機械系畢業(yè)設(shè)計----ad系列普通車床改數(shù)控電氣部分設(shè)計

1、<p>　　AD系列普通車床改數(shù)控電氣部分設(shè)計</p><p>　　系（院）名稱： </p><p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計與制造 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，隨著國內(nèi)各種類型機床改造需求的擴大，機床改造已經(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。

3、</p><p>　　設(shè)計的目的：提高機床的自動化程度，提高機床生產(chǎn)率及加工成品的一致性，降低操作者勞動5度，降低機床對操作者熟練程度的要求。以數(shù)控機床為代表的數(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>　　改造后機床達到的效果：易于操作，加工效率高，廢品率低，成品一致性

4、好；能實現(xiàn)螺紋及形狀復(fù)雜的軸套類零件的加工，能夠進行切槽、鉆、擴等加工，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><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 AD系列數(shù)控機床的整體設(shè)計………………………………………………5</p><p>　　2 電氣原理圖的設(shè)計………………………………………………………

5、……5</p><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………………

6、……………… ………………… ………………7</p><p>　　3.2 FANUC 0i-A系統(tǒng)……………………………………………………………… …8</p><p>　　4 數(shù)控機床5電控制……………………………… ……………………………9</p><p>　　4.1變頻器和變頻電機…………………………………………………………………9</p>&l

7、t;p>　　4.2控制設(shè)計……………………………………………………………………………11</p><p>　　5 數(shù)控機床的邏輯控制…………………………………………………………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………………………………

8、……………………………16</p><p>　　5.3數(shù)控機床用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

9、求和參數(shù)計算………………………………………………………………18</p><p>　　6.2接觸器的選用和熔斷器選擇………………………………………………………19</p><p>　　6.3保護電動機斷路器選用……………………………………………………………20</p><p>　　6.4電動機電子滅弧器選用……………………………………………………………20</

10、p><p>　　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…………………………………………

11、 ………………………………………………23</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………………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

12、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)的普通機床已遠遠不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。</p><p>　　隨著現(xiàn)代計算機技術(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。這使得計算機在機械制造行業(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)有機地結(jié)

13、合在一起，構(gòu)成高度信息化、高柔性、高度自動化的制造系統(tǒng)。微機控制的數(shù)控機床以其高精度、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。計算機數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC，可根據(jù)不同的指令進行不同方式的信息處理。由于計算機可完全由軟件來確定數(shù)字信息的處理過程，從而使機床具有真正的柔性，并可以處理硬件邏輯電路難以處理的復(fù)雜信息，使機床控制系統(tǒng)的性能和可靠性大大提高。</p><p>　　以數(shù)控機床為代表的數(shù)控設(shè)備

14、的生產(chǎn)與應(yīng)用水平反映了一個國家的機械與電子水平。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)控機床，可實現(xiàn)三坐標(biāo)軸控制。能作直線和圓弧插補，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&g

15、t;<p>　　設(shè)計要求：本機床采用FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)，主傳動采用變頻分段無級調(diào)速。主電機功率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)控機床的電氣設(shè)計部分，其中包括系統(tǒng)選用、機床的電氣原理設(shè)計、機床邏輯控制設(shè)計、機床5電控制設(shè)計、機床電器元件選用等。</p><p>　　第一章AD系列數(shù)控機床的整體設(shè)計</p&g

16、t;<p>　　本機床包括床身、主軸箱、床鞍、Z向進給、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

17、防護裝置，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。機床整體布置如圖1所示。</p><p><b>　　圖1機床的總體設(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

18、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、倒角、車螺紋等的加工；AD系列數(shù)控機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，在機床設(shè)計中對主軸、床身、床鞍的剛度進行合理分配，大大提高了整機的剛性，確保了高速運轉(zhuǎn)、重切時的穩(wěn)定性，本機床的加工精度為IT5～IT6，表面粗糙度R

19、ａ0.4μｍ（有色金屬），Rａ0.8μｍ（黑色金屬）。作為通用性極高的機床，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，是理想的機械加工設(shè)備。</p><p>　　該機床的最大車削直徑大，工件最大長度長，其主軸運動的正反轉(zhuǎn)依靠兩組機械式摩擦片離合器完成，主軸的制動采用液壓制動器

20、，進給運動的縱向左右運動、橫向前后運動以及快速移動都集中有數(shù)控系統(tǒng)控制。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動電動機以外，還應(yīng)配備一臺刀架快速移動電動機。</p><p>　　對于機床在加工時容易產(chǎn)生高溫，故需配備一臺普通冷卻泵電動機。</p><p>　　要有一套局部照明裝置以及一定工作狀態(tài)指示燈。

21、</p><p>　　2.2 電氣控制線路圖的設(shè)計</p><p>　　2.2.1主電路設(shè)計</p><p>　?。?）主電動機M1的功率較大，超過10KW，但是由于機床加工是在機器啟動后才進行，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，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>　?。?）

22、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)需要兩個電動機M2和M6，電路圖如附圖所示。</p><p>　　（3）冷卻泵電動機M3和刀臺快速移動電動機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替代接觸器進行控制。由于刀臺快速移動電動機M3短時間的運行，故不設(shè)過載保護，這樣可以得到控制M3和M4的主電路圖。電路圖如

23、附圖所示。</p><p>　　2.2.2控制電源的設(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.

24、局部照明與信號指示燈電路的設(shè)計</p><p>　　在操作面板上設(shè)有交流電流表PA,它被串聯(lián)在主軸電動機的主回路中，用以指示機床的工作電流。這樣可根據(jù)電動機工作情況調(diào)整切削用量使主電動機盡量滿載運行，以提高生產(chǎn)效率，并能提高電動機的功率因數(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.

25、1數(shù)控系統(tǒng)的類型</p><p>　　市場上系統(tǒng)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

26、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)濟型數(shù)控機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

27、。在我國，經(jīng)濟型數(shù)控機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軸端或絲杠端部，用于精確控制電機的角度和速度，然后通過精密滾珠絲杠等機械傳動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)直線位移。因此可獲得穩(wěn)定的控制特性，達到

28、較高的位置增益而不產(chǎn)生振蕩。傳動鏈上有規(guī)律的誤差可以達到補償，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。控制結(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、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

29、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，控制軸數(shù)2軸，可控制兩臺伺服電機（α6、α12）實現(xiàn)XZ向插補運動，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，顯示運行時的故障、伺服波形使維修更方便；通過RS232與PC機相連，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。</

30、p><p>　　3.2 FANUC 0i-A系統(tǒng)</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&g

31、t;<b>　　2.伺服單元的電源</b></p><p>　　額定電壓 三相AC220V －15%～＋10% ±2Hz</p><p>　　X向伺服電機選擇為 α6/2000 1.0KW 電源容量 1.5KVA</p><p>　　Z向伺服電機選擇為 α12/2000 2.1KW 電源容量 3.3KVA</p>

32、;<p>　　3.伺服用電源變壓器</p><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

33、機床的操作</p><p>　　控制單元通過視頻電纜、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）：</

34、p><p>　　它廣泛應(yīng)用于機床的手動軸操作。MPG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、進給軸控制接口）</p>

35、;<p>　　數(shù)控系統(tǒng)可輸出0--±10V的高分辨率模擬量電壓信號，用于控制主軸的轉(zhuǎn)速。控制單元與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>

36、<p>　　第四章 數(shù)控機床5電控制</p><p>　　4.1變頻器、變頻電機</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，主電機可采用變頻器或主軸伺服單元進行調(diào)速控制。</p><p>　　主軸伺服控制：調(diào)速范圍廣全速段機械特性好，具有速度反饋功能速度穩(wěn)定，

37、能實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停、分度。</p><p>　　圖表 1 伺服主軸電機特性</p><p>　　變頻調(diào)速控制：變頻器調(diào)頻范圍一般在1---400Hz，低速段機械特性較差，在低頻5Hz以下電機輸出扭矩較小。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變頻電機特性曲線可以看出，變頻電機在150轉(zhuǎn)（5Hz）以下運行時特性較軟，在150-1500轉(zhuǎn)范圍

38、內(nèi)運行扭矩輸出平穩(wěn)。合理選擇電機的運行區(qū)間完全可以滿足技術(shù)要求。根據(jù)要求調(diào)速范圍為1：3，我們選擇電機的范圍為500—3500轉(zhuǎn)，其運行區(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功能和故障顯示功能，如過電壓、欠電壓、過電流、過熱等保護。能方便與CNC系統(tǒng)連接，實現(xiàn)電動機的變速控制。</p><p>　　圖表 2變頻電機特性曲線</p>

39、<p>　　由以上分析和實踐經(jīng)驗可知：變頻電機選擇為DP160M－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--

40、-200 Hz</p><p>　　FRN 11 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

41、保護開關(guān)QF1選擇</p><p>　　變頻器額定輸出電流 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、液晶顯示屏進行設(shè)定。其外部接線圖如下：</p><p>&

42、lt;b>　　圖4變頻器的接線圖</b></p><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><

43、;/p><p>　　FEW REV CM</p><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&g

44、t;</p><p>　　變頻器輸出端子接電機</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>　

45、　Y1－Y4</b></p><p><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。QF2對變頻器進行短路過載保護，KM1在機床出現(xiàn)緊急停

46、止時對變頻器進行斷電處理。QF2、KM1的輔助觸點引入PLC對其進行監(jiān)控。</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行控制，進而對電機的轉(zhuǎn)動速度進行控制。FEW REV端子對電機進行正反轉(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 接通電機正轉(zhuǎn)，REV接通電機反轉(zhuǎn)，同時斷電機停。X1－X9 Y1－Y4端子可選擇功能輸入出信號。&

47、lt;/p><p>　　第五章 數(shù)控機床的邏輯控制</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>　　本機床采用四檔無級變速，利用M接口實現(xiàn)主軸機械分段換檔，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

48、功能控制流程</p><p>　　1主軸變速過程如下：</p><p>　　主軸在變頻電機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

49、速度控制S功能</p><p>　　通過數(shù)控系統(tǒng)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

50、出口動作通知變頻器控制電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。</p><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><

51、p>　　本機床采用電動四工位刀架</p><p>　　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2工位霍爾開關(guān)信號由高電平“

52、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)楦唠娖健?”。到達3工位霍爾開關(guān)信號X11.2由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。電機反轉(zhuǎn)，刀架開始鎖緊，電機反轉(zhuǎn)1.8秒后電機停轉(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

53、號；F1.1系統(tǒng)復(fù)位信號；F26.0、F26.1、F26.2 NC刀具指令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，在進行機床操作時應(yīng)首先選擇機床的

54、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><p>　　5.3數(shù)控機床用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

55、\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。</p><p>　　直流輸入信號是指機床側(cè)的開關(guān)、按鈕、繼電器觸點、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。</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

56、床側(cè)，驅(qū)動繼電器線圈、指示燈信號。</p><p>　　圖11直流輸出信號原理</p><p><b>　　5.3.2信號要求</b></p><p>　　DI觸點容量:30V DC16mA</p><p>　　DO最大負載電流 ：200mA 耐壓 24V＋20%</p><p>　　當(dāng)輸出控制

57、對象是電磁閥、電磁離合器等負載時，其工作電壓或電流超過最大允許值必須使用中間繼電器。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,如二進制運算、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.

58、</p><p>　　PMC-L的輸入輸出信號</p><p>　　F**.* 為CNC送PMC 信號</p><p>　　G**.* 為PMC送CNC 信號</p><p>　　X**.* 為機床送PMC信號</p><p>　　Y**.* 為PMC送機床信號</p><p>

59、　　R**.* 為內(nèi)部繼電器</p><p>　　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>　　機床操作面板主要用于手動方式或自動方式下對運動的操作。</p><p><b>　　5.4.1方式選擇</b></p>&

60、lt;p>　　1.自動運行方式（AUTO） 2.程序編輯方式（EDIT） 3.手動數(shù)據(jù)輸入方式（MDI）4.手動連續(xù)進給（JOG）5.手輪進給方式 6.回原點方式 </p><p><b>　　5.4.2其它功能</b></p><p>　　1.單程序段 2.機床鎖緊3.空運行4.程序跳選5.主軸正反停6.冷卻啟停7.循環(huán)啟動8.進給暫停9.急停10.XZ手動進

61、給按鈕等。</p><p>　　第六章 電器元件選擇</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)。</

62、p><p>　　主電機選用DP160M－4</p><p>　　X軸選用6NM電機 ， Z軸選用12NM電機。</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>　　冷卻電機選用 AOB-25 90W 2極。</p><p>　　刀架電機選用 120W 2極。</

63、p><p>　　液壓電機選用 AO2-7124-B3</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啟動或停止干擾系統(tǒng)工作電機進線和

64、交流接觸器線圈兩端需加電子滅弧器</p><p>　　13.保護斷路器有以下功能：瞬時短路跳開、電機過載跳開?？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《機床電氣設(shè)計手冊》查出：</p><p>　　DP160M－4電機主要數(shù)據(jù):額定電壓三相380V 額定頻率50Hz 功率

65、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>　　冷卻電機AOB-25 90W 2極 2800 r/min 額定電流0.32A。</p><p>　　刀架電機120W 2極 1440r/min 額定電流0.6A。</p><p>　

66、　液壓電機型號: AO2-7124-B3 功率：370W 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. 控制冷卻電機的交流接觸器選用</p><p>　　a線圈電壓110V 50Hz 。</p><p>

67、;　　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>　　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

68、作電流6A 額定絕緣電壓690UiV 機械壽命1500次 線圈電壓 110V 50Hz 線圈功耗起動95VA 。</p><p>　　2 .控制刀架電機的交流接觸器選用</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：Ic

69、n=Pnx1000/Kun</p><p>　　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。</

70、p><p>　　c.主觸頭額定電流 Icn=24A</p><p>　　選用型號為BC98-3211。</p><p>　　6.3保護電動機斷路器選用</p><p>　　根據(jù)斷路器過載保護選用原則，斷路器選用應(yīng)是被保護電動機額定電流的1.1—1.25倍，斷路器整定電流調(diào)節(jié)范圍是60%--100%。</p><p>　　a

71、.冷卻電機保護斷路器選用型號: M611 0.2---0.63A可整定到0.32A。</p><p>　　b.刀架電機保護斷路器選用型號: 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.液壓電機保護斷路器選用型號: M611 1---1.6A可整定到1.2A。</p><p&

72、gt;　　d. 變頻器保護斷路器選用型號: M611 24-32A可整定到24A。 </p><p>　　e.伺服變壓器保護斷路器選用型號: M611 10-16A可整定到10A。</p><p>　　6.4電動機電子滅弧器選用</p><p>　　a 刀架電機選用蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號為:SM-1</p><p>　　b 冷卻電機選用

73、蘇州四通電器廠產(chǎn)型 號為:SM-1</p><p>　　c液壓電機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

74、/250VA</p><p>　　6.5.2熔斷器選擇</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>

75、;<p>　　采用RT14 4A。</p><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>　

76、　采用RT14 2A。</p><p>　　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)主電動機功率和導(dǎo)線的最大允許通

77、過的電流，主電機動力回路選用截面積4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)冷卻電動機功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，主電機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)電動刀架電動機功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，電機動力回路選用截面積1平方毫米BVR；根據(jù)GB5226

78、.1-2002導(dǎo)線顏色選用黑色。</p><p>　　依據(jù)液壓電動機功率和導(dǎo)線的最大允許通過的電流，電機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

79、保護回路依據(jù)負載選用截面積0.75平方毫米BVR；GB5226.1-2002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22.6A+冷卻電機0.32A+電動刀架0.s6A+液壓0.97A+其它2A+侗服控制10A=36.69A.</p><p

80、>　　自動空氣開關(guān)選用型號為JCM1—63S/330 50A</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

81、己的看法有點太片面。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

82、程中，我通過查閱大量有關(guān)數(shù)控化改造和機床電氣部分的資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(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

83、業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p>　　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)點的同時，還必須具有能適應(yīng)高

84、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力切削的機床，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xx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)

85、計是難以想象的。 </p><p>　　在這里首先要感謝我的畢業(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xx老師仍然細心地糾正我在設(shè)計中的錯誤。除了敬佩xx老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。

86、 </p><p>　　其次要感謝和我一起作畢業(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

87、成。 </p><p>　　最后感謝感謝濟南職業(yè)學(xué)院校方及機械系老師三年來的教誨；感謝機械系老師給予作者在學(xué)習(xí)上的幫助；感謝xx老師在畢業(yè)設(shè)計中的悉心指導(dǎo)和幫助；感謝本組同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計中給予的積極合作！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　1、 余英良主編．機床數(shù)控改造設(shè)計與實例．北京：機械工業(yè)出版社，1994&

88、lt;/p><p>　　2、 王貴明主編．?dāng)?shù)控實用技術(shù)．北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　3、 張建綱主編．?dāng)?shù)控技術(shù)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　4、 張建明主編．機電一體華系統(tǒng)控制．北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　5、 王愛玲主編．現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計．北京：兵器工業(yè)出版社，1