CA6140车床FANUC数控改造电气部分研究设计（系统选型及强电设计）答辩PPT

CA6140车床FANUC数控改造电气部分研究设计（系统选型及强电设计）Research and Design of Altering CA6140 Lathes Using FANUC Numerical Control System In Electric Part(System Select and Electric Design),专业班级：机检0301学生姓名：王丽丽指导教师：蒋丽 副教授院 别：机械工程院,数控改造的内容,恢复机床功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复。利用国外先进数控系统，对机床进行数控化改造。 对机械、电气部分元器件进行更换，对机械部分重新修配调整，恢复原精度; 技术更新或技术创新。,本设计主要内容,1、数控系统的选择2、伺服系统的选择3、主传动系统的改造4、进给传动系统的改造5、强电结构设计,数控系统选型原则,性价比高的原则能满足技术要求的情况下，选择价格低的产品。 综合成本低的原则所谓综合成本，是指除产品本身的价值外，其配套的配件采购、维修成本，因故障停机导致的时间成本，以及寿命周期等等。,通过比较我们选择了FANUC 0i TB数控系统,FANUC数控系统具有如下特点：1、高可靠性2、优良的价格性能比3、编程灵活的PMC功能4、强大高效的CNC功能,进给驱动系统的改造,精度高快速响应调速范围宽低速大转矩,伺服电机的选用要求,电机从最低进给速度到最高进给速度范围内都能平滑地运转；转矩波动要小，尤其在最低转速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 电机应具有大的、较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。 满足快速响应的要求，电机必须具有较小的转动惯量和大的堵转转矩，尽可能小的机电时间常数和起动电压。电机应能承受频繁的起动、制动和反转。,进给伺服电机的选择,日本FANUC0i-TB数控系统 配套使用的为交流永磁式同步伺服电机，其选择方法如下：伺服电机是根据负载条件来选取的。加在电机轴上的负载主要有两种：负载扭矩和负载惯量，其中负载扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。负载扭矩应小于所选择电机的额定扭矩，负载扭矩与加速扭矩之和应等于所选择电机的最大扭矩。加速扭矩应考虑负载惯量和电机惯量的匹配，考虑连续过载时间在所选电机的允许范围内，负载快速运动时所需的电机转速应在电机的最高转速之内。,进给伺服电机选用公式,式中，Nmax电机最高转速(r/min)N快速行程中电机转速(r/min)Vm工作台（或刀架）快速行程速度（m/min)i系统传动比P丝杠螺距(mm ),进给伺服电机选用公式,TMS电机额定扭矩 TC 最大切削扭矩 Tms工作状态载荷扭矩 D最大负载比JL电机惯量JM电机惯量,ai系列交流伺服电机的特点,尺寸紧凑 薄型高分辨率Qi系列位置编码器智能化伺服电机 200V输入电压,伺服电机驱动模块的选择,改造后机床选用的伺服电机为永磁同步式交流伺服电机，伺服驱动器通常采用电流型脉宽调制（PWM）三相逆变器和具有电流内环、速度外环的多闭环控制系统，其外特性与直流伺服系统相似，以足够宽的调速范围和4象限工作能力来保证它在伺服控制中应用。与其配套使用的伺服驱动器为FANUCai系列伺服放大器，型号为SVM40i。其控制方式采用矢量变换控制。选用的ai系列伺服驱动系统恰好提供了高分辨率的ai系列位置编码器。,正弦波交流伺服驱动原理,主轴驱动系统的改造,主轴驱动应具有如下特点： 输出功率大 具有恒扭矩段及恒功率段 具有准停控制 主轴与进给的联动恒线速切削控制,主轴电机的 选用,对主轴伺服电机的具体要求为： 据各种机械要求，能在一定范围内保持恒转矩或恒功率输出，功率较大，约在2.225OKW范围。 具有一定的过载能力，为额定值的1.21.5倍，过载时间为几分钟至半小时。在大的调速范围内速度应该稳定，且恒功率的速度范围宽。加速和减速时间短。要求电机体积小。 电机温升要低，振动与噪声要小。 根据原机床主轴电机的参数来选择，最后确定型号为SPINDLE MOTOR 22/7000i。,ai系列交流主轴电机主要特点,高功率、高加速 。通过线圈优化设计和使用有效的冷却装置，电机即使在高速时也能保持恒定的功率，实现快速的加速。 可通冷却液的空心轴主轴电机 。 冷却液可通过电机中心轴，直接连到机床的主轴上。采用简洁的主轴结构 。 提高了主轴性能实现了高速、高精和低振动。,主轴驱动装置,主轴驱动的特点采用微处理控制技术，进行矢量计算，从而实现最佳控制。主回路采用晶体管PWM逆变器，使电机电流非常接近正弦波。 具有主轴定向控制、数字和模拟输入接口等功能。 随着数字控制的SPWM变频调速系统的发展，数控车床主轴驱动采用变频器比较多，特别是在老式数控机床的改造中。在本设计中主轴