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1、前 言电气控制与电气拖动有着密切的关系。20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电气拖动随电动机的发展而发展。电气拖动的控制方式亦经历了一个从低级到高级的发展过程。最初采用手动控制。最早的自动控制是20世纪20、30年代出现的继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、凋速、自动循环以及保护等控制。它所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作町靠、易维护，因此在机床控制卜得到长期、广泛的应用。它的缺点是体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是有触点控制，在控制复杂时可靠性降低。为了解决复杂和程序可变控制对象的需要，在2
2、0世纪60年代出现了顺序控制器。它是继电器和半导体元件综合应用的控制装置，具有程序改变容易、通用性较强等优点，广泛用于组合机床、自动线上。随着计算技术的发展，又出现了以微型计算机为基础的具有编程、存储、逻辑控制及数字运算功能的可编程控制器PLC。PLC的设计以上业控制为目标，因而具有功率级输出、接线简单、通用性强、编程容易、抗干扰能力强、工作可靠等一系列优点。它一问世即以强大的生命力，大面积地占领了传统的控制领域。PLC的一个发展方向是微型、简易、价廉，以图取代传统的继电器控制；而它的另一个发展方向是大容量、高速、高性能、对大规模复杂控制系统能进行综合控制。CA6140型卧式车床的电气控制电路
3、一、CA6140型卧式车床的电气控制1、CA6140型卧式车床的电气控制电路（如图1-1）图1-1二、中小型车床对电气控制的要求1、主拖动电动机一般选用三相笼型异步电动机，为满足调速设计要求，采用机械变速。主轴要求正、反转，对于小型车床主轴的正反转由拖动电动机正反转来实现；档拖动电动机容量较大时，可由摩擦离合器来实现主轴正反转，电动机只作单向旋转。一般中小型车床的主轴电动机均采用直接起动。当电动机容量较大时，常采用Y-降压起动。停车时为实现快速停车，一般采用机械或电气制动。2、切削加工时，刀具与工件温度较高时需要切削液进行冷却。为此。设有一台冷却泵电动机，且与主轴电动机有着联锁关系，即冷却泵电
4、动机应在主轴电动机启动后方可选择启动与否；当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。3、速移动电动机采用点动控制，单方向旋转，靠机械结构实现不同方向的快速移动。4、路应具有必要的保护环节、安全可靠的照明电路及信号指示。三、CA6140电气控制电路分析1、主电路分析主电路中共有三台电动机，图中M1为主轴电动机，用以实现主轴旋转和进给运动；M2为冷却泵电动机；M3为溜板快速移动电动机。M1、M2、M3均为三相异步电动机，容量均小于10kW，全部采用全压直接起动皆有交流接触器控制单向旋转。M1电动机由起动按钮SB1，停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转控制电路。主轴的正反转由摩擦离合
5、器改变传动来实现。M2电动机是在主轴电动机起动之后，扳动冷却泵控制开关SA1来控制接触器KM2的通断，实现冷却泵电动机的起动与停止。由于SA1开关具有定位功能，故不需自锁。M3电动机由装在溜板箱上的快慢速进给手柄内的快速移动按钮SB3来控制KM3接触器，从而实现M3的点动。操作时，先将快速进给手柄扳到所需移动方向，再按下SB3按钮，即实现该方向的快速移动。三相相电源通过转换开关QS1引入，FU1和FU2作短路保护。主轴电动机M1由接触器KM1控制启动，热继电器FR1为主轴电动机M1的过载保护。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制启动，热继电器FR2为它的过载保护。溜板快速移动电机M3由接触器KM
6、3控制启动。2、控制电路分析控制回路的电源由变压器TC副边输出110V电压提供，采用FU3作短路保护。主轴电动机的控制：按下启动按钮SB2，接触器KM1的线圈获电动作，其主触头闭合，主轴电动机M1启动运行。同时KM1的自触头和另一副常开触头闭合。按下停止按钮SB1，主轴电动机M1停车。冷却泵电动机控制：如果车削加工过程中，工艺需要使用却液时，合上开关QS2，在主轴电动机M1运转情况下，接触器KM1线圈获电吸合，其主触头闭合，冷却泵电动机获电运行。由电气原理图可知，只有当主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M2才有可能启动，当M1停止运行时，M2也就自动停止。溜板快速移动的控制：溜板快速移动电动机
7、M3的启动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制，它与中间继电器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄扳到所需要的方向，压下按钮SB3，继电器KM3获电吸合，M3启动，溜板就向指定方向快速移动。3、照明、信号灯电路分析控制变压器TC的副边分别输出24V和6V电压，作为机床低压照明灯和信号灯的电源。EL为机床的低压照明灯，由开关SA控制；HL为电源的信号灯，采用FU4作短路保护。四、电路的保护环节1、电路电源开关是带有开关锁SA2的断路器QS。机床接通电源时需用钥匙开关操作，再合上QS，增加了安全性。需要送电时，先用开关钥匙插入SA2开关锁中并右旋，使QS线圈断电，再扳动断路器QS将其合上，此
8、时，机床电源送入主电路380V交流电压，并经控制变压器输出110V控制电路、24V安全照明电路、6V信号灯电压。断电时，若将开关锁SA2左旋，则触头SA2(0313)闭合，QS线圈通电，断路器QS断开，机床断电。若出现误操作，QS将在0.1s内再次自动跳闸。2、打开机床控制配电盘壁箱门，自动切除机床电源的保护。在配电盘壁箱门上装有安全行程开关SQ2，当打开配电盘壁箱门时，安全开关的触头SQ2(0313)闭合，将使断路器QS线圈通电，断路器QS自动跳闸，断开机床电源，以确保人身安全。3、机床床头皮带罩处设有安全开关SQ1，当打开皮带罩时，安全开关触头SQ1（031）断开，将接触器KM1、KM2、
9、KM3线圈电路切断，电动机将全部停止旋转，以确保了人身安全。4、为满足打开机床控制配电盘壁箱门进行带电检修的需要，可将SQ2安全开关传动杆拉出，使触头SQ2（0313）断开，此时QS线圈断电，QS开关仍可合上。当检修完毕，关上壁箱门后，将SQ2开关传动杆复位，SQ2保护作用照常起作用。5、电动机M1、M2由FU热继电器FR1、FR2实现电动机长期过载保护；断路器QS实现全电路的过流、欠电压保护及热保护；熔断器FU、FU1至FU6实现各各部分电路的短路保护。此外，还设有EL机床照明灯和HL信号灯进行刻度照明。五、电气控制电路中各元件的选择与技术数据1、电动机的选择M1主轴电动机：Y系列电动机具有
10、体积小、重量轻、运行可靠，结构坚固，外形美观等特点，起动性能好，具有效率高等特点，达到了节能效果。而且噪声低、寿命长、经久耐用。Y系列电动机适用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。Y132-4-B3型号电动机功率为7.5kW，频率为50Hz，转速为1450r/min，功率因素COS为，0.85效率为87%，堵转转矩为2.2n.m，最大转矩为2.3n.m，所以此类型电动机能符合电路配置，并能有效完成工作。M2冷却泵电动机：AOB-25机床冷却泵是一种浸渍式的三相电泵，它由封闭式三相异步电动机与单极离心泵组合而成，具有安装简单方便.运行安全可靠.过负荷能力强.效率高.噪声低等优点，适合作为各
11、种机床输送冷却液、润滑液的动力。此电动机输出功率为90W，扬程为4米，流量为25升/分，出口管径为1/2吋，能有效配合M1电动机使用。M3快速移动电动机：AOS5634功率为250W，电压为380V，频率为50Hz，转速为1360转/分，E级2、控制变压器的选择首先查看电源电压、实际用电载荷和地方条件，然后参照变压器铭牌标示的技术数据逐一选择，一般应从变压器容量、电压、电流及环境条件综合考虑，其中容量选择应根据用户用电设备的容量、性质和使用时间来确定所需的负荷量，以此来选择变压器容量。在正常运行时，应使变压器承受的用电负荷为变压器额定容量的7590%左右。运行中如实测出变压器实际承受负荷小于5
12、0%时，应更换小容量变压器，如大于变压器额定容量应立即更换大变压器。同时，在选择变压器根据线路电源决定变压器的初级线圈电压值，根据用电设备选择次级线圈的电压值，最好选为低压三相四线制供电。这样可同时提供动力用电和照明用电。对于电流的选择要注意负荷在电动机起动时能满足电动机的要求(因为电动机起动电流要比下沉运行时大47倍)。JBK2-100VA机床控制变压器适用交流50-60Hz，输出额定电压不超过220V，输入额定电压不超过500V，可作为各行业的机械设备，一般电器的控制电源工作照明，信号灯的电源之用。此类控制变压器初级电压为380V，次级电压分别为110V、24V、6V。3、熔断器的选择其类
13、型根据使用环境、负载性质和各类熔断器的适用范围来进行选择。例如：用于照明电路或小的热负载，可选用RCIA系列瓷插式熔断器；在机床控制电路中，较多选用RL1系列螺旋式熔断器熔断器的额定电压必须大于或等于被保护电路的额定电压；熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。4、导线的选择在安装电器配电设备中，经常遇到导线选择的问题，正确选择导线是项十分重要的工作，如果导线的截面积选小了，电器负载大易造成电器火灾的后果；如果导线的截面积选大了，造成成本高，材料浪费。导线的载流量与导线截面有关，也与导线的材料、型号、敷设方法以及环境温度等有关，根据以下数据，主电路选择BVR-2.5mm2铜芯导线，控
14、制电路BVR-1mm2铜芯导线。铜线安全载流量(25)：1平方毫米铜电源线的安全载流量6A1.5平方毫米铜电源线的安全载流量14A2.5平方毫米铜电源线的安全载流量28A。4平方毫米铜电源线的安全载流量35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量48A 。10平方毫米铜电源线的安全载流量65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量120A。2、电路中各元件的技术数据（如表1-2）表1-2代号名称型号及规格数量用途M1主轴电动机Y132M-4-B3,1主传动用7.5kW,1450r/minM2冷却泵电动机AOB-25,1输送冷却液用90W,3000r/mi
15、nM3快速移动电动机AOS5634,250W溜板快速移动用1360r/minFR1热继电器JR16-20/2D,15.4A1M1的过载保护FR2热继电器JR16-20/2D,0.32A1M2的过载保护FU熔断器RL1-10, 5578、35A3总电路短路保护FU1，FU2熔断器RL1-10, 5578、25A6M2,M3及主电路短路保护FU3熔断器RL1-10, 5578、25A2变压器短路保护FU4熔断器RL1-15，5A1照明电路保护FU5熔断器RL1-15, 5A1指示灯电路保护FU6熔断器RL1-15, 5A1控制电路保护KM交流接触器CJ20-20,线圈电压110V3控制M1KA1中
16、间继电器JZ7-44,线圈电压110V1控制M2KA2中间继电器JZ7-44,线圈电压111V1控制M3SB1按钮LAY3-01ZS/11停止M1SB2按钮LAY3-10/3.111启动M1SB3按钮LA91启动M3SB4按钮LAY3-10X/21控制M2SQ1,SQ2位置开关JWM6-112断电保护HL信号灯ZSD-0.6V1照明QS断路器AM2-40,20A1电源引入TC控制变压器JBK2-1001380V/110V/24V/6V3、CA6140型车床技术参数，如下： 项目 单位 规格 床身上最大回转直径 mm 400 刀架上回转直径 mm 210 二顶尖间距离 mm 1000 主轴通孔直
17、径 mm 52；76；80 主轴头形式 A6；C8；D8 床身导轨宽度 mm 400 床身导轨硬度 RC 52 主轴转速范围 （24） r/min 10-1400 进给量范围（标准） mm/r 0.08-1.59 进给量范围（细进给） mm/r 0.028-0.054 进给量范围（加大进给） mm/r 1.71-6.33 加工公制螺纹范围（44种） mm 1-192 加工英制螺纹范围（20种） tpi 24-2 加工模数螺纹范围（39种） mm 0.25-48 加工径节螺纹范围（37种） DP 96-1 主电机功率 Kw 7.5 机床净重 Kg 2070 机床轮廓尺寸（长宽高） mm 2668
18、10001267 机床包装尺寸（长宽高） mm 280012601760六、控制电路故障分析及电路特点1、电气控制电路故障分析 CA6140型车床的常见电气故障往往出现在安全开关SQ1、SQ2上，由于长期使用，可能出现松动移位，致使打开床头皮带罩时SQ1（03-1）触电断不开或打开配电盘壁箱门时SQ2(03-13)不闭合而失去人身安全保护作用。另一个故障是断路器QS引起的，当开关锁SA2失灵时将会失去保护作用。应检验将开关锁SA2左旋时断路器QS能否自动跳开，跳开后若又将QS合上后，经过0.1s后QS能否自动跳闸。2、控制电路故障表（如表1-3）表1-3故障现象原因故障点检查方法按下SQ2停电
19、电源有否电？查看电源电压表是否后，启动或断路故障FU1、FU2、FU、熔断SQ1、FR1、SB1、用电笔或万用表检测SB2、KM段路电按下SB2后短路故障M1绕组击穿或部分击穿万用表查三相绕组QS跳闸KM线圈击穿或部分击穿万用表查KM线圈，查TC绕组击穿或部分击穿看是否烧焦HL或断路或SA不能闭合电笔或万用表测量灯EL不亮灯泡损坏HL或EL、或FU3、座接触是否良好，是否FU4熔断有漏电处千万熔丝熔断合上SB4，断路故障FR2、SB4、KM常开，用电笔或万用表检测M2不启动KA1线圈短路点合上QS就 短路TC、KM、KA1、KA2、FU熔断，查M1、M2、M1、M2、M3、QS或绕组M3，TC
20、FU1熔断查看有关线圈和绕组有否烧焦痕迹3、CA6140型卧式车床电气控制电路特点机床由三台电动机拖动，全部单方向旋转，主轴旋转方向的改变、进给方向的改变、快速移动方向的改变都靠机械传动关系来实现。具有完善的人身安全保护环节：设有带钥匙的电源断路器QS、机床床头皮带罩处的安全开关SQ1、机床控制配电箱门上的安全开关SQ2等。结束语：本论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成参考文献：1、机电设备控制基础 王本轶主编 机械工业出版社2、电气设备控制与检修 李树元，孟玉茹主编 中国电力出版社