CW6163车床电气控制系统设计..

第1章CW6163型卧式车床的简介CW6163型卧式车床电气控制系统一、主要结构CW6163型卧式车床主轴运动的正、反转由两组机械式摩擦片离合器控制，主轴的控制采用液压制动器，进给运动的纵向左右运动、横向前后运动及快速移动均由一个手柄操作控制。可完成工件最大车削直径为630mm，工件最大长度为1500mm.。1.对电气控制的要求（1）根据工件的最的长度要求，为了减少辅助工作时间，要求配备一台主轴运动电动机和一台刀架快速移动电动机，主轴运动的起、停要求两地操作控制。（2）车削时产生的高温，可由一台普通冷却泵电动机加以控制。（3）根据整个生产线状况，要求配备一套局部照明装置及必要的工作状态指示灯。1.2CW6163型卧式车床的特点1.车床的床身、床脚、油盘等采用整体铸造结构，刚性高，抗震性好、符合高速切削机床特点。2.床头箱采用三支承结构，三支承均为圆锥滚子轴承，主轴调节方便，回转精度高，精度保持性好。3.进给箱设有公英制螺纹转换机构，螺纹种类的选择转换方便、可靠。4.溜板箱内设有锥形离合器安全装置，可防止自动走刀过载后的机件损坏。5.车机床纵向设有四工位自动进给机械碰停装置，可通过调节碰停杆上的凸轮纵向位置，设定工件所需长度，实现零件的纵向定尺寸加工。6.尾座设有变速装置，可满足钻孔、铰孔的需要。7.车机床润滑系统设计合理可靠，车头箱、进给箱、溜板箱均采用体内飞溅润滑，并增设线泵、柱塞泵对特殊部位进行自动强制润滑。1.3运动形式：主运动：镗轴的旋轴和花盘的旋转运动。进给运动：镗轴的轴向进给，花盘上刀具的径向进给，镗头的垂直进给，工作台的横向进给和纵向进给。辅助运动：工作台的旋转，后立柱的水平移动，尾架的垂直移动及各部分的快速移动。1.主轴旋转和进给都应有较大的调速范围；双速鼠笼式异步电动机，机电联合调速2．进给运动和主轴及花盘的旋转采用同一台电动机拖动，主电动机能正反转，并可调速，高速运转应先经过低速起动，各方向的进给应有联锁。3.各进给部分应能快速移动——采用一台快速电动机拖动；4.主电动机要能正反向点动，并且有准确的制动，本机床采用电磁铁带动的机械制动装置。第2章CW6163卧式车床的电气控制线路分析一、主电路分析：M1，M2，KM1，KM2，KM3，KM4，KM5，KM6，KM7。二、控制电路分析：1.主拖动电动机起动控制：（1）低速起动控制：与变速平柄有关的限位开关SQ1状态：低速时，SQ1（16区）分断，高速时，SQ1（16区）合，按SB3，则KM1得电（自锁）→KM3+→YB+→M1低速起动（2）高速起动控制：此时SQ1闭合起动时，按SB3→KM1+→KT+开始延时→延时时间到→KT14断开→KM3-KM3+→低速起动KT15闭合→KM4+KM5+电动机高速起动（3）主轴点动控制：（低速时）按SB4（SB5），则切断其自锁回路，故KM1（或KM2）得电→KM3得电→M1低速运转。松开后，由于无自锁，KM1（或KM2）失电，则M1停止。（4）主轴的停止或制动：按下SB1，则KM1-（或KM2-）→KM3-（或KM5-）→M1停电，YB停电，进行机械制动。（5）主轴的变速和进给变速控制：战速决与主轴变速或进给变速手柄有关的限位开关SQ2此时控制环节是在M1运转时进行的；当需要变速时，则拉出手柄，则SQ2（12区）的被压下分断，故KM3-（或KM4-，KM5-）→M1停电，当选择好后，推回手柄→SQ2复位→KM3+，→M1又自动起动。（6）快速移动电动机M2的控制：与快速移动操作手柄有关的限位开关SQ5（或SQ6），扳动快速移动手柄时，则SQ5（或SQ6）下压，KM7+（或KM6+），M2起动，实现快速移动。三、辅助电路分析：照明及电源指示灯四、联锁保护环节分析：1.主轴箱或工作台与主轴机动进给联锁：SQ3：与主轴及花盘进给操作手柄有关的限位开关。SQ4：与工作台及主轴箱操作手柄有关的限位开关。当同时扳动这两个操作手柄时，则SQ3，SQ4均断开，使控制电路断开。2.其它联锁环节：M1，M2的正反转互锁，M1的高低速互锁。3.保护环节：短路保护，过载保护，欠压保护。第3章CW6163型卧式车床电路设计3.1主电路设计一、主轴电动机M1根据设计要求,用接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2和M3；主轴电动机的正,反转由机械式摩擦片离合器加以控制,且根据车削工艺的特点,同时考虑到主轴电动机的功率较大,最后确定M1采用单向直接起动控制方式,由接触器KM进行控制.对MI设置过载保护(FR1),并采用电流表PA根据指示的电流监视其车削量.由于向车床供电的电源开关要装熔断器,所以电动机M1没有用熔断器进行短路保护.二、冷却泵电动机M2及快速移动电动机M3.由前面可知,M2和M3的功率及额定电流均较小,因此可用交流中间继电器K1和K2来进行控制.在设置保护在设置保护时,考虑到M3属于短时运行,故不需设置过载保护.综合以上的考虑,绘出CW6163型卧式车床的主电路图如图3.1所示.如图3.1所示CW6163卧式车床主电路3.2控制电源的设计考虑到安全可靠和满足照明及指示灯的要求,采用控制变压器TC供电,其一次侧为交流380V,二次侧为交流127V,36V,6.3.其中,127V给接触器K1及K2的线圈进行供电,36V给局部照明电路进行供电,6.3V给指示灯电路进行供电.由此,绘出CW6163型卧式车床的电源控制线路如图3.3所示.3.3控制电路的设计（1）主轴电动机M1的控制设计根据设计要求主轴电动机要求实现两地控制.因此,可在机床的床头操作板上和刀架拖板上分别设置起动按钮SB3,SB1和停止按钮SB4,SB2来进行控制.（2）冷却泵电动机M2和快速移动电动机M3的控制设计根据设计要求和M2,M3需完成的工作任务,确定M2采用单向起、停控制方式,M3采用点动控制方式。3.4辅助电路的设计设置绿色点电源的指示灯HL1，电源开关QS合上立刻发光显示，表明机床电气线路处于供电状态；设红色指示灯HL2表示主动机M1是否运行，由接触器KM1的辅助动合触点控制：设照明灯FL，由开关SA控制：床头操作板上设置一个交流电流表（串接在M1的主电路中，用以显示主电机的工作电流，以使调整用量使主电机尽量满载运行）.如图3.3所示CW6163型卧式车床电气原理图综合以上的考虑，绘出CW6163型卧式车床的控制电路如图3.3所示。局部照明及信号指示电路的设计局部照明设备用照明灯EL，灯开关S和照明回路熔断器FU3来组合。信号指示电路由两路构成：一路为三相电源接通指示灯HL2（绿色），在电源开关QS接通以后立即发光，表示机床电气线路已处于供电状态；另一路指示灯HL1（红色），表示主抽电动机是否运行。两路指示灯HL1和HL2分别由接触器KM的动合和动断触点进行切换通电显示。由此，绘出CW6163型卧式车床的照明及信号指示电路图如图3.3所示。第4章CW6163型卧式车床工作原理及传动方案CW6163卧式车床主电动机M1采用双速电动机，由接触器KM3、KM4和KM5作三角形——双星形变换，得到主电动机M1的低速和高速。接触器KM1、KM2主触点控制主电动机M1的正反转。电磁铁YB用于主电动机M1断电抱闸制动。快速移动电动机M2的正反转由接触器KM6、KM7控制，由于M2是短时间工作，所以不设置过载保护1.主电动机M1的控制主轴电动机M1的控制有高速和低速运动，正反转，点动控制和变速冲动。（1）正反转主轴电动机正反转由接触器KM1、KM2主触点完成电源相序的改变，达到改变电动机转向。按下正转起动按钮SB2，接触器KM1线圈（1-9-11-13-15-17-19-21-6-2）得电，其自锁触点KM1(17-23)闭合，实现自锁。互锁触点KM1(27-29)断开，实现对接触器KM2的互锁。另处，常天触点KM1(31-33)闭合，为主电动机高速或低速运转做好准备。主电路中的KM1主触点闭合，电源通过KM3或KM4、KM5接通定子绕组，主电动机M1正转。反转时，按正反转起动按钮SB5，对应接触器KM2线圈（1-9-11-13-15-25-27-29-6-2）得电，主轴电动机M1反转。为了防止接触器KM1和KM2同时得电引起电源短路事故，采用这两个接触器互锁。（2）点动控制对刀时采用点动控制，这种控制不能自锁。正转点动按钮SB3按下时，由常开触点SB3（15-17）接通接触器KM1线圈电路；常闭触点SB3(15-23)断开接触器KM1的自锁电路，使其无法自锁，从面实现点动控制。反转点动按钮SB4同样设有常开触点各一对，利用这种复合按钮是考虑到可以主便地实现点动控制。（3）高低速选择主轴电动机M1为双速电动机，定子绕组三角形按法（KM3得电吸合）时，电动机低速旋转；双得形接法（KM4和KM5得电吸合）时，电动机高速旋转。高低速的选择与转换由变速手柄和行程开关SQ1控制。选择好主轴转速，变速手柄置于相应低速位置，再将变速手柄压下，行程开关SQ1未被压合，SQ1的触点不动作，由于主电机M1已经选择了正转或反转，即KM1(31－33)或KM2（31-33）闭合，此时接触器KM3线圈（1-9-11-31-33-37-3935-41-6-2）得电，其互锁触点KM3（43-45）断开，实现对接触器KM4，KM5的互锁。主电路中的KM3主触点闭合，一方面接通电磁抱闸线圈YB，松开机械制动装置，另一方面将主轴电动机M1定子绕组接成三角形接入电源，电动面低速运转。主轴电动机高速运转时，为了减小起动电流和机械冲击，在起动时，先将定子绕组接成低速连线（三角形连接），即先低速全压起动，经适当延时后换接成高速运转。其工作情况是先将变速手柄置于相应高速位置，再将手柄压下，行程开关SQ1被压合，其常闭触点SQ1(33-35)断开，常开触点SQ1(33-37)闭合，时间继点器KT线圈（1-9-11-31-33-37-6-2）得电，它的延时触点暂不动作，但KT的瞬时触点KT（39-35）立即闭合，接触器KM3线圈（1-9-11-31-33-37-39-35-41-6-2），电动机M1定子接成三角形，低速起动。经过一段延时（起动完毕），延时触点KT（37-39）断开，接触器KM3线圈断电，电动机M1解除三角开连接；延时触点KT（37-43）闭合，接触器KM4,KM5线圈（1-9-11-31-33-37-43-45-6-2）得电，主电路中的KM4,KM5主触点闭合，一方面接通电磁抱闸线圈YB，松开机械制动装置，另一方面将主电动机M1定子绕组接成双星形接入电源，电动机高速运转。（4）主电动机停车制动高低速运转时，按动停止按钮SB1，KM1~KM5线圈均断电，解除自锁，电磁抱闸线圈YB断电抱闸，电动机轴无法自由旋转，主电机M1制动迅速停车。（5）变速冲动控制考虑到本机床在运转的过程中进行变速时，能够使齿轮更好的啮合，现采用变速冲动控制。本机床的主轴变速和进给变速分别由各自的变速孔盘机构进行调速。其工作情况是如果运动中要变速，不必按下停车按钮，而是将变速手柄拉出，这时行程开关SQ被压，触点SQ2断开，接触器KM3,KM4,KM5线圈全部断电，无论电动机M1原来工作在低速（接触器KM3主触点闭合，三角形连接），还是工作在高速（接触器KM4,KM5主触点闭合，双星形连接）都断电停车，同时因KM3和KM5线圈断电，电磁抱闸线圈YB断电，电磁抱闸对电动机M1进行机械制动。这时可以转动变速操作盘（孔盘），选择所需转速，然后将变速手柄推回原位。若手柄可以推回原处（即复位），则行程开关SQ2复位，SQ2触点闭合，些时无论是否压下行程开关SQ1，主电动机M1都是以低速起动，便于齿轮啮合。然后过渡到新先定的转速下运行。若因顶齿而使手柄无法推回时，可来回推动手柄，能过手柄运动中压合，释放行程开关SQ2，使电动机M1瞬间得电、断电，产生冲动，使齿轮在冲动过程在很快啮合，手柄推上。这时变速冲动结束，主轴电动机M1是新选定的转速下转动。2.快速移动电动机M2的控制加工过程中，主轴箱、工作台或主轴的快速移动，是将快速手柄扳动