湖南娄底职业技术学院
学生毕业设计
课题：机床电气控制线路设计与制作姓名：彭博
系部：机电工程系
专业：电气自动化
班级：09电气一班
学号：200904010128
指导老师：肖雪耀老师
开题日期：2011年11月10日
完成日期：2011年12月15日
湖南省娄底职业技术学院教务处印制
摘要
车床是机械加工中使用最广泛的金属切削机床，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面、螺纹、螺杆以及车削定型表面等。现代生产机械多采用机械、电气、液压、气动相结合的控制技术。其中电气控制技术起联接中枢作用，应用最为广泛。电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，是保证机械设备按生产工艺要求，完成各种运动状态与协调工作，并保证机械设备安全可靠工作以及实现操作自动化。本设计的主要任务是依据车床的工作情况确定其传动形式和控制方案，从而选择所用的电动机和电气元件，进一步设计其电气控制线路，并能对控制线路进行分析维护。
关键词：车床，电气控制，电气元件，电路图。
Summary
Machining lathe is the most widely used metal cutting machine tools,it can be used to cut various parts of the cylindrical bore,face,screw,screw,and turning stereotypes surfaces.Modern production machinery and more mechanical, electrical,hydraulic,pneumatic combination control technology.Which the electrical connection from the central role of control technology,the most widely used.Electrical machinery and equipment production control system is an important part,is to ensure that machinery and equipment according to process requirements, complete a variety of state of motion and coordination,and to ensure safe and reliable operation as well as machinery and equipment to achieve automation.The main task of this design is based on the work of turning the form to determine the transmission and control program,used to select the motor and electrical components,further design of the electrical control circuit and control circuit can be analyse for maintenance.
Keyword:lathe,electrical control,electrical components,circuit diagram.
目录
一、概述.............................................................................................................................................................IV
二、机床电气线路设计与分析...........................................................................................................................IV
2.1设计工作任务..................................................................................................................................................V
（1）主回路................................................................................................................................................V （2）控制回路..............................................................................................................................................V （3）照明显示辅助回路.............................................................................................................................VI
三、主要元件的选择及其明细表.....................................................................................................................VII
四、故障分析及安全注意事项........................................................................................................................VIII
4.1常见故障分析.........................................................................................................................................IX
2）电动机M断相运行.......................................................................................................................IX 3）电动机启动后不能自锁.................................................................................................................IX 4）电动机不能停止.............................................................................................................................IX 5）电动机M运行中突然停车...........................................................................................................IX
4.2安全注意事项..........................................................................................................................................X
五、毕业设计总结................................................................................................................................................X
六、致谢...............................................................................................................................................................XI
七、参考文献.......................................................................................................................................................XI
一、概述
随着制造业对机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,我国的机床业的科学技术含量也得到了较大的发展,尤其是在数控技术应用于机床业以后,我国的数控机床得到了较大的发展,比如,在常规数控机床领域,如数控车床、立式加工中心、数控铣床、数控镗床、数控齿轮机床、数控磨床、电加工机床、数控重型机床和数控成形机床等一大批产品,我国都已经拥有自主知识产权,具有较强的市场竞争力,基本满足国内需求。同时在高档数控机床研发方面取得了新的突破,代表产品有五轴联动横梁移动式高速龙门铣床、五轴联动龙门加工中心、五轴联动车铣中心、五轴联动立式叶片加工中心、五轴联动卧式加工中心、六轴五联动弧齿锥齿轮磨床等。
虽然目前我国是机床生产大国,但我国离机床制造强国还差很远,国产机床的发展仍然还难以支撑国民经济和国防军工的需要,与世界先进水平相比差距仍然十分明显。一我国的产品与中国市场需求反差较大,产品结构亟待快速调整。国产高档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内发展需求。尽管近几年国产机床市场销售量不断提高,但是进口的机床在国内还是占有较大的市场,其中汽车、航空、航天、兵器、造船、通用机械等行业是主要进口大户。可以说我国已经成为世界最大的机床进口国。二是国产功能部件和数控系统发展滞后,成为数控机床产业发展的瓶颈,尤其是为高档数控机床配套的关键功能部件和数控系统。三是机床制造企业技术装备水平不高,企业的自主创新能力不强,中国机床企业的地位、工业化水平和品牌影响力要想变强,就必须走自主创新的道路,从而改变行业制造能力、综合管理和服务能力等方面不能满足市场快节奏的要求。
进入21世纪,我国经济与国际全面接轨,市场竞争力也随之加剧,尤其是随着制造业对机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,机床的应用范围在不断扩大,机床的种类不断地变化,科技含量也相应地得到提高。尤其是数控机床的产生对于我国的经济产生了较大的影响。随着科学技术的进步,我国的机床业也会朝着更加科学的方向发展。
我国是一个制造大国,机床业的发展关系到我国的经济发展,我们应该在加大我国传统机床发展速度的同时积极利用先进的技术手段大力发展数控机床。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变,实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。
二、机床电气线路设计与分析2.1设计工作任务
设计出某机床的控制线路，然后安装制作。电气控制要求是：1.电动机M1启动后经10S 电动机M2自动启动；
2.M2拖动运动部件至指定位置后电动机M3自动Y 接启动；
3.M3启动后经8S 自动△接运行，并经1min 后自动停止；
4.M2拖动运动部件返回至原位置后M1和M2都自动停止；
5.要求有各种基本保护功能
2.2线路设计与分析
（1）主回路
如电气原理图所示的主电路中有三台电动机的驱动电路，合上电源隔离开关QS 将三相电源引入，若交流接触器KM1的主触点闭合，则电机M1直接启动运行；在交流接触器KM2主触点闭合时，则电机M2正向直接启动运行，在交流接触器KM3主触点闭合时，则电机M2反向直接启动运行；电机M3由KM4、KM5、KM6组合Y-△降压控制启动。
（2）控制回路
如电气原理图所示，控制电路电源由电源变压器TC 供给控制电路交流电压110V,指示电路电压6.3V，即采用变压器380V/110V,36V。
1）电动机M1,M2顺序直接控制：
合上电源隔离开关QS→按下SB1启动→按钮→
交流接触器KM1线圈得电自时间继电器KT1线圈得电计
锁→电机M1直接启动
时→KT1常开触点闭合→电机M1正向直接启动
2）电机M3Y-△降压启动：当电机M2正向运动到指定位置时，SQ1常开触点闭合→交流接触器KM4线圈得电自锁→
交流接触器KM5线圈得电自锁→时间继电器KT2线圈得电计时→
{
{
电机M3Y型启动
交流接触器KM6线圈得电自锁→电机M3△型启动（同时KT3得电计）3）M2的反向启动：当KT3计时到指定时间时，
KT3常开触点闭合→交流接触器KM3线圈得电自锁→电机M2反向直接启动
电机M3停止
4）电机M1,M2停止控制：当M2反向运行到指定位置时
SQ2常开触点闭合→中间继电器KA线圈得电→中间继电器KA的常闭触点断开→电机M1，M2停止
（3）照明显示辅助回路
电源变压器TC将380V的交流电压降到36V安全电压，供照明显示所用，FU5用作电路的短路保护，HL1,HL2,HL3,HL4,HL5分作电机M1,M2,M3启动显示的指示。
学生毕业设计
电气原理图（一）
电源开关及总电路保护电
机电机
电机控制电源电机控制
电机控制电机控制指示灯显示
正转反转星形启动三角形启动
三、主要元件的选择及其明细表
代号名称型号及规格数量用途
1工件冷却M1冷却泵电动机AOB-25
90W,3000r/min
1工件进给M2进给电动机AOS5634
250W,1360r/min
1零件加工M3主轴电动机Y132M-4-B3
11kW,1450r/min
FR1热继电器JR16-20/2D,0.32A1M1主电路过载保护
FR2热继电器JR16-20/2D,0.32A1M2主电路过载保护
FR3热继电器JR16-20/2D,15.4A1M3主电路过载保护
KM1交流接触器CJ20-20,线圈电压110V1控制M1电机
KM2交流接触器CJ20-20,线圈电压110V1控制M2电机的正转
KM3交流接触器CJ20-20,线圈电压110V1控制M2电机的反转
KM4交流接触器CJ20-20,线圈电压110V1控制M3电机
KM5交流接触器CJ20-20,线圈电压110V1控制M3电机星型连接
KM6交流接触器CJ20-20,线圈电压110V1控制M3电机三角型连接
KA中间继电器JZ7-44,线圈电压110V1控制M1,M2
SQ1行程开关JWM6-111断电保护
SQ2行程开关JWM6-111断电保护
SB1按钮LAY3-01ZS/11启动M1电机
QS断路器AM2-40,20A1电源引入
1变配电压TC控制电压器JBK2-100
380V/110V/36V
FU1熔断器RL1-10,55×78、25A3M1主电路短路保护
FU2熔断器RL1-10,55×78、25A3M2总电路短路保护
FU3熔断器RL1-10,55×78、25A3M3总电路短路保护
FU4熔断器RL1-15，5A1控制电路保护
FU5熔断器RL1-15，5A1指示灯电路保护
FU6熔断器RL1-10,55×78、25A1变压器短路保护
四、故障分析及安全注意事项
4.1常见故障分析
1）电动机M不能启动
（1）检查电动机M主电路熔断器或控制电路熔断器熔体，若熔断应更换。
（2）检查热继电器FR动作后动断触点是否复位，查明引起热继电器动作的原因，按原因排除故障后，将热继电器复位即可。
（3）检查控制电路接触器KM线圈是否松动或烧坏，接触器的主触点及辅助触点接触是否良好，若有问题应修复或更换接触器。
（4）检查启动按钮或停止按钮内的触点接触是否良好，若接触不良应修复或更换按钮。
（5）检查各连接线导线是否虚接或断线。
（6）检查电动机的机械部分是否良好，如果电动机内部轴承等损坏，应更换轴承；如果外部机械有问题，可配合机修钳工进行维修。
2）电动机M断相运行
按下启动按钮，电动机发出嗡嗡声不能正常启动，这是电动机断相造成的，此时应立即切断电源，否则易烧坏电动机。产生断相可能的原因是：电源断相；熔断器有一相熔体熔断，应更换；接触器有一对主触头没接触好，应修复。
3）电动机启动后不能自锁
故障原因是控制电路中自锁触点接触不良或自锁接线松开，修复即可。
4）电动机不能停止
按下停止按钮电动机不能停车，故障原因多是接触器主触点熔焊，应修复或更换；热继电器FR已动作过，未复位；接触器KM线圈或触点已损坏，应修复或更换。
5）电动机M运行中突然停车
这种故障的主要原因是由于热继电器FR动作。发生这种故障后，一定要找出热继电器FR动作的原因，排除后才能将其复位。引起热继电器FR动作的原因可能是：三相电源电压不平衡，电源电压较长时间过低，负载过重以及电动机M的连线导线接触不良等。
4.2安全注意事项
1、严格遵守车工安全操作规程。
2、通电前检查机床各部分位置正确。
3、操作时注意力要集中，以防滑板等碰撞。
4、变换转速时应先停车，后变速。
五、毕业设计总结
通过这次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多的课外知识，开拓了视野，认清了将来机床的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞越。
毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次的作业，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端。毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力，是我在校期间向学校所交的一份综合性作业。从老师的角度的来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。
毕业的时间一天天地临近，毕业设计也接近了尾声，在不断努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时才发觉自己原来的想法基本上是错误的。毕业设计不仅设计是对前面所学知识的检验，而且也是对自己的能力的一种提升。通过这次毕业设计使自己明白了以前所学的知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉茫然。自己要学的知识还很多，以前总觉得自己什么都懂，什么都会，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应不断的学习，努力提高自己的专业知识和综合素质。
六、致谢
在毕业设计完成之际，我要特别感谢我的指导老师肖雪耀老师的热情关怀和悉心指导，在我毕业设计过程中，肖雪耀老师倾注了大量心血和汗水，无论是在课题选题、构思和资料的收集方面，还是在课题的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了肖雪耀老师的悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的知识，深厚的学术素养，严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风，使我终生受益。在此表示真诚的感谢和深深的谢意。
在写作过程中，也得到了许多同学们的宝贵建议，在此一并表示诚挚的谢意，感谢所有关心、帮助、支持我的良师益友。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝意见的各位老师们表示衷心地感谢！并祝愿我们的娄底职业技术学院教育事业蒸蒸日上。
七、参考文献
[1]机床电气控制技术杨林建北京理工大学出版社2008
[2]机床电气控制技术齐占庆王振臣机械工业出版社2009
[3]电工电子技术赵景波人民邮电出版社2008
[4]电机与变压器编写组中国劳动社会保障出版社2005
[5]电气控制与PLC]祖建国华中科技大学出版社2010