ck5116數(shù)控立式車床畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　作 者： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　系 部： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　題 目： 采

2、用SIEMENS802D系統(tǒng)的CK5116 </p><p>　　數(shù)控立車主軸控制設(shè)計(jì) </p><p><b>　　年 月 </b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要</p><p><b>　　目錄</b></p>

3、<p>　　1 引言…………………………………………………………………………………… 1</p><p>　　2 CK5116數(shù)控立式車床簡(jiǎn)介…………………………………………………………… 3</p><p>　　2.1 CK5116數(shù)控立式車床的相關(guān)結(jié)構(gòu)及性能分析…………………………………… 3</p><p>　　2.2 CK5116數(shù)控立式車

4、床技術(shù)要求及相關(guān)參數(shù)……………………………………… 5</p><p>　　3 CK5116數(shù)控立車的系統(tǒng)分析及選用………………………………………………… 7</p><p>　　4 CK5116數(shù)控立式車床主軸控制設(shè)計(jì)…………………………………………………17</p><p>　　4.1 主軸控制要求分析 ………………………………………………………………17

5、</p><p>　　4.2 主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………22</p><p>　　4.2.1 主軸電機(jī)主回路設(shè)計(jì)……………………………………………………………23</p><p>　　4.2.2 電源設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 25</p><p>　　4.2.3

6、 控制回路設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 26</p><p>　　4.3 主軸PLC控制……………………………………………………………………… 27</p><p>　　4.4 參數(shù)設(shè)置………………………………………………………………………… 32 </p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………………………

7、…… 35</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………… 36</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… 37</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是能源部門的需求，使高

8、溫高壓水廣泛應(yīng)用于相關(guān)的領(lǐng)域中，對(duì)國民生產(chǎn)和人民生活起著越來越重要的作用，例如： 機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動(dòng)化控制的新一代機(jī)床——數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化的理想手段。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念

9、發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指

10、令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)： </p><p><b>　　加工精度高；</b></p><p>　　生產(chǎn)效率高； </p><p>　　減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；</p><p><b

11、>　　良好的經(jīng)濟(jì)效益；</b></p><p>　　有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床已成為我國市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。 &l

12、t;/p><p>　　我國是一個(gè)機(jī)床大國，有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。 </p><p>　　舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 </p><p>　　隨著數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)

13、床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國經(jīng)濟(jì)資源有限，國家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控

14、系統(tǒng)，并用于改造舊機(jī)床。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。 中國作為一個(gè)制造大國，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。 中國的

15、數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國家之 間的差距。力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床行業(yè)是具有高技術(shù)含量的行業(yè)。其特點(diǎn)是技術(shù)要求高、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、投資密度大、產(chǎn)品綜合性強(qiáng)，各功能部件對(duì)整機(jī)

16、的質(zhì)量和性能至關(guān)重要。產(chǎn)品市場(chǎng)容量小，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手強(qiáng)大。這對(duì)政府的支持協(xié)調(diào)和企業(yè)經(jīng)營的有效靈活均提出很高要求。基本的政策方向是要把國家政策導(dǎo)向、行業(yè)結(jié)構(gòu)的改善和靈活高效的企業(yè)機(jī)制三者更好地結(jié)合起來。</p><p>　　但本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合各類數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，充分從性能的實(shí)用性和成本價(jià)格的考慮，采用了大連生產(chǎn)的，選用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)的CK5116型號(hào)的數(shù)控立式車床，分析和對(duì)比介紹了其相關(guān)性能、參數(shù)。并對(duì)其主軸的

17、控制，做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說明。</p><p>　　2 CK5116數(shù)控立式車床簡(jiǎn)介</p><p>　　CK5116數(shù)控單柱立車，工作臺(tái)直徑1400mm、加工最大工件重量5t、加工最大工件高度1000mm，適用于各行業(yè)的機(jī)械加工，可用于外圓柱面、圓維面、端面、切槽、切斷等的粗、精車削加工。 工作臺(tái)采用靜壓導(dǎo)軌，數(shù)控立車主軸徑向采用高精度NN30型（D級(jí)）軸承，回轉(zhuǎn)精度高承載能力大

18、。 齒輪箱采用40Cr磨齒齒輪，精度高嗓音小。液壓件、電器件全部采用國內(nèi)著名廠家產(chǎn)品，可靠性高。 立車導(dǎo)軌滑動(dòng)面采用貼塑處理，提高耐磨性。導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用集中供油，十分方便。標(biāo)準(zhǔn)配備選用國內(nèi)著名廠家光柵數(shù)顯配置。 立式車床鑄件采用優(yōu)質(zhì)消失模樹脂沙鑄造工藝，鑄件品質(zhì)高，經(jīng)時(shí)效處理，經(jīng)久耐用。</p><p>　　2.1 CK5116數(shù)控立式車床的相關(guān)結(jié)構(gòu)及性能分析</p><

19、;p>　　該型號(hào)機(jī)床工作臺(tái)底座與床身，各自安裝固定在永久地基上。橫梁在立柱導(dǎo)軌上移動(dòng)并自動(dòng)液壓夾緊，橫梁上配置垂直立刀架。立刀架在橫梁上實(shí)現(xiàn)水平進(jìn)給和移動(dòng)，滑枕在垂直刀架滑座上實(shí)現(xiàn)垂直進(jìn)給和移動(dòng)。</p><p>　　機(jī)床主要零部件：床身、底座、工作臺(tái)、橫梁、立刀架滑座、電動(dòng)刀臺(tái)、變速箱體。主傳動(dòng)變速箱均為高強(qiáng)度鑄鐵和樹脂砂工藝鑄造，經(jīng)完善的熱處理工藝過程消除殘余應(yīng)力。各零部件結(jié)構(gòu)尺寸合理，并布置足夠的加強(qiáng)

20、筋板，保證整機(jī)具有足夠的強(qiáng)度、剛性和高穩(wěn)定性。</p><p>　　工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)由主電機(jī)、齒輪減速、變速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四檔無級(jí)調(diào)速。</p><p>　　立刀架安裝在橫梁上。滑枕材質(zhì)為球墨鑄鐵，經(jīng)完善的熱處理 后精加工而成。機(jī)械性能尤佳?；碓谶\(yùn)行時(shí)，有較大的接觸剛度。為保證滑枕進(jìn)給切削的穩(wěn)定性，在刀架滑枕結(jié)構(gòu)上設(shè)有平衡油缸裝置，克服其重力。</p><p>　　工

21、作臺(tái)采用長(zhǎng)主軸結(jié)構(gòu)，徑向采用高精度雙列圓柱滾子軸承定心。其內(nèi)圈具有1：12錐度，可以調(diào)整徑向間隙，確保工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度。</p><p>　　橫梁在立柱導(dǎo)軌上作垂直升降運(yùn)動(dòng)。由一臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪副減速箱及升降絲杠。橫梁由一個(gè)楔鐵夾緊，放松。夾緊由液壓實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　機(jī)床采用集中定點(diǎn)對(duì)橫梁等及各運(yùn)動(dòng)部位進(jìn)行自動(dòng)供油潤(rùn)滑。</p><p>　　機(jī)床運(yùn)動(dòng)

22、，移動(dòng)部位有全方位的安全連鎖、互鎖。</p><p>　　機(jī)床的工作條件：電源：AC380V±10%，50HZ三相交流。使用機(jī)床廠房環(huán)境溫度范圍-5～40℃，相對(duì)濕度40～75%，空氣中粉塵濃度不得大于100mg/m3，不得含酸、鹽和腐蝕氣體。機(jī)床安裝應(yīng)遠(yuǎn)離震源、熱源和避免日光直曬。</p><p><b>　　其外觀圖如圖 1：</b></p>

23、<p>　　2.2 CK5116數(shù)控立式車床技術(shù)要求及相關(guān)參數(shù)</p><p>　　CA5116數(shù)控立式車床，采用西門子數(shù)控系統(tǒng)控制，既可進(jìn)行大扭矩切削,又可實(shí)現(xiàn)高速高精度切削。可用于外圓柱面、圓錐面、圓弧面、復(fù)雜曲面、端面、切槽等粗精加工。本產(chǎn)品具有精度高、剛度大、使用壽命長(zhǎng)、抗震性好、可靠性高等特點(diǎn)。</p><p><b>　　幾何精度要求：</b&g

24、t;</p><p>　　工作臺(tái)表面的平面度 0.06mm/1400;0.02/1000任意(只許凹) </p><p>　　工作臺(tái)面的端面跳動(dòng) 0.02mm/1000mm </p><p>　　工作臺(tái)徑向跳動(dòng) 0.02mm/1000mm </p><p>　　刀架水平移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的平行度 0.02/10

25、00mm </p><p>　　刀架垂直移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)面的垂直度 正面0.06/1000mm 側(cè)面0.02/1000mm</p><p><b>　　工作精度:</b></p><p>　　工件表面粗糙度 平面、圓柱面Ra1.6; 圓弧面Ra3.2</p><p>　　圓度：

26、 0.02mm/500mm</p><p>　　圓柱度 0.02mm/500mm </p><p>　　平面度 0.04mm/1000mm</p><p>　　X、Z軸定位精度 ±0.012mm/300mm</p><p>　　重復(fù)定位精度

27、0.005mm</p><p><b>　　主要參數(shù)如表 1:</b></p><p>　　3 CK5116數(shù)控立車的系統(tǒng)分析及選用</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，英文名稱為（Numerical Control System），根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用

28、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開關(guān)量。</p><p>　　而常用的數(shù)控系統(tǒng)有發(fā)那科、西門子、廣數(shù)、華中等數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　發(fā)那科（FANUC）系統(tǒng)：</p><p>　　FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產(chǎn)品，通常其中文譯名為發(fā)那科。FANUC系統(tǒng)</

29、p><p>　　進(jìn)入中國市場(chǎng)有非常悠久的歷史，有多種型號(hào)的產(chǎn)品在使用，使用較為廣泛的產(chǎn)品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在這些型號(hào)中，使用最為廣泛的是FANUC0系列。 </p><p>　　系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝、各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設(shè)計(jì)了比較健全的自我保護(hù)電路。其操作

30、面板及伺服模塊如圖2所示。 </p><p>　　PMC信號(hào)和PMC功能指令極為豐富，便于工具機(jī)廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS232C接口，以太網(wǎng)接口，能夠完成PC和機(jī)床之間的數(shù)據(jù)傳輸。 </p><p>　　FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，

31、對(duì)于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應(yīng)性很強(qiáng)。 </p><p>　　鑒于前述的特點(diǎn)，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)擁有廣泛的客戶。使用該系統(tǒng)的操作員隊(duì)伍十分龐大，因此有必要了解該系統(tǒng)的一些軟、硬件上的特點(diǎn)。 </p><p>　　我們可以通過常見的FANUC 0系列了解整個(gè)FANUC系統(tǒng)的特點(diǎn)： </p><p><b>　　剛性攻絲

32、 </b></p><p>　　主軸控制回路為位置閉環(huán)控制，主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)與攻絲軸（Z軸）進(jìn)給完全同步，從而實(shí)現(xiàn)高速高精度攻絲。 </p><p>　　復(fù)合加工循環(huán) </p><p>　　復(fù)合加工循環(huán)可用簡(jiǎn)單指令生成一系列的切削路徑。比如定義了工件的最終輪廓，可以自動(dòng)生成多次粗車的刀具路徑，簡(jiǎn)化了車床編程。 </p>

33、<p><b>　　圓柱插補(bǔ) </b></p><p>　　適用于切削圓柱上的槽，能夠按照?qǐng)A柱表面的展開圖進(jìn)行編程。 </p><p>　　直接尺寸編程 </p><p>　　可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉(zhuǎn)角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡(jiǎn)化部件加工程序的編程。 </p>

34、;<p>　　記憶型螺距誤差補(bǔ)償 </p><p>　　可對(duì)絲杠螺距誤差等機(jī)械系統(tǒng)中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式存儲(chǔ)在CNC的存儲(chǔ)器中。 </p><p>　　CNC內(nèi)裝PMC編程功能 </p><p>　　PMC對(duì)機(jī)床和外部設(shè)備進(jìn)行程序控制 </p><p>　　隨機(jī)存儲(chǔ)模塊 </p&g

35、t;<p>　　MTB（機(jī)床廠）可在CNC上直接改變PMC程序和宏執(zhí)行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調(diào)試RAM。</p><p><b>　　西門子數(shù)控系統(tǒng)：</b></p><p>　　西門子（SINUMERIK）數(shù)控系統(tǒng)是德國西門子公司的產(chǎn)品。西門子憑借在數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品方面的專業(yè)思考與深厚積累，不斷制造出機(jī)床產(chǎn)品

36、的典范之作，為自動(dòng)化應(yīng)用提供了日趨完美的技術(shù)支持。SINUMERIK 不僅意味著一系列數(shù)控產(chǎn)品，其力度在于生產(chǎn)一種適于各種控制領(lǐng)域不同控制需求的數(shù)控系統(tǒng)，其構(gòu)成只需很少的部件。它具有高度的模塊化、開放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，適于操作、編程和監(jiān)控。主要包括：控制及顯示單元、PLC輸入/輸出單元（PP）、PROFIBUS總線單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電機(jī)等部分。 </p><p>　　主要數(shù)控系統(tǒng)類型有： &l

37、t;/p><p>　　SINUMERIK 802S/C系統(tǒng) </p><p>　　SINUMERIK 802S/C系統(tǒng)專門為低端數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CNC控制系統(tǒng)。802S/C兩個(gè)系統(tǒng)具有同樣的顯示器，操作面板，數(shù)控功能，PLC編程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S帶有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制步進(jìn)電機(jī)，可帶3個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)軸及一個(gè)±10V模擬伺服主軸；SINUMER

38、IK 802C帶有伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它采用傳統(tǒng)的模擬伺服±10V接口，最多可帶3個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)軸及一個(gè)伺服主軸。 </p><p>　　SINUMERIK 802D系統(tǒng) </p><p>　　該系統(tǒng)屬于中低檔系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：全數(shù)字驅(qū)動(dòng)，中文系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（通過PROFIBUS連接系統(tǒng)面板、I/O模塊和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)），調(diào)試方便。具有免維護(hù)性能的SINUMERIK 802D核心

39、部件-控制面板單元（PCU）具有CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能，集成的PC硬件可使用戶非常容易地將控制系統(tǒng)安裝在機(jī)床上。 </p><p>　　SINUMERIK 840D/810D/840Di系統(tǒng) </p><p>　　840D/810D是幾乎同時(shí)推出的，具有非常高的系統(tǒng)一致性，顯示/操作面板、機(jī)床操作面板、S7-300PLC、輸入/輸出模塊、PLC編程語言、數(shù)控系統(tǒng)

40、操作、工件程序編程、參數(shù)設(shè)定、診斷、伺服驅(qū)動(dòng)等許多部件均相同。 </p><p>　　SINUMERIK 810D是840D的CNC和驅(qū)動(dòng)控制集成型，SINUMERIK 810D系統(tǒng)沒有驅(qū)動(dòng)接口，SINUMERIK 810D NC軟件選件的基本包含了840D的全部功能。 </p><p>　　采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)西門子840Di系統(tǒng)，全PC集成的SINUME

41、RIK 840Di數(shù)控系統(tǒng)提供了一個(gè)基于PC的控制概念。 </p><p>　　SINUMERIK 840C系統(tǒng) </p><p>　　SINUMERIK 840C系統(tǒng)一直雄居世界數(shù)控系統(tǒng)水平之首，內(nèi)裝功能強(qiáng)大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRⅣE 611A/D模擬式或數(shù)字式交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，適合于高復(fù)雜度的數(shù)控機(jī)床。 </p><p>　

42、　交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　SIMODRⅣE611A：模擬式伺服，配合1FT5系列進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)（600V）和1PH7主軸電機(jī)，可控制主軸，進(jìn)給軸，及普通異步電機(jī)。 </p><p>　　SIMODRⅣE 611D：數(shù)字式伺服，配合1FT6/1FK6系列進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)和1PH7主軸電機(jī)，可控制主軸，進(jìn)給軸等，只能配合810D、840D、840C數(shù)控系統(tǒng)。 <

43、;/p><p>　　SIMODRⅣE 611U：通用型伺服，可接收模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)（PROFIBUS），可以進(jìn)行位置控制、速度控制及轉(zhuǎn)矩控制。配合1FT6/1FK6和1PH7電機(jī)，是理想的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案之一。 </p><p>　　SIMODRⅣE 611UE：通用E型伺服，通過PROFIBUS接連，其余同611U。</p><p>　　廣州數(shù)控（GSK）系

44、統(tǒng)：</p><p>　　中國南方數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，廣東省20家重點(diǎn)裝備制造企業(yè)之一，中國國家863重點(diǎn)項(xiàng)目《中檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)》承擔(dān)企業(yè)，擁有中國最大的數(shù)控機(jī)床連鎖超市。公司秉承科技創(chuàng)新、追求卓越品質(zhì)，以提高用戶生產(chǎn)力為先導(dǎo)，以創(chuàng)新技術(shù)為動(dòng)力，為用戶提供GSK全系列機(jī)床控制系統(tǒng)、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服電機(jī)、大功率主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服電機(jī)等數(shù)控系統(tǒng)的集成解決方案，積極推廣機(jī)床數(shù)控化改造服務(wù)，開展數(shù)控機(jī)床

45、貿(mào)易。GSK擁有國內(nèi)最大的數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)基地，中國一流的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，科學(xué)規(guī)范的質(zhì)量控制體系保證每套產(chǎn)品合格出廠。GSK產(chǎn)品批量配套全國五十多家知名機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)，是中國主要機(jī)床廠家數(shù)控系統(tǒng)首選供應(yīng)商。其操作面板圖如圖 3：</p><p>　　GSK980T車床數(shù)控系統(tǒng)（CNC），于1998年推出的普及型數(shù)控系統(tǒng)。作為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)換代產(chǎn)品，GSK980T采用高級(jí)處理器（CPU）和可編程門陣列（PL

46、D）進(jìn)行硬件插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)高速μm級(jí)控制。 采用四層線路板，集成度高，整機(jī)工藝結(jié)構(gòu)合理，可靠性高。液晶（LCD）中文顯示、界面友好、操作方便。加減速可調(diào)，可配套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器?？勺冸娮育X輪比，應(yīng)用方便。 </p><p>　　GSK928TC為經(jīng)濟(jì)型μm級(jí)車床數(shù)控系統(tǒng)，采用大規(guī)模門陣列（CPLD）進(jìn)行硬件插補(bǔ)，真正實(shí)現(xiàn)了高速μm級(jí)控制。 </p><p>　　使用圖形

47、液晶顯示器（LCD），中文菜單及刀具軌跡圖形顯示，界面友好。加減速時(shí)間可調(diào)，可適配反應(yīng)式步進(jìn)系統(tǒng)、混合式步進(jìn)。 </p><p>　　系統(tǒng)或交流伺服系統(tǒng)構(gòu)成不同檔次的車床數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　GSK980i車床數(shù)控系統(tǒng)（CNC）為新近推出的中高檔數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)率先采用以DSP運(yùn)動(dòng)控制芯片為核心、以嵌入式結(jié)構(gòu)PC為平臺(tái)（PC-BASED）的新一代數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用

48、DSP和主CPU并行處理機(jī)制，具有較高的動(dòng)態(tài)跟蹤精度和良好的加工性能，可作為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控的升級(jí)換代產(chǎn)品。GSK980i系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　四個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)連接口可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)和四軸的全閉環(huán)控制； </p><p>　　獨(dú)立主軸通道可連接模擬量主軸（0-10V）或伺服主軸； </p><p>　　具有一個(gè)可帶512點(diǎn)的串行I/0接口

49、； </p><p>　　完全的速度環(huán)控制系統(tǒng)，高速、高精度、高效率； </p><p>　　中、英文界面可選； </p><p>　　圖形、坐標(biāo)、代碼實(shí)時(shí)跟蹤； </p><p>　　全功能代碼編輯器，編輯大小不受限制； </p><p>　　直觀的MDI輸入控制； </p

50、><p>　　方便直接的系統(tǒng)參數(shù)配置； </p><p>　　PLC梯形圖輸入（選配）； </p><p>　　在線代碼幫助體系故障診斷。</p><p><b>　　華中數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司成立與1995年，由華中理工大學(xué)，中國國家科技部，湖北

51、省，武漢市科委，武漢市東胡高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，香港大同工業(yè)設(shè)備有限公司等政府部門和企業(yè)共同投資組建。近幾年來，公司都以300%的速度迅猛發(fā)展。 </p><p>　　公司在“八五”期間，承擔(dān)了多項(xiàng)國家數(shù)控攻關(guān)重點(diǎn)課題，取得了一大批重要成果。其中“華中I型數(shù)控系統(tǒng)”在中國率先通過技術(shù)鑒定，在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，被專家評(píng)定為“重大成果”、“多項(xiàng)創(chuàng)新”、“國際先進(jìn)”。該項(xiàng)目同時(shí)還獲得了中國國家863的重點(diǎn)支持。1

52、997年，華中I型數(shù)控系統(tǒng)被國家科技部列入1997年度中國國家新產(chǎn)品計(jì)劃（742176163004）”和“九五國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃指南項(xiàng)目（98020104A）”。其華中數(shù)控生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)核心部件圖如圖 4：</p><p>　　華中I型（HNC-1）高性能數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)： </p><p>　　以通用工控機(jī)為核心的開放式體系結(jié)構(gòu)： </p><p&

53、gt;　　系統(tǒng)采用基于通用32位工業(yè)控制機(jī)和DOS平臺(tái)的開放式體系結(jié)構(gòu)，可充分利用PC的軟硬件資源，二次開發(fā)容易，易于系統(tǒng)維護(hù)和更新?lián)Q代、可靠性好。 </p><p>　　獨(dú)創(chuàng)的曲面直接插補(bǔ)算法和先進(jìn)的數(shù)控軟件技術(shù)：</p><p>　　處于國際領(lǐng)先水平的曲面直接插補(bǔ)技術(shù)將目前CNC上的簡(jiǎn)單直線，圓弧差補(bǔ)功能提高到曲面輪廓的直接控制，可實(shí)現(xiàn)高速、高效和高精度的復(fù)雜曲面加工。采用漢字用

54、戶界面，提供完善的在線幫助功能，具有三維仿真校驗(yàn)和加工過程圖形動(dòng)態(tài)跟蹤功能，圖形顯示形象直觀。 </p><p>　　系統(tǒng)配套能力強(qiáng)： </p><p>　　公司具備了全套數(shù)控系統(tǒng)配套能力。系統(tǒng)可選配該公司生產(chǎn)的HSV-11D交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)與伺服電機(jī)、HC5801/5802系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與電機(jī)、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)和國內(nèi)外各類模擬式、

55、數(shù)字式伺服驅(qū)動(dòng)單元。 華中-2000型高性能數(shù)控系統(tǒng)： </p><p>　　是面向21世紀(jì)的新一代數(shù)控系統(tǒng) 華中-2000型數(shù)控系統(tǒng) (HNC-2000) 是在國家八· 五科技攻關(guān)重大科技成果----華中I型（HNC-1）高性能數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的高檔數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用通用工業(yè)PC機(jī)、TFT真彩色液晶顯示器，具有多軸多通道控制能力和內(nèi)裝式PLC，可與多種伺服驅(qū)動(dòng)單元配套使用。具有

56、開放性好、結(jié)構(gòu)緊</p><p>　　湊、集成度高、可靠性好、性能價(jià)格比高、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，是適合中國國情的新一代高性能、高檔數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　HNC-1M銑床、加工中心數(shù)控系統(tǒng)： </p><p>　　HNC-1M銑床、加工中心數(shù)控系統(tǒng)采用以工業(yè)PC機(jī)為硬件平臺(tái)，DOS及其豐富的支持軟件為軟件平臺(tái)的技術(shù)路線，使得系統(tǒng)具有可靠性好，

57、性能價(jià)格比高，更新?lián)Q代和維護(hù)方便，便于用戶二次開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)可與各種3~9軸聯(lián)動(dòng)的銑床、加工中心配套使用。系統(tǒng)除具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控功能外，還內(nèi)設(shè)二級(jí)電子齒輪、內(nèi)裝式可編程控制器、雙向式螺距補(bǔ)償、加工斷點(diǎn)保護(hù)與恢復(fù)、故障診斷與顯示功能。獨(dú)創(chuàng)的三維曲面直接插補(bǔ)功能，極大簡(jiǎn)化零件程序信息和加工輔助工作。此外，系統(tǒng)使用漢字菜單和在線幫助，操作方便，具有三維仿真校驗(yàn)及加工過程動(dòng)態(tài)跟蹤能力，圖形顯示形象直觀。 HNC-1T車床數(shù)控系統(tǒng)： &

58、lt;/p><p>　　可與各種數(shù)控車床、車削加工中心配套使用。該系統(tǒng)以32位工業(yè)PC機(jī)為控制機(jī)，其處理能力、運(yùn)算速度、控制精度、人機(jī)界面及圖形功能等方面均較目前流行的車床數(shù)控系統(tǒng)有較大的提高。系統(tǒng)具有類似高級(jí)語言的宏程序功能，可以進(jìn)行平面任意曲線的加工。系統(tǒng)操作方便，性能可靠，配置靈活，功能完善，具有良好的性能價(jià)格比。</p><p><b>　　系統(tǒng)選用：</b>&l

59、t;/p><p>　　綜合以上考慮，本機(jī)采用的是德國西門子802D數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　西門子802D系統(tǒng)是西門子公司在2002年針對(duì)中國大陸市場(chǎng)發(fā)行的一款全簡(jiǎn)體中文的數(shù)控系統(tǒng),它以其友好的操作界面,強(qiáng)大的數(shù)控加工功能,在國內(nèi)數(shù)控機(jī)床中占有了非常大的比重.西門子802D系統(tǒng)是西門子840D系統(tǒng)的簡(jiǎn)化版,擁有大部分840D的數(shù)控功能,窗口式操作界面,極大的方便操作人員的使用,并擁有非常

60、強(qiáng)大的維護(hù)、診斷功能。</p><p>　　西門子802D標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的特征是具有大量的控制功能，如鉆削、車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會(huì)有任何相互影響。全數(shù)字化的系統(tǒng)、革新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更高的控制品質(zhì)、更高的系統(tǒng)分辨率以及更短的采樣時(shí)間，確保了一流的工件質(zhì)量。</p><p>　　采用32位微處理器、實(shí)現(xiàn)CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。 可

61、實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切害、沖、激光加工和搬運(yùn)設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMDRIVE611數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊：最多可以控制31個(gè)進(jìn)給軸和主軸．進(jìn)給和快速進(jìn)給的速度范圍為100-9999mm/min。其插補(bǔ)功能有樣條插補(bǔ)、三階多項(xiàng)式插補(bǔ)、控制值互聯(lián)和曲線表插補(bǔ)，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進(jìn)給軸和主鈾同步操作的功能。</p><p>　　西門子802D系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖如圖 5：</p&g

62、t;<p>　　西門子802D系統(tǒng)總體連接圖如圖 6 ：</p><p>　　西門子數(shù)控系統(tǒng)3種產(chǎn)品的性價(jià)比較：</p><p>　　西門子數(shù)控SINUMERIK 802D：</p><p>　　具有免維護(hù)性能的SINUMERIK802D，其核心部件PCU （面板控制單元）將CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體。可靠性高、易于安裝。

63、 SINUMERIK802D可控制4個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸。通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS將驅(qū)動(dòng)器、輸入輸出模塊連接起來。 模塊化的驅(qū)動(dòng)裝置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服電機(jī)，為機(jī)床提供了全數(shù)字化的動(dòng)力。 通過視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 SINUMERIK802D集成了內(nèi)置PLC系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制。采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC的編程語言

64、Micro/WIN進(jìn)行控制邏輯設(shè)計(jì)。并且隨機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的PLC子程序庫和實(shí)例程序，簡(jiǎn)化了制造廠設(shè)計(jì)過程，縮短了設(shè)計(jì)周期。 </p><p>　　SINUMERIK 810D： </p><p>　　在數(shù)字化控制的領(lǐng)域中，SINUMERIK 810D第一次將CNC和驅(qū)動(dòng)控制集成在一塊板子上。快速的循環(huán)處理能力，使其在模塊加工中獨(dú)顯威力。 SINUMERIK 810D NC軟件選件的一系

65、列突出優(yōu)勢(shì)可以幫助您在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。例如提前預(yù)測(cè)功能，可以在集成控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)快速控制。另一個(gè)例子是坐標(biāo)變換功能。固定點(diǎn)停止可以用來卡緊工件或定義簡(jiǎn)單參考點(diǎn)。模擬量控制控制模擬信號(hào)輸出;刀具管理也是另一種功能強(qiáng)大的管理軟件選件。 樣條插補(bǔ)功能(A，B，C樣條)用來產(chǎn)生平滑過渡；壓縮功能用來壓縮NC記錄；多項(xiàng)式插補(bǔ)功能可以提高810D/810DE運(yùn)行速度。 溫度補(bǔ)償功能保證您的數(shù)控系統(tǒng)在這種高技術(shù)、高速度運(yùn)行狀態(tài)下保持

66、正常溫度。此外，系統(tǒng)還為您提供鉆、銑、車等加工循環(huán)。 </p><p>　　西門子數(shù)控SINUMERIK 840D：</p><p>　　SINUMERIK 840D數(shù)字NC系統(tǒng)用于各種復(fù)雜加工,它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。840D與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和SIMATIC7可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于

67、其它系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和控制精度。</p><p>　　4 CK5116數(shù)控立式車床主軸控制設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。</p><p>　　隨著機(jī)電一體化技術(shù)的推廣，其典型產(chǎn)品，是集機(jī)床

68、、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測(cè)等技術(shù)為一身的自動(dòng)化設(shè)備。其中主軸運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車床的一個(gè)重要內(nèi)容，是數(shù)控機(jī)床完成切削任務(wù)的核心部件，其精度和承載能力直接影響到零件的精度和質(zhì)量。而動(dòng)力約占整臺(tái)車床的動(dòng)力的70%—80%。動(dòng)力的基本控制有主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換擋和無極調(diào)速。</p><p>　　在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置主要是采用交流變頻器來控制交流主軸電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。為滿足數(shù)控車床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求，必

69、須具有以下幾個(gè)性能：</p><p>　　要有較寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高；在斷續(xù)負(fù)載情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)范圍要下；</p><p>　　電機(jī)加減速響應(yīng)時(shí)間要短；</p><p><b>　　過載能力強(qiáng)；</b></p><p>　　使用噪聲低、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)。</p><p>　　本章便是

70、根據(jù)傳統(tǒng)數(shù)控車床主軸控制研究的基礎(chǔ)上，對(duì)CK5116型數(shù)控立車主軸設(shè)計(jì)的進(jìn)一步研究和分析。</p><p>　　4.1 主軸控制要求分析</p><p><b>　　對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求</b></p><p><b>　　主軸輸出大功率</b></p><p>　　為了滿足生產(chǎn)率的要求，通常主傳動(dòng)電

71、機(jī)應(yīng)有2.5～250kw的功率范圍，因此，對(duì)功率驅(qū)動(dòng)電路提出了更高的要求。</p><p><b>　　調(diào)速范圍要足夠大</b></p><p>　　一般要求如能在（1:100）～(1:1000)范圍內(nèi)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，1：10范圍內(nèi)進(jìn)行恒功率調(diào)速，并能實(shí)現(xiàn)四象驅(qū)動(dòng)功能。</p><p>　　控制功能：主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的同步控制；準(zhǔn)?？刂疲ū阌谧詣?dòng)

72、換刀）；角度分度控制。</p><p><b>　　對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的要求</b></p><p><b>　　精度高</b></p><p>　　進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入的精度程度。</p><p><b>　　穩(wěn)定性好</b></p><p>

73、;　　穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。</p><p><b>　　快速響應(yīng)</b></p><p>　　它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。</p><p><b>　　調(diào)速范圍寬</b></p><p><b>　　低速大轉(zhuǎn)速<

74、/b></p><p><b>　　電氣元件的選擇</b></p><p><b>　　熔斷器的選擇</b></p><p>　　熔斷器是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器。在電路中主要起短路保護(hù)作用，選擇熔斷器時(shí)主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。 </p><p>　　選15

75、A，選RT18-32 </p><p>　　控制線路中Ｉ＝Pｎ\U＝12*3\220V=0.7A，選擇2A型號(hào)為RT18-32。</p><p><b>　　變頻器的選擇</b></p><p>　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 </p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載

76、特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器，在變頻器選型前應(yīng)掌握傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)：電動(dòng)機(jī)的極數(shù)；轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩；電磁兼容性。 </p><p>　　由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。電機(jī)除了考慮常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還應(yīng)考慮定子電阻、定子漏感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏感抗、互感抗和空載電流。 &

77、lt;/p><p><b>　　接觸器 </b></p><p>　　接觸器是一種用來頻繁地接通和分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路的自動(dòng)控制電器。接觸器由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件四部分組成。其中電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心和靜鐵心組成；觸點(diǎn)系統(tǒng)包括三對(duì)觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)。 </p><p>　　工作原理是當(dāng)線圈通電后，鐵心產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合。銜鐵帶

78、動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在反作用彈簧力的作用下釋放，觸電系統(tǒng)隨之復(fù)位。選擇交流接觸器時(shí)主要考慮主觸點(diǎn)的額定電壓、額定電流、輔助觸點(diǎn)的數(shù)量與種類、吸引線圈的電壓等級(jí)、操作頻率等。 </p><p>　　u=380V，I>I1=8A，選CJ10—10 冷卻電機(jī)、卡盤電機(jī)電路。</p><p><b>　　繼電器 </

79、b></p><p>　　繼電器是一種根據(jù)電量參數(shù)（電壓、電流）或非電量參數(shù)（時(shí)間、溫度、壓力等）的變化自動(dòng)接通或斷開控制電路，以完成控制或保護(hù)任務(wù)的電器。繼電器用途廣泛，種類繁多。按反應(yīng)的參數(shù)可分為電流繼電器、電壓繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器和速度繼電器等；按動(dòng)作原理可分為電磁式、電動(dòng)式、電子式等。 </p><p>　　U=220V，I2=2.9A，I3=0.33A，觸點(diǎn)對(duì)數(shù)為

80、4對(duì)。 型號(hào)選擇JZ7—44，5A，220V，JZ8—44，5A，24V。</p><p><b>　　變壓器 </b></p><p>　　變壓器是一種將某一數(shù)值的交流電壓變換成頻率相同但數(shù)值不同的交流電壓的靜止電器。 </p><p>　　變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）；自耦變壓器；高壓變壓

81、器（干式和油浸式）等。選擇變壓器的主要依據(jù)式變壓器的額定值。 </p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況選擇一次額定電壓U1（380V、220V），在選擇二次額定電壓U2(二次額定值是指初級(jí)加額定電壓時(shí)，二次的空載輸出電壓，二次帶有額定負(fù)載時(shí)輸出電壓下降5%，因此選擇輸出額定電壓時(shí)應(yīng)略高于份額在額定電壓)。 </p><p>　　根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況，確定各二次繞組額定電流I2。一般繞組的額定輸出

82、電流應(yīng)大于或等于額定負(fù)載電流。</p><p>　　二次額定容量由總?cè)萘看_定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 P=K∑P </p><p>　　式中P------電磁元件的吸持功率和燈等負(fù)載消耗的功率，單位為 kW； K-------變壓器的容量?jī)?chǔ)備系數(shù)，K=1.1～1.5。</p><p><b>　　空氣開關(guān) </b></p><p&

83、gt;　　電源總空氣開關(guān)D1-QF1主要給主軸電動(dòng)機(jī)H1-M1提供電源, 而在控制變壓器二次側(cè)的NC、強(qiáng)電控制電路等在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生的電流相對(duì)較小,因此電源總空氣開關(guān)D1-QF1的額定電流的選擇，主要考慮主軸電動(dòng)機(jī)H1-M1的額定電流。</p><p>　　P1=3Kw，P2=1.1Kw，P3=125w，U=380V I=P1\U=7.9A，I2=2.9A，I3=0.33A，I總=I1+I2+I3=11.3A

84、，所以選擇16A，確定空氣開關(guān)為DZ115—40\1901，220V，16A，級(jí)數(shù)為一。</p><p>　　其他元?dú)饧倪x擇 </p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源： </b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的功能是將非穩(wěn)定交流電源變成穩(wěn)定直流電源。 </p><p>　　在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，需要穩(wěn)壓電源

85、給驅(qū)動(dòng)器、控制單元、直流繼電器及信號(hào)指示燈等提供直流電源。在數(shù)控機(jī)床中主要使用開關(guān)電源。 </p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的功率為100W。 </p><p><b>　　按鈕的選擇： </b></p><p>　　根據(jù)需要的觸電數(shù)目,動(dòng)作要求,使用場(chǎng)合及顏色等進(jìn)行按鈕的選擇。一般用紅色表示停止，綠色表示啟動(dòng)。</p>&l

86、t;p>　　4.2 主軸控制系統(tǒng)分析</p><p>　　主軸是車床最主要的部件之一，整個(gè)機(jī)器的性能很大程度上決定于主軸的性能，主軸直接承受切屑力，轉(zhuǎn)速的范圍很大。所以我們引入主軸控制系統(tǒng),利用CNC控制器監(jiān)控主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向來完成對(duì)工件的精確加工。主軸控制系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：控制器CNC、變頻器、編碼器、主軸電機(jī)、主軸。</p><p>　　主軸控制系統(tǒng)原理圖如圖 7所示。&

87、lt;/p><p>　　主軸控制單元（或稱主軸放大器）接受來自CNC的譯碼指令，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種實(shí)際工作狀態(tài)報(bào)告CNC用以完成對(duì)主軸的各項(xiàng)功能控制。主軸電機(jī)控制接口為主軸串行輸出（與模擬輸出相對(duì)，串行輸出中輸出到主軸的命令值為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）。同時(shí)使用外接位置編碼器與CNC相連，用于檢測(cè)主軸的位置。使主軸能以指定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如，S500 M03。</p><

88、p>　　本機(jī)床由CNC控制主軸電機(jī)的速度和極性。主軸有高低兩擋齒輪，高速擋主軸與主軸電機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為1：1；低速擋主軸與主軸電機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為1：4.95。</p><p>　　換擋時(shí)序圖如圖 8所示：</p><p>　　NCK檔位1表示主軸的編程速度在第一檔速度范圍內(nèi)，或編程了M41；</p><p>　　NCK檔位2表示主軸的編程速度在第二檔速度范

89、圍內(nèi)，或編程了M42。</p><p>　　4.2.1主軸電機(jī)主回路設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸電機(jī)需具備的性能：</p><p>　　電機(jī)功率要大，且在大的調(diào)速范圍內(nèi)速度穩(wěn)定，恒功率調(diào)速范圍寬；</p><p>　　在斷續(xù)負(fù)載下電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)要??；</p><p><b>　　加速、減速時(shí)間短；</b

90、></p><p>　　溫升低，噪聲小，震動(dòng)小，可靠性高，壽命長(zhǎng)，易維護(hù)，重量輕；</p><p><b>　　電機(jī)過載能力強(qiáng)。</b></p><p>　　主軸變頻器電氣控制原理圖，如圖 9：</p><p><b>　　4.2.2電源設(shè)計(jì)</b></p><p>　

91、　三相動(dòng)力電源（380V)通過伺服變壓器（380V電壓轉(zhuǎn)換成200V電壓）輸送到電源模塊的控制電路輸入端、電源模塊的主電路的輸入端以及作為主軸電動(dòng)機(jī)的風(fēng)機(jī)和急停輸入電源。</p><p>　　其電氣原理設(shè)計(jì)如下圖 10：</p><p>　　4.2.3控制回路設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸潤(rùn)滑、主軸冷卻控制回路分析，如圖 11：</p><p&g

92、t;　　4.3 主軸PLC控制</p><p>　　PLC常用地址定義及范圍如表2：</p><p>　　表 2 PLC常用地址定義</p><p>　　主軸控制地址說明如表3：</p><p>　　表 3 主軸控制地址說明</p><p>　　主軸控制PLC相關(guān)設(shè)計(jì)與分析：</p><p&g

93、t;　　主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)、使能等。控制要求如下：</p><p>　　通過M03/M04/M05實(shí)現(xiàn):</p><p><b>　　M03：主軸正轉(zhuǎn) </b></p><p><b>　　M04：主軸反轉(zhuǎn) </b></p><p><b>　　M05：主軸停止</

94、b></p><p>　　通過MCP按鈕實(shí)現(xiàn):</p><p>　　按正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；按反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；按停止按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)停止；電動(dòng)機(jī)過載報(bào)警后正／反轉(zhuǎn)按鈕無效。</p><p>　　在電氣安全互鎖設(shè)計(jì)方面，主軸正/反轉(zhuǎn)在接觸器和繼電器分別進(jìn)行了安全互鎖；急停對(duì)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了安全互鎖。</p><p>　　相關(guān)參數(shù)號(hào)說明，如

95、表 4：</p><p>　　表 4 相關(guān)參數(shù)號(hào)說明</p><p>　　PLC控制程序編制，如圖 12：</p><p><b>　　4.4 參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　如果采用AC電機(jī)加變頻器或伺服主軸或加工螺紋以及使用每轉(zhuǎn)進(jìn)給編程時(shí)，則改值為1:</p><p>　　如果主軸無

96、編碼器反饋，則以下參數(shù)為0:</p><p>　　在加工螺紋時(shí)主軸安裝了編碼器：</p><p>　　下列主軸參數(shù)應(yīng)設(shè)定：</p><p><b>　　計(jì)算監(jiān)控頻率：</b></p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分=50轉(zhuǎn)/秒</p><p>　　50轉(zhuǎn)/秒×1024脈沖/轉(zhuǎn)=512

97、00脈沖/秒</p><p>　　加權(quán)后填入機(jī)床參數(shù)：</p><p>　　在編寫加工程序時(shí)應(yīng)注意：</p><p>　　如果進(jìn)給速度選用mm/Min時(shí)，應(yīng)使用G94編程。例如N10 G94 G01 Z100 F100。</p><p>　　如果進(jìn)給速度選用mm/Rev時(shí)，應(yīng)使用G95編程。例如N10 G95 G01 Z100 F1。<

98、/p><p>　　對(duì)于開關(guān)量控制的主軸，在采用G33加工螺紋時(shí)，也應(yīng)編入主軸轉(zhuǎn)速S。S值應(yīng)在實(shí)際的主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。</p><p>　　螺紋編程時(shí)應(yīng)在螺紋方向編入切入及退出段。</p><p>　　螺紋導(dǎo)程乘以主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)小于Z軸的最大設(shè)定速度。</p><p>　　使用模擬控制的主軸且有機(jī)械換擋：</p><p>　　主軸

99、最多可提供五檔變速。索引號(hào)[0]和[1]的參數(shù)相同表示第一檔數(shù)據(jù)；（i=1...5）。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 劉江.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修，北京：高等教育出版社，2007 </p><p>　　2 龔仲華，楊紅霞.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng).北京：人民郵電出版社，2011 </p>&

100、lt;p>　　3 龔仲華.數(shù)控系統(tǒng)連接與調(diào)試.北京：高等教育出版社，2012 </p><p>　　4 阮友德，張迎輝.電氣控制與PLC.北京：人民郵電出版社，2011 </p><p>　　5 龔仲華.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修.北京：高等教育出版社，2012 </p><p>　　6 西門子802D安裝調(diào)試手冊(cè).西門子（中國）有限公司