机床电气控制综合实验

          学    院：  　 机电工程学院 

          班    级：  　11机工A3    

          姓    名：  　　            

          学    号：                 

          指导老师：     　           

          地    点：    　            

   时    间：  2014.6.28-2014.7.7

目录

一　实验课题：..................................................... 2

二　题目要求：..................................................... 2

三、 XA613型立式升降台铣床主要结构和原理........................... 2

3.1.主要结构 ................................................. 2

3.2.XA613普通铣床的主要运动形式为  .......................... 3

3.3.对电气控制的要求 ......................................... 3

四、 电气总体设计........................................... 3

4.1主电路的设计        .................................... 3

4.2.控制电源的设计  ............................................ 3

4.3控制电路的设计 .............................................. 3

4.4局部照明 .................................................... 3

五、 电动机的选择........................................... 4

六、 电气元件的选择......................................... 6

6.1电源开关QF的选择.......................................... 6

6.2.接触器的选择 ............................................. 6

6.3、热继电器的选择.......................................... 7

6.4、按钮的选择 .............................................. 7

6.5、控制变压器的选择.......................................... 7

6.6、熔断器的选择.............................................. 8

6.7、时间继电器选择............................................ 8

七、 电气元件符号及功能说明表.......................................... 8

八、 设计的电气控制原理图及工作原理................................... 9

8.1、电气原理图................................................. 9

8.2、工作原理................................................. 10

九、 Z3040钻床电气控制图及工作原理................................ 12

9.1、电气控制原理图........................................... 12

9.2、工作原理................................................. 12

十、 实训小结....................................................... 13

一　实验课题：

XA613型立式升降台铣床电气控制线路图设计

二　题目要求：

1）     三台电动机均直接启动；

2）     M1可实现正/反转，电动/长动控制；

3）     M1可实现能耗制动；

4）     M1可实现变速冲动；

5）     M2可实现正/反转，电动/长动控制；

6）     M3在M1后启动；

7）     三台电动机均有过载保护；

8）     机床具有照明功能，照明电路电压为24V，由控制变压器TC实现。

三、XA613型立式升降台铣床主要结构和原理

3.1.主要结构 

铣床是一种高效率的加工设备，在一般加工厂中，铣床的数量今次与车床，数量上占第二位。铣床可用来加工平面，沟槽等。装上分度头还可以加工齿轮和螺旋面，如果装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽。铣床的种类很多，按结构形式和加工性能的不同，可分为卧式铣床、立式铣床、仿形铣床和龙门铣床和各种专用铣床等。XA613是应用最广泛的铣床之一。XA613普通铣床主要由底座、床身、悬梁及刀杆支架、工作台、溜板和升降台组成。箱型床身固定在底座上，床身内装有主轴的传动机构和变速机构。在床身的底部有水平导轨，上面是带有一到两个刀杆的支架悬梁，刀杆支架用来支撑铣刀心轴的一端，而心轴另一端固定在主轴上。在床身的前方有垂直导轨，一端悬持的升降台可沿它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动的溜板，溜板上都有课转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动，这样安装在工作台上的工件，就可以在三个方向调整位置或者完成进给运动。此外，回转盘相对溜板可绕垂直轴线转动一个角度(通常45度)这样工作台与水平面上除能平行与垂直于轴线方向进给外，还能在倾斜方向进给，从而完成螺旋槽的加工，该铣床还可以安装圆工作台以扩大铣削范围 

3.2.XA613普通铣床的主要运动形式为  

  XA613普通机床的运动有主运动、进给运动和辅助运动。主轴带动铣刀的旋转运动为主运动；加工中工作台带动工件移为进给运动；而工作台带动工件在其他方向的点动为辅助运动。  

   

3.3.对电气控制的要求 

要求配备主轴运动电动机、进给电动机、冷却泵电动机；铣削时产生的高温，普通冷却泵电动机加以控制；根据整个生产线状况，根据整个生产线状况，要求配可有一台备一套局部照装置。

四、电气总体设计

4.1主电路的设计        

电源采用自动空气断路器QF引入，主轴电动机M1由KM1、KM2接触器控制，，FR1作过载保护，KM8为控制主轴电机能耗制动的；接触器KM3、KM4的主触点控制铣床工作台运动,由电动机M2驱动，FR2作过载保护；冷却泵电动机M3驱动冷却泵。 

4.2.控制电源的设计  

考虑安全可靠和满足照明指示灯的要求，采用控制变压器TC降压供电，其一侧为交流380V，二次侧为24V，24V交流电压为机床工作低压照明电路电源，220V为控制电路供电。主电路电动机直接用交流380V供电。 

4.3控制电路的设计 

根据设计的要求，主动电动机的启动按钮SB3 SB4 ,停止按钮SB1,KM1 KM2常闭实现自锁控制，并且实现正反转，热继电器FR1实现过载保护。工作台的运动由电动机M2驱动，由KM3 KM4实现自锁和运动方向的改变，FR2实现过载保护。KM5，KM6，KM7控制冷却泵的星---三角形启动，以及顺序启动。 

4.4局部照明 

照明采用EL, 常开触头SA1组成。能自动控制灯的开关。

五、电动机的选择

本设计需配备三台电动机，各自分别为；  

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：为铣床总效率；

电动机功率P。

（1）根据公式M1取P1=6Kw，η1=0.9，η2=0.9

        所以   η=η1*η2=0.81；

               P=6/0.81=7.5KW

根据实际情况，最后确定电动机的容量为7.5KW。

所以M1型号选定为Y132M-4-B5[1]

具体参数

   

       （2）、进给电动M2  功率取1.5Kw左右  

     因此取的型号为 Y90L-4-B5[2]

 

具体参数

  

（3）冷却泵点击M3，要求转速和功率相对较低 150W即可满足要求   

     型号选定为 型号JCB-22[3]

   

       

具体参数

  

六、电气元件的选择

6.1电源开关QF的选择

 QF的作用主要是用于电源的引入及控制M1-M3起、停和正反转等因此QF的选择主要考虑电动机M1-M3额定电流和启动电流，由前面，由前面已知M1-M3的额定电流数值，通过计算可得额定电流之和为8A，同时考虑到，M1、M2量为满载启动，启动电流较大，M3为轻载启动。所以，QF最终选择组合开关GV20.4-32A型[4]，额定电流为0.5---32A。

6.2.接触器的选择 

根据负载回路的电压、电流、接触器所控制回路的电压及所需点的数量等来进行接触器的选择。 

本设计中KM1、KM2主要对M1进行控制，而M1额定电流为4A，控制回路电源为110V，需要主触点两对，所以，KM1选CJT1--10型接触器[5，P6]，主触点额定电流10A，线圈电压为110V。 

KM3与KM4对M2进行控制，而M2额定电流为3.7A，控制回路电源为110V，各需要主触点两对，KM2的辅助动断触点一对，KM3的辅助动断触点一对，所以，KM2、KM3选CJT1--10型接触器，主触点额定电流为10A，线圈电压为110V。 

 KM5、KM6和KM7对M3进行控制，而M3的功率只为150W，额定电流为1A，控制回路电源为110V,各需要主触点三对，KM5的辅助动断触点一对，KM6的辅助动断触点一对，KM7的辅助动断触点一对，所以，KM4、KM5和KM7选CJT1-5型接触器[6，P6]，主触点电流5A，线圈电压110V。

KM8为控制能耗制动，电压和电流都不是很大，需要主触点3对辅助触点一个可以选择与以上一样的CJ10-5型接触器,接触器主触点电流5A，线圈电压36V。

6.3、热继电器的选择

根据电动机的额定电流进行热继电器的选择，由前面M1、M2和M3的额定电流，现选择如下：

 FR1保护主轴电机，主轴电机额定电流为4A，故可选用JR20-16\1S型热继电器[7，P1]，控制电流范围为3.6--5.4A。

 FR2保护进给电机，而其额定电流为3.7A，故而可选用JR20-10\10R型热继电器[8,P1]，额定电流调节范围为3.2--4.8A。

FR3选用JR20-10\6R型热继电器，额定电流调节范围为0.8--1.2A。

6.4、按钮的选择 

  根据需要的触点数目、动作要求、使用场合、颜色等进行按钮的选择。 本设计中起动SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10均工坐在110V的控制电路，故而选择LAY5EA33型按钮[9，P1]，颜色为绿色，停止按钮SB1选择LAY5EA44[10,P1]型按钮，颜色为红色。照明电路开关：型号为雷士EP6系列 EP6A111开关[14]。

6.5、控制变压器的选择

本设计由控制变压器将交流380V变换成110V和24V分别供给控制回路、照明回路。

第一要满足  Pt ≥ Kt ∑ Pxc = 1.1*(   ) =

第二要满足  Pt ≥ 0.6∑ Pxc + 1.5∑ PST =0.6* + 1.5*(   )

电压由380V转为110V、24V、6V选用变压器型号为BK-25VA[11，P2]，初级电压均为220或380V，次级电压分别选用6.3V，24V，110V。

6.6、熔断器的选择

作用：利用金属的熔化来切断电路，以保护电器

结构：熔体（保险丝）和熔座（安装熔体）

形状：片状、丝状、和笼状。

    FU1  型号为：R019A[12，P5]，由于M1额定电流4A，故熔体额定电流选6A，作用：M1的短路保护。

    FU2 型号为：R019A[12，P5]，由于M2额定电流3.7A，故熔体额定电流选4A，作用：M2电路保护。

    FU3 型号为：R019A[12，P5]，由于M3额定电流0.18A，故熔体额定电流选2A，作用：M3电路的保护。

6.7、时间继电器选择

本电路共需要两个时间继电器，可以选用JS20系列晶体管式时间继电器[13，P23]，电源电压选用AC110V，触头额定额定控制量：AC15：100VA    DC13：20W

七、电气元件符号及功能说明表

                                      

八、设计的电气控制原理图及工作原理

8.1、电气原理图

8.2、工作原理

M1启动

                    KM1(主)闭合

SB2↓→KM1(+)→   KM1(控)闭合→自锁   →M1正转长动

                    KM1（常闭）打开

                    KM1(主)闭合

SB4↓→KM1(+)→   KM1(控)闭合不自锁   →M1正转点动

                    KM1（常闭）打开

                    KM2(主)闭合

SB3↓→KM2(+)→   KM2(控)闭合→自锁   →M1反转长动

                    KM2（常闭）打开

                    KM2(主)闭合

SB5↓→KM2(+)→   KM2(控)闭合不自锁   →M1反转点动

                    KM2（常闭）打开

M2启动

                    KM3(主)闭合

SB6↓→KM3(+)→   KM3(控)闭合→自锁   →M2正转长动

                    KM3（常闭）打开

                    KM3(主)闭合

SB8↓→KM3(+)→   KM3(控)闭合不自锁   →M2正转点动

                    KM3（常闭）打开

                    KM4(主)闭合

SB7↓→KM4(+)→   KM4(控)闭合→自锁   →M2反转长动

                    KM4（常闭）打开

                    KM4(主)闭合

SB9↓→KM4(+)→   KM4(控)闭合不自锁   →M2反转点动

                    KM4（常闭）打开

M3启动，只有在M1启动以后才能启动

                    KM5(主)闭合

SB10↓→KM5(+)→   KM5(控)闭合→自锁   →M3星型启动

        KM6(+)     KM6（主）闭合         Δt            M3三角形

                  KT1得电开始计时                        运转

能耗制动

            KM8（+）   KM1(主)断开

SB10↓→KM1(-)→   KM8(控)闭合→自锁   →M1开始能耗制动

        KM2(-)     KM2（主）断开         Δt              停止制动

         KT2（+）  KT2得电开始计时                      

停止

            KM5（+）   KM3(主)断开

SB10↓→KM3(-)→  KM4(主)断开       →M2、M3电机停止

        KM4(-)     KM5（主）断开                                

九、Z3040钻床电气控制图及工作原理

9.1、电气控制原理图

9.2、工作原理

通电源： 

1摇臂上升：按下SB3---KT线圈获电（6-2）1 YU 线圈获电，接通上升油路2线圈获电油泵正转夹紧松开---处立柱桥开到位后挡帖松开SQ4,SQ4处于图纸状态。 

松到位后SQ3被挡鉄压合，1 KM4线圈失去电，油泵电动停（6-13） 

2 KM2线圈获电，电动机M2正转上升。 

上升到指定位置后，松开SB3：（1-5）1 KM2线圈失电，上升电动机停止。2 KT线圈失电延时后（6-2），KM5线圈得电摇臂（7S-3S） 夹紧到位后挡鉄压合QS4，QS4常开断开KM5线圈YU线圈失电，夹紧电动机M3停止，YU 线圈失电后油位复位。 

3摇臂下降： 

摇臂下降与上升相同只是按下SB4. 

上升下降过程：摇臂松开---摇臂上升（下降）---摇臂夹紧，这时要比只能上下移动，不能旋转运动， 4按下SB5 SB6 摇臂只能旋转，不能上下

十、实训小结

XA613型铣床是一种高效率的加工机械，在机械加工和机械修理中得到广泛的应用。万能铣床的操作，是通过手柄同时操作电气与机械，是机械与电气结构联合动作的典型控制。XA613型铣床的电气控制系统,在线路、故障率、维护工作上操作简单，成本低廉等特点。本文提出了XA613型铣床的继电器接触式控制系统进行技术,从而保证了电控系统的快速性、准确性、合理性,更好地满足了实际生产的需要,提高了经济效益。 

   系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识与体会，并在学习和实践过程中增长了知识。丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析，系统设计，系统实施，系统运行与调试的过程来进行。系统的分析与设计是一项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程。在设计过程中，要边学习边实践，遇到新的问题就不断探索和努力，即可使问题得到解决。 

   在设计中体会到理论必须和实践相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多的差异，出现了很多意想不到的问题。许多问题在书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到控制要求的系统。

参考文献 

[1]http://detail.1688.com/offer/1236448053.html?spm=a261b.2187593.0.0

[2]http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.1.doDpAO&id=14064459721&ns=1#detail

[3]（http://www.testmart.cn/product_29633044892.htm）

[4]施耐德工控产品选型手册(接触器_空开_热继_时间继电器_中间继电器等)

[5]CJT1交流接触器样本-上海人民电器开关厂

[6]CJT1交流接触器样本-上海人民电器开关厂

[7]JR20热继电器(选型样本)-上海人民电器开关厂）型热继电器

[8]JR20热继电器(选型样本)-上海人民电器开关厂

[9]德力西LAY5系列按钮开关选型手册

[10]德力西LAY5系列按钮开关选型手册

[11]上海人民电器开关厂-变压器选型

[12]熔断器-上海人民电器开关厂

[13]上海人民电器开关厂-继电器选型样本

[14]家电大全·照明开关选择