，规范操作，文明生产的行为习惯。

通过完成这些电气控制系统的开发，巩固、加深了对相关知识的理解，加强了知识之间的联系，促进了知识的迁移和应用。

而我们并不是一切顺利的，在研究中遇到了各种各样的大大小小问题，是我们自己都无法想象的。

课设它需要设计者具有全面的专业知识、缜密的思维、严谨的工作态度以及较高的分析问题、解决问题的能力，而我在很多方面还有欠缺。

经过老师和同学的细心讲解，帮助最终才得以完成。

本次课程设计，也让我学习了很多，使我本人对机械专业的认识更深，对机床内部传动系统的结构更加清晰，而这些都是大学里课堂上的书本知识所不可能获得的，普通的考试所不可能考核检验的。

从这个方面来说，课程设计不仅仅是考试以外一种考核和检验学生知识掌握情况以及运用能力方面的重要补充方式，同时学生通过课程设计，对专业基础知识和专业领域方面的信息掌握得更加牢固，更加扎实，为以后从事机械工作，以及进行生产实践活动，奠定了良好的基础。

参考文献
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[2]李余庆等主编. 机械制造装备设计. 第2版. 北京：机械工业出版社，2008
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[4]吴宗泽主编. 机械零件设计设计受册[M]. 第1版. 北京：机械工业出版社，2004
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[6]杨渝《控制电机》北京.机械工业出版社2001
[7]孙余凯、吴鸣山、项明《电气线路和电气设备——故障检修技巧与实力》北京.电子工业出版社2007
[8]方承远《工厂电气控制技术》机械工业出版社
[9]许廖《工厂电气控制设备》机械工业出版社。