CA6140普通车床的电气翻新及数控改造设计.doc

1 四川职业技术学院 数控机床电气控制与 PLC 课程设计 所属系部 机械工程系 所属专业数控技术 所属班级数控二班 学 号 学生姓名指导教师 完成日期 2015 年 3 月 31 日星期二 2 任务书 CA6140CA6140 普通车床的电气翻新及数控改造设计普通车床的电气翻新及数控改造设计 设计内容与要求设计内容与要求: : 1. 将原机床的手动刀架更换为数 控电动刀架，并设计其控制线路； 2. 将原机床普通丝杠更换成滚珠 丝杠，并将其改为半闭环伺服控制， 设计其控制线路； 3. 对与此机床功能相关的主电路、 控制电路、输入输出接口电路、驱动 器线路等进行设计； 4. 对整机进行调试，使功能完善、工 作正常。 设计方法及思路：设计方法及思路： （1）查阅资料，深入掌握数控机 床的原理、功能，分析机床数控改造 的研究现状。 （2）确定对 CA6140 车床的数控 化改造方案。 （3）完成主传动、进给传动系统 设计。 （4）给出电控系统的硬件配置及 I/O 线路图、分析 PLC 在数控改造中 的应用。 具体方法具体方法 拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换原 有普通滑动丝杠，将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上， 纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式。为便于安装滚珠丝杠副，丝杠采用分 体式，用套筒联轴器实现刚性连接； 横向驱动电机及齿轮减速器安装在床鞍的后部（相对操作者） ，纵向驱动电机及齿 轮减速装置安装在机床的右端，靠近尾座的位置； 要实现自动换刀，需拆除原手动刀架，在小托板上安装数控转位刀架； 为了使改造后的车床能够加工螺纹。需要加装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速 的同步检测，编码器安装在主轴箱内； 3 为使加工过程中不超程，纵横向要安装行程限位开关； 为实现回参考点的动作，必须在纵横向安装接近开关； 纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以防止加工过程中的切屑飞溅伤人； 考虑到改造的成本，尽可能采用可靠性高的经济型数控系统。 4 摘摘 要要 中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机 械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满足加工的要求。针对目前制造业 的技术装备现状，对传统机械制造业装备进行改造，解决机械制造业中的一些 技术问题，用现代先进技术对旧的设备进行改造和提升，是我国制造业的发展 方向。本课题是针对 CA6140 普通废旧车床进行数控化改造，其现实意义在于如 何寻找一种可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术 装备进行技术提升.以解决目前设备老化所带来的问题。 本课题研究过程中，首先对目前工厂所使用的常规数控机床进行了全面的 调查和分析。用户普遍反应，数控设备的限位保护功能有些欠缺，容易发生超 程等故障现象另一方面，数控车床大多承担多品种、单件小批量生产的加工任 务，如果对每一个零件都去进行编程、输入、调试等工作，显得非常烦琐，用 户提出能不能找到一种方法，简化这一手续，以提高其生产效率。 根据数控车床所承担加工任务的特点，其加工的零件类型大多分为轴类、 套类、盘类等，依据成组工艺技术的原理，我们提出首先编写各类零件成组工 艺，依据成组工艺，编写数控程序，将数控加工程序编号存入 CP 机中的方法， 完成对零件的快速程序编制，提高生产效率。通过这种方法，可以变小批生产 为“大”批生产，可以有效的提高生产效率，同时降低对操作人员的要求 课题完成了对 CA6140 普通废旧车床的数控化改造，运行状况良好，实际 应用表明各项性能指标达到了设计改造要求。提高了生产效率。 5 绪论绪论 .6 1 普通车床数控改造普通车床数控改造.1 2 机械结构的改造机械结构的改造.1 2.1 主要任务确定.1 2.2 主传动系统的改造.2 2.3 进给传动系统的改造.2 （一）.丝杠.2 （二）.纵向进给系统改造.2 （三）.横向进给系统改造.3 2.4 刀架的改造.3 2.5 坐标系的建立 X、Z 轴的限位和参考返回电路.4 3 数控系统配置数控系统配置.5 4 数控车床电气控制电路的分析数控车床电气控制电路的分析 .7 4.1 强电控制电路.7 4.2 数控车床电气控制电路分析.7 5 电气控制电路的改造电气控制电路的改造 .9 5.1 主电路的改造.9 5.2 控制电路的改造.10 5.3802D 系统输入信号 .10 5.4、802D 系统输出信号 .11 5.5 驱动配置接线口.11 6 整机电气参数调试整机电气参数调试.12 6.1 准备工作.12 6.2 配置轴参数.12 6.3 引导系统.12 6.4 设定传动系统的机械参数.12 6.5 根据电动机设定相关的速度.13 6.6 回参考点设置.13 6.7 软件限位及反向间隙设置.13 6.8 主轴参数设置.13 6.9 坐标轴参数及驱动特性设置.13 6.10 补偿.14 6.11 调试结束.14 结结 论论.15 参考文献参考文献.16 6 绪论绪论 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家 或地区的经济实力、技术水平、生活水平、生活水准和国防实力。国际市场的 竞争归根到底是各国制造生产能力的竞争。当前世界已进入知识经济时代，知 识经济与以往经济形态的不同在于对知识，特别是对知识的创新与利用的直接 依赖。在知识经济时代，知识对经济增长的直接贡献率超过了其它生产要素 （如人力、物力、和财力等）贡献的总和，成为最主要的生产要素。因此，当 前提高制造生产的决定因素不再是劳动力和资本的密集积累，而是各项新技术 的迅速发展及其在制造领域中的广泛渗透、应用和衍生，它促进了制造技术的 蓬勃发展，改变了现代企业的产品结构、生产方式、生产工艺和生产组织结构。 机械制造业是制造业的核心，是制造如农业机械、动力机械、运输机械、 矿山机械等机械产品的工业部门，也是为国民经济各部门提供如冶金机械、化 工设备和工作母机等装备的部门。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一 个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机 械制造装备的先进程度。 工业发达国家都非常注意机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备 制造业，机械装备制造工业得到优先发展。对比之下，我国目前机械制造业的 装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加 专用工艺装备，数控车床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强， 更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度低，基 本上还是“一个工人、一把刀、一台机床” ，导致劳动生产率低下，产品质量不 稳定。 企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地 更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求 的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合 了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高 精度、形状复杂、 生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机 7 床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求 四川职业技术学院毕业设计 - 1 - 1 普通车床数控改造 机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机 床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普 通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备 上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成（那些 受资金等条件限制，而将传统机床改装成建议数控机床的另当别论）。传统机 床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大 及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产 率以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部 件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体 布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结 构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下， 使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。现以 CA6140 车床为例， 说明车床数控改造的方法。 2 机械结构的改造 CA6140 普通车床的数控改造涉及三个方面的内容：一是机械传动链的改造； 二是电气控制系统的配置；三是系统参数的调试。 因数控机床的结构、性能、精度、速度、摩擦磨损等方面较普通机床有更 高的要求。所以我们必须对被改造机床的结构、性能、精度等技术现状作全面 分析。 机械机构的改造 2.1 主要任务确定 CA6140 车床主要用于对中小型周磊、盘类以及螺纹零件的加工，其数控改 造后数控系统控制的对象主要有主轴正反转控制、主轴变速；刀架的纵向和横 向进给远动控制，刀具的选择控制，4 个刀位自动换刀控制；冷却泵、润滑泵 的起停控制；脉冲编码器的加装等。 四川职业技术学院毕业设计 - 2 - 主要任务：拆掉手动刀架，小托板装上数控刀架；拆掉普通丝杠、光杠进 给箱、溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；主轴后端增加一个光电编码器，光电编 码器与车床主轴之间用弹性元件连接，通常采用波纹管联轴器。 2.2 主传动系统的改造 对普通机床进行简易数控改造，为了使改装后的机床主传动和进给传动保 持必然的联系，在主轴内安装一个与主轴同步旋转的旋转编码器。它可以保证 改造后的车床具备螺纹加工的功能。 2.3 进给传动系统的改造 对进给传动系统进行改造时，把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部 拆除。每个方向的进给传动都改由各自独立的功率步进电动机，经减速齿轮直 接与带动滑板移动的丝杠连接，分别实现个坐标方向的运动，进行各坐标的控 制。 （一）.丝杠 丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置。滚珠丝杠 螺母副具有如下优点： 传动效率高 滚珠摩擦的摩擦损失小，传动效率 =0.920.94，是普 通滑动丝杠的 34 倍（=0.200.40） 。 摩擦力小 因静、动摩擦因数小， 因而传动灵敏、运动平稳、低速不易爬行、随动精度和定位精度高。 可预 紧 经预紧后可消除轴向间隙。有助于定位精度和刚度提高，既使反向也没有 空行程，反向定位精度高，且传动平稳。 有可逆性 因摩擦因数小，所以 不仅可将旋转成直线运动，也可将直线运动转换为旋转运动，丝杠可螺母既可 作为主动件，也可作为从动件。 使用寿命长 滚珠丝杠副采用优质合金钢 制成，去滚道表面淬火硬度达 60-60HRC，表面粗糙度值小，而且是滚动摩擦， 故磨损很小、使用寿命长。 改造时为满足数控机床上较高精度零件加工，应用滚珠丝杠螺母副替换原 普通机床上的梯形丝杠螺母副。 （二）.纵向进给系统改造 纵向步进电动机通过一对减速齿轮把动力传递给滚珠丝杠，再由滚珠丝杠 螺母副拖动工作台做往复运动。原车床的进给箱保留，滚珠丝杠左端仍然采用 四川职业技术学院毕业设计 - 3 - 固定支承结构，支撑轴通过套筒联轴器与滚珠丝杠相连，这种联轴器用两个互 相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来，结构简单，径向尺寸小，可防止被连 接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附和应力。滚珠丝杠右端仍利用原有的滑 动轴承支撑座，通过一对深沟球轴承实现径向支承，丝杠左端通过一对圆螺母 实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧。因此纵向滚珠丝杠的支承形式为一端固定，一 端浮动，三点支撑。实现半闭环伺服控制系统。滚珠丝杠采用双螺母螺纹预紧 方式消除丝杠和螺母间的间隙，调整方便。步进电动机通过消隙齿轮减速，减 速器输出轴用套筒联轴器与丝杠联接，固定销防止减速器转动。 （三）.横向进给系统改造 横向滚珠丝杠的支承形式为一端固定，一端浮动，三点支撑，实现半闭环 伺服控制系统。也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，横向步 进电动机及减速器安装在床鞍的后部，靠近操作者一端，布置一根支撑短轴通 过套筒联轴器与滚珠丝杠连接起来。右端仍利用原支承横向进给丝杠的滑动轴 承支座作为径向支承，对原支承作适当改造，布置一对推力球轴承，以承受双 向轴向力。左端将原车床的悬挂结构改为支承结构，用一个连轴套和一个连接 短轴把滚珠丝杠与减速器输出轴连接起来，并通过一对圆螺母实现对整个丝杠 的预拉伸和锁紧，以提高其轴向刚度。螺母通过螺母座直接固定在中拖把上。 托板 托板是数控系统直接控制的对象。所有的点位控制、直线控制和轮廓控制， 以及被加工零件的最终坐标精度都将受到托板运动精度、灵敏度和稳定性的直 接影响。除对托板配件精度要求高外，对驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采 用间隙消除结构，才能满足传动精度和灵敏度的要求。 机床导轨 为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，必须考虑机床导轨的 耐磨性。机床床身多采用普通铸铁，其摩擦系数较大。改造中，在对达不到预 定要求的原机床导轨要进行修磨、刮研，在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟飞烯 软带即可。 2.4 刀架的改造 拆除原手动刀架后装上 LD4 型自动回转刀架，是普通机床数控改造方面的 四川职业技术学院毕业设计 - 4 - 关键，具有重复定位精度高、工作刚性高、性能可靠、使用寿命长以及工艺型 能好等特点。刀架的定位过程如下：系统发出换刀信号刀架电动机正转刀 架上升并转位刀架到位发出信号刀架电动机反转初定位精定位夹紧 刀架电动机停转换刀应答。刀架的到位信号由刀架定轴上端 4 个霍尔开关和 永久磁铁检测获得。四个霍尔开关分别为四个刀位的位置，当刀台旋转时，带 动磁铁一起旋转。当到达规定刀位时，通过霍尔开关输出到位信号。 2.5 坐标系的建立 X、Z 轴的限位和参考返回电路 机床坐标系是机床固有的坐标系 它是其它坐标系（如工件坐标系、编程 坐标系）的基准 CA6140 车床的坐标原点，M 定在卡盘基座与主轴中心的交点上， 数控系统是通过检测参考点的具体位置来确定机床坐标系的，我们选用两个接 进开关，X 轴方向与 Z 轴方向各安装一个在床身上，用于建立参考点，当移 动 刀架，两个接近开关都有信号输出时，刀架的当前位置即为参考点 R，测量 XR 及 ZR，并将它们写入机床数据 34100（参考点位置值） ，即可在数控系统中建立 机床坐标系。 X X，Z Z 轴的限位输入端设置为负逻辑轴的限位输入端设置为负逻辑 经过分析现有数控机床的限位控制电路的缺陷，想出一种新的限位控制方 式，既负逻辑控制。其基本思路是：使用限位行程开关的常闭触点，当限位开 关没有压下 I/O 点与 24V 断开，机床限位。这种接法消除因线路开路而产生限 位失灵现象，提高了限位电路的可靠性。限位输入端采用负逻辑需对系统的相 关参数进行修改。 采用负逻辑的输入方法，这样有利害、于提高数控机床的 可靠性和安全性。如果机床的电路采用传统的继点器，接触器等元件实现逻辑 功能则不宜采用负逻辑，因为他会导致部分继电器，接触器处于始终接触状态。 这会造成损耗大，元件升温，寿命缩短等问题，并且元件间机械接触，还会因 为震动等因素造成误动作。现代数控系统其控制逻辑由逻辑电子线路实现， ，不 会出现以上问题，本次数控改造使用的数控西门子 802D 数控系统，实现负逻辑 输入要软件，硬件两方面配合才能实现。 硬件连接 数控机床中 PLC 的输入点有以下两中连接方法，其原理是：当 机床运动超程时压下行程开关 SQ1，SQ1 闭合 PLC 内的光点欧合器件得点，PLC 认为该点的逻辑值为“1” ，信号有效，PLC 执行相关操作。这种方法的缺点在 四川职业技术学院毕业设计 - 5 - 于当+丛 4V 端子到 PLC 输入点之间的线路接触不良或开路则会造成 SQ1 无效 （即使 SQ1 被牙下闭合） ，而导致机床出现大事故。负逻辑输入的连接方法，信 号输入使用行程开关的常闭触点。当正常情况下 SQ1 是闭合的。该输入点的逻 辑值为（1） ，当 SQ1 被压下断开时输入点逻辑值为“1”设为无效状态，而逻辑 值“0”设定为有效状态。如果从+24 端子到 PLC 的输入点之间的线路出现开或 接触不良时，该点被认为有效，机场会立即报警，必须在电路连接良好的情况 下才能正常运行。这中方法排除了因限位电路开路而造成的故障的可能性，机 床的安全性得到提高。 软件设置 负逻辑需要把逻辑“1”改为无效状态而逻辑“0”为有效状态。 其方法有两种： （1）在 PLC 编程时通过程序实现。 （2）通过设定机床参数实现。 在这两种方法种，要求数控系统具有可以对其 PLC 输入，输出端口的逻 辑有效状态进行修改的功能。西门子的 SINUMERIK 802S 数控系统既有此功能。 本次改造对限位等影响机床安全的输入点才用负逻辑就是采用的第 2 种方法。 采用负逻辑存在的问题及对策 数控机床的 PLC 输入点采用负逻辑输入的 方法使输入电路中的光电藕合器的发光二极管长期处于通电状态。但是由于该 发光二极管的工作电流很小（只有几毫安，输入电路只消耗即使毫瓦）因此系 统的消耗增加对功率几千瓦的机床来说可 以忽略不计，同时发光二极管是冷 光源，也不会导致系统发热。光点耦合器的工作寿命大于 10 万小时，以每台机 床每天工作 10 小时计，可以保证机床正常工作 20 多年，对机床寿命也不会造 成影响。 3 数控系统配置 四川职业技术学院毕业设计 - 6 - 数控系统采用 SIEMENS802D 数控系统，系统面板及功能键如上图所示。 1）报警应搭建：报警出现时，按此键可以消除报警； 2）通道转换键 3）上档键： 4）信息键：对键上的两种功能进行转换。 5）空格键：在编辑程序时，按此键插入空格； 6）数字键 7）光标向上键/上档：向上翻页键； 8）删除/退格键：在程序编辑画面时，按此键删除前一字符； 9）取消键； 10）制表键 11）回车/输入键 12）程序操作区域键 13）加工制造区域键:按此键进入加工制造区； 14）光标向右键 15）选择/转换键 16）光标向左键 17）光标向下键 18）倍率修调：调节旋转倍率； 19）Z 轴正方向键 20）快速运行叠加键同时按此键和一个坐标轴点动键，坐标轴按快速进给速度 点动； 21）X 轴点动负向键 22）X 轴点动正向键 23）Z 轴负方向键 24）手轮 四川职业技术学院毕业设计 - 7 - 25）紧急停止：按下“急停”按钮，使机床移动立即停止，并且所有的输出都 会关闭； 26）返回键：返回上一级菜单； 27）软件：在不同的屏幕状态下，操作对应的软件，可以调用相应的画面； 4 数控车床电气控制电路的分析 图 11、图 12、图 13、图 14、图 15 分别为数控车床的主电路、 控制电路、输入电路、输出电路和驱动装置接线接口。 4.1 强电控制电路 （1）控制电路及组成 1）控制电路 交流 380V 电源通过漏电保护总开关 QS 和空气开关 QF1 供主轴变频使用。 交流 380V 电源通过变压器转换成交流 220V 电流通过空气开关 QF2，供 给伺服放大器使用。 交流 380V 电源通过变压器转换成交流 220V，电源通过 U41、W41 经过开 关电源供直流 24V 给系统供电用。 交流 380V 电源通过空气开关 QF3,控制接触器 KM1、KM2 使刀架正转、反 转。 2）电路组成 380V 电源开关 QS 后接入各电源回路中，开关 QS 后由四个空气开关 （QF1、QF2、QF3、QF4）3 个接触器（KM1、KM2、KM3）1 个 DC24/5A 开关电源， 1 个 2.2KW 变压器等组成。所有强电路都安装在电控柜内。 （2）电源输出 1）I/O 接口模块直流 24V 接线柱已与外部相连。如发现电压不稳，立即断 电，查明原因并解决后才能上电，直流 24V 开关电源容量为直流 24V/5A,数控 系统需 3A，外部电源可提供 2A 容量供用户使用。 2）电源输出模块有一个电源钥匙开关，是为强电的控制回路供电。 四川职业技术学院毕业设计 - 8 - 4.2 数控车床电气控制电路分析 （1）数控车床电气控制电路工作原理及功能 数控车床是根据加工零件工作图与工艺过程卡，用规定的数控代码和程序 格式编写加工程序，并输入数控控系统进行运算和控制处理，然后将处理结果 送入控制系统，驱动机床各部件有序的按机械加工要求运行，自动制造出合格 的零件。可以用来加工轴类、盘类的回转体零件，自动完成内外圆柱面、圆锥 面、端面、螺纹等工序的切削加工，广泛应用于机械制造业。改造后的车床应 满足上述功能。 （2）数控车床电气控制电路的分析 1）主轴电机电气控制 主轴电动机 M3 是一台交流变频电动机，由变频器驱动，正转、反转及速度 控制也是由数控系统进行控制。 2）主轴控制 程序输入：M03、M04、M05。 面板输入主轴：正转、反转、点动、停止。 输出信号：主轴正转 Q0.0；主轴反转 Q0.1；主轴停止 Q0.2. 3）其他辅助电动机控制 冷却泵电动机控制 零件程序输入：M08、M09；机床操作面板：冷却控制输出信号：Q0.3；手 动控制-按钮；自动控制数控指令 M 代码。 润滑泵电动机控制 输入信号：来自机床参数设置，导轨润滑间隔：机床面板导轨润滑键；输 入信号：润滑控制 Q0.6；手动控制-按钮；自动控制-机床参数设定。 刀架电动机控制 输入信号：来自刀位检测信号 I0.0、 I0.1 、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6; T 代码：I1.0，T1，I1.1，T2，I1.2, T3 , I1.4 T4. 输出信号：机床控制面板手动换刀键，刀架正转 Q0.4；刀架反转 Q0.5。手 动控制按钮：数控系统-KM1-KM2-刀架电机 M3。自动控制数控指 四川职业技术学院毕业设计 - 9 - 令 T 代码：数控系统- KM1-KM2-刀架电机 M3。 5 电气控制电路的改造 数控系统由隔离变压器提供 AC220V 电源，以避免电网扰动对系统的干扰。 X 轴和 Z 轴的驱动装置由机床变压器提供 AC220V 电源。采用两个开光稳压电源 分别提供 I/O+24V 和中间继电器+24V，以避免干扰对 I/O 信号的影响。整个系 统的电源配置必须接地并良好，因为接地好坏直接影响到系统的抗干扰性和安 全性。 5.1 主电路的改造 数控车床主电路包括主轴控制电路、刀架电机控制电路、冷却电机控制电 路和伺服驱动组成。如图 1-1 所示为数控车床电气控制中的 380V 强电回路图。 QS 为电源总开关，QF1、QF3、QF4、QF2 分别为主轴控制、刀架控制、冷却 控制、伺服驱动空气开关，作为电路的短路保护。TCI 为制变压器，初级为 AC380V，次级为 AC220V。 主轴控制电动机 M1,由变频器控制主轴的转速；刀架电动机 M3 由触器 KM1/KM 来控制正、转；冷却控制电动机 M2 由接触器 KM3 控制正转。 四川职业技术学院毕业设计 - 10 - 图 1-1 主电路图 5.2 控制电路的改造 数控车床控制电路由冷却控制、刀架控制、风机冷却、开关电源、CNC 系 统控制电路等组成，如图 1-2 所示。 图 12 控制电路图 5.3802D 系统输入信号 数控车床 802D 系统输入信号有 I0.0、 I0.1 、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6，他是刀位检测信号，输入接口电路如图 13 所示。输入各接口的对应功能如图 13 所示。 四川职业技术学院毕业设计 - 11 - 图 13 输入接口电路图 5.4、802D 系统输出信号 数控车床 802D 系统输出接口控制功能有主轴正转、反转、冷却控制、刀 架控制、刀架反转等，如图 1-4 所示，输出个接口的对应功能表如图 1-4 所示。 图 14 数控车床系统输出接口电路 5.5 驱动配置接线口 伺服驱动系统正转反转及速度控制是由数控系统进行控制的。如图 1-5 所 示。 四川职业技术学院毕业设计 - 12 - 图 15 驱动配置接线接口 6 整机电气参数调试 6.1 准备工作 普通车床数控化改造后，机床不能正常工作，必须通电检查，对整机系统 要进行参数设置和调试。在系统通电前做好以下准备工作： 仔细检查机械和电器安装是否完成，保证无接线错误，避免烧坏模块。 准备好用户手册，SINUMERIK 802D base line 操作和编程手册。 准备好 PC/PG，用于数据保护和调试。 准备好 ToolBox。 6.2 配置轴参数 首先设置参数让轴动起来。选用西门子的 802D 系和 611 驱动器以及 1FK7 伺服电机。把系统和驱动器电动机连好后，电动机可能不会动。这时就需设置 机床数据、轴数据等参数，要通过工具软件设定电动机参数。 根据简明书册配置参数，注意：参数不要搞混淆了，有些参数含义不同， 其次，用 SIMOCOMU 配置 611U，PLC 变成无误，轴应该就可以动起来。接着要定 义很多 M 指令，比如选择起动、停止、功率、喷水开、喷水关等，因为是单轴， 还有回零等问题。 6.3 引导系统 接通电源正常引导系统，如无故障显示，系统进入 JOG 运行方式下回参考 点状态，调试顺序为先确定机床的回参考点减速开关是否正常，然后检查以上 参数。如果轴不动，说明参数有问题，应检查 MD30130模拟给定量输出到轴 控制口，30200主轴有编码器反馈，30240主轴带测量系统，34200电动机 编码器参考点零脉冲等参数的设置。 系统第一次开机会自动产生一个初始状态，所有的存储区初始化，所存储 的标准值作为初始值。 四川职业技术学院毕业设计 - 13 - 6.4 设定传动系统的机械参数 31030丝杆螺距，31050减速箱电动机端齿轮齿数，31060减速箱丝杠 端齿轮齿数。 6.5 根据电动机设定相关的速度 电动机转速=轴速度/丝杆螺距。32000最大轴速度 G00，32010点动快 速，32020点动快速，32260电动机额定转速，36200坐标极限速度。 6.6 回参考点设置 首先进行机床回参考点调试。在 802D 安装调试手册上找到有关在回参考点 模拟下的参数号。与参考点有关的几个参数号的含义：34000减速开关生效， 34010减速开关方向，34020寻找减速开关速度，34040寻找零脉冲速度， 34050接近开关反向，34060找接近开关最大距离，34070参考点定位速度， 34080检测到零脉冲后的移动距离，34100参考点位置值。802D 系统的很多 功能都建立在参考点的基础上。如自动方式、MDA 方式、LEC 补偿等只有在回参 考点后才能操作生效。第一次回参考点时务必小心，避免碰撞。 6.7 软件限位及反向间隙设置 回参考点确定后，应该设置软件限位。36100轴负向软限位值，36110 轴正向软限定位值。 测试反向间隙，并进行反向间隙补偿，32450反向间隙。 6.8 主轴参数设置 该机床需要加工螺纹，所以主轴参数配置如下，主轴参数号的含义：30130 模拟量输出，30240主轴带测量系统，36300主轴最大转速，30200主轴 有编码器反馈。通过这些参数的设置，主轴就可以在点动模式下运行。 6.9 坐标轴参数及驱动特性设置 由于 X 轴和 Z 轴配置基本一致，所不同的是 Z 轴电动机带抱闸，而 X 轴电 动机不带抱闸，下面只讲 X 轴参数的主要配置。 参数设置根据调试情况可作适当调整，直到电动机均运行良好。坐标轴的 运动是由 PLC 控制，PLC 判断检测外部信号，如果条件具备，就置位使能，X 坐 四川职业技术学院毕业设计 - 14 - 标轴就可以运行。 伺服电机的动态特征调试是通过调整伺服驱动 SIMODRIVE 611U 上的微调 电位器进行的。调试时可利用示波器通过伺服驱动 SIMODRIVE 611U 的测试点， 监控并调整速度跟随特性。当速度环调试完毕后可根据实际情况适当调整位置 增益。位置环增益参数为 MD32200。为了增加安全性，除了硬限位外，还可设 置软限位。参数 MD36100、MD361520 为一、二级负软限位；参数 MD36110、MD36130 为一、二级正软限位。可根据工作需要的实际情况设置。软 限位只有在回参考点之后才生效。 6.10 补偿 SINUMERIK 802D 有三种补偿：背隙补偿，螺补，自动漂移补偿。背隙 补偿是补偿机械间隙，如反向间隙;LEC 是对坐标轴进行补偿；自动漂移补偿是 对因为温差而产生的漂移补偿。 通过以上参数设置，主轴可以在点动模式下运行。 6.11 调试结束 （1）密码保护 把用于保护级 2 的缺省值“EVEVING”更改为自己的密码。如果在调试过程 中