卧式车床是机械加工中常用的金属切削机床，电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，保证机械设备生产工艺，它保证机械设备安全可靠工作以及实现操作自动化。我们主要对其电气系统进行分析与学习。     

第一章 车床的运动形式

1．1主运动

车床的主运动是工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。

1．2进给运动

车床的进给运动是带动刀具作纵向或横向的直线移动，也就是使切削能连续进行下去的运动。

1．3辅助运动

车床的辅助运动包括刀架的快进与快退，尾架的移动与工件的夹紧与松开等。

第二章 电源形式

2．1电源形式

主电路采用交流380V电源直接供电，对于比较复杂的控制线路，应采用控制电源变压器，将控制电压由交流380V或220V降至110V或48V、24V等，这是从安全角度考虑的。 本设计由控制变压器将交流380V变换成110V、24V、和6V分别供给控制回路、照明回路和信号回路。

第三章 电气元件的选择

3．1电器元件的选择

3．1.1 热继电器

利用电流的热效原理来工作的保护电器

主要用作：三相异步电动机的过载保护

由按钮、接触器、热继电器等组成的异步电动机直接起动控制电路

热继电器的图形和文字符号

3．1．2 交流接触器KM

   用来频繁的接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并有欠（零）电压保护功能。

交流接触器图形符号和文字符号

3．3．3 熔断器

作用：利用金属的熔化来切断电路，以保护电器，短路保护。

熔断器图形符号和文字符号

3．3．4 按钮

按钮，是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开‘控制电路’（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。

3．3．5  行程开关

    行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。

在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。

位置开关的图形符号及文字符号

3．3．6 信号灯HL。

型号：DX1-0        规格：白色，配6V0.15A灯泡      作用：电源指示灯

因为变压后的电源为6V，所以选用DX1-0型的信号灯。

3．3．7 机床照明灯EL。

型号：K-1，螺口       规格：40W36V       作用：机床局部照明

因为在经过电源变压后变为36V的电源电压，所以用36V的K-1型的照明灯。

3．3．8断路器QF。

因为QF保护主电路所以用：AM2-40、20A型的熔断器。

3．3．9控制变压器TC。

控制变压器和普通变压器原理没有区别.只是用途不同.控制变压器:用途广泛,可做升压,亦可做降压用.。

表  电动机及电器元件明细表　

4．1主回路的电气系统

如图1所示，在主电路中，一共有三台电动机。M1为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架作进给运动；M2为冷却泵电动机，用来输送切削液；M3为刀架快速移动电动机。

 4．1.1 主电动机正反转

　　KM1与 KM2分别为交流接触器KM1与KM2的主触头。根据电气控制基本知识分析可知， KM1主触头闭合、KM2主触头断开时，三相交流电源将分别接入电动机的U1、V1、W1三相绕组中，M1主电动机将正转。反之，当KM1主触头断开、KM2主触头闭合时，三相交流电源将分别接入M1主电动机的W1、V1、U1三相绕组中，与正转时相比，U1与W1进行了换接，导致主电动机反转。

4．1.2主电动机全压与减压状态

　　当KM主触头断开时，三相交流电源电流将流经限流电阻R而进入电动机绕组，电动机绕组电压将减小。如果KM3主触头闭合，则电源电流不经限流电阻而直接接入电动机绕组中，主电动机处于全压运转状态。

　4．1.3　绕组电流监控

　　电流表A在电动机M1主电路中起绕组电流监视作用，通过TA线圈空套在绕组一相的接线上，当该接线有电流流过时，将产生感应电流，通过这一感应电流间显示电动机绕组中当前电流值。其控制原理是当KT常闭延时断开触头闭合时，TA产生的感应电流不经过A电流表，而一旦KT触头断开，A电流表就可检测到电动机绕组中的电流。

　4．1.4　电动机转速监控

　　KS是和M1主电动机主轴同转安装的速度继电器检测元件，根据主电动机主轴转速对速度继电器触头的闭合与断开进行控制。

主轴电动机由热继电器FR1作过载保护，熔断器FU1作短路保护。

4．1.5 冷却泵电动机电路

冷却泵电动机M2喷出冷却液，实现刀具的冷却，由接触器KM4控制，热继电器FR2作为它的过载保护，熔断器FU4作短路保护。

4．1.6 快移电动机电路

刀架快速移动电动机M3接触器KM3控制，由于是点动控制，故不设过载保护,熔断器FU5作短路保护。

     主电路通过TC变压器与控制线路和照明灯线路建立电联系。TC变压器一次侧接入电压为380V，二次侧有36V、110V两种供电电源，其中36V给照明灯线路供电，而110V给车床控制线路供电。FU2作控

制电路短路保护。

    图1

4．2控制回路的设计

　1）主电动机点动控制

按下SB2，KM1线圈通电，根据原态支路常断现象，其余所有线圈均处于断电状态。因此主电路中为KM1主触头闭合，由QS隔离开关引入的三相交流电源将经KM1主触头、限流电阻接入主电动机M1的三相绕组中，主电动机M1串电阻减压起动。一旦松开SB2，KM1线圈断电，电动机M1断电停转。　　SB2是主电动机M2的点动控制按钮。

　　2）主电动机正转控制

按下SB3，KM线圈通电与KT线圈同时通电，并通过20区的常开辅助触头KM3闭合而使KA线圈通电，KA线圈通电又导致11区中的KA常开辅助触头闭合，使KM1线圈通电。而7~9区的KM1常开辅助触头与KA常开辅助触头对SB3形成自锁。主电路中KM主触头与KM1主触头闭合，电动机不经限流电阻R则全压正转起动。

绕组电流监视电路中，因KT线圈通电后延时开始，但由于延时时间还未到达，所以KT常闭延时断开触头保持闭合，感应电流经KT触头短路，造成A电流表中没有电流通过，避免了全压起动初期绕组电流过大而损坏A电流表。KT线圈延时时间到达时，电动机已接近额定转速，绕组电流监视电路中的KT将断开，感应电流流入A电流表将绕组中电流值显示在A表上。

　　3）主电动机反转控制

按下SB4，通过6、7、5、6线路导致KM线圈与KT线圈通电，与正转控制相类似，11区的KA线圈通电，再通过7、8、9使KM2线圈通电。主电路中KM2、KM主触头闭合，电动机全压反转起动。KM1线圈所在支路与KM2线圈所在支路通过KM2与KM1常闭触头实现电气控制互锁。

　　4）主电动机反接制动控制

正转制动控制

右KS是速度继电器的正转控制触头，当电动机正转起动至接近额定转速时，右KS闭合并保持。制动时按下SB1，控制线路中所有电磁线圈都将断电，主电路中KM1、KM2、KM主触头全部断开，电动机断电降速，但由于正转转动惯性，需较长时间才能降为零速。

一旦松开SB1，则经1、6、右KS、8、9，使KM2线圈通电。主电路中KM2主触头闭合，三相电源电流经KM2使U1、W1两相换接，再经限流电阻R接入三相绕组中，在电动机转子上形成反转转矩，并与正转的惯性转矩相抵消，电动机迅速停车。在电动机正转起动至额定转速，再从额定转速制动至停车的过程中，右KS反转控制触头始终不产生闭合动作，保持常开状态。

反转制动控制

左KS在电动机反转起动至接近额定转速时闭合并保持。与正转制动相类似，按下SB1，电动机断电降速。一旦松开SB1，则经1、6、左KS、2、3，使线圈KM1通电，电动机转子上形成正转转矩，并与反转的惯性转矩相抵消使电动机迅速停车。

　5）冷却泵电动机起停控制

按下SB6，线圈KM4通电，并通过KM4常开辅助触头对SB6自锁，主电路中KM4主触头闭合，冷却泵电动机M2转动并保持。按下SB5，KM4线圈断电，冷却泵电动机M2停转。

　　6）快移电动机点动控制

行程开关由车床上的刀架手柄控制。转动刀架手柄，行程开关SQ将被压下而闭合，KM3线圈通电。主电路中KM3主触头闭合，驱动刀架快移的电动机M3起动。反向转动刀架手柄复位，SQ行程开关断开，则电动机M3断电停转。

7）照明电路

灯开关SA置于闭合位置时，EL灯亮。SA置于断开位置时，EL灯灭。

4．3车床照明灯与电源指示灯的控制

照明、信号电路分析控制变压器TC的二次侧分别输出36V和110V电压，作为车床低压照明灯和信号灯的电源。EL作为车床的低压照明灯由开关SA控制，HL为电源信号灯。它们由FU3作为短路保护

4．4电气保护环节

（1）不要漏接接地线，不能用金属软管作为接地的通道。

（2）在控制箱外部进行布线时，导线必须穿在导线通道内或敷设在机床底座内的导线通道里。所有导线不得有接头。

（3）在导线通道内敷设导线进行接线时，必须作到查出一根导线，套一根线号。

（4）在进行快速进给时，注意将运动部件处于行程的中间位置，以防止运动部件与车头或尾架相撞。

（5）主轴电动机不能启动

发生主轴电动机不能启动的故障时，首先检查故障是发生在主电路还是控制电路，若按下启动按钮，接触器KM1不吸合，此故障则发生在控制电路，主要应检查FU2是否熔断，过载保护FR1是否动作，接触器KM1的线圈接线端子是否松脱，按钮SB1、SB2的触点接触是否良好。若故障发生在主电路，应检查车间配电箱及主电路开关的熔断器的熔丝是否熔断，导线联接处是否有松脱现象，KM1主触点的接触是否良好。

（6）主轴电动机启动后不能自锁

当按下启动按钮后，主轴电动机能启动运转，但松开启动按钮后，主轴电动机也随之停止。造成这种故障的原因是接触器KM1的自锁触点的联接导线松脱或接触不良。

（7）主轴电动机不能停止

造成这种故障的原因多数为KM1的主触点发生熔焊或停止按钮击穿所致。

（8）电源总开关合不上

电源总开关合不上的原因有两个，一是电气箱子盖没有盖好，以致SQ2（1-11）行程开关被压下；二是钥匙电源开关SA2没有右旋到SA2断开的位置。

（9）指示灯亮但各电动机均不能启动

造成这种故障的主要原因是FU3的熔体断开，或挂轮架的皮带罩没有罩好，行程开关SQ断开。

4．5 机电设备的电气位置图

4．6 电气接线图

结束语

   此设计，在“电器与可编程控制器的应用技术”这门的基础上，对电动机的各种起动，制动，调速方法所对应的控制线路进行分析，研究。同时也对电气控制，典型机床和重机械控制线路进行详细的分析和讲解。期间，我们认识了各种电器元件及其作用（继电器、熔断器、主令开关、接触器等等）。这次课程设计，让我们有很多的机会实际运用一下所学的知识，运用AutoCAD绘制电气原理图、安装接线图、位置布置图以及对电路的分析，在这个过程中提高了我们的额动手能力及解决实际问题能力。

通过在学校的学习和前几次的课程设计以及之前的兼职工作（运用CAD绘图）、以及通过的老师的讲解和自己的学习，对这方面的知识，使我对电器控制有了更深的了解和增添了对这次运用CAD课程设计的信心。在此非常感谢辅导及教育我们的老师！

参考书目：

《机械设计课程设计手册》，第三版，高等教育出版社，吴宗泽主编。

《电器与可编程控制器应用技术》，第三版，机械工业出版社，邓则名主编。下载本文