机床电气立式铣床课程设计

机床电气课程设计任务书一、设计任务设计一台立式铣床的电气控制系统，主要技术参数和拖动控制要求：1、工作台工作面(宽度×长度)(mm)320×1325；2、要求主轴电动机直接起动，两地控制，具有制动功能；3、工作台空行程时快速移动；4、要求切削时提供切削液；5、变速时要求点动方式，变速冲动以便齿轮啮合；6、必要的照明、信号显示。7、各电动机参考功率：主轴电动机，7.5KW；进给电动机，1.5KW，冷却泵电动机，0.125KW。二、设计分组每4~5人为一组，原始数据相同，但电气控制方案的拟定、电气元件的选择等可以不同。三、进度安排本课程设计为2周，设计时间：2011.12.31—2012.1.13，设计进度安排如下：序号设计任务计划时间（天）备注1熟悉任务和设计资料搜集0.52确定各电动机的功率和转速0.53主电路设计14控制电路设计25电气元件的选择26绘制电气控制原理图0.57绘制电气接线图0.58编写设计说明书29答辩1三、成绩评定平时点名占20%，答辩占40%，课程设计说明书及图纸占40%目录一、课程设计的对象——铣床............................................................1（一）铣床的概述..............................................................................1（二）机床结构及工作要求..............................................................1二、电机功率与转速................................................................................2三、机床电气控制电路设计....................................................................3（一）主电路设计.................................................................................3（二）控制电路设计............................................................................3四、选择电气件......................................................................................12五、总结....................................................................................................17一、课程设计的对象——铣床（一）铣床的概述铣床按照结构形式和加工性能的不同，铣床可分为立铣、卧铣、龙门铣、仿形铣和专用铣床。铣销加工一般有顺铣和逆铣两种形式，铣床中刀具的旋转运动为主运动。工件（工作台）的移动或进给箱的移动为进给运动，工作台的快速移动，及圆工作台的旋转运动为辅助运动。铣床工作台可在垂直、纵向、横向三个方向移动。万能铣床是一种通用的多用途铣床，它可以用铣刀对各种零件进行平面，斜面，沟槽，齿轮及成型表面的加工，还可以加装万能铣头和圆工作台来铣切凸轮及弧行槽。由于这种铣床可以进行多种内容的加工，故称为万能铣床。（二）机床结构及工作要求立式铣床是一种通用金属切削机床。本机床的主轴锥孔可直接或通过附件安装各种圆柱铣刀、成型铣刀、端面铣刀、角度铣刀等刀具，立式铣床铣头可在垂直平面内顺、逆时针调整±45°；立式铣床X、Y、Z三方向机动进给；立式铣床主轴采用能耗制动，制动转矩大，停止迅速，可靠。底座、机身、工作台、中滑座、升降滑座、主轴箱等主要构件均采用高强度材料铸造而成，并经人工时效处理，保证机床长期使用的稳定性。立铣头可在垂直平面内顺、逆回转调整±45°，拓展机床的加工范围；主轴轴承为圆锥滚子轴承，承载能力强，且主轴采用能耗制动，制动转矩大，停止迅速、可靠。其结构如图所示。主要由底座，床身，主轴，刀杆，纵向工作台，横向工作台，升降台等部分组成。铣刀装在与主轴连在一起的刀杆支架上，在床身的前面有垂直导轨，升降台沿其上下移动；在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行与主轴轴线方向移动（横向移动）的溜板，在溜板上部转动部分的导轨上可作垂直与主轴轴线方向的移动（纵向移动），这样，工作台上的工件就可以在六个方向（上，下，左，右，前，后）进给。为了加快调整工件与刀具之间的相对位置，可以改变传动比，使工作台在六个方向上作快速移动。此外，由于转动部分相对于溜板可绕垂直轴线左，右转一个角度（通常为45度），因此可以加工螺旋槽。工作台上还可以安装圆工作台以扩大铣削能力。由上述可知，万能铣床的运动方式有：主运动：铣刀的旋转。进给运动：工作台在六个方向上的运动。辅助运动：工作台在六个方向上的快速运动。工作台X/Y/Z向有手动进给、机动进给和机动快进三种，进给速度能满足不同的加工要求；快速进给可使工件迅速到达加工位置，加工方便、快捷，缩短非加工时间。二、电机功率和转速机床工作台为320*1325，主轴电机，7.5KW；进给电机，1.5KW；冷却泵电机，0.125KW。及查相关资料得主轴电机转速为30～1500r/min由《机床电器控制》第四版王炳实王兰军机械工业出的附录表B常用Y系列电机技术数据选则电机电机型号额定功率/KW额定转速r/min额定电流A效率%功率因素cos堵转额定电流堵转额定转矩最大额定转矩主轴Y132S2-27.5290015.086.20.887.02.02.2进给Y90S-21.528403.4790.857.02.22.2JCB-22主要技术参数：型号输出功率（瓦）扬程（米）流量（升／分）电流（安）电压（伏）接线方式JCB-221253.3220.6/0.38220/380△/Y油泵电动机（机床冷却泵），是一种浸渍式的三相电泵。它由封闭式交流三相异步电机与单继单极离心泵组合而成。该泵具有安装简单方便、运行可靠、过负荷能力强、效率高、噪声低等优点。该泵适合做各种机床输送冷却液、润滑液的动力，也可应用于其他类似的场合。三、铣床电气控制电路设计（一）主电路的设计根据铣床的电力拖动及控制要求，同时又考虑了以下几个方面：1、电气控制线路与机械配合相当紧密，因此分析中要详细了解机械结构与电气控制的关系，但机械结构相对比较复杂。2、控制线路中设置了变速冲动控制，从而使变速顺利进行。3、为了操作方便，采用多地控制，实现两地启、停。4、具有完善的电气联锁，并具有短路、零压、过载及超行程限位保护环节根据设计要求我们设计了如图所示的主电路和控制电路图。（二）控制电路图设计1主轴电动机M1的控制控制线路中的SB1和SB2是两地控制的启动按钮，SB3和SB4是两地的停止按钮，他们分别装在机床两处以方便操作。KM1是主轴电动机M1的启动接触器，KM2是主轴电动机M1的反接制动接触器。SQ是主轴变速冲动行程开关。主轴电动机是通过弹性连轴器和变速机构的齿轮传动来传动的，可使主轴获得18级不同的转速。（1）主轴电动机M1的启动。启动前先合上电源开关Q，再把主轴换向开关SA1扳到主轴所需要的旋转方向，然后按下启动按钮SB1（或SB2），则接触器KM1的线圈获电吸合，KM1主触头闭合，主轴电动机M1启动。当电动机M1的转速高于120r/min,速度继电器KS的动合触头KS-1（或KS-2）闭合，为主轴电动机M1的停车制动做好准备。表1转换开关SA4动作表触点线端标号操作手柄位置顺铣停止逆铣SA1-11121WU－－+SA1-21121UU+－－SA1-31121WW+－－SA1-41121UW－－+（2）主轴电动机M1的停车制动。当需要主轴电动机M1的停转时，按停止按钮SB（或SB4），接触器KM1线圈断电释放，同时接触器KM2线圈获电吸合，KM2主触头闭合，使主轴电动机M1的电源相序改变，进行反接制动。当主轴电动机转速低于120r/min时，速度继电器KS的动合触头自动断开，使电动机M1的反向电源切断，制动过程结束，电动机M1停转。（3）主轴变速时的冲动控制。主轴变速时的冲动，是利用变速手柄与行程开关SQ通过机械手的联动机构进行控制的。变速时，先把手柄向下压，然后拉到前面，转动变速盘，选择所需的转速，再把变速手柄以连续较快的速度推回原来的位置；当变速手柄推向原来位置时，其联动机构瞬时压合行程开关SQ，使SQ常闭触点断开，SQ常开触点闭合，接触器KM2线圈瞬时获电吸合，使主轴电动机M1瞬时反向转动一下，以利于变速后的齿轮啮合，行程开关SQ即刻复原，接触器KM2又断电释放，主轴电动机M1断电停转，主轴的变速冲动操作结束。主轴电动机M1在转动时，可以不按停止按钮直接进行变速操作，因为将变速手柄从原位拉向前面时，压合行程开关SQ，使SQ常开触点断开，切断接触器KM1线圈电路，电动机M1便断电；然后行程开关SQ常闭触点闭合，使接触器KM2线圈获电吸合，电动机M1进行反接制动；当变速手柄拉到前面后，行程开关SQ复原，主轴电动机M1断电停转，主轴变速冲动结束。2．工作台进给运动控制工作台的进给运动需在主轴起动之后进行。接触器KM常开触点（11－12）闭合，接通进给控制电源。工作台的左、右、前、后、上、下方向的进给运动均由进给拖动电动机2M驱动，通过2M电动机的正、反转及机械结构的联合动作，来实现六个方向的进给运动。控制工作台运动的电路是与左、右机械操作手柄联动的行程开关1SQ、2SQ及与前、后、上、下操作手柄联动的行程开关3SQ、4SQ组成复合控制。工作台的升降及横向操作手柄位置见表2。这时圆工作台开关1SA在断开位置，即1SA触点（17－18）和（11－21）接通，（21－19）断开，进给电动机通过工作台方向操作手柄进行控制。圆工作台开关1SA动作表见表3。表2工作台的升降及横向操作手柄位置手柄位置工作台运动方向离合器接通的丝杆行程开关接触器动作电动机运转向下向下进给及快速向下垂直丝杆SQ3KM3M2正转向上向上进给或快速向上垂直丝杆SQ4KM4M2反转向前向前进给或快速向横向丝杆SQ3KM3M2正转前向后向后进给或快速向后横向丝杆SQ4KM4M2反转中间升降或横向进给停止表3圆工作台开关1SA动作表触点线端标号操作手柄位置圆工作台工作圆工作台不工作11SA17－18－+21SA21－19+－31SA11－21－+（1）工作台的左、右（纵向）进给运动工作台的左、右进给运动由工作台前面的纵向操作手柄进行控制。当将操作于柄扳到向右位置时，行程开关1SQ压合，其常开触点（18－19）接通，常闭触点（23－17）断开，此时，控制电源经（11－15－16－17－18－19）接通接触器3KM，3KM吸合，主触点接通2M电动机正序电源，2M正向旋转，工作合作向右进给运动。同理，当将操作手柄扳到向左位置时，行程开关2SQ压合，工作台向左进给运动。若将手柄置于中间位置，1SQ、2SQ复原，3KM、4KM均不吸合，工作台停止左右方向运动。（2）工作台前后（横向）进给运动和上、下（垂直）进给运动工作台的前后及上下进给运动，共用一套操作于柄控制，手柄有5个控制位置，处于中间位置为原始状态，进给离合器处于脱开状态，行程开关3SQ、4SQ均复位，工作台不运动。当操作向前、向后手柄时．通过机械装置连结前、后进给离合器。当操作向上、向下手柄时，连结上、下进给离合器。同时，使3SQ或4SQ压合接通，2M电动机正向或反向旋转，带动工作台作前后、上下进给运动。工作台向前和向下进给运动的电气控制电路相同。当将操作手柄扳到向前或向下位置时，压合行程开关3SQ，使其常闭触点断开，常开触点闭合，控制电源经（11－21－22－23—17－18—l9）接通3KM