機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計----ad系列普通車床改數(shù)控電氣部分設(shè)計

1、<p>　　中文題目：AD系列普通車床改數(shù)控電氣部分設(shè)計</p><p>　　英文題目: The AD series bed changes the number controls the machine bed electricity part the design</p><p>　　系（院）名稱： 機(jī) 械 工 程 系

2、 </p><p>　　專 業(yè) 班 級： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　指

3、導(dǎo)教師職稱： </p><p>　　AD系列普通車床改數(shù)控電氣部分設(shè)計</p><p>　　摘要 近年來，隨著國內(nèi)各種類型機(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)計組選擇了AD系列數(shù)控車床設(shè)計作為我們畢業(yè)設(shè)計的課題。</p><p>　　設(shè)計的目的：

4、提高機(jī)床的自動化程度，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5度，降低機(jī)床對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)用水平反映了一個國家的機(jī)械與電子工業(yè)水平。它的推廣應(yīng)用對提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改變我國制造技術(shù)落后的狀況起著極為重要的作用。</p><p>　　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；能實現(xiàn)螺紋及形狀復(fù)雜的軸套類零件的加工，能夠進(jìn)行切槽、

5、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5。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 變頻器 CNC PLC </p><p>　　The AD series bed changes the number controls the machine bed electricity part the design</p><p&

6、gt;　　Abstract In recent years, transformed the demand along with the domestic various types molding machine bed the expansion, the engine bed transforms already gradually has formed an industry, in which major part was

7、the numerical control engine bed transformation.Our graduate design group choose the design of the AD series lathe as the issues of graduate projection.</p><p>　　The purpose of design: Increases automation d

8、egree of the machine tool, raise the rate of production and process the consistency of finished product, lower the labor strength, decrease the request for the well-trained degree of operator. The production and applicat

9、ion of NC equipments, especially NC machine tools reflect the level of one country's machine and electronic industry. Its accelerated acceptance has vital function for improving the quality of products, rate of produ

10、ction and the level</p><p>　　The result that machine bed attain after reforming:the machine tool has good operability and adaptability, high efficiency, low percent defective, good consistency finished produ

11、ct. It can works screw and shaft sleeve with complicate shape. Can turns chamfer, drill, extend etc, especially in variety kinds and small-size batch process. It has good processing adaptability.</p><p>　　Ke

12、y words CNC machine tools Converter CNC PLC </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 AD系列數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計………………………………………………5</p><p>　　2 電氣原理圖的設(shè)計……………………………………………………………5</p>

13、<p>　　2.1課題的概述和設(shè)計要求……………………………………………………………5</p><p>　　2.2電氣控制線路圖的設(shè)計……………………………………………………………6</p><p>　　3 數(shù)控系統(tǒng)選用………………………………………… ………………………7</p><p>　　3.1數(shù)控系統(tǒng)的類型……………………………… …………………

14、 ………………7</p><p>　　3.2 FANUC 0i-A系統(tǒng)……………………………………………………………… …8</p><p>　　4 數(shù)控機(jī)床5電控制……………………………… ……………………………9</p><p>　　4.1變頻器和變頻電機(jī)…………………………………………………………………9</p><p>　　4.2控制

15、設(shè)計……………………………………………………………………………11</p><p>　　5 數(shù)控機(jī)床的邏輯控制…………………………………………………………12</p><p>　　5.1主軸S功能和刀臺控制……………………………………………………………12</p><p>　　5.2方式選擇 MD1 MD2 MD3……………………………………………………………16&

16、lt;/p><p>　　5.3數(shù)控機(jī)床用PC………………………………………………………………………16</p><p>　　5.4操作面板……………………………………………………………………………17</p><p>　　6 電器元件選擇…………………………………………………………18</p><p>　　6.1功能要求和參數(shù)計算……………………

17、…………………………………………18</p><p>　　6.2接觸器的選用和熔斷器選擇………………………………………………………19</p><p>　　6.3保護(hù)電動機(jī)斷路器選用……………………………………………………………20</p><p>　　6.4電動機(jī)電子滅弧器選用……………………………………………………………20</p><p&g

18、t;　　6.5控制回路隔離變壓器選擇…………………………………………………………20</p><p>　　6.6導(dǎo)線的選擇和總空氣開關(guān)選擇……………………………………………………20</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………………… …………………22</p><p>　　致謝………………………………………… …………………………………

19、……………23</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………24</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)有了深刻的變化。由于社會對產(chǎn)品多樣化的需求更加5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

20、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)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。</p><p>　　隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和自動控制的飛速發(fā)展，信息處理功能不斷提高，而價格不斷降低。這使得計算機(jī)在機(jī)械制造行業(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

21、柔性、高度自動化的制造系統(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，正好滿足當(dāng)今市場競爭的需要。計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC，可根據(jù)不同的指令進(jìn)行不同方式的信息處理。由于計算機(jī)可完全由軟件來確定數(shù)字信息的處理過程，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。</p><p>　　以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用水平反映了一個國

22、家的機(jī)械與電子水平。它的推廣應(yīng)用對于提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改變我國制造技術(shù)落后的狀況起著極為重要的作用。</p><p>　　數(shù)控車床是數(shù)控加工中應(yīng)用得最多的數(shù)控機(jī)床之一。AD系列普及型數(shù)控車床是在普通車床的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種大功率高效率普及型數(shù)控機(jī)床，可實現(xiàn)三坐標(biāo)軸控制。能作直線和圓弧插補(bǔ)，在加工過程中可以自動變速。由于是數(shù)字控制且?guī)в蟹答佈b置，具有很高的加工精度。</p><p>　

23、　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計制造與自動化》專業(yè)的教學(xué)大綱要求：本專業(yè)學(xué)生熟悉掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用與維修，培養(yǎng)學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)課程知識，具有研究開發(fā)的綜合素質(zhì)與能力；這次畢業(yè)設(shè)計以AD系列數(shù)控機(jī)床設(shè)計作為課題，是我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基本知識、基礎(chǔ)理論和基本技能，提高分析解決實際問題的能力,提高實際工作能力的檢驗。是對四年學(xué)習(xí)的一個總結(jié)與回顧。</p><p>　　設(shè)計要求：本機(jī)床采用FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)

24、，主傳動采用變頻分段無級調(diào)速。主電機(jī)功率11KW，配置液壓尾座、自動潤滑、冷卻、照明等。</p><p>　　本篇主要論述了AD系列數(shù)控機(jī)床的電氣設(shè)計部分，其中包括系統(tǒng)選用、機(jī)床的電氣原理設(shè)計、機(jī)床邏輯控制設(shè)計、機(jī)床5電控制設(shè)計、機(jī)床電器元件選用等。</p><p>　　第一章AD系列數(shù)控機(jī)床的整體設(shè)計</p><p>　　本機(jī)床包括床身、主軸箱、床鞍、Z向進(jìn)給、尾

25、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壔瑒痈辈捎肨SF貼塑對淬硬磨削導(dǎo)軌配合，摩擦系數(shù)小，動、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；滑動面及滾珠絲杠副采用集中自動潤滑系統(tǒng)，確保了各重要部件都能工作在良好的潤滑狀態(tài)之下；自動刀架為立式四工位，免抬起，換刀快速方便；卡盤為手動也可選用電動卡盤或液壓卡盤；尾座為液壓尾座；采用半防護(hù)裝置，裝卸工件方便，操作面板可根據(jù)需要很方便地調(diào)整位置。機(jī)床整體布置

26、如圖1所示。</p><p><b>　　圖1機(jī)床的總體設(shè)計</b></p><p>　　第二章電氣原理圖的設(shè)計</p><p>　　2.1課題的概述和設(shè)計要求</p><p>　　AD系列數(shù)控機(jī)床是屬于半閉環(huán)控制系統(tǒng)的全功能數(shù)控車床，適宜加工各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤類零件，如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽

27、、倒角、車螺紋等的加工；AD系列數(shù)控機(jī)床是具有銑削功能的高速、高效車削中心。除具有車削功能外，還增加了鉆、銑功能，能夠?qū)崿F(xiàn)X、Z、C三軸聯(lián)動，可用于加工各種軸類、盤類零件。能夠滿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)計中對主軸、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)、重切時的穩(wěn)定性，本機(jī)床的加工精度為IT5～I(xiàn)T6，表面粗糙度Rａ0.4μｍ（有色金屬），Rａ0.8μｍ（黑色金屬）。作為通用性極高的機(jī)

28、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?？蓮V泛適用于汽、摩、火車輪彀、活塞、軸套等配件、航天、家電、液壓氣動、軸承、儀器儀表、五金閥門等制造業(yè)零件的批量加工，是理想的機(jī)械加工設(shè)備。</p><p>　　該機(jī)床的最大車削直徑大，工件最大長度長，其主軸運(yùn)動的正反轉(zhuǎn)依靠兩組機(jī)械式摩擦片離合器完成，主軸的制動采用液壓制動器，進(jìn)給運(yùn)動的縱向左右運(yùn)動、橫向前后運(yùn)動以及快速移動都集中有數(shù)控系統(tǒng)控制。

29、對電氣控制的要求是：</p><p>　　對于長度較長的工件，為了減少輔助工作時間，除了配備一臺主軸運(yùn)動電動機(jī)以外，還應(yīng)配備一臺刀架快速移動電動機(jī)。</p><p>　　對于機(jī)床在加工時容易產(chǎn)生高溫，故需配備一臺普通冷卻泵電動機(jī)。</p><p>　　要有一套局部照明裝置以及一定工作狀態(tài)指示燈。</p><p>　　2.2 電氣控制線路圖的

30、設(shè)計</p><p>　　2.2.1主電路設(shè)計</p><p>　?。?）主電動機(jī)M1的功率較大，超過10KW，但是由于機(jī)床加工是在機(jī)器啟動后才進(jìn)行，并且要求主軸的正反轉(zhuǎn)，在設(shè)計時還應(yīng)考慮到過載保護(hù)，并采用電流表PA監(jiān)視車銷量，就可以得到控制M1的主電路圖如附圖所示。</p><p>　?。?）對于在加工過程中產(chǎn)生的摩擦問題我在設(shè)計時設(shè)計了一套液壓潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)需

31、要兩個電動機(jī)M2和M6，電路圖如附圖所示。</p><p>　　（3）冷卻泵電動機(jī)M3和刀臺快速移動電動機(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。由于刀臺快速移動電動機(jī)M3短時間的運(yùn)行，故不設(shè)過載保護(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。</p><p>　　2.2.2控制電

32、源的設(shè)計</p><p>　　考慮到安全可靠和滿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，具體接線如附圖所示。</p><p>　　2.2.3.局部照明與信號指示燈電路的設(shè)計</p><p>

33、　　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)電動機(jī)工作情況調(diào)整切削用量使主電動機(jī)盡量滿載運(yùn)行，以提高生產(chǎn)效率，并能提高電動機(jī)的功率因數(shù)。照明燈EL、燈開關(guān)SA和照明回路熔斷器FU，具體電路見圖。</p><p>　　第三章數(shù)控系統(tǒng)選用</p><p>　　3.1數(shù)控系統(tǒng)的類型</p><p>　　市場上系統(tǒng)

34、廠家很多，性能大同小異。按控制環(huán)路分有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。按功能分有高中低三類。主要生產(chǎn)廠商有：日本FANUC公司、西門子公司、廣州數(shù)控、華中數(shù)控等。</p><p>　　3.1.1開環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)</p><p>　　此類數(shù)控系統(tǒng)以其價格低廉、維修相對簡單的優(yōu)點(diǎn)在市場上得到廣泛的應(yīng)用。由于其存在驅(qū)動力矩小、無位置反饋、精度低等原因而退出數(shù)控系統(tǒng)的主流地位。在我國，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采

35、用此類系統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.01。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　圖2開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)工作原理</p><p>　　3.1.2閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　此類數(shù)控系統(tǒng)以其價格低廉、維修相對簡單的優(yōu)點(diǎn)在市場上得到廣泛的應(yīng)用。由于其存在驅(qū)動力矩小、無位置反饋、精度低等原因而退出數(shù)控系統(tǒng)的主流地位。在我國，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用此類系統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.01。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如

36、下：</p><p>　　圖3閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)工作原理</p><p>　　3.1.3半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　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，然后通過精密滾珠絲杠等機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)直線位移。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。傳動鏈上有規(guī)律的誤差可以達(dá)到補(bǔ)償，如螺距及間

37、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：</p><p>　　圖3半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，主要有FANUC 0i系列、西門子802系列、三菱50L系列等。根據(jù)價格合理、技術(shù)先進(jìn)、可靠性高的原則來選擇數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)綜合考慮選用高品質(zhì)、高可靠、高性能價格比的FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.001

38、，控制軸數(shù)2軸，可控制兩臺伺服電機(jī)（α6、α12）實現(xiàn)XZ向插補(bǔ)運(yùn)動，可車削端面、外園、錐度、圓弧面；主軸接口2軸，可控制變頻器實現(xiàn)主軸調(diào)速；內(nèi)置PLC簡化了外部接線，提高整機(jī)的可靠性；圖形功能，實現(xiàn)加工時刀具軌跡預(yù)覽和模擬，顯示運(yùn)行時的故障、伺服波形使維修更方便；通過RS232與PC機(jī)相連，實現(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。</p><p>　　3.2 FANUC 0i-A系統(tǒng)&l

39、t;/p><p>　　3.2.1伺服電源容量</p><p>　　1.CNC控制單元的電源</p><p>　　控制單元 24VDC±10% 3.5A</p><p>　　CRT/MDI單元 0.8A</p><p><b>　　2.伺服單元的電源</b><

40、/p><p>　　額定電壓 三相AC220V －15%～＋10% ±2Hz</p><p>　　X向伺服電機(jī)選擇為 α6/2000 1.0KW 電源容量 1.5KVA</p><p>　　Z向伺服電機(jī)選擇為 α12/2000 2.1KW 電源容量 3.3KVA</p><p>　　3.伺服用電源變壓器</p>

41、<p>　　在一般動作條件下系數(shù)取0.6，變壓器容量為：（1.5＋3.3）×0.6＝2.88 KVA</p><p>　　3.2.2外圍設(shè)備 </p><p><b>　　1.顯示器</b></p><p>　　功能：用來顯示程序、參數(shù)、圖形、診斷并支持機(jī)床的操作</p><p>　　控制單元通過視頻

42、電纜、電源電纜與其相連</p><p><b>　　2. MDI單元</b></p><p>　　功能：用來輸入加工程序、設(shè)置參數(shù)等數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　控制單元通過MDI電纜與其相連</p><p>　　手搖脈沖發(fā)生器（MPG）：</p><p>　　它廣泛應(yīng)用于機(jī)床的手動軸操作。MPG

43、每轉(zhuǎn)輸出100個脈沖電信號，信號分A、B兩路，均為方波信號，其相位差為90度。MPG與CNC通過四根信號線(+5V 0V A B)相聯(lián)。CNC通過判斷其A、B信號相位超前或滯后關(guān)系來判斷MPG正反轉(zhuǎn)，通過檢測MPG所發(fā)脈沖個數(shù)來控制坐標(biāo)軸移動的距離。</p><p>　　4.模擬量輸出接口（主軸控制接口、進(jìn)給軸控制接口）</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)可輸出0--±10V的高分

44、辨率模擬量電壓信號，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。</p><p><b>　　5。主軸編碼器</b></p><p>　　主軸編碼器與主軸同步轉(zhuǎn)動以獲得與主軸同步的位置信號。其主要用于螺紋切削、主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)控及主軸準(zhǔn)停等。</p><p>　　第四章 數(shù)控機(jī)床5電控制</p>&

45、lt;p>　　4.1變頻器、變頻電機(jī)</p><p>　　技術(shù)要求：主傳動采用變頻分段無級調(diào)速，變頻調(diào)速范圍 1：3。</p><p>　　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。</p><p>　　主軸伺服控制：調(diào)速范圍廣全速段機(jī)械特性好，具有速度反饋功能速度穩(wěn)定，能實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停、分度。</p><p>　　圖表

46、 1 伺服主軸電機(jī)特性</p><p>　　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。由于無速度反饋功能速度脈動較高。在低速切削時易產(chǎn)生主軸輸出扭矩不夠和主軸速度下降。從圖表2變頻電機(jī)特性曲線可以看出，變頻電機(jī)在150轉(zhuǎn)（5Hz）以下運(yùn)行時特性較軟，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)間完全可以滿足技術(shù)要求。根據(jù)要求

47、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，可以滿足設(shè)計要求.</p><p>　　變頻器具有多種保護(hù)功能和故障顯示功能，如過電壓、欠電壓、過電流、過熱等保護(hù)。能方便與CNC系統(tǒng)連接，實現(xiàn)電動機(jī)的變速控制。</p><p>　　圖表 2變頻電機(jī)特性曲線</p><p>　　由以上分析和實踐經(jīng)驗可知：變頻電機(jī)選擇為DP160

48、M－4，變頻器選擇為FRN 11 G11S-4，它們的主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　DP160M－4電機(jī)主要數(shù)據(jù):</p><p>　　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 Hz</p><p>　　FRN 11

49、 G11S-4變頻器主要數(shù)據(jù)：</p><p>　　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</p><p>　　380V 電源容量 15KVA</p><p>　　參數(shù)設(shè)定參看變頻器說明手冊</p><p>　　過電流、過載保護(hù)開關(guān)QF1選擇</p><p>　　變頻器額

50、定輸出電流 24A</p><p><b>　　4.2控制設(shè)計</b></p><p>　　4.2.1變頻器信號連接</p><p>　　富士變頻器為交流變頻調(diào)速裝置，其控制參數(shù)可通過鍵盤、液晶顯示屏進(jìn)行設(shè)定。其外部接線圖如下：</p><p><b>　　圖4變頻器的接線圖</b></p&

51、gt;<p><b>　　R S T </b></p><p>　　三相380-480V 50Hz交流電源</p><p><b>　　11 12</b></p><p><b>　　頻率設(shè)定模擬量輸入</b></p><p>　　FEW REV CM</p

52、><p><b>　　正反轉(zhuǎn)控制</b></p><p><b>　　X1－X9</b></p><p><b>　　可選擇功能輸入信號</b></p><p><b>　　U V W</b></p><p>　　變頻器輸出端子接電機(jī)&

53、lt;/p><p>　　30A 30B 30C</p><p><b>　　總報警輸出</b></p><p>　　P（+） P(－) THR CM</p><p>　　外接制動單元，制動電阻</p><p><b>　　Y1－Y4</b></p><p>

54、;<b>　　選擇功能輸出信號</b></p><p>　　4.2.2變頻器控制</p><p>　　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對變頻器進(jìn)行短路過載保護(hù)，KM1在機(jī)床出現(xiàn)緊急停止時對變頻器進(jìn)行斷電處理。QF2、KM1的輔助觸點(diǎn)引入PLC對其進(jìn)行監(jiān)控

55、。</p><p>　　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，對變頻器輸出頻率進(jìn)行控制，進(jìn)而對電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度進(jìn)行控制。FEW REV端子對電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，PLC輸出的正反轉(zhuǎn)控制信號經(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)，同時斷電機(jī)停。X1－X9 Y1－Y4端子可選擇功能輸入出信號。</p><p>　　第五章 數(shù)控機(jī)床的邏輯控制&

56、lt;/p><p>　　5.1主軸S功能和刀臺控制</p><p>　　5.1.1主軸S功能</p><p>　　本機(jī)床采用四檔無級變速，利用M接口實現(xiàn)主軸機(jī)械分段換檔，利用S接口實現(xiàn)速度控制。根據(jù)ISO M功能代碼的表述，則其控制流程如下：</p><p>　　圖6主軸的S功能控制流程</p><p>　　1主軸變速過程

57、如下：</p><p>　　主軸在變頻電機(jī)的帶動下低速正反擺動,此時對應(yīng)的換檔油缸得電推動變速齒輪進(jìn)行換檔。當(dāng)變速油缸上方的接近開關(guān)給出齒輪到位信號后，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。</p><p>　　2主軸速度控制S功能</p><p>　　通過數(shù)控系統(tǒng)

58、的模擬量接口來完成。其輸出與主軸速度相對應(yīng)的＋10V 到－10V或＋10V連續(xù)可調(diào)模擬量，與變頻器結(jié)合實現(xiàn)主軸速度的控制。</p><p>　　3主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止功能</p><p>　　使用M功能的M03、M04、M05代碼來實現(xiàn)。執(zhí)行M03、M04、M05指令時，CNC通知PLC來完成M代碼的譯碼工作，相應(yīng)的輸出口動作通知變頻器控制電機(jī)實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。</p>

59、<p>　　M03指令 PLC譯碼 正轉(zhuǎn)繼電器吸合 變頻器正轉(zhuǎn)功能接通 返回M03指令結(jié)束信號。</p><p><b>　　5.1.2刀臺控制</b></p><p><b>　　圖7刀臺的控制流程</b></p><p>　　本機(jī)床采用電動四工位刀架</p><p

60、>　　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動作刀架電機(jī)通電正轉(zhuǎn)，刀架松開并開始轉(zhuǎn)位，1工位霍爾開關(guān)信號由低電平“0”變?yōu)楦唠娖健?”。到達(dá)2工位霍爾開關(guān)信號由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。刀架繼續(xù)轉(zhuǎn)動，2工位霍爾開關(guān)信號由低電平“0”變?yōu)?/p>

61、高電平“1”。到達(dá)3工位霍爾開關(guān)信號X11.2由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。電機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架開始鎖緊，電機(jī)反轉(zhuǎn)1.8秒后電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖8霍爾元件接線圖：</p><p><b>　　圖9刀臺控制梯形圖</b></p><p>　　F7.3刀具T代碼選通信號；F1.1系統(tǒng)復(fù)位信號；F26.0、F26.1、F26.2 NC刀具指

62、令T代碼輸出;X1008.4急停信號;X11.0、X11.1、X11.2、X11.3刀具四個工位到達(dá)信號；Y1002.3刀架正轉(zhuǎn)；Y1002.2刀架反轉(zhuǎn)；R中間繼電器;SUB3時間繼電器.</p><p>　　2方式選擇 MD1 MD2 MD3</p><p>　　方式選擇信號為格雷碼，在進(jìn)行機(jī)床操作時應(yīng)首先選擇機(jī)床的工作方式。數(shù)控系統(tǒng)檢測輸入信號來通知當(dāng)前所選定的操作方式</p&g

63、t;<p>　　5.3數(shù)控機(jī)床用PC</p><p>　　FANUC 0i-TA作為基本的功能提供給用戶.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)計制造.因此具有較5的針對性.</p><p>　　5.3.1 PC輸入\輸出信號</p><p>　　PC的輸入\輸出信號有兩類，一類直流輸入\輸出信號,一類交流輸入\輸出信號。<

64、;/p><p>　　直流輸入信號是指機(jī)床側(cè)的開關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)、傳感器等采集到的通斷信號。</p><p>　　如:限位開關(guān)、操作面板上的按鈕開關(guān)、PC的輸入輸出接點(diǎn)。</p><p>　　圖10直流輸入信號原理</p><p>　　直流輸出信號來自PC,經(jīng)驅(qū)動電路送至機(jī)床側(cè)，驅(qū)動繼電器線圈、指示燈信號。</p><p&g

65、t;　　圖11直流輸出信號原理</p><p><b>　　5.3.2信號要求</b></p><p>　　DI觸點(diǎn)容量:30V DC16mA</p><p>　　DO最大負(fù)載電流 ：200mA 耐壓 24V＋20%</p><p>　　當(dāng)輸出控制對象是電磁閥、電磁離合器等負(fù)載時，其工作電壓或電流超過最大允許值必須使用

66、中間繼電器。中間繼電器線圈兩端要并聯(lián)續(xù)流二極管。</p><p>　　5.3.3 PC指令</p><p>　　在設(shè)計控制程序時,基本指令用的較多,由于實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的邏輯較為復(fù)雜,因此必須借助功能指令來簡化編程,如二進(jìn)制運(yùn)算、回轉(zhuǎn)工作臺控制、一致比較等.就FANUC的PMC-L來說,基本指令有12種，功能指令有35種.</p><p>　　PMC-L的輸入輸出信號&

67、lt;/p><p>　　F**.* 為CNC送PMC 信號</p><p>　　G**.* 為PMC送CNC 信號</p><p>　　X**.* 為機(jī)床送PMC信號</p><p>　　Y**.* 為PMC送機(jī)床信號</p><p>　　R**.* 為內(nèi)部繼電器</p><p>

68、;　　D**.* 為保持型存儲器的數(shù)據(jù)</p><p><b>　　5.4操作面板</b></p><p>　　機(jī)床操作面板主要用于手動方式或自動方式下對運(yùn)動的操作。</p><p><b>　　5.4.1方式選擇</b></p><p>　　1.自動運(yùn)行方式（AUTO） 2.程序編輯方式（ED

69、IT） 3.手動數(shù)據(jù)輸入方式（MDI）4.手動連續(xù)進(jìn)給（JOG）5.手輪進(jìn)給方式 6.回原點(diǎn)方式 </p><p><b>　　5.4.2其它功能</b></p><p>　　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8.進(jìn)給暫停9.急停10.XZ手動進(jìn)給按鈕等。</p><p>　　第六章 電器元件

70、選擇</p><p>　　6.1功能要求和參數(shù)計算</p><p><b>　　6.1.1功能要求</b></p><p>　　電源選用380V 50Hz，三相四線制。</p><p>　　數(shù)控系采用FANUC 0i-TA半閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　主電機(jī)選用DP160M－4</

71、p><p>　　X軸選用6NM電機(jī) ， Z軸選用12NM電機(jī)。</p><p>　　主軸配有編碼器用于車削螺紋和顯示主軸轉(zhuǎn)速。</p><p>　　冷卻電機(jī)選用 AOB-25 90W 2極。</p><p>　　刀架電機(jī)選用 120W 2極。</p><p>　　液壓電機(jī)選用 AO2-7124-B

72、3</p><p>　　交流控制回路選用交流110V 50Hz。</p><p>　　10.工作照明電路選用220V 50Hz。</p><p>　　11.給伺服控制器提供380V電源。</p><p>　　12.為防止交流接觸器和電機(jī)啟動或停止干擾系統(tǒng)工作電機(jī)進(jìn)線和交流接觸器線圈兩端需加電子滅弧器</p><p>

73、;　　13.保護(hù)斷路器有以下功能：瞬時短路跳開、電機(jī)過載跳開?？刂苹芈放c動力回路必須用隔離變壓器隔離。</p><p>　　6.1.2功能參數(shù)計算</p><p>　　從《機(jī)床電氣設(shè)計手冊》查出：</p><p>　　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

74、轉(zhuǎn)矩調(diào)頻范圍5—50Hz 恒功率調(diào)頻范圍 50---200 Hz</p><p>　　冷卻電機(jī)AOB-25 90W 2極 2800 r/min 額定電流0.32A。</p><p>　　刀架電機(jī)120W 2極 1440r/min 額定電流0.6A。</p><p>　　液壓電機(jī)型號: AO2-7124-B3 功率：370W

75、額定電流 0.956A</p><p>　　6.2接觸器的選用和熔斷器選擇</p><p>　　6.2.1接觸器的選用</p><p>　　1. 控制冷卻電機(jī)的交流接觸器選用</p><p>　　a線圈電壓110V 50Hz 。</p><p>　　b主觸頭電壓380V。</p><p>　

76、　c主觸頭額定電流根據(jù)經(jīng)驗公式：Icn=Pnx1000/Kun</p><p>　　Icn=0.09x1000/1x380=0.24A</p><p>　　根據(jù)以上參數(shù)查《沈陽二一三電器產(chǎn)品樣本》第24頁選用型號為BC98-0911 內(nèi)置電子滅弧器 額定電流9A ， 1個常開輔助觸頭 1個常閉輔助觸頭，輔助觸頭額工作電流6A 額定絕緣電壓690UiV 機(jī)械壽命1500次 線圈電壓

77、 110V 50Hz 線圈功耗起動95VA 。</p><p>　　2 .控制刀架電機(jī)的交流接觸器選用</p><p>　　a.線圈電壓110V 50Hz 。</p><p>　　b.主觸頭電壓380V。</p><p>　　c.主觸頭額定電流根據(jù)經(jīng)驗公式：Icn=Pnx1000/Kun</p><p>　　

78、Icn=0.12x1000/1x380=0.32A</p><p>　　選用型號為BC98-0911。 </p><p>　　3. 控制變頻器的交流接觸器選用</p><p>　　a.線圈電壓110V 50Hz 。</p><p>　　b.主觸頭電壓380V。</p><p>　　c.主觸頭額定電流 Icn=24A&

79、lt;/p><p>　　選用型號為BC98-3211。</p><p>　　6.3保護(hù)電動機(jī)斷路器選用</p><p>　　根據(jù)斷路器過載保護(hù)選用原則，斷路器選用應(yīng)是被保護(hù)電動機(jī)額定電流的1.1—1.25倍，斷路器整定電流調(diào)節(jié)范圍是60%--100%。</p><p>　　a.冷卻電機(jī)保護(hù)斷路器選用型號: M611 0.2---0.63A可整定

80、到0.32A。</p><p>　　b.刀架電機(jī)保護(hù)斷路器選用型號: M611 0.63---1A可整定到0.7A，因為刀架定位時是利用刀架電機(jī)的反轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)后壓緊，整定值應(yīng)略高一些。</p><p>　　c.液壓電機(jī)保護(hù)斷路器選用型號: M611 1---1.6A可整定到1.2A。</p><p>　　d. 變頻器保護(hù)斷路器選用型號: M611 24-32A可

81、整定到24A。 </p><p>　　e.伺服變壓器保護(hù)斷路器選用型號: M611 10-16A可整定到10A。</p><p>　　6.4電動機(jī)電子滅弧器選用</p><p>　　a 刀架電機(jī)選用蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號為:SM-1</p><p>　　b 冷卻電機(jī)選用蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號為:SM-1</p><p&g

82、t;　　c液壓電機(jī)選用蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號為:SM-1</p><p>　　6.5控制回路隔離變壓器選擇和熔斷器選擇</p><p>　　6.5.1控制回路隔離變壓器選擇</p><p>　　JBK3—500.初級線圈電壓為380V;次級線圈為110V/110VA 24V/50VA 220V/250VA</p><p>　　6.5.2熔斷

83、器選擇</p><p>　　1.控制變壓器初級熔斷器選擇：控制變壓器初級電流Imax=500VA/380V=1.3A</p><p>　　Irn=(1.5—2.5)Imax (1.5—2.5)取2.5</p><p>　　Irn=2.5Imax=2.5x1.3=3.3 </p><p>　　采用RT14 4A。</p>

84、<p>　　2.控制變壓器次級110VA 110V熔斷器選擇：控制變壓器次級電流Imax=110VA/110V=1A</p><p>　　Irn=(1.5—2.5)Imax (1.5—2.5)取2</p><p>　　Irn=2Imax=2x1A=2A </p><p>　　采用RT14 2A。</p><p>

85、　　控制變壓器次級50VA 24V熔斷器選擇：其主要為40W照明燈提供電源</p><p>　　采用RT14 2A。</p><p>　　6.6導(dǎo)線的選擇和總空氣開關(guān)選擇</p><p>　　6.6.1導(dǎo)線的選擇</p><p>　　依據(jù)主電動機(jī)功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，主電機(jī)動力回路選用截面積4平方毫米BVR；根據(jù)GB5226.1

86、-2002導(dǎo)線顏色選用黑色。</p><p>　　依據(jù)冷卻電動機(jī)功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，主電機(jī)動力回路選用截面積0.75平方毫米BVR；根據(jù)GB5226.1-2002導(dǎo)線顏色選用黑色。</p><p>　　依據(jù)電動刀架電動機(jī)功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，電機(jī)動力回路選用截面積1平方毫米BVR；根據(jù)GB5226.1-2002導(dǎo)線顏色選用黑色。</p><p>

87、;　　依據(jù)液壓電動機(jī)功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，電機(jī)動力回路選用截面積1平方毫米BVR；根據(jù)GB5226.1-2002導(dǎo)線顏色選用黑色。</p><p>　　依據(jù)控制回功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，控制回路選用截面積0.75平方毫米BVR；根據(jù)GB5226.1-2002導(dǎo)線顏色選用紅色。</p><p>　　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；GB5226.1-20

88、02導(dǎo)線顏色選用黃綠雙色</p><p>　　6.6.2總空氣開關(guān)選擇</p><p>　　依據(jù)各控制回路所需電流總和：</p><p>　　I =主電機(jī)22.6A+冷卻電機(jī)0.32A+電動刀架0.s6A+液壓0.97A+其它2A+侗服控制10A=36.69A.</p><p>　　自動空氣開關(guān)選用型號為JCM1—63S/330 50A<

89、;/p><p>　　參看有關(guān)手冊導(dǎo)線直徑選4mm2 電線載流量為25A</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自

90、己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次AD系列普車數(shù)控化改造電氣部分的畢業(yè)設(shè)計，我明白學(xué)習(xí)是一個系統(tǒng)工程，是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。</p><p>　　在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(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)驗和

91、自學(xué)，并通過網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)設(shè)計輔助軟件等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p

92、>　　在畢業(yè)設(shè)計中，我通過查資料了解到目前國內(nèi)的設(shè)備數(shù)控化率還很低，特別是河南省。因此，開發(fā)普及型數(shù)控車床既是市場的需求，也符合國家發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)的政策，具有廣闊的市場空間和現(xiàn)實意義。</p><p>　　而且隨著刀具技術(shù)的發(fā)展，高速切削、5力切削技術(shù)已日益成熟，市場將對數(shù)控車床提出更高的要求。在保持高精度等優(yōu)點(diǎn)的同時，還必須具有能適應(yīng)高速切削、5力切削的性能。具有高剛性、高速度、大功率，能適應(yīng)高速切削、5力

93、切削的機(jī)床，將是普及型數(shù)控車床的發(fā)展方向。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 </p><p>　　在這里首先要

94、感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師***老師。**老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是*老師仍然細(xì)心地糾正我在設(shè)計中的錯誤。除了敬佩*老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 </p><p>　　其次要感謝和我一起作

95、畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)，他們在設(shè)計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設(shè)計，并承擔(dān)了大部分的工作量。如果沒有他們的幫助工作，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。  </p><p>　　然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 </p><p>　　最后感謝感謝***工學(xué)院校