CK数控化车床的电气控制电路设计方案

PAGE目录ＴＯC\o＂1－3"\ｈ\z\uHYPERLINK＼ｌ"_Ｔoc２0０６2８0９8"引言 PＡＧＥＲEF_Ｔｏｃ200６2８0９８\h1HYPEＲLIＮK\ｌ"_Toc20０６28099"第一章绪论ﻩPAＧEREF_Toc２0062809９＼h2HＹPＥRＬＩＮK＼ｌ”_Toｃ2００６２8100”１。1数控系统进展简史及趋势ﻩＰＡGEＲEF＿Ｔｏｃ２006２8１00\h３HYPＥRLINK\l＂＿Ｔoｃ２０062８１０1＂1.2计算机数控的进展ﻩＰAGＥREF_Tｏc20０6281０1\h4HＹPERLINK＼l”_Ｔoc200６2８１02"1。3数控将来进展的趋势ﻩPAGＥＲEF_Tｏc20062810２\h4HYＰＥRLINK\ｌ＂＿Ｔｏc2０06２8１03"１。４机床数控化改造的必要性ﻩ２00６2８１０3＼ｈ5ＨYＰERLINK\l”_Ｔoｃ2006281０4"１。4．1微观看改造的必要性ﻩPAGERＥF＿Ｔoc2006２8104\h５ＨYPEＲLＩNK\l＂＿Ｔｏｃ２006２8１０5"１．４。２宏观看改造的必要性 PAGEREF_Tｏｃ２00６281０５\h5HYPERLＩNＫ＼l＂＿Tｏｃ2０0６28106"１.5机床与生产线数控化改造的市场ﻩPAGERＥＦ_Ｔｏｃ2０0628１０6\h６HＹPEＲＬINＫ＼l”_Toc２0062８１０７"1．5．1国内机床数控化改造的市场ﻩPAGＥＲEF_Ｔoｃ2０0６２8107＼h6ＨＹPERLINＫ\ｌ"＿Tｏc20０6２81０8"１．５．2进口设备和生产线的数控化改造市场 PAGＥREF＿Toc２０06２８1０８\ｈ6HYPEＲLINK１。6．２.数控化改造的内容ﻩPＡGERＥF＿Toｃ２00628111＼h7HYＰERLＩNK２．1典型数控机床电气掌握系统ﻩPAＧEREF_Tｏc2006２811４\ｈ8_Ｔoc２00６2８１１7"３.１数控系统选用ﻩPAＧEＲEF_Toc2０062８１17\ｈ10HYＰERLＩＮK\ｌ"_Toｃ20０628118"3．1。1系统的运动方式与伺服系统ﻩPＡGＥＲEF＿Tｏc2006２８１18\h10HYPERＬIＮK\ｌ”＿Toｃ20062８119＂３.1．2微机系统ﻩPＡGEＲEＦ＿Tｏc２00６２811９\ｈ１0ＨＹPＥＲLIＮＫ\l＂_Toc20０62812０＂３。2FANUC0ｉ系统的连接 PAＧＥＲEＦ_Toc2００6２8120\ｈ1１ＨYPERＬINＫ＼l"_Tｏｃ200628121"第四章CK51６数控车床的电气部分设计ﻩＰAGＥREF_Ｔoｃ200628121\h1２ＨYPＥRLINＫ\l＂_Toｃ2０06281２２＂4.１ＣＫ516数控车床的电气掌握要求ﻩＰAGEREF＿Ｔoc200６281２2\ｈ１2HＹPEＲＬＩNK＼l＂_Ｔoc2006２8123"4。2ＣK５１6数控车床的电气掌握方案设计ﻩＰＡGEREF_Toc2006２8123\ｈ13HYPERLINＫ\ｌ”_Ｔoc20062812４”4.２。1沟通伺服电机的确定ﻩＰAGEREF_Toc200６28１24\h13HYPEＲLIＮK\ｌ＂＿Toｃ200６2812５"４。2．2变频器的确定ﻩPAＧEREF＿Tｏｃ２0０6２８125\h1３HＹPERＬIＮK4.2．３掌握变压器的确定ﻩPAGERＥF＿Ｔoｃ200628１26\h1４ＨＹＰＥRＬINK\l”_Ｔoｃ2００６2８１2７"4．2．4电气系统框图设计ﻩＰAＧＥREF＿Toc２0062８１２7\h1４ＨYPERLIＮK\l＂＿Toc2００62812８"4．２.5强电主回路的设计ﻩPAGEREＦ＿Ｔoc２００628１２8＼ｈ１4HYPEＲＬＩＮK\ｌ"＿Ｔｏc２0０6２８１2９"4。２．６机床掌握电源的设计ﻩPAＧEＲEF_Tｏc２０06281２9\h16HYPEＲLINK4.2．7伺服驱动系统掌握设计ﻩPＡGEＲＥＦ＿Toｃ２0０6２8130\h16HＹPERLINＫ＼l”_Toc20０628131"４。２．８沟通掌握回路的设计 PＡGＥRＥＦ＿Ｔoc2００6281３1＼h１8ＨYPEＲLINK\l”_Tｏｃ200628１３2＂4.2.９主轴润滑系统的掌握设计 PＡGEREＦ_Toc20０６２8１32＼h１８HＹＰERLＩNK\l＂＿Ｔoc２０0６2813３＂4.2.10刀台的自动掌握设计 PAGEREF_Tｏc20０６281３3\ｈ19HＹPＥRLIＮK＼l＂＿Ｔoｃ２0０６28１３４＂4.2．11沟通掌握回路的帮助回路设计 PＡGEREF＿Ｔoc2００62813４\h20ＨYPＥＲLINK\l＂_Toc2０0628135”结论ﻩPＡGEＲEＦ_Toc２０062８１３5\h21HYPＥRLINK＼l"_Ｔoｃ２00６281３6＂致谢ﻩPAGEＲＥF_Tｏc２０06２８13６\h２2HYＰERLＩNK\l”_Ｔｏc2００6281３7”参考文献ﻩPAＧEREＦ＿Ｔoc２0０６２81３7\ｈ2３PAGE23引言２0世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及掌握技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业进展的最重大的技术进步.自从１952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成浩大的数掌握造设备家族。由于市场竞争日趋激烈，产品更新极为飞速.随着汽车工业以及轻工消费品生产的高速增长,中小批量零件的生产及简洁零件越来越多,精度要求也越来越高，这就要求加工设备具有很高的效率和加工精度.而传统的一般机床已远远不能满意现代生产的需要。而以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平反映了一个国家的机械与电子水平。它的推广应用对于提高劳动生产率和产品质量,转变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步供应了条件。为了满意市场的需要，达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求,当前,世界数控技术及其装备的进展主要体现为以下几方面技术特征：1、高速、高效

机床向高速化方向进展,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性.

2、高精度

从精密加工进展到超精密加工，是世界各工业强国致力进展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(＜10nｍ)，其应用范围日趋广泛。3、高牢靠性

随着数控机床网络化应用的进展,数控机床的高牢靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标.对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为１0：１（数控的牢靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的ＭTＢF就要大于３3333.3小时,而其中的数控装置、主轴及驱动等的MＴBＦ就必须大于１0万小时。

ﻫ

4、复合化

在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上,为了尽可能降低这些无用时间，人们盼望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此,复合功能的机床成为近年来进展很快的机种。5、多轴化

随着5轴联动数控系统和编程软件的普及，5轴联动掌握的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点,由于在加工自由曲面时，5轴联动掌握对球头铣刀的数控编程比较简洁,并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速,从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3轴联动掌握的机床无法避开切速接近于零的球头铣刀端部参予切削，因此,5轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家乐观开发和竞争的焦点。6、智能化

智能化是21世纪制造技术进展的一个大方向。智能加工是一种基于神经网络掌握、模糊掌握、数字化网络技术和理论的加工,它是要在加工过程中模拟人类专家的智能活动,以解决加工过程很多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题。７、网络化

数控机床的网络化,主要指机床通过所配装的数控系统与外部的其它掌握系统或上位计算机进行网络连接和网络掌握。8、柔性化

数控机床向柔性自动化系统进展的趋势是：从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（ＦＭＣ、FMS、FTL、FMＬ）向面（工段车间独立制造岛、FＡ）、体（ＣIMS、分布式网络集成制造系统）的方向进展，另一方面对注意应用性和经济性方向进展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品飞速更新的主要手段,是各国制造业进展的主流趋势,是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的牢靠性、有用化为前提,以易于联网和集成为目标;注意加强单元技术的开拓、完善；CNＣ单机向高精度、高速度和高柔性方向进展;数控机床及其构成柔性制造系统能便利地与CAD、CAＭ、CAPＰ、MTS联结，向信息集成方向进展;网络系统向开放、集成和智能化方向进展9、绿色化

２1世纪的金切机床必须把环保和节能放在重要位置,即要实现切削加工工艺的绿色化.总之，数控机床技术的进步和进展为现代制造业的进展供应了良好的条件，促使制造业向着高效、优质以及人性化的方向进展。可以预见,随着数控机床技术的进展和数控机床的广泛应用，制造业将迎来一次足以撼动传统制造业模式的深刻革命。第一章绪论依据《机械设计制造及其自动化》专业的教学大纲要求:本专业同同学疏掌握机电一体化产品的设计、制造、使用与维修,培育同学能够灵敏运用所学专业课程知识,具有商量开发的综合素养与能力;这次毕业设计以ＣＫ5１6数控机床设计作为课题,是我们综合运用所学的基本知识、基础理论和基本技能，提高分析解决实际问题的能力，提高实际工作能力的检验。是对三年学习的一个总结与回顾.CK５16型数控立式车床简介CＫ51６型数控立式车床特点：①该机床接受日本ＦANＵC－０i系统,中文液晶显示，配有刀具补偿，手动/自动回参考点和自动诊断监视显示功能，实现机床的机电液一体化自动掌握.②机床底座接受树脂砂整体式铸件结构,对称加强筋强化加固。使机床具有高刚性、高强度、高抗振性，且具有排屑便利、不渗漏的特点。③主轴单元接受进口高刚度的短粗型主轴，主轴箱为对称式结构，悬挂在机床底座上。主轴接受FＡＮＵC电机驱动,配有西德ＺF公司两档变速箱，实现机床的低噪声、低振动、大扭矩、大功率切削的需要.④机床导轨、丝杠接受日本THK公司的高精度、重负荷直线滚动导轨和滚珠丝杠副。并配有德国进口六工位或八工位电动转塔刀架以及自动润滑装置定时供油润滑。CＫ5１６型数控立式车床主要性能及使用范围：该机床是以车削各种材料的多台阶、多内孔的盘类、短轴类零件为主要加工对象,如齿轮毛坯、法兰盘、刹车盘等零件的外圆、内孔、外端面等的粗车、半精车和精车等工序.一次装夹可完成简洁零件的大部或全部加工要求，格外适用多品种，小批量的加工盘点。CK5１6数控立式车床主要技术参数:床身上旋转直径Φ８0０mｍ;最大加工直径Φ63０mm；最大加工长度35０mm；主轴转速范围（无级）50-１５０0r／miｎ；主电机功率2２kｗ;快移速度（纵向)Z:10m／ｍin、（横向）X:1０m／miｎ；最大行程（纵向）Ｚ：6０0ｍｍ;(横向）X：650mm；机床外形尺寸(长×宽×高）3３0×280×34０ｃm;机床重量１2500kｇ。ＣK516立式数控车床具有当代同类产品的优点，机电液一体化结构，占地面积小，布局合理,安装、维修便利.机床具有高转速、大扭矩、高刚性等特点,外购件全部接受知名品牌产品，具有高牢靠性和高耐用性。该车床可加工轮毂、刹车毂等各类短轴类、盘类零件，车削螺纹、圆弧、圆锥、回转体的内外曲面、端面沟槽、钻、扩、铰等，适用于外形简洁的中小批量零件，以及精度、尺寸全都性要求高的大批量零件的加工.该车床在国内外汽车行业广泛应用,是一种高效、高精度、高效益、低成本,投资回报期短，性能价格比较高的机床。1．１数控系统进展简史及趋势１946年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类制造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中制造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础.6年后,即在1952年，计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床.从今，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代的进展.１.数控（NC）阶段（1952~1９70年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时掌握的要求.人们不得不接受数字规律电路"搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控(HＡRD－WIＲEDNC)，简称为数控（NC）.随着元器件的进展，这个阶段历经了三代,即19５２年的第一代－-电子管；１9５９年的其次代－—晶体管;1965年的第三代——小规模集成电路。1。２计算机数控的进展到1９7０年,通用小型计算机业已消灭并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从今进入了计算机数控(CNC）阶段（把计算机前面应有的＂通用＂两个字省略了)。到19７１年，美国INＴEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件－－运算器和掌握器，接受大规模集成电路技术集成在一块芯片上,称之为微处理器（MICROPRＯCESSOＲ），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到197４年微处理器被应用于数控系统.这是由于小型计算机功能太强,掌握一台机床能力有富有(故当时曾用于掌握多台机床,称之为群控),不如接受微处理器经济合理。而且当时的小型机牢靠性也不抱负。早期的微处理器速度和功能虽还不够高,但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了19９0年,PＣ机(个人计算机，国内习惯称微机）的性能已进展到很高的阶段，可以满意作为数控系统核心部件的要求。数控系统从今进入了基于PC的阶段。总之,计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代——小型计算机；１974年的第五代－-微处理器和1990年的第六代—-基于ＰＣ(国外称为

PC-BＡＳED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNＣ）了，而我国仍习惯称数控(ＮC).所以我们日常讲的＂数控＂,实质上已是指”计算机数控”了.1.3数控将来进展的趋势（1）连续向开放式、基于PC的第六代方向进展基于ＰC所具有的开放性、低成本、高牢靠性、软硬件资源丰富等特点,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路.至少接受PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题,由原有的系统担当数控的任务。ＰＣ机所具有的友好的人机界面，将普及到全部的数控系统。远程通讯,远程诊断和维修将更加普遍。(2)向高速和高精度化进展这是适应机床向高速和高精度方向进展的需要.（3）向智能化方向进展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和进展,数控系统的智能化程度将不断提高。1。4机床数控化改造的必要性1.４.１微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力.(１)可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等简洁的零件。由于计算机有超群的运算能力，可以瞬时精准地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量,因此可以复合成简洁的曲线或曲面.（2)可以实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而效率可比传统机床提高3～7倍。（3)加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要＂修配".(4)可实现多工序的集中，削减零件在机床间的频繁搬运。(5)拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工.（6)由以上五条派生的好处。：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床）,削减了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应等等.１。4．２宏观看改造的必要性从宏观上看,工业发达国家的军、民机械工业,在７0年月末、８0年月初已开头大规模应用数控机床。其本质是，接受信息技术对传统产业（包括军、民机械工业)进行技术改造.除在制造过程中接受数控机床、FMC、FＭS外,还包括在产品开发中推行ＣAD、CＡE、CAＭ、虚拟制造以及在生产管理中推行ＭＩS（管理信息系统)、CＩＭS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量.由于接受信息技术对国外军、民机械工业进行深化改造(称之为信息化）,最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年.如我国机床拥有量中,数控机床的比重（数控化率)到1９９5年只有1.９％，而日本在１994年已达20．8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明白机床数控化改造的必要性。1．５机床与生产线数控化改造的市场１。5。１国内机床数控化改造的市场我国目前机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有１1.3４万台，即我国机床数控化率不到３％.近1０年来，我国数控机床年产量约为0．６~0.8万台，年产值约为１8亿元。机床的年产量数控化率为６％。我国机床役龄10年以上的占６0%以上;10年以下的机床中，自动／半自动机床不到20%，FMC/FMＳ等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60％以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在1０年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和进展。所以必须大力提高机床的数控化率。1。５．２进口设备和生产线的数控化改造市场我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造.据不完全统计,从1979~1９８8年1０年间,全国引进技术改造项目就有18４46项，大约１６5。8亿美元.这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种缘由,设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪,使企业的效益受到影响,严重的使企业陷入逆境。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸取不好，备件不全,维护不当，结果运转不良;有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线,忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥;有的甚至不能启动运行,没有发挥应有的作用;有的生产线的产品销路很好，但是由于设备故障不能达产达标;有的由于能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间,需要进行技术更新。种种缘由使有的设备不仅没有制造财宝，反而消耗着财宝.这些不能使用的设备、生产线是个包袱,也是一批很大的存量资产，修好了就是财宝。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题,就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。1。6数控化改造的内容及优缺点1．6。1国外改造业的兴起在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代.由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒＂的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国,用数控技术改造机床和生产线具有宽阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国,机床改造业称为机床再生(Remanuｆacturing)业。从事再生业的闻名公司有：Beｒtsche工程公司、ａｙｔon机床公司、Devlieｇ－Bｕｌｌａvd（得宝)服务集团、UＳ设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司.在日本，机床改造业称为机床改装（Ｒeｔroｆitｔing)业。从事改装业的闻名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等.1.6。2.数控化改造的内容机床的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是ＮC化，在一般机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度,对机械、电气部分进行翻新,对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满意生产要求的CNＣ系统以最新CNＣ进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次,或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新,较大幅度地提高水平和档次的更新改造。1.６。3数控化改造的优缺点（１）削减投资额、交货期短同购置新机床相比,一般可以节省60％~８0％的费用,改造费用低.格外是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的１/3，交货期短。(2）机械性能稳定牢靠，所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件,而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备连续使用多年。但是受到原来机械结构的限制,不宜做突破性的改造。（3）可以接受最新的掌握技术可依据技术革新的进展速度，准时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。经过大量实践证明一般机床数控化改造具有肯定经济性、有用性和稳定性。其改造涉及到机械、电气、计算机等领域,是一项理论深、实践强的系统工程.在进行数控改造时，应该做好改造前的技术筹备。改造过程中,机械修理与电气改造相结合,先易后难、先局部后全局。其次章数控机床电气掌握系统综述2．１典型数控机床电气掌握系统一台典型的数控机床其全部的电气掌握系统如图1所示。图1电气掌握系统(1）数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。（2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的掌握指令，直至运动和功能结束。(3)可编程规律掌握器是机床各项功能的规律掌握中心。它将来自CNＣ的各种运动及功能指令进行规律排序，使它们能够精准地、协调有序地平安运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给ＣNC,使CＮＣ能准时精准地发出进一步的掌握指令，如此实现对整个机床的掌握。（4）主轴驱动系统接受来自CNＣ的驱动指令,经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动,同时接受速度反馈实施速度闭环掌握。它还通过PＬC将主轴的各种现实工作状态通告CＮC用以完成对主轴的各项功能掌握。(5）进给伺服系统接受来自ＣNC对每个运动坐标轴分别供应的速度指令,经速度与电流(转矩）调节输出驱动信号驱动伺服电机转动,实现机床坐标轴运动,同时接受速度反馈信号实施速度闭环掌握.它也通过ＰLC与CNＣ通信,通报现时工作状态并接受CNC的掌握。(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大,电器硬件电路主要任务是电源的生成与掌握电路、隔离继电器部分及各类执行电器。（7）机床（电器部分)包括全部的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。（9）位置测量接受光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到ＣNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确掌握.（10）外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备.2。２数控机床运动坐标的电气掌握ﻫ数控机床一个运动坐标的电气掌握由电流（转矩)掌握环、速度掌握环和位置掌握环串联组成

。其掌握框图如图２所示。图2数控机床运动坐标掌握框图（1)电流环是为伺服电机供应转矩的电路.一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数,其反馈信号也在伺服系统内联接完成,因此不需接线与调整。(2）速度环是掌握电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PＩ）调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统（导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性,一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。（3）位置环是掌握各坐标轴按指令位置精确定位的掌握环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：一是位置测量元件的精度与CNＣ系统脉冲当量的匹配问题。二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。（4）前馈掌握与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置掌握精度.第三章CＫ516车床数控系统选用及连接ＣNＣ系统的组成1、数控机床用可编程掌握器（ＰLC）接受PLC提高了CＮC系统的灵敏性、牢靠性和利用率,并使结构更加紧凑。2、驱动装置驱动装置由执行元件（如步进电动机、交／直流伺服电动机）和相应的掌握电路组成，包括机床的主驱动和进给驱动。驱动装置接受来自CNC装置的位置指令脉冲或速度掌握指令,由掌握单元掌握电动机，按指令要求驱动机床相关的运动部件，已指定速度进行位置移动或转动。3、CNC装置CＮＣ装置由硬件和软件组成。硬件由微处理器、存储器、位置掌握、输入输出接口组成。软件在硬件的支持下运行,离开软件硬件将无法工作。在系统软件的掌握下，ＣＮC装置对输入的加工程序自动进行处理并发出相应的掌握指令及驱动掌握信号。３.１数控系统选用３．1.1系统的运动方式与伺服系统由于该机床能进行多种方式加工，故应接受连续掌握系统。定位方式接受增量坐标掌握.考虑机床加工精度不高，为了简化结构，降低成本，接受步进电机开环伺服系统驱动Ｘ－Ｚ工作台。3.1。２微机系统该机床接受日本FANUＣ-0ｉ系统ＦAＮUＣ系统特点:（1）系统在设计中大量接受模块化结构。（2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力,工作环境温度为0～45℃,相对湿度为7５%.(3)有较完善的保护措施。ＦＡＮUC对自身的系统接受比较好的保护电路。（4）FAＮUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能.(5)供应大量丰富的PＭＣ信号和PMC功能指令.（6）具有很强的ＤNＣ功能,系统供应串行RＳ2３2Ｃ传输接口,使通用计算机ＰC和机床之间的数据传输能便利、牢靠地进行，从而实现高速的DNC操作。（7）供应丰富的维修报警和诊断功能，FANＵC维修手册为用户供应了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类.3．2FＡNＵＣ0i系统的连接ＦANＵＣ０i系统由主板和I/O两个模块构成。主板模块包括主CPＵ、内存、ＰMC掌握、I/OLｉnk掌握、伺服掌握、主轴掌握、内存卡Ｉ/F、LED显示等;图3掌握单元主板与串行主轴及伺服轴的连接（２）Ｉ／Ｏ模块包括电源、I／O接口、通信接口、MDＩ掌握、显示掌握、手摇脉冲发生器掌握和高速串行总线等。图4掌握单元I／O板与显示单元的连接图第四章ＣK５16数控车床的电气部分设计４。1CK5１６数控车床的电气掌握要求(１）进给轴接受沟通伺服电机掌握:(2)主轴沟通电机由变频器掌握,能实现正转、反转和停止，以及主轴凹凸速换档功能；（３)实现自动冷却、润滑和冲屑功能；(4）自动换刀，电动刀架接受四工位类型；（５）电源的掌握；（6）急停、报警信号的输入等；4.２ＣK５1６数控车床的电气掌握方案设计４.2．１沟通伺服电机的确定沟通伺服电机接受日本SANYOＤENKIP6系列电机,Ｘ轴接受１．OKW的伺服电机P60Ｂｔ３100HXＳ０0,Z轴接受１．5KW的伺服电机P6０813150HXS０0。由于伺服电机驱动器需要供应三相200Ｖ的电压，所以必须接受专门定做的伺服变压器：容量为3KVＡ（大于Ｘ轴和２轴伺服电机的功率之和2．５KＷ),输入端为三相３8０V沟通电，输出端为三相200V。4.2．2变频器的确定依据技术要求，主电机可接受变频器进行调速及正反转掌握。（１）变频电机选择ＤP１6０M—４DP1６0M—４电机主要数据：额定电压三相380V；额定频率50Hz;功率15ＫW;额定转矩７１.90ＮM;额定电流2２.60Ａ；恒转矩调频范围5—50Ｈz；恒功率调速范围50－－—２00Ｈｚ。（2）变频器选择FRN１１Ｇ11S—4FRN1１G１１Ｓ－4变频器主要数据：额定容量11ＫVA；额定输出电流２4A;额定输出频率50Ｈz；额定电压三相38０Ｖ；电源容量1５ＫVA。（3)变频器掌握的电气原理图如图5所示图５变频器掌握的电气原理图４。2。3掌握变压器的确定强电掌握回路主要掌握沟通接触器的通断，我们接受沟通２2０Ｖ的掌握电源,因此需要选择一个掌握变压器：容量为4００VA，输入端为沟通３8０V,输出端为沟通２２0V、11０Ｖ和２４Ｖ。４．2。4电气系统框图设计图6电气系统框图４．2。５强电主回路的设计（1）从电网上接入三相沟通3８0Ｖ电源,实现到主轴电机、冷却电机、润滑电机等的主回路.其中主变频电机功率1５Kw，变频电机风扇功率0．25Kw，冷却电机功率0。09Kｗ，刀架电机功率０。2５Ｋw，主轴润滑电机功率0.３7Kｗ。（2)QF0为总电源开关，三相沟通输入端接受电容滤除电网高次谐波的干扰。主轴电动机和刀架电动机均为正反转掌握,冷却电动机和主轴润滑电动机为单方向掌握，全部电动机均接受带有过载保护的自动开关。（3）主轴电动机的掌握主轴电动机的正反转由变频器中的两个触点掌握,其掌握信号来自于ＰＬC的两个与之相对应的两个输出端子。按下主轴正转(反转）按钮，经PLC规律处理，在其对应的输出端子上输出信号,经中间继电器，使触点通电，主轴实现正转（反转）。主轴停止时，按下停止按钮，正转（反转)对应的输出端子上的信号消灭，正转（反转）中间继电器失电,导致其触点失电，主轴停止转动。图７强电主回路(4)强电主回路分析主回路中沟通接触器KM1掌握主变频电机Ｍ1的启动和停止，KM2掌握冷却电机Ｍ２,KＭ３和KM4用来掌握刀架电动机M3的正反转，ＫM５用来掌握主轴润滑电机．冷却泵电动机与主轴电动机有着挨次联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机起动后才可选择起动与否;而当主轴电动机停止时，冷却泵电动机便立即停止。断路器QF1、QＦ2、ＱＦ3、QＦ４作为电动机的过载及短路保护；沟通接触器KM3和KM4用来掌握刀架电动机M3的正反转，断路器ＱF3作为刀架电动机的过载及短路保护;沟通接触器ＫM3用来掌握冷却电动机Ｍ２的起动和停止,断路器ＱF３作为冷却电动机的过载及短路保护。灭弧器RC１~ＲC３用来保护沟通接触器的主触点，防止当主触点断开时，在动、静触点间产生强烈电弧，烧坏主触点。断路器QF０用来对整个动力线路进行过载及短路保护。４。2.6机床掌握电源的设计图8机床掌握电源图图8为机床的掌握电源线路,图中变压器TC2原边接三相AC380V,副边三组绕组分别供应AＣ220V、AC2４Ｖ、AC110V电压，AＣ2２0Ｖ给开关电源供电，ＡＣ24V给工作灯供电,AC110Ｖ给电柜风扇供电，断路器QＦ6～QＦ１0用来对线路进行过载及短路保护。4。２.7伺服驱动系统掌握设计图9伺服驱动器的连接图图10伺服驱动系统的掌握图图1０为伺服驱动系统掌握图，其中Ｐ5、P6是数控系统发出的伺服电机正反转掌握指令，驱动器主电路输出三相沟通电(端子A、B、Ｚ）给伺服电动机供电.Ａ、B、Z供应来自支配器的编码器信号的差分输出。FG为内部连接到地端子。驱动器输出DC5V为编码器电源。4。2．8沟通掌握回路的设计图11沟通掌握回路图1１为沟通接触器的掌握回路,在沟通接触器的掌握回路中，沟通接触器ＫM３线圈和ＫM４一对常闭帮助触点串接,从而实现刀架电动机正反向接触器间的互锁掌握;沟通接触器ＫM３线圈用来掌握KＭ3的主触点吸合.继电器KA4～KA７触点由可编程掌握器或数控装置I／O接口掌握，用来掌握沟通接触器KM１~ＫM5的线圈得电或断电.4。2．9主轴润滑系统的掌握设计图１2主轴润滑系统电气原理图图12为主轴的润滑系统电气原理图,按下ＳＢ１2，润滑电动机运动启动,当常开触点ＳL12闭合时，润滑油不足报警；SP1２闭合时,润滑油路压力不正常报警；常闭触点QＦ12断开时,润滑电动机过载报警。二极管ＨL8为润滑故障报警。4．2。1０刀台的自动掌握设计图13刀台掌握电气原理图(1)图1３为刀台的