普通車(chē)床改數(shù)控電氣部分的設(shè)計(jì)

1、中文題目： 普通車(chē)床改數(shù)控電氣部分設(shè)計(jì)摘要近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)各種類(lèi)型機(jī)床改造需求的擴(kuò)大，機(jī)床改造 已經(jīng)逐漸形成了一個(gè)產(chǎn)業(yè)，其中絕大部分是數(shù)控機(jī)床的改造，我們畢 業(yè)設(shè)計(jì)組選擇了數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)作為我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。設(shè)計(jì)的目的：提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，提高機(jī)床生產(chǎn)率及加工 成品的一致性，降低操作者勞動(dòng)度，降低機(jī)床對(duì)操作者熟練程度的要 求。以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用水平反映了一個(gè)國(guó)家 的機(jī)械與電子工業(yè)水平。它的推廣應(yīng)用對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì) 量，改變我國(guó)制造技術(shù)落后的狀況起著極為重要的作用。改造后機(jī)床達(dá)到的效果：易于操作，加工效率高，廢品率低， 成品一致性好；能實(shí)現(xiàn)螺紋及形狀復(fù)雜的軸套類(lèi)零件

2、的加工，能夠進(jìn) 行切槽、鉆、擴(kuò)等加工，尤其適用于多品種，中小批量的輪番加工， 工藝適應(yīng)性。關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床，變頻器，CNC, PLC英文 題目：Ordinary lathe to numerical controlelectric parts designAbstractIn recent years, transformedthe demand along with the domesticvarious types molding machine bed the expansion, the engine bed transforms already gradually has forme

3、d an industry, in which major part was the numerical control engine bed transformation.Our graduate design group choose the design of series lathe as the issues of graduate projection.The purpose of design: Increases automation degree of the machine tool, raise the rate of production and process the

4、 consistency of finished product, lower the labor strength, decrease the request for the well-traineddegree of operator. The production and applicationof NCequipments,especially NC machine tools reflect the levelof onecountry'smachine and electronicindustry. Its accelerated acceptancehas vitalfu

5、nction for improving the quality of products, rate ofproduction and the level of our country'smanufacturing technique.The result that machine bed attain after reforming : the machinetool has good operability and adaptability, high efficiency, low percentdefective,good consistencyfinished product

6、. It can works screw andshaft sleeve with complicate shape. Can turns chamfer, drill, extend etc,especiallyin variety kinds and small -size batch process. It has goodprocessing adaptability.Key words CNC machine tools , Converter,CNC, PLC第一章數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計(jì) 4第二章電氣原理圖的設(shè)計(jì) 5§ 2.1 課題的概述和設(shè)計(jì)要求 5§ 2.2 電

7、氣控制線(xiàn)路圖的設(shè)計(jì) 6第三章數(shù)控系統(tǒng)選用 8§ 3.1 數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型 8§ 3.2 FANUC 0i-A 系統(tǒng)10第四章數(shù)控機(jī)床電控制 12§ 4.1 變頻器、變頻電機(jī) 12§ 4.2 制設(shè)計(jì)14第五章數(shù)控機(jī)床的邏輯控制 16§ 5.1 主軸 S功能和刀臺(tái)控制 17§ 5.2 方式選擇 MD1 MD2 MD3 22§ 5.3 控機(jī)床用PC22§ 5.4 作面板24第六章電器元件選擇 25§ 6.1 功能要求和參數(shù)計(jì)算25§ 6.2 觸器的選用和熔斷器選擇26§ 6.3 護(hù)電動(dòng)機(jī)斷路器

8、選用27§ 6.4 動(dòng)機(jī)電子滅弧器選用28§ 6.5 制回路隔離變壓器選擇和熔斷器選擇 28§ 6.6 線(xiàn)的選擇和總空氣開(kāi)關(guān)選擇29結(jié) 論 31致明f 32參考文獻(xiàn)： 33引言隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)有了深刻的 變化。由于社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求更加激烈，多品種、中小批量生 產(chǎn)的比重明顯增加，采用傳統(tǒng)的普通加工設(shè)備已難于適應(yīng)高效率、高 質(zhì)量、多樣化的加工要求。這就要求加工設(shè)備具有很高的效率和加工 精度。而傳統(tǒng)的普通機(jī)床已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制的飛速發(fā)展，信息處理功能不斷 提高，而價(jià)格不斷降低。這使得計(jì)算機(jī)在機(jī)械

9、制造行業(yè)得以廣泛的應(yīng) 用。以數(shù)控技術(shù)為核心的現(xiàn)代制造技術(shù)，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，將傳 統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)有 機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成高度信息化、高柔性、高度自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。 微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床以其高精度、高柔性及適合加工復(fù)雜零件的性 能，正好滿(mǎn)足當(dāng)今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC,可 根據(jù)不同的指令進(jìn)行不同方式的信息處理。由于計(jì)算機(jī)可完全由軟件 來(lái)確定數(shù)字信息的處理過(guò)程，從而使機(jī)床具有真正的柔性，并可以處 理硬件邏輯電路難以處理的復(fù)雜信息，使機(jī)床控制系統(tǒng)的性能和可靠 性大大提高。以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用水平反映了一個(gè)國(guó) 家的機(jī)械與電

10、子水平。它的推廣應(yīng)用對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì) 量，改變我國(guó)制造技術(shù)落后的狀況起著極為重要的作用。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)大綱要求：本專(zhuān)業(yè)學(xué) 生熟悉掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用與維修，培養(yǎng)學(xué)生能 夠靈活運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，具有研究開(kāi)發(fā)的綜合素質(zhì)與能力；這 次畢業(yè)設(shè)計(jì)以數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)作為課題，是我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基本知 識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本技能，提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高實(shí)際 工作能力的檢驗(yàn)。是對(duì)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)與回顧。設(shè)計(jì)要求：本機(jī)床采用FANUCOi數(shù)控系統(tǒng)，主傳動(dòng)采用變頻分段 無(wú)級(jí)調(diào)速。主電機(jī)功率11KW,配置液壓尾座、自動(dòng)潤(rùn)滑、冷卻、照 明等。本篇主要論述了數(shù)控機(jī)

11、床的電氣設(shè)計(jì)部分，其中包括系統(tǒng)選用、 機(jī)床的電氣原理設(shè)計(jì)、機(jī)床邏輯控制設(shè)計(jì)、機(jī)床5電控制設(shè)計(jì)、機(jī)床 電器元件選用等。第一章數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計(jì)本機(jī)床包括床身、主軸箱、床鞍、Z向進(jìn)給、尾座等幾大部分； 底座為分體式結(jié)構(gòu)，剛性足工藝性好；機(jī)床縱向和橫向?qū)к壔瑒?dòng)副采 用TSF貼塑對(duì)淬硬磨削導(dǎo)軌配合，摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差 不大，使之具有良好的耐磨性及可靠的伺服性；滑動(dòng)面及滾珠絲杠副 采用集中自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，確保了各重要部件都能工作在良好的潤(rùn)滑狀 態(tài)之下；自動(dòng)刀架為立式四工位，免抬起，換刀快速方便；卡盤(pán)為手 動(dòng)也可選用電動(dòng)卡盤(pán)或液壓卡盤(pán)；尾座為液壓尾座；采用半防護(hù)裝置， 裝卸工件方便，操作面板可根

12、據(jù)需要很方便地調(diào)整位置。機(jī)床整體布 置如圖1所示。圖1機(jī)床的總體設(shè)計(jì)第二章電氣原理圖的設(shè)計(jì)§ 2.1 題的概述和設(shè)計(jì)要求數(shù)控機(jī)床是屬于半閉環(huán)控制系統(tǒng)的全功能數(shù)控車(chē)床，適宜加工 各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤(pán)類(lèi)零件，如車(chē)削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、 圓弧面、端面、切槽、倒角、車(chē)螺紋等的加工；AD系列數(shù)控機(jī)床是 具有銃削功能的高速、高效車(chē)削中心。除具有車(chē)削功能外，還增加了 鉆、銃功能，能夠?qū)崿F(xiàn)X、Z、C三軸聯(lián)動(dòng)，可用于加工各種軸類(lèi)、盤(pán) 類(lèi)零件。能夠滿(mǎn)足黑色金屬及有色金屬高速切削的速度需求，在機(jī)床 設(shè)計(jì)中對(duì)主軸、床身、床鞍的剛度進(jìn)行合理分配，大大提高了整機(jī)的 剛性，確保了高速運(yùn)轉(zhuǎn)、重切時(shí)的穩(wěn)定性，本

13、機(jī)床的加工精度為IT5 IT6 ,表面粗糙度Ra 0.4仙m (有色金屬)，Ra 0.8 m (黑色金屬)。 作為通用性極高的機(jī)床，特別適用于精密零件的加工。工藝適應(yīng)性5, 效率高，精度高，質(zhì)量高。可廣泛適用于汽、摩、火車(chē)輪轂、活塞、 軸套等配件、航天、家電、液壓氣動(dòng)、軸承、儀器儀表、五金閥門(mén)等 制造業(yè)零件的批量加工，是理想的機(jī)械加工設(shè)備。該機(jī)床的最大車(chē)削直徑大，工件最大長(zhǎng)度長(zhǎng)，其主軸運(yùn)動(dòng)的正反 轉(zhuǎn)依靠?jī)山M機(jī)械式摩擦片離合器完成，主軸的制動(dòng)采用液壓制動(dòng)器， 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的縱向左右運(yùn)動(dòng)、橫向前后運(yùn)動(dòng)以及快速移動(dòng)都集中有數(shù)控 系統(tǒng)控制。對(duì)電氣控制的要求是：(1)對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的工件，為了減少輔助工作時(shí)間

14、，除了配備一臺(tái) 主軸運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以外，還應(yīng)配備一臺(tái)刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。(2)對(duì)于機(jī)床在加工時(shí)容易產(chǎn)生高溫，故需配備一臺(tái)普通冷卻泵電 動(dòng)機(jī)。(3)要有一套局部照明裝置以及一定工作狀態(tài)指示燈。§ 2.2 電氣控制線(xiàn)路圖的設(shè)計(jì)§ 2.2.1 主電路設(shè)計(jì)一 主電動(dòng)機(jī)M1的功率較大，超過(guò)10KW,但是由于機(jī)床加工是在機(jī) 器啟動(dòng)后才進(jìn)行，并且要求主軸的正反轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮到過(guò)載 保護(hù)，并采用電流表PA監(jiān)視車(chē)銷(xiāo)量，就可以得到控制M1的主電路圖 如附圖所示。二 對(duì)于在加工過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦問(wèn)題我在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了一套液壓 潤(rùn)滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要兩個(gè)電動(dòng)機(jī)M2和M6,電路圖如附圖所示。三 冷卻泵電

15、動(dòng)機(jī)M3和刀臺(tái)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M4的功率都較小，額定 電流分別為0.43A 和2.7A ,為了節(jié)省成本和縮小體積，可以分別用 交流中間繼電器KA3和KA4替代接觸器進(jìn)行控制。由于刀臺(tái)快速移動(dòng) 電動(dòng)機(jī) M3短時(shí)間的運(yùn)行，故不設(shè)過(guò)載保護(hù)，這樣可以得到控制M3 和M4的主電路圖。電路圖如附圖所示。§ 2.2.2 控制電源的設(shè)計(jì)考慮到安全可靠和滿(mǎn)足照明及指示燈的要求，采用控制變壓器 TC供電，其一次側(cè) 為交流380V ,二次側(cè) 為交流220V、110V和24V , 其中220V提供給接觸器KM和中間繼電器KA的線(xiàn)圈，24V交流安全 電壓提供給局部照明電路和提供給指示燈電路，具體接線(xiàn)如附圖所 示

16、。§ 2.2.3 局部照明與信號(hào)指示燈電路的設(shè)計(jì)在操作面板上設(shè)有交流電流表PA,它被串聯(lián)在主軸電動(dòng)機(jī)的主 回路中，用以指示機(jī)床的工作電流。這樣可根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作情況調(diào)整 切削用量使主電動(dòng)機(jī)盡量滿(mǎn)載運(yùn)行，以提高生產(chǎn)效率，并能提高電動(dòng) 機(jī)的功率因數(shù)。照明燈EL、燈開(kāi)關(guān)SA和照明回路熔斷器FU,具體電 路見(jiàn)圖。第三章 數(shù)控系統(tǒng)選用§ 3.1 控系統(tǒng)的類(lèi)型市場(chǎng)上系統(tǒng)廠家很多，性能大同小異。按控制環(huán)路分有開(kāi)環(huán)、閉 環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。按功能分有高中低三類(lèi)。主要生產(chǎn)廠商有：日本 FANUC公司、西門(mén)子公司、廣州數(shù)控、華中數(shù)控等。§3.1.1 開(kāi)環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)此類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)以其價(jià)格低廉

17、、維修相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)在市場(chǎng)上得到 廣泛的應(yīng)用。由于其存在驅(qū)動(dòng)力矩小、無(wú)位置反饋、精度低等原因而 退出數(shù)控系統(tǒng)的主流地位。在我國(guó)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用此類(lèi)系 統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.01 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：圖2開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)工作原理§3.1.2 3.1.2 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)此類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)以其價(jià)格低廉、維修相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)在市場(chǎng)上得到 廣泛的應(yīng)用。由于其存在驅(qū)動(dòng)力矩小、無(wú)位置反饋、精度低等原因而 退出數(shù)控系統(tǒng)的主流地位。在我國(guó)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用此類(lèi)系 統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.01 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：圖3閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)工作原理§3.1.3 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)半閉環(huán)控制方式其閉環(huán)環(huán)路短，位置反饋元件安裝在

18、伺服電機(jī) 軸端或絲杠端部，用于精確控制電機(jī)的角度和速度，然后通過(guò)精密滾 珠絲杠等機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)位移。因此可獲得穩(wěn)定的控制特性， 達(dá)到較高的位置增益而不產(chǎn)生振蕩。傳動(dòng)鏈上有規(guī)律的誤差可以達(dá)到 補(bǔ)償，如螺距及間隙誤差等。因此半閉環(huán)控制得到廣泛的應(yīng)用。系 ss統(tǒng)分辨率0.001?？刂平Y(jié)構(gòu)示意圖如下：(1(曜蚓工行城艮倩圖3半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)的類(lèi)型較多，主要有FANUC 0i系列、西門(mén)子802 系列、三菱50L系列等。根據(jù)價(jià)格合理、技術(shù)先進(jìn)、可靠性高的原則 來(lái)選擇數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)綜合考慮選用高品質(zhì)、高可靠、高性能價(jià)格比的 FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)。系 統(tǒng)分辨率0.001，控 制軸

19、數(shù)2軸，可控制兩臺(tái) 伺服電機(jī)(a 6、a 12)實(shí)現(xiàn)XZ向插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，可車(chē)削端面、外園、錐 度、圓弧面；主軸接口 2軸，可控制變頻器實(shí)現(xiàn)主軸調(diào)速；內(nèi)置PLC 簡(jiǎn)化了外部接線(xiàn)，提高整機(jī)的可靠性；圖形功能，實(shí)現(xiàn)加工時(shí)刀具軌 跡預(yù)覽和模擬，顯示運(yùn)行時(shí)的故障、伺服波形使維修更方便；通過(guò) RS232與PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)加工程序的上傳與下載；配置主軸編碼器 能加工多種型式螺紋工件。§ 3.2 FANUC 0i-A 系 統(tǒng)§3.2.1 伺服電源容量一 .CNC控制單元的電源控制單元 24VDC ± 10% 3.5ACRT/MDI 單元 0.8A2 .伺服單元的電源額定電壓 三相 A

20、C220V 15%+ 10% ± 2HzX向伺 服電機(jī)選擇為 a 6/2000 1.0KW電 源容量1.5KVAZ向伺服電機(jī)選擇為 a 12/2000 2.1KW電源容量3.3KVA3 .伺服用電源變壓器在一般動(dòng)作條件下系數(shù)取0.6 ,變壓器容量為：(1.5 +3.3 ) X 0.6 =2.88 KVA§ 3.2.2 外圍設(shè)備1 .顯示器功能：用來(lái)顯示程序、參數(shù)、圖形、診斷并支持機(jī)床的操作控制單元通過(guò)視頻電纜、電源電纜與其相連2 .MDI 單元功能：用來(lái)輸入加工程序、設(shè)置參數(shù)等數(shù)據(jù)輸入控制單元通過(guò)MDI電纜與其相連3 . 手搖脈沖發(fā)生器（MPG ）:它廣泛應(yīng)用于機(jī)床的手動(dòng)軸

21、操作。MPG每轉(zhuǎn)輸出100個(gè)脈沖電信號(hào)，信號(hào)分A、B兩路，均為方波信號(hào)，其相位差為90度。MPG與CNC 通過(guò)四根信號(hào)線(xiàn)（+5V 0V A B） 相聯(lián)。CNC通過(guò)判斷其A、B信號(hào)相 位超前或滯后關(guān)系來(lái)判斷MPG正反轉(zhuǎn)，通過(guò)檢測(cè)MPG所發(fā)脈沖個(gè)數(shù)來(lái) 控制坐標(biāo)軸移動(dòng)的距離。4 .模擬量輸出接口（主軸控制接口、進(jìn)給軸控制接口）數(shù)控系統(tǒng)可輸出0- ± 10V的高分辨率模擬量電壓信號(hào)，用于控 制主軸的轉(zhuǎn)速?？刂茊卧c變頻器間模擬量的傳輸使用雙絞屏蔽電 纜，且屏蔽層接地。5 .主軸編碼器主軸編碼器與主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)以獲得與主軸同步的位置信號(hào)。其主要用于螺紋切削、主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)控及主軸準(zhǔn)停等第四章數(shù)控機(jī)床

22、電控制§4.1變頻器、變頻電機(jī)技術(shù)要求：主傳動(dòng)采用變頻分段無(wú)級(jí)調(diào)速，變頻調(diào)速范圍1 : 3。根據(jù)技術(shù)要求，主電機(jī)可采用變頻器或主軸伺服單元進(jìn)行調(diào)速控 制。主軸伺服控制：調(diào)速范圍廣全速段機(jī)械特性好，具有速度反饋功NM能速度穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停、分度KW)短時(shí)郎15rin15 IK 1110515004500or/min20004000906030150045000r/min20004000圖表1 伺服主軸電機(jī)特性變頻調(diào)速控制：變頻器調(diào)頻范圍一般在1-400HZ ，低速段機(jī)械特性較差，在低頻5Hz以下電機(jī)輸出扭矩較小。由于無(wú)速度反饋功 能速度脈動(dòng)較高。在低速切削時(shí)易產(chǎn)生主軸輸出扭矩不夠和

23、主軸速度 下降。從圖表2變頻電機(jī)特性曲線(xiàn)可以看出，變頻電機(jī)在150轉(zhuǎn)（5Hz）以下運(yùn)行時(shí)特性較軟，在150-1500 轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運(yùn)行扭矩輸出平穩(wěn)。合 理選擇電機(jī)的運(yùn)行區(qū)間完全可以滿(mǎn)足技術(shù)要求。根據(jù)要求調(diào)速范圍為 1 : 3,我們選擇電機(jī)的范圍為500 3500轉(zhuǎn)，其運(yùn)行區(qū)間被恒扭矩區(qū) 完全覆蓋，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求.NM變頻器具有多種保護(hù)功能和故障顯示功能，如過(guò)電壓、欠電壓、 過(guò)電流、過(guò)熱等保護(hù)。能方便與CNC系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變速控 制。KW15101500 3000r/min60300 150 1500 3000r/min圖表2變頻電機(jī)特性曲線(xiàn)由以上分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知：變頻電機(jī)選擇為DP16

24、0M- 4,變頻器選擇為FRN 11 G11S-4 ,它們的主要技術(shù)參數(shù)如下：DP160M- 4電機(jī)主要數(shù)據(jù)：額定電壓三相 380V 額定頻率 50Hz 功率 11KW 額定轉(zhuǎn)矩71.90NM 額定電流22.60A 恒轉(zhuǎn)矩調(diào) 頻范圍550Hz 恒功率調(diào)頻范圍 50-200 HzFRN 11 G11S-4 變頻器主要數(shù)據(jù)：額定容量11KVA 額定輸出電流24A 額定輸出頻率50Hz額定電壓三相380V 電源容量15KVA參數(shù)設(shè)定參看變頻器說(shuō)明手冊(cè)過(guò)電流、過(guò)載保護(hù)開(kāi)關(guān)QF1選擇變頻器額定輸出電流24A§ 4.2 制設(shè)計(jì)§4.2.1 變頻器信號(hào)連接富士變頻器為交流變頻調(diào)速裝置，其

25、控制參數(shù)可通過(guò)鍵盤(pán)、液晶顯示屏進(jìn)行設(shè)定。其外部接線(xiàn)圖如下：13圖4變頻器的接線(xiàn)圖R S T三 相380-480V 50Hz 交流電源11 12頻率設(shè)定模擬量輸入FEW REV CM正反轉(zhuǎn)控制X1 X9可選擇功能輸入信號(hào)U V W15變頻器輸出端子接電機(jī)30A 30B 30C總報(bào)警輸出P ( +) P(一 ) THR CM外接制動(dòng)單元，制動(dòng)電阻Y1 Y4選擇功能輸出信號(hào)§ 4.2.2 變頻器控制變頻器的電源為三相交流380V 50Hz ,其輸入經(jīng)斷路器QF2接觸 器KM1接入變頻器RST電源輸入端子，經(jīng)變頻器U V W端子輸出到變 頻電機(jī)。QF2對(duì)變頻器進(jìn)行短路過(guò)載保護(hù)，KM1在機(jī)床出

26、現(xiàn)緊急停止 時(shí)對(duì)變頻器進(jìn)行斷電處理。QF2、KM1的輔助觸點(diǎn)引入PLC對(duì)其進(jìn)行 監(jiān)控。從數(shù)控系統(tǒng)的接口輸出0-10V頻率設(shè)定模擬量，經(jīng)變頻器11 12 端子引入，對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行 控制。FEW REV端子對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，PLC輸出的正反轉(zhuǎn)控制 信號(hào)經(jīng)中間繼電器接入。FEW接通電機(jī)正轉(zhuǎn)，REV接通電機(jī)反轉(zhuǎn)，同 時(shí)斷電機(jī)停。X1 X9 Y1 Y4端子可選擇功能輸入出信號(hào)。第五章數(shù)控機(jī)床的邏輯控制§ 5.1 軸S功能和刀臺(tái)控制 5.1.1 5.1.1 主軸S功能本機(jī)床采用四檔無(wú)級(jí)變速，利用M接口實(shí)現(xiàn)主軸機(jī)械分段換檔， 利用S接口實(shí)現(xiàn)速度控制。根據(jù)IS

27、O M功能代碼的表述，則其控制流 程如下：33圖6主軸的S功能控制流程一.主軸變速過(guò)程如下：主軸在變頻電機(jī)的帶動(dòng)下低速正反擺動(dòng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的換檔油缸得電推動(dòng)變速齒輪進(jìn)行換檔。當(dāng)變速油缸上方的接近開(kāi)關(guān)給出齒輪到位信號(hào)后，換檔結(jié)束。輸入M03、S100主軸即以100r/min 的速度正 轉(zhuǎn)，輸入M04、S150主軸即以150r/min 的速度 反轉(zhuǎn)，輸入M05主軸 停。二.主軸速度控制S功能通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的模擬量接口來(lái)完成。其輸出與主軸速度相對(duì)應(yīng) 的+ 10V到10V或+ 10V連續(xù)可調(diào)模擬量，與變頻器結(jié)合實(shí)現(xiàn)主軸 速度的控制。三.主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止功能使用 M功能的 M03、M04、M05代碼來(lái)實(shí)

28、現(xiàn)。執(zhí)行 M03、M04、M05 指令時(shí)，CNC通知PLC來(lái)完成M代碼的譯碼工作，相應(yīng)的輸出口動(dòng)作 通知變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。M03指皆PLC 儕制 正轉(zhuǎn)繼時(shí)稍吸合 變頻器Of功能接通 返回M03指令結(jié)束信號(hào)。 5.1.2 刀臺(tái)控制圖7刀臺(tái)的控制流程本機(jī)床采用電動(dòng)四工位刀架控制流程如下：首先系統(tǒng)給出換刀指令如T10、T20、T30、T40, X11.2由于不在刀位其信號(hào)狀態(tài)為高電平，梯形圖顯示為導(dǎo)通狀態(tài)， NC輸出F26.0、F26.1、F26.2.經(jīng)譯碼后，Y1002.3 導(dǎo)通，外部繼電器 KA3吸合KM4動(dòng)作刀架電機(jī)通電正轉(zhuǎn)，刀架松開(kāi)并開(kāi)始轉(zhuǎn)位，1工位 霍爾開(kāi)關(guān)信號(hào)由低電平“

29、0”變?yōu)楦唠娖健?”。到達(dá)2工位霍爾開(kāi)關(guān) 信號(hào)由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。刀架繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，2工位霍爾開(kāi) 關(guān)信號(hào)由低電平“0”變?yōu)楦唠娖健?”。到達(dá)3工位霍爾開(kāi)關(guān)信號(hào)X11.2 由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。電機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架開(kāi)始鎖緊，電機(jī)反 轉(zhuǎn)1.8秒后電機(jī)停轉(zhuǎn)。圖8霍爾元件接線(xiàn)圖：圖9刀臺(tái)控制梯形圖F7.3刀具T代碼選通信號(hào)；F1.1系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)；F26.0、F26.1F26.2 NC 刀 具指令T代碼輸出；X1008.4急停信號(hào);X11.0、X11.1、X11.2、X11.3 刀具四個(gè)工位到達(dá)信號(hào)；Y1002.3 刀架正轉(zhuǎn)；Y1002.2 刀架反轉(zhuǎn)；R中間繼電器;SUB3時(shí)間繼電器.

30、67; 5.2 方式選擇 MD1 MD2 MD3方式信號(hào)狀態(tài)MD4MD2MD11編輯 EDIT0112存儲(chǔ)器運(yùn)行 MEM0013手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入MDI0004手輪1005手動(dòng)連續(xù)1016手動(dòng)回原點(diǎn)101方式選擇信號(hào)為格雷碼，在進(jìn)行機(jī)床操作時(shí)應(yīng)首先選擇機(jī)床的工作方式。數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)輸入信號(hào)來(lái)通知當(dāng)前所選定的操作方式§ 5.3 控機(jī)床用PCFANUC 0i-TA 作為基本的功能提供給用戶(hù).其軟件和硬件被作為CNC系統(tǒng)的基本功能而與CNC其它功能一起設(shè)計(jì)制造.因此具有較5§ 5.3.1 PC 輸入輸出信號(hào)PC的輸入 輸出信號(hào)有兩類(lèi)，一類(lèi)直流輸入 輸出信號(hào)，一類(lèi)交流 輸入輸出信號(hào)。直流輸

31、入信號(hào)是指機(jī)床側(cè)的開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)、傳感器等采集到的通斷信號(hào)。如：限位開(kāi)關(guān)、操作面板上的按鈕開(kāi)關(guān)、PC的輸入輸出接點(diǎn)圖10直流輸入信號(hào)原理直流輸出信號(hào)來(lái)自PC,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路送至機(jī)床側(cè)，驅(qū)動(dòng)繼電器線(xiàn) 圈、指示燈信號(hào)。圖11直流輸出信號(hào)原理§ 5.3.2 信號(hào)要求DI觸點(diǎn)容量:30V DC16mADO最大負(fù)載電流 ：200mA 耐壓24V + 20%當(dāng)輸出控制對(duì)象是電磁閥、電磁離合器等負(fù)載時(shí)，其工作電壓或電流超過(guò)最大允許值必須使用中間繼電器。中間繼電器線(xiàn)圈兩端要并聯(lián)續(xù)流二極管。§ 5.3.3 PC 指令在設(shè)計(jì)控制程序時(shí)，基本指令用的較多，由于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的邏 輯較為復(fù)雜，因

32、此必須借助功能指令來(lái)簡(jiǎn)化編程，如二進(jìn)制運(yùn)算、回轉(zhuǎn) 工作臺(tái)控制、一致比較等.就FANUC的PMC-L來(lái)說(shuō)，基本指令有12種， 功能指令有35種.PMC-L的輸入輸出信號(hào)F*為CNC送PMC信號(hào)G*為PMC送CNC信號(hào)X*為機(jī)床送PMC信號(hào)Y*為PMC送機(jī)床信號(hào)R*為內(nèi)部繼電器D*為保持型存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)§ 5.4 作面板機(jī)床操作面板主要用于手動(dòng)方式或自動(dòng)方式下對(duì)運(yùn)動(dòng)的操作。§ 5.4.1 方式選擇1 .自動(dòng)運(yùn)行方式（AUTO） 2.程序編輯方式（EDIT） 3.手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入 方式（MDI） 4.手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給（JOG） 5.手輪進(jìn)給方式6.回原點(diǎn)方式§ 5.4.2 其它功

33、能1 .單程序段2.機(jī)床鎖緊3.空運(yùn)行4.程序跳選5.主軸正反停6.冷卻啟停7.循環(huán)啟動(dòng)8.進(jìn)給暫停9.急停10.XZ手動(dòng)進(jìn)給按鈕等第六章電器元件選擇 6.1 功能要求和參數(shù)計(jì)算 6.1.1 6.1.1 功能要求1 . 電源選用380V 50Hz ,三相四線(xiàn)制。2 . 數(shù)控系采用FANUC 0i-TA 半閉環(huán)控制系統(tǒng)。3 . 主電機(jī)選用DP160M 44 . X軸選用6NM電機(jī),Z軸選用12NM電機(jī)。5 . 主軸配有編碼器用于車(chē)削螺紋和顯示主軸轉(zhuǎn)速。6 .冷卻電機(jī)選用AOB-25 90W2極。7 .刀架電機(jī)選用 120W 2極。8 .液壓電機(jī)選用AO2-7124-B39 .交流控制回路選用交流

34、110V 50Hz。10 .工作照明 電路選用220V 50Hz 。11 .給伺服控制器提供380V電源。12 .為防止交流接觸器和電機(jī)啟動(dòng)或停止干擾系統(tǒng)工作電機(jī)進(jìn)線(xiàn)和交流接觸器線(xiàn)圈兩端需加電子滅弧器13 .保護(hù)斷路器有以下功能：瞬時(shí)短路跳開(kāi)、電機(jī)過(guò)載跳開(kāi)?？刂?回路與動(dòng)力回路必須用隔離變壓器隔離。 6.1.2 功能參數(shù)計(jì)算從機(jī)床電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)查出：1. . DP160M 4電機(jī)主要數(shù)據(jù)：額定電壓三相380V 額定頻率50Hz 功率11KW 額定轉(zhuǎn)矩 71.90NM 額定電流22.60A 恒轉(zhuǎn)矩調(diào) 頻范圍5 50Hz 恒功率調(diào)頻范圍50-200 Hz2. 冷 卻電機(jī)AOB-25 90W 2 極

35、2800 r/min 額 定電流0.32A。3. 刀架電機(jī)120W 2 極 1440r/min額定電流0.6A。4. 液壓電機(jī)型號(hào)：AO2-7124-B3功率：370W 額定電流0.956A 6.2 接觸器的選用和熔斷器選擇§ 6.2.1 接觸器的選用1 .控制冷卻電機(jī)的交流接觸器選用a線(xiàn)圈電壓110V 50Hz 。b主觸頭電壓380V。c主觸頭額定電流根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：Icn=Pnx1000/KunIcn=0.09x1000/1x380=0.24A根據(jù)以上參數(shù)查沈陽(yáng)二一三電器產(chǎn)品樣本第24頁(yè)選用型號(hào) 為BC98-0911 內(nèi)置電子滅弧器 額定電流9A , 1個(gè)常開(kāi)輔助觸頭 1個(gè)常閉輔助

36、觸頭，輔助觸頭額工作電流6A 額定絕緣電壓690UiV 機(jī)械壽命1500次 線(xiàn)圈電壓110V 50Hz 線(xiàn)圈功耗起動(dòng)95VA 。2 .控制刀架電機(jī)的交流接觸器選用a.線(xiàn)圈電壓110V 50Hz 。b.主觸頭電壓380V。c.主 觸頭額 定電流根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)公式：Icn=Pnx1000/KunIcn=0.12x1000/1x380=0.32A選用型號(hào)為BC98-0911 。3 .控制變頻器的交流接觸器選用a.線(xiàn)圈電壓110V 50Hz 。b.主觸頭電壓380V。c.主觸頭額定電流Icn=24A選用型號(hào)為BC98-3211 。 6.3 6.3保護(hù)電動(dòng)機(jī)斷路器選用根據(jù)斷路器過(guò)載保護(hù)選用原則，斷路器選用應(yīng)

37、是被保護(hù)電動(dòng)機(jī)額 定電流的1.11.25倍，斷路器整定電流調(diào)節(jié)范圍是60%-100%。a.冷卻電機(jī)保 護(hù)斷路 器選用 型號(hào)：M6110.2-0.63A 可 整定到0.32A 。b.刀架電機(jī)保護(hù)斷路器選用型號(hào)：M611 0.63-1A 可整定到0.7A , 因?yàn)榈都芏ㄎ粫r(shí)是利用刀架電機(jī)的反轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)后壓緊，整定值應(yīng)略高一 些。c.液壓電機(jī)保護(hù)斷路器選用型號(hào)：M611 1-1.6A 可整定到1.2A?？烧ǖ?4Ad.變頻器保護(hù)斷路器選用型號(hào)：M611 24-32A e.伺服變壓器保護(hù)斷路器選用型號(hào)：M611 10-16A 可整定到10A。 6.4 6.4電動(dòng)機(jī)電子滅弧器選用a刀架電機(jī)選用蘇州四通電器

38、廠產(chǎn)型 號(hào)為:SM-1b冷卻電機(jī)選用蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號(hào)為:SM-1c液壓電機(jī)選用蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號(hào)為:SM-1§6.5 控制回路隔離變壓器選擇和熔斷器選擇§ 6.5.1 控制回路隔離變壓器選擇JBK3 500.初級(jí)線(xiàn)圈電壓為 380V;次級(jí)線(xiàn)圈為 110V/110VA 24V/50VA 220V/250VA§ 6.5.2 熔斷器選擇1 .控制變壓器初級(jí)熔斷器選擇：控制變壓器初級(jí)電流 Imax=500VA/380V=1.3AIrn=(1.5 2.5)Imax (1.52.5) 取 2.5Irn=2.5Imax=2.5x1.3=3.3采用 RT14 4A。2

39、.控制變壓器次級(jí)110VA 110V 熔斷器選擇：控制變壓器次級(jí)電流Imax=110VA/110V=1AIrn=(1.5 2.5)Imax (1.52.5)取 2Irn=2Imax=2x1A=2A采用RT14 2A控制變壓器次級(jí)50VA 24V熔斷器選擇：其主要為40W照明燈提供電 源采用 RT14 2A 0§6.6 導(dǎo)線(xiàn)的選擇和總空氣開(kāi)關(guān)選擇 6.6.1 導(dǎo)線(xiàn)的選擇依據(jù)主電動(dòng)機(jī)功率和導(dǎo)線(xiàn)的最大允許通過(guò)的電流，主電機(jī)動(dòng)力回 路選用截面積4平方毫米BVR;根據(jù)GB5226.1-2002 導(dǎo)線(xiàn)顏色選用黑 色。依據(jù)冷卻電動(dòng)機(jī)功率和導(dǎo)線(xiàn)的最大允許通過(guò)的電流，主電機(jī)動(dòng)力 回路選用 截面積0.7

40、5 平 方毫米BVR;根據(jù)GB5226.1-2002 導(dǎo)線(xiàn)顏色 選用黑色。依據(jù)電動(dòng)刀架電動(dòng)機(jī)功率和導(dǎo)線(xiàn)的最大允許通過(guò)的電流，電機(jī)動(dòng) 力回路選用截面積1平方毫米BVR;根據(jù)GB5226.1-2002 導(dǎo)線(xiàn)顏色選 用黑色。依據(jù)液壓電動(dòng)機(jī)功率和導(dǎo)線(xiàn)的最大允許通過(guò)的電流，電機(jī)動(dòng)力回 路選用截面積1平方毫米BVR;根據(jù)GB5226.1-2002 導(dǎo)線(xiàn)顏色選用黑 色。依據(jù)控制回功率和導(dǎo)線(xiàn)的最大允許通過(guò)的電流，控制回路選用截 面積0.75平方毫米BVR;根據(jù)GB5226.1-2002 導(dǎo)線(xiàn)顏色選用紅色。接地保護(hù)回路依據(jù)負(fù)載選用截面積0.75平方毫米BVR;GB5226.1-2002 導(dǎo)線(xiàn)顏色選用黃綠雙色 6

41、.6.2 6.6.2 總空氣開(kāi)關(guān)選擇依據(jù)各控制回路所需電流總和：I = 主電機(jī)22.6A+冷卻電機(jī)0.32A+電動(dòng)刀架0.s6A+液壓0.97A+其它2A+ 侗服控制 10A=36.69A.自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)選用型號(hào)為JCM1 63S/330 50A參看有關(guān)手冊(cè)導(dǎo)線(xiàn)直徑選4mm電線(xiàn)載流量為25A經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以 前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次 做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué) 知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè) 計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多， 以前

42、老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通 過(guò)這次AD系列普車(chē)數(shù)控化改造電氣部分的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是 一個(gè)系統(tǒng)工程，是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng) 該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)數(shù)控化改造和機(jī)床電氣部分 的資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)輔助軟件等 方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立 了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要 的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程 中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在 設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終 身受益。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我通過(guò)查資料了解到目前國(guó)內(nèi)的設(shè)備數(shù)控化率還很低，特別是河南省。因此，開(kāi)發(fā)普及型數(shù)控車(chē)床既是市場(chǎng)