大直徑鉆銑床設(shè)計及控制

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，機床對加工精度、生產(chǎn)效率提出更高的要求。機床在結(jié)構(gòu)上發(fā)生改變，床身也增大了，尤其對加工尺寸要求相應的增多。</p><p>　　本設(shè)備主要是用來對大直徑的圓形零部件在圓周上進行銑削加工和規(guī)定位置上進行銑平面或鉆孔,它的主要控制系統(tǒng)由Siemens的SINUMERIC 802C base

2、 line控制,由流水線上的PLC信號進行引導,利用光柵尺作為反饋信號。</p><p>　　在本次設(shè)計的過程中,采用了易于控制的步進電機作為動力裝置,控制方式采用閉環(huán)控制,采用精度較高、使用較為普遍的光柵尺作為閉環(huán)控制的反饋元件。機械執(zhí)行機構(gòu)采用滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)完成機床的橫、豎向運動，機械導向機構(gòu)則采用滾珠導軌和滑動導軌相結(jié)合的方式完成橫、豎向?qū)蜻\動。</p><p>　　數(shù)控機床是新型

3、的自動化機床，它具有廣泛通用性和很高的自動化程度。數(shù)控機床實現(xiàn)柔性自動化重要的裝置，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控機床在零件的加工中，更能顯示出它的優(yōu)越性。</p><p>　　關(guān)鍵詞 大直徑圓形零部件；閉環(huán)控制；步進電機</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Due to production devel

4、opment needs, machine machining precision and efficiency of production to put forward higher requirement. Machine tools on the structure change, lathe bed also increased, especially for processing dimensional requirement

5、s corresponding increase</p><p>　　This equipment mainly for the large-diameter circle in the round parts on the specified location and milling on the plane or milling drilling, the main control system uses t

6、he Siemens SINUMERIC 802C base line controlled by the PLC signal on the line as a guide , Using grating feedback device as a signal.</p><p>　　In the design process, is powered by an easy control of the stepp

7、er motor, control methods for closed-loop control, sensors using high precision, use the more common types of foot grating feedback as a closed-loop control components. Machinery implementing agencies to complete the str

8、ucture of a ball screw machine horizontal, vertical movement, machine-oriented organizations to adopt Ball Guides and sliding rails completion of a combination of horizontal and vertical orientation.</p><p>

9、　　NC machine tools is a new type of automated machine tools, it has a wide range of generic and a high degree of automation. CNC machine tools to achieve flexible automation equipment important is the development of flex

10、ible production base. NC machine tool parts in the processing, it can show the superiority</p><p>　　Keywords Large-diameter circular parts；closed- loop control；</p><p>　　step-by-step the ele

11、ctrical machinery</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 概 述1</p><p><b>　　1.1緒論1</b></p><p>　　1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展水平和趨勢2</p><p>　　1.2.1國內(nèi)數(shù)控機床

12、的發(fā)展水平2</p><p>　　1.2.2.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展狀況及水平3</p><p>　　1.3系統(tǒng)方案設(shè)計6</p><p>　　1.4系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計6</p><p>　　2 機械部分的設(shè)計與計算7</p><p>　　2.1 導向機構(gòu)的設(shè)計7</p><p>　　2.2 執(zhí)

13、行機構(gòu)的設(shè)計7</p><p>　　2.2.1豎向運動裝置7</p><p>　　2.2.2橫向運動裝置8</p><p>　　2.3 傳動機構(gòu)設(shè)計和計算8</p><p>　　2.3.1 縱向運動裝置8</p><p>　　2.3.2 橫向運動裝置10</p><p>　　2.3.

14、3 伺服電機的設(shè)計、校驗13</p><p>　　2.3.4 傳動齒輪的設(shè)計與校驗17</p><p>　　3 電控部分設(shè)計20</p><p>　　3.1 SINUMERIK 802C base line的系統(tǒng)介紹20</p><p>　　3.2系統(tǒng)的電氣組成原理示意圖21</p><p>　　3.3可編

15、程序控制器(PLC)及其應用21</p><p>　　3.4系統(tǒng)的主電路原理圖22</p><p>　　3.5系統(tǒng)的I/O電路原理圖22</p><p>　　3.6控制系統(tǒng)25</p><p>　　3.7電柜設(shè)計26</p><p>　　3.8系統(tǒng)的電源電路原理圖27</p><p>

16、;　　3.8.1控制變壓器27</p><p>　　3.8.2 I/O系統(tǒng)電源及輔助控制電路28</p><p>　　3.9 光柵尺的基本原理28</p><p>　　3.10運行程序30</p><p><b>　　結(jié) 論47</b></p><p><b>　　設(shè)計體會4

17、8</b></p><p><b>　　致 謝49</b></p><p><b>　　參考文獻50</b></p><p><b>　　1 概 述</b></p><p><b>　　1.1緒論</b></p>&

18、lt;p>　　從20世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零

19、件。數(shù)控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 </p><p>　　目前，在國內(nèi)的數(shù)控機床中, 大都是加工直徑比較小的領(lǐng)部件，而那些大直徑的零部件都很難加工，本設(shè)計正是為了解決這一問題，能夠?qū)Υ笾睆綀A形零部件在圓周上進行銑削和在規(guī)定位置上銑平面或鉆孔，全部過程為數(shù)控系統(tǒng)進行控制，通過流水線上的PLC信號引導，利用光柵尺作為反饋信號。 </p><p>　　數(shù)控機

20、床是新型的自動化機床，它具有廣泛通用性和很高的自動化程度。數(shù)控機床實現(xiàn)柔性自動化重要的裝置，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控機床在下面一些零件的加工中，更能顯示出它的優(yōu)越性。它們是：批量小而又多次生產(chǎn)的零件；幾何形狀復雜的零件；在加工過程中必須進行多種加工的零件；切削余量大的零件；必須控制公差（即公差帶范圍?。┑牧慵还に囋O(shè)計會變化的零件；加工過程中的錯誤會造成嚴重浪費的貴重零件；需全部檢測的零件，等等。度。數(shù)控機床的優(yōu)點：提高生產(chǎn)率；穩(wěn)定產(chǎn)

21、品質(zhì)量；有廣泛的適應性和較大的靈活性；可以實現(xiàn)一機多用；提高經(jīng)濟效益；不需要專用夾具；大大地減輕了工人的勞動強度。</p><p>　　數(shù)控機床是計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM），群控（DNC）,柔性制造系統(tǒng)（FMS）。計算機繼承制造系統(tǒng)（CIMS）等柔性加工和柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控機床是具有廣泛的通用性而又具有很高自動化程度的全新型機床。它的控制系統(tǒng)不僅能控制機床各種動作的先后順序，還能控制機床運動部件

22、的運動速度，以及刀具相對工件的運動軌跡。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展水平和趨勢</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展

23、水平</p><p>　　我國從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時期。當時，一些高等院校、科研單位研制出試驗性樣機，開始也是從電子管著手的。</p><p>　　1965年，國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。60年代末至70年代初研制成了劈錐數(shù)控銑床、數(shù)控非圓齒輪插齒機、CJK-18晶體管數(shù)控系統(tǒng)及X53K-1G立式銑床。</p><p>　　

24、從70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但由于電子元期間的質(zhì)量和制造工藝水平差。致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決，因此未能廣泛推廣。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，在磨具加工中得到了推廣。</p><p>　　80年代，我國從日本發(fā)那科（FANUC）公司引進了5，7，3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電機，直流主軸

25、電機技術(shù)，以及從美國、德國等國引進了一些新技術(shù)。并進行了商品化生產(chǎn)，這些系統(tǒng)可靠性高，功能齊全。推動了我國數(shù)控機床穩(wěn)定的發(fā)展，使我國的數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。</p><p>　　1985年，我國數(shù)控機床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機床的品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術(shù)復雜的大型數(shù)控機床、重型數(shù)控機床都相繼研制出來。為了跟蹤國外技術(shù)的發(fā)展，北京機床研究所研制出了JCS-FM-1、2型的柔性制造單元和

26、柔性制造系統(tǒng)。這個時期，我國在引進、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了大量開發(fā)工作。一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)（五軸聯(lián)動）、分辨率為0.02μm的高精度數(shù)控系統(tǒng)都開發(fā)出來了。并造出樣機。</p><p>　　現(xiàn)在，我國已經(jīng)建立了以中、低檔數(shù)控機床為主的產(chǎn)業(yè)體系。90年代將向高檔數(shù)控機床發(fā)展。</p><p>　　我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，

27、外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周期長，應變能力差。為了縮小與世界先進水平的差距，有關(guān)專家建議機床企業(yè)應在以下6個方面著力研究：</p><p>　　1．加大力度實施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機床的無故障率。</p><p>　　2．跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效高精方面發(fā)展。</p><p>　　3．加大成套設(shè)計開發(fā)能力上求突破。</p><p>　　4．發(fā)揮

28、服務優(yōu)勢，擴大市場占有率。</p><p>　　5．多品種制造，滿足不同層次的用戶。</p><p>　　6．模塊化設(shè)計，縮短 開發(fā)周期，快速響應市場。</p><p>　　數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術(shù)進步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。</p><p>　　1.2.2

29、. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展狀況及水平</p><p>　　隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理

30、、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。</p><p>　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)的進步，以及社會對產(chǎn)品質(zhì)量品種多樣化的要求越來越強烈。中、小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機床成為一種高效率、高質(zhì)量、高柔性和低成本的新一代制造設(shè)備。同時，為了滿足制造業(yè)向更高層次發(fā)展，為柔性制造單元（FMC），柔性制造系統(tǒng)（FMS

31、），以及計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）提供基礎(chǔ)設(shè)備，也要求數(shù)控機床向更高水平發(fā)展。這些要求主要有數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展來實現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)體現(xiàn)在數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、程序編制、機床主機和檢測監(jiān)控系統(tǒng)等方面：</p><p><b>　　（一）數(shù)控裝置</b></p><p>　　推動數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素是數(shù)控裝置。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，當今占絕對優(yōu)勢的微型計算機數(shù)控系統(tǒng)發(fā)

32、展非?？?，其技術(shù)發(fā)展概況如下：</p><p>　　1.數(shù)控裝置的微處理器已經(jīng)由8位CPU過渡到16位和32位CPU，頻率有原來的5MHz,提高到16MHz,20MHz和32MHz,并且開始采用精簡指令集運算芯片RISC作為主CPU，進一步提高了運算速度。采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路和多個微處理器，使結(jié)構(gòu)模塊化、標準化和通用化，使其數(shù)控功能根據(jù)用戶需要進行任意組合和擴展。</p><p>

33、　　2.具有強功能的內(nèi)裝式機床可編程控制器，用梯形圖語言，C語言或Pascal語言進行編程。在CNC和PC之間有高速窗口，它們有機地結(jié)合起來。除能完成開關(guān)量的邏輯控制外，還有監(jiān)控功能和軸控制功能等。</p><p>　　3.配備多種遙控接口和智能接口。系統(tǒng)除配有RS232C串行接口，光纖維和20mA電流回路等外，還有CNC接口?？梢詫崿F(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通訊，也可以直接對幾臺數(shù)控機床進行控制。</p&g

34、t;<p>　　現(xiàn)代數(shù)控機床，為了適應自動化技術(shù)的進一步發(fā)展，適應工廠自動化規(guī)模越來越大的要求，紛紛采用MAP等高級工業(yè)控制網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同廠家和不同類型機床的聯(lián)網(wǎng)要求。</p><p>　　4.具有很好的操作性能。系統(tǒng)具有“友好”的人機界面，普通采用薄膜軟按鈕的操作面板，減少指示燈和按鈕數(shù)量，使操作一目了然。大量采用菜單選擇操作方法，使操作越來越方便。CRT顯示技術(shù)大大提高，彩色圖像顯示已很普通。不

35、僅能顯示字符，平面圖形，還能顯示三維動態(tài)立體圖形。</p><p>　　5.數(shù)控系統(tǒng)的可靠性大大提高。大量采用高集成度的芯片、專用芯片及混合式集成電路，提高了硬件質(zhì)量，減少了元器件數(shù)量。這樣降低了功耗，提高了可靠性。新型大規(guī)模集成電路，采用了表面安裝技術(shù)（SMT），實現(xiàn)了三維高密度安裝工藝。元器件經(jīng)過嚴格篩選，建立由設(shè)計、試制到生產(chǎn)的一整套質(zhì)量保證體系，使得數(shù)控裝置的平均無故障時間MTBF=10000-36000

36、小時。</p><p><b>　?。ǘ┧欧?qū)動系統(tǒng)</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。與數(shù)控裝置相配合，伺服系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性直接影響機床的定位精度、加工精度和位移精度?，F(xiàn)在，直流伺服系統(tǒng)被交流數(shù)字伺服系統(tǒng)代替。伺服電機的位置、速度及電流環(huán)都實現(xiàn)了數(shù)字化。并采用了新的控制理論，實現(xiàn)了不受機械負荷變動影響的高速響應系統(tǒng)。其發(fā)展的技術(shù)如下

37、：</p><p>　　1.前饋控制技術(shù)。過去的伺服系統(tǒng)，是把檢測器信號與位置指令的差值乘以位置環(huán)增益作為速度指令。這種控制方式總是存在著追蹤滯后誤差，這使得在拐角加工及圓弧加工時精度惡化。所謂前饋控制就是在遠來的控制系統(tǒng)上加上速度指令的控制，這樣使追蹤之后誤差大大減小。</p><p>　　2.機械靜止摩擦的非線性控制技術(shù)。對于一些具有較大精致摩擦的數(shù)控機床，新型的數(shù)字伺服系統(tǒng)具有補償機

38、床驅(qū)動系統(tǒng)靜摩擦的非線性控制功能。</p><p>　　3.伺服系統(tǒng)的位置環(huán)和速度環(huán)，均采用軟件控制。為適應不同類型的機床，不同精度和不同速度的要求，預先調(diào)整加、減速性能。</p><p>　　4.采用高分辨率的位置檢測裝置。如高分辨率的脈沖編碼器，內(nèi)有微處理器組成的細分電路，使得分辨率大大提高。增量位置檢測為10000P/r;絕對位置檢測為1000000P/r</p>&l

39、t;p>　　5.補償技術(shù)得到發(fā)展和廣泛應用。現(xiàn)代數(shù)控機床利用CNC數(shù)控系統(tǒng)的補償功能，對伺服系統(tǒng)進行了多種補償，有軸向運動誤差補償、絲杠螺距誤差補償、齒輪間隙補償、熱補償和空間誤差補償。</p><p><b>　?。ㄈ┏绦蚓幹?lt;/b></p><p>　　數(shù)控機床的零件程序編制是實現(xiàn)數(shù)控加工的主要環(huán)節(jié)。編程技術(shù)的發(fā)展有以下幾方面的特點：</p>

40、<p>　　1.脫機編程發(fā)展到在線編程。傳統(tǒng)的編程是脫機進行的。由手工、電子計算機以及專用編程機來完成，然后再輸入給數(shù)控裝置?，F(xiàn)代的CNC裝置有很強的存儲和運算能力，把很多自動編輯機具有的功能 ，植入到數(shù)控裝置里，使零件的程序編制工作可以在數(shù)控系統(tǒng)上在線進行，實現(xiàn)了人機對話。在手工操作鍵和彩色顯示器配合下，實現(xiàn)程序輸入、編輯、修改、刪除。數(shù)控系統(tǒng)具有了前臺操作、后臺編輯的前后臺功能。</p><p>

41、　　2.具有機械加工技術(shù)中的特殊工藝方法和組合工藝方法的程序編制功能。除了具有圓切削、固定循環(huán)和圖形循環(huán)外，還有宏程序設(shè)計功能、會話式自動編程、藍圖編程和實物編程功能。</p><p>　　3.編程系統(tǒng)由只能處理幾何信息發(fā)展到幾何信息和工藝信息同時處理新階段。新型的CNC數(shù)控系統(tǒng)中裝入了小型工藝數(shù)據(jù)庫，使得在線程序編制過程中，可以自動選擇最佳刀具和切削用量。</p><p><b&g

42、t;　　（四）機床主機</b></p><p>　　數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)適應數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用機電一體化的總體布局。為提高生產(chǎn)率，一般都采用自動換刀裝置，自動更換工件機構(gòu)、“數(shù)控夾盤”和“數(shù)控夾具”等。為了提高數(shù)控機床的動態(tài)性能，伺服系統(tǒng)和機床主機進行了很好的機電匹配。同時，主機進行了優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　?。ㄎ澹?shù)控機床的檢測和監(jiān)督</p><p&g

43、t;　　數(shù)控機床加工過程中進行檢測與監(jiān)督越來越普通，裝有各種類型的監(jiān)控、檢測裝置。例如紅外、聲反射（AE）。激光檢測裝置，對刀具和工件進行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)工件超差、刀具磨損、破損，都能及時報警，并給予補償，或?qū)Φ毒哌M行調(diào)換，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　現(xiàn)代的數(shù)控機床都具有很好的故障自診斷功能及保護功能。軟件限位和自動返回功能避免了加工過程中出現(xiàn)的特殊情況而造成工件報廢和事故。</p><p

44、>　?。┻m應控制（Adaptive control）</p><p>　　數(shù)控機床增加更完善的適應控制功能是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。適應控制機床是一種能隨著加工過程中切削條件的變化，自動地調(diào)整切削用量，實現(xiàn)加工過程最佳化的自動控制機床。數(shù)控機床的適應控制功能由檢測單一或少數(shù)參數(shù)（如功率、扭矩或力等）進行調(diào)整的“約束適應控制”，發(fā)展到檢測調(diào)控多參數(shù)的“最佳適應控制”和“學習控制”。</p>

45、<p><b>　　1.3系統(tǒng)方案設(shè)計</b></p><p>　　在本次設(shè)計過程中,動力裝置采用了易于控制的伺服電機,控制方式為閉環(huán)控制,傳感器采用精度較高，較為普遍的光柵尺為閉環(huán)控制的反饋元件。它的主控系統(tǒng)采用Siemens的SINUMERIC 802C base line控制,由流水線上的PLC信號作為引導。機械執(zhí)行機構(gòu)采用滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)完成機床的橫、豎向運動。機械導向機

46、構(gòu)采用滾珠導軌與滑動導軌相結(jié)合的方式完成橫、豎向?qū)颉?lt;/p><p>　　1.4 系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)計</p><p>　　1. 執(zhí)行元件的選擇：選擇時應考慮負載能力、調(diào)速范圍、運行精度等多方面要求，步進電機應用最為廣泛，一般情況下，優(yōu)先選用。因為步進電機控制簡單，而且本次設(shè)計要求的速度不高，所以步進電機最為適合。</p><p>　　2. 傳動機構(gòu)方案的選擇：傳動機構(gòu)實

47、質(zhì)上是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構(gòu)之間的一個機械接口，用于對運動和力進行變換和傳遞。 豎直傳動機構(gòu) ：通過滾珠絲杠與普通絲杠進行比較,綜合考慮進給部分功能及精度要求,本次設(shè)計選擇了滾珠絲杠。橫向傳動機構(gòu)：通過水平的滾珠絲杠傳遞扭矩，完成工作臺上夾持器的橫向運動。</p><p>　　3．導向機構(gòu)的選擇：導向機構(gòu)即導軌，主要有滑動和滾動兩大類?；瑒訉к壗Y(jié)構(gòu)簡單、制造方便和抗振性好，利于豎直導向，所以豎直導向裝置采用滑動軌。

48、而滾珠導軌精度高，導向性好，摩擦因數(shù)小，啟動輕便，運動靈敏。不易爬行，壽命長，適用于水平導向及精度較高場合，所以本次設(shè)計水平導軌才用滾珠導軌。</p><p>　　4．反饋元件的選擇：由于光柵尺結(jié)構(gòu)簡單，精度高，控制容易，易于實現(xiàn)長度的測量，所以選用尺狀的直線位移傳感器光柵尺作為反饋元件。</p><p>　　2 機械部分的設(shè)計與計算</p><p>　　2.1

49、導向機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　導向機構(gòu) 其作用是支撐和導向，為機械系統(tǒng)中各運動裝置能到安全、準確的完成其特定方向的運動提供保障。根據(jù)導軌副之間摩擦情況，導軌可分為滑動導軌和滾動導軌?；瑒訉к壗Y(jié)構(gòu)簡單，制造方便個，剛度好，抗震性高。滾動導軌的導向面之間放置滾珠，滾珠或滾針等滾動體來實現(xiàn)兩導軌無滑動地相對運動。這種導軌摩損小，壽命大，定位精度高，靈敏度好，運行平穩(wěn)可靠，但對幾何精度要求高，抗振性較差，防護要求

50、高，本次設(shè)計采用了滑動導軌和滾珠導軌相結(jié)合的方式，因為滑動導軌是機械產(chǎn)品應用廣，滾珠導軌傳動精度高。</p><p>　　2.2 執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計 </p><p>　　2.2.1豎向運動裝置</p><p>　　圖2-1 縱向裝置傳動圖</p><p>　　豎向運動裝置的工作過程如下：</p><p>　　步進電機通

51、過聯(lián)軸器，由齒輪把扭矩傳遞給豎直方向的滾珠絲杠，帶動升降臺上下運動。由于滾珠絲杠無自鎖，故采用電磁制動器，當需要停止是，由電子開關(guān)控制步進電機停轉(zhuǎn)，同時起動電磁制動器，對滾珠絲杠自鎖，防止?jié)L珠絲杠自動下滑，達到精確定位。</p><p>　　2.2.2橫向運動裝置</p><p>　　具體傳動過程如下：伺服電機通過聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩遞給滾珠絲杠，讓絲杠帶動刀頭運動，從而完成進給的過程。</

52、p><p>　　圖2-2 橫向裝置傳動圖</p><p>　　2.3 傳動機構(gòu)設(shè)計和計算</p><p>　　2.3.1縱向運動裝置</p><p>　　1．滾珠絲杠副的選擇</p><p>　　已知：工作載荷Fm=2600N，絲杠的工作長度為0.566m，平均轉(zhuǎn)速1600r/min，最大轉(zhuǎn)速2100r/min。&l

53、t;/p><p><b>　　2.計算載荷Fc</b></p><p>　　= 因為精度等級為D級所以K=1.0</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]選取：Ｋ=1.2，K=1.0，Ｋ＝1.0</p><p><b>　　

54、Fc==3120N</b></p><p><b>　　3．額定動載荷</b></p><p>　　C＝F ＝3120＝38432.5N</p><p>　　計算的額定動載荷為38432.5N＜40895N</p><p>　　故選擇FC1—8010－2.5型號滾珠絲杠，其主要數(shù)據(jù)如下：Ca＝40895Ｎ&l

55、t;/p><p><b>　　4．穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　?。?）由于一端軸固定的絲杠在工作時可能會發(fā)車生失穩(wěn)，所以在設(shè)計時應驗算其安全系數(shù)，其值應大于絲杠副傳動允許安全系數(shù)[S]。</p><p><b>　　計算臨界載荷Fcr</b></p><p>　　Fcr＝ 彈性

56、模量E＝2.0610Pa</p><p><b>　?。剑?lt;/b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[3] ?。?/3</p><p>　　Fcr＝= 376729.54N</p><p>　　安全系數(shù)：S＝Fcr / Fm</p><p>　?。?76729.54/2800 =

57、289.2</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]，可知安全系數(shù)[S]＝2.2～3.3 S >即絲杠安全,不會失穩(wěn)。</p><p>　?。?）絲杠需要驗算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速n， 要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速</p><p>　?。?。 ｎ＝9910</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]選?。?3.927，µ=2/3&l

58、t;/p><p>　　ｎ＝9910 =133782 r/min</p><p>　?。頽＝2100ｒ/min。所以絲杠不會發(fā)生共振。</p><p>　?。?）要求滾珠絲杠副Dn70000 mmr/min</p><p>　　Dｎ＝401600＝64000 mmr/min〈70000 mmr/min</p><p>　　所

59、以該絲杠副工作穩(wěn)定。</p><p><b>　　5．剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載下F（N）和T（Nm）公同作用下引起每個導程的變形為：</p><p>　　在本次設(shè)計中 取摩擦系數(shù)為tan，即 </p><p>　　所以 T＝1300＝1.72N·ｍ</p>

60、;<p><b>　　=</b></p><p><b>　　=4.324µm</b></p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=2.624

61、1;m</b></p><p><b>　　要求</b></p><p>　　該絲杠的導程誤差滿足上式，故其剛度滿足要求。</p><p><b>　　6．效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p>　　=tan（3/tan（3）

62、=0.936</p><p>　　要求在0.9—0.96之間，所以此絲杠副是合格的。</p><p>　　2.3.2 橫向運動裝置</p><p><b>　　1．導軌型號的選擇</b></p><p>　　滑座上的載荷為F=2600N， Ls=6/m，每分鐘往復次數(shù)2，工作時間Lh=12000h</p>

63、<p>　　F=F/M=2600/4=650N</p><p>　　Ts=2L Ls n/103</p><p>　　=2120006460/1000</p><p><b>　　=34560km</b></p><p>　　計算動載荷C </p>&

64、lt;p>　　C=F =650 = 6789.6 N</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]，查表2-15～2-18 </p><p>　　f=1.0，f=1.0，f=2.0 ，f=0.8</p><p>　　K為壽命系數(shù)，一般取K=50㎞</p><p>　　因為6789.6N<17500N,所以選擇HJG－D55型滾動直線

65、導軌。</p><p>　　2．滾珠絲杠副的選擇計算</p><p>　　(1)．已知：平均工作載荷Fm=650N，絲杠工作長度L=0.8m。平均轉(zhuǎn)速n=1600r/min，最大轉(zhuǎn)速n=2600r/min，使用壽命Lh＝12000h左右，材料為鋼，滾道硬度為60HRC，傳動精度mm,求計算載荷F。</p><p><b>　　F＝Ｋ </b>&

66、lt;/p><p>　　查表2-6 取 K=1.2，查表2-7 取 K=1，</p><p>　　因為精度等級為D級，因此K＝1.0</p><p>　　所以 Fc＝0.81.01.0650</p><p><b>　　＝520N</b></p><p>　　(2)．計算額定動載荷計算值Ca&l

67、t;/p><p><b>　　C＝F</b></p><p><b>　?。?20</b></p><p><b>　?。?224.54N</b></p><p>　　額定動載荷5224.54N＜5982N故</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]，查表 2

68、-9 選用2504—2.5</p><p>　　選擇滾珠絲杠副數(shù)據(jù)如下：</p><p><b>　　(3)．穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　由于一端軸固定的絲杠在工作時可能會發(fā)車生失穩(wěn)，所以在設(shè)計時應驗算其安全系數(shù)，其值應大于絲杠副傳動允許安全系數(shù)[S]</p><p><b>　　計算臨界載荷Fcr

69、</b></p><p><b>　　Fcr＝ </b></p><p>　　剛彈性模量E＝2.0610Pa</p><p>　　根據(jù)已知條件：＝d/64=3.14/64=1.26</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]，選取µ＝2/3</p><p>　　Fcr＝=

70、 89970.40N</p><p>　　安全系數(shù)： S＝Fcr / Fm= 89970.40/650=138.416</p><p>　　查表2－10知[S]＝2.2～3.3 S 即絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　(4)．絲杠在高速工作時可能發(fā)生共振，因此需驗算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 </p><p><b&g

71、t;　?。睿?910</b></p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]取f＝3.927，µ＝2/3</p><p>　　ｎ＝9910=121084r/min</p><p>　?。頽＝2600ｒ/min。所以絲杠不會發(fā)生共振。</p><p>　　(5)． 滾珠絲杠要求Dn70000 mmr/min</p>

72、<p>　　Dｎ＝251600＝40000 mmr/min〈70000 mmr/min</p><p>　　所以該絲杠副工作穩(wěn)定，符合設(shè)計要求。</p><p><b>　　(6)． 剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠導程變形量： Ｔ＝Ftan（ ） </p><p>　　在本次設(shè)計中 取摩擦系數(shù)

73、為tan，即 </p><p>　　T＝650+0.1432）=0.56N·m</p><p><b>　　= + </b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=5.345 um</b></p><p>　　因

74、此絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為 </p><p>　　=0.8/4=10.68m </p><p><b>　　要求</b></p><p>　　該絲杠的導程誤差滿足上式，故其剛度滿足要求。</p><p><b>　　(7)．效率驗算</b></p><p&

75、gt;　　=tan/tan（）=0.945</p><p>　　要求在0.9—0.98之間，所以此絲杠副是合格的</p><p>　　2.3.3 伺服電機的設(shè)計、校驗 </p><p><b>　?。保欧姍C的選擇</b></p><p>　　取脈沖當量為：=0.005mm</p><p

76、>　　滾珠絲杠的導程：P＝4 mm</p><p>　　初設(shè)傳動比為：i=2</p><p>　　則 =360 =0.9</p><p>　　因為 0.9〈1.5故選用Y180L-4型號伺服電機</p><p>　　2．伺服電機最大轉(zhuǎn)矩T＝2.2Nm，＝1.5，轉(zhuǎn)動慣量</p><p><b>　

77、?。剩恚?6.1</b></p><p><b>　　已知：</b></p><p><b>　?。?）傳動比計算</b></p><p><b>　　i =</b></p><p><b>　　=0.6</b></p><

78、p><b>　　=2</b></p><p>　?。?）當量負載的轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p><b>　　J=</b></p><p>　　J = =2.58kg·m</p><p>　　J= =3.42kg·m</p><p>　　=

79、 =3.26kg·m</p><p>　?。? J+1/( J+)+(m</p><p>　　=4.158kg·m</p><p><b>　　（4）慣量匹配驗算</b></p><p><b>　　==0.9</b></p><p>　　因為滿足1

80、/4要求，說明慣量匹配合理。</p><p><b>　　（5）負載能力校驗</b></p><p>　　J=Jm+Jd =4.61+4.158 =8.768kg·m</p><p>　　空載啟動時，電機軸上的慣量轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　Tj=J=J

81、 </p><p>　　=8.768 =1

82、.84Nm</p><p>　　電機軸上的當量摩擦轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　Tu= = =0.158Nm</p><p>　　其中電機傳動鏈的總效率為</p><p><b>　　=0.98</b></p><p>　　設(shè)滾珠絲杠螺母副的預緊力為最大軸向載荷的1/3，因預緊力引起的折算到電機軸

83、上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　　T0= = </b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.036Nm</b></p><p>　　刀頭上的最大軸向載荷折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩為</p><p>　

84、　Tw= = =0.9Nm</p><p>　　于是空載啟動時，電機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　Tq =Tj+Tu+To=1.84+0.158+0.036 =2.034Nm</p><p>　　在最大外載荷下工作時，電機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　T=Tw+Tu+To =0.9+0.158+0.036=1.961

85、Nm</p><p>　　空載啟動所需電機最大靜轉(zhuǎn)矩為：T= Tq/0.951 =2.138Nm</p><p>　　在最大外載荷下工作時所需電機最大靜轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　T= T/（0.3—0.5）=5.93—3.56Nm</p><p>　　因為 Ts=5.0Nm T=2.138Nm，所以，伺服電機能運轉(zhuǎn)。</p

86、><p><b>　?。?）系統(tǒng)剛度計算</b></p><p>　　絲杠最大，最小拉壓剛度為：K===2.35N/m</p><p>　　K===3.96 N/m</p><p>　　假設(shè)絲杠軸向支撐經(jīng)過預緊并忽略軸承座和螺母座剛度的影響，求絲杠螺母機構(gòu)的綜合拉壓剛度：</p><p><b&

87、gt;　　==6.23N/m</b></p><p><b>　　所以K=1.6</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=2.55+4.39+9.8</p><p><b>　　K=2.5N/m</b></p><p

88、><b>　?。?）固有頻率計算</b></p><p>　　絲杠質(zhì)量為：m=1/4</p><p><b>　　=1/4 </b></p><p><b>　　=4.05kg</b></p><p>　　刀頭共振系統(tǒng)的最低固有頻率為</p><p&g

89、t;　　== 1764r/s</p><p>　　折算到絲杠軸上系統(tǒng)的總當量轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p>　　J=J=8.657=3.46kg.m</p><p>　　如果忽略電機軸及減速器的扭轉(zhuǎn)變形，系統(tǒng)的最低扭轉(zhuǎn)振動固有頻率為：</p><p>　　= = 2011rad/s</p><p>　　都很

90、高,說明系統(tǒng)動態(tài)特性好。</p><p>　?。?）死區(qū)誤差計算 設(shè)齒輪傳動和絲杠螺母機構(gòu)分別采取了消隙和預緊措施</p><p>　　求由摩擦力引起的最大反向死區(qū)誤差為：</p><p><b>　　=1.36mm</b></p><p><b>　　< </b></p&

91、gt;<p>　　說明該系統(tǒng)能滿足單脈沖進給的要求。</p><p>　　（9）由系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差計算</p><p><b>　　=F</b></p><p>　　=50）=0.0021mm </p><p><b>　　由于定位精度為</b></p>&l

92、t;p>　　即系統(tǒng)允許的定位誤差為=0.02mm，故系統(tǒng)滿足要求。</p><p>　　2.3.4傳動齒輪的設(shè)計與校驗</p><p>　　已知：輸入電機轉(zhuǎn)矩T1=5.0Nm，大齒輪轉(zhuǎn)速n=620r/min，齒數(shù)比u=4，由步進電機驅(qū)動工作壽命15年，兩班制，工作平穩(wěn)，雙向傳動。</p><p>　　1．選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)。</p>

93、<p>　　選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　由參考文獻選取大小齒輪的材料均為45#，齒面硬度為162--217HBS。</p><p>　?。?）選取精度等級為7級.</p><p>　?。?）選小齒輪齒數(shù)Z=20，Z=uZ=80</p><p><b>　　2．齒面接觸強度</b></p

94、><p>　　(1)選載荷系數(shù)K=1.3</p><p>　　(2)由參考文獻查得材料的彈性影響系數(shù)Z=143.7MPa</p><p>　　(3)由參考文獻選取齒寬系數(shù)</p><p>　　(4)由參考文獻查得大小齒輪的接觸疲勞強度極限=320MPa</p><p>　　(5)進行應力循環(huán)次數(shù)計算</p>

95、<p>　　N1=60 =60 =4.32</p><p>　　N2= N1/i= 8.64 =2.16</p><p>　　(6)由參考文獻查得接觸疲勞壽命系數(shù) K=0.88，K=0.90</p><p>　　(7)接觸疲勞許用應力的計算 假設(shè)失效概率為0.01, 取安全系數(shù)s=1</p><p>　　= =0.88=

96、281.6MPa</p><p>　　=K/S=0.9 =288.0MPa</p><p><b>　　3．計算尺寸</b></p><p>　　(1)小齒輪分度圓直徑d2.32</p><p><b>　　49.86mm</b></p><p>　　(2)齒輪的圓周速度為:

97、</p><p>　　V ==3.14=2.61m/s</p><p><b>　　(3)尺寬數(shù)值為:</b></p><p>　　B==0.4=19.8mm</p><p>　　(4)齒輪模數(shù)和齒高</p><p>　　模數(shù)m=d/z=49.86/25=1.99mm</p><

98、;p>　　齒高h =2.25mt=2.251.99=4.378mm</p><p><b>　　(5)計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)V=2.61/m/s，7級精度，所以根據(jù)參考文獻,查得動載荷系數(shù)為Kv=1，因為所選齒輪為直齒輪，初選 KFt/b100Nm，由參考文獻,查得 K=K=1.1 由參考文獻, 查得使用系數(shù)K=1;K=1.6;K=1

99、.64</p><p>　　K=KK =1 =1.75</p><p>　　(6)對分度圓直徑進行校正 d = d =49.8 =61.43mm </p><p>　　(7)模數(shù)尺寸m=d/z= 61.43/25 =2.457mm</p><p>　　初選各傳動齒輪齒數(shù)　　Z=20 Z =40</p>&l

100、t;p>　　m=2.5mm B=35mm B=20mm </p><p>　　4．按齒根彎曲強度計算設(shè)計</p><p>　　(1)由參考文獻查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限=60MPa</p><p>　　彎曲疲勞壽命系數(shù) K= 0.89，K=0.90</p><p>　　初選疲勞安全系數(shù) S=1.4 </p>&l

101、t;p>　　=K/S=38.2MPa</p><p>　　=K/S=38.5MP</p><p>　　(2)計算載荷系數(shù)K=K = 1 = 1.804</p><p>　　(3)由參考文獻, 取Y=2.8，Y =2.40</p><p>　　(4)計算應力,校正各項系數(shù)</p><p>　　由參考文獻,取 Y

102、=1.55，Y=1.67</p><p>　　(5)計算大小齒輪的YY/ </p><p><b>　　=2.8</b></p><p>　　=2.4=0.104</p><p>　　根據(jù)計算進行比較,小齒輪的數(shù)值大。</p><p><b>　　(6)計算模數(shù)：</b>&l

103、t;/p><p>　　m=2.34mm2.5mm</p><p><b>　　故取m=2.5mm</b></p><p>　　d=61.43m Z=d/m =61.43/2.5 =24.5</p><p>　　取Z=25 Z=uZ=225 =50</p><p><b>　　5．幾何

104、尺寸的計算</b></p><p>　　(1)確定齒輪中心距的大小 a =（d+d/2）=（62.5+125/2）=93.75mm</p><p>　　(2)齒輪分度圓直徑的大小:</p><p>　　d=m =2.525=62.5mm</p><p>　　d=m= 2.550=125mm</p><p>

105、;　　(3)齒輪寬度的大小為:</p><p>　　B==0.462.5=25mm</p><p>　　取B1=25mm，B2=37mm</p><p><b>　　3 電氣部分設(shè)計</b></p><p>　　3.1 SINUMERIK 802C base line的系統(tǒng)介紹</p><p>

106、　　SINUMERIK 802C base line 是專門為中國數(shù)控機床市場而開發(fā)的經(jīng)濟型 CNC 控制系統(tǒng)。SINUMERIK 802C base line是在SINUMERIK 802C基礎(chǔ)上新開發(fā)的全功能數(shù)控系統(tǒng)。它可以控制2~3個步進電機進給軸和一個伺服主軸或變頻主軸。連接SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base line。當系統(tǒng)匹配SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base line時，連接

107、1FK7系列伺服電機。</p><p>　　SINUMERIK 802C base line的系統(tǒng)組成</p><p><b>　　· CNC控制器</b></p><p>　　集成式、緊湊型CNC控制器，配置8液晶顯示器、全功能操作鍵盤、機床操作界面。機床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機床匹配更快速、更容易。</p><

108、p><b>　　· 驅(qū)動器和電機</b></p><p>　　伺服進給驅(qū)動SIMODRIVE 611U或者SIMODRIVE base line帶1FK7系列伺服電機。目前SIMODRIVE base line帶1FK7的配置有3種：3Nm+6Nm;6Nm+8Nm;11Nm,光軸，帶/不帶抱閘；使用SIMODRIVE base line與1FK7的配置為：3Nm/6Nm/8N

109、m/11Nm,光軸，帶/不帶抱閘。</p><p><b>　　· 電纜</b></p><p>　　連接CNC控制器到驅(qū)動器的電纜為速度給定值電纜和位置反饋值電纜；連接驅(qū)動器到電機的電纜為編碼器電纜和電機動力電纜。</p><p>　　圖3-1 SINUMERIK 802C base line接口布置</p><

110、;p>　　3.2 系統(tǒng)的電氣部分原理示意圖</p><p>　　圖3-2 電氣原理示意圖</p><p>　　3.3 可編程序控制器(PLC)及其應用</p><p>　　可編程序控制器(PLC)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是近年來發(fā)展最迅速應用最廣泛的工業(yè)自動控制裝置之一。它采用可以

111、編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。它以其可靠性高、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速計數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能,日益取代由大量繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電器-接觸器控制系統(tǒng),在機械、化工、電力、輕工等工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣

112、泛應用。</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，盡管各國生產(chǎn)的PLC品種繁多,性能規(guī)模各異,但其主體均主要由微處理器(CPU)、存儲器、電源、輸出輸入組件等部分組成;各部分之間均采用總線連接。</p><p>　　3.4 系統(tǒng)的主電路原理圖</p><p&g

113、t;　　圖3-3 系統(tǒng)主電路原理圖</p><p>　　主電動機1M,功率為22KW,由SIMODRIVE 611U控制其轉(zhuǎn)向,由接觸器1KM控制起停。2M為絲杠電機,功率為22KW,由2KM1、2KM2控制其正、反轉(zhuǎn)以實現(xiàn)刀頭左右方向運動。</p><p>　　3.5系統(tǒng)的I/O電路原理圖</p><p><b>　　輸入</b></

114、p><p>　　圖3-4 I/O輸入原理圖（1）</p><p>　　圖3-5 I/O輸出原理圖（2）</p><p><b>　　3.6控制系統(tǒng)</b></p><p>　　圖3-6 控制系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　3.7 電柜設(shè)計</b></p>

115、<p>　　機床廠在設(shè)計電柜時應注意以下事項:</p><p>　　(1)電柜應有冷卻或通風裝置，在使用風扇時必須在進氣窗口安裝防塵過濾網(wǎng)；</p><p>　　(2)電柜中所有部件必須安裝在無油漆的鍍鋅金屬板上。</p><p>　　(3)電柜的防護等級為IP54。</p><p>　　(4)接地應遵守國標GB/T5226.1

116、-2002/IEC60204-1:2000“機械安全機械電氣設(shè)備第三者部分；通用技術(shù)條件。</p><p>　　(5)現(xiàn)聲沒有良好接地的情況下，應斷開所有PE與24VDC零線（M24)的連接，使CNC控制器處于浮地狀態(tài)。</p><p>　　(6)當CNC控制器牌浮地狀態(tài)時，如果使用RS232接口，必須采用RS232隔離器（訂貨號：6FX2003-0DS00),否則會燒壞接口。</p

117、><p>　　(7)電柜中布線時，交流電源線（如85VAC,220VAC,380VAC,變頻器到主軸電機的電纜）必須與24VDC電纜和信號線電纜分開走線。</p><p>　　(8)如果機床使用變頻器作為主軸驅(qū)動單元，在設(shè)計電柜時應考慮采取必要的搞干擾措施（主要是電源干擾和無線干擾）。</p><p>　　(9)系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源24DVC之前需接入隔離變壓器（控制變壓器

118、380VAC-220VAC,JBK3-400VA);步進驅(qū)動85VAC必須采用獨力的隔離變壓器（驅(qū)動變壓器380VAC->85VAC,JBK3系列）。兩個變壓器的初級不可以接入到380VAC的同一相。</p><p>　　(10)現(xiàn)場沒有良好接地的情況下，控制變壓器必須為浮地設(shè)計，但此時任何與CNC控制器連接的外設(shè)（如PC/PG),其220VAC電源必須連接到控制變壓器。</p><p&

119、gt;　　3.8系統(tǒng)的電源電路原理圖</p><p>　　3.8.1控制變壓器</p><p>　　控制變壓器和普通變壓器原理沒有區(qū)別，只是用途不同.</p><p>　　控制變壓器:用途廣泛,可做升壓,亦可做降壓用。 </p><p>　　變壓器的工作原理是用電磁感應原理工作的。變壓器有兩組線圈，初級線圈和次級線圈，次級線圈在初級線圈外邊。

120、當初級線圈通上交流電時，變壓器鐵芯產(chǎn)生交變磁場，次級線圈就產(chǎn)生感應電動勢。變壓器的線圈的匝數(shù)比等于電壓比。例如：初級線圈是500匝，次級線圈是250匝，初級通上220V交流電，次級電壓就是110V。變壓器能降壓也能升壓</p><p>　　電柜中必須采用獨立的控制變壓器，給系統(tǒng)的24VDC供電。控制變壓器接線如圖所示。</p><p>　　圖3-7 變壓器接線圖</p>&