普通车床改数控电气部分的设计

中文名称：普通车床改造为数控电气零件的设计摘要近年来，随着国内各类机床改造需求的扩大，机床改造已逐渐形成一个产业，其中大部分是数控机床的改造。我们的毕业设计团队选择了数控车床设计作为我们的毕业设计课题。设计的目的是提高机床的自动化程度，提高机床的生产率和成品的一致性，降低操作者的劳动强度，降低机床对操作者熟练程度的要求。以数控机床为代表的数控设备的生产和应用水平反映了一个国家的机械和电子工业水平。它的推广应用对提高劳动生产率和产品质量，改变我国落后的制造技术起着极其重要的作用。改造后的机床操作简单，加工效率高，废品率低，成品一致性好；可实现复杂形状的螺纹和轴套零件的加工，可进行开槽、钻孔、扩口等加工，特别适合多品种、中小批量车削加工和工艺适应性。关键词数控机床，变频器，数控，可编程控制器英文名称：普通数控电气零件设计摘要近年来，随着国内各类成型机床改造需求的扩大，机床改造已经逐渐形成了一个行业，其中大部分是数控机床改造。我们的毕业设计组选择系列车床的设计作为毕业设计的课题。设计：的目的是提高机床的自动化程度，提高生产率和加工成品的一致性，降低劳动强度，降低对操作人员训练有素程度的要求。数控设备，尤其是数控机床的生产和应用，反映了一个国家机械和电子工业的水平。加速验收对提高产品质量、生产率和我国制造技术水平具有重要作用。改造后机床达到的效果：机床具有良好的可操作性和适应性，效率高，次品率低，成品一致性好。可加工形状复杂的螺杆和轴套。可车削倒角、钻孔、延伸等，尤其适用于各种小批量加工。具有良好的加工适应性。关键词数控机床，变频器，数控，可编程控制器内容第一章数控机床总体设计4第二章电气原理图设计52.1项目总结和设计要求52.2电气控制电路图设计6第三章数控系统的选择.83.1数控系统的类型83.2 FANUC 0i-A系统10第四章数控机床电气控制124.1逆变器，逆变器电机124.2控制设计14第五章数控机床的逻辑控制165.1主轴S功能和工作台控制175.2模式选择MD1 MD2 MD3225.3用于数控机床的PC225.4操作面板24第6章电气元件的选择256.1功能要求和参数计算256.2接触器和保险丝26的选择6.3选择27保护电机断路器6.4电动机的电弧灭火器应为286.5控制回路隔离变压器选择和保险丝选择286.6电线选择和总空气开关选择29结论31谢谢你参考文献：33篇介绍随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化。随着社会对产品多样化的需求越来越强烈，多品种、中小批量生产的比例显著增加，传统的普通加工设备难以适应高效率、高质量和多样化的加工要求。这就要求加工设备具有高效率和加工精度。然而，传统的普通机床远远不能满足现代生产的需要。随着现代计算机技术和自动控制的飞速发展，信息处理的功能在不断提高，而价格却在不断下降。这使得计算机广泛应用于机械制造业。以数控技术为核心、微电子技术为基础的现代制造技术，将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感检测技术和信息处理技术有机结合，形成一个高度信息化、高度柔性化和高度自动化的制造系统。计算机控制数控机床以其高精度、高灵活性和适用于加工复杂零件的性能，正好满足了当今市场竞争的需要。计算机数控系统，简称CNC，可以根据不同的指令以不同的方式处理信息。由于计算机可以通过软件完全决定数字信息的处理过程，机床具有真正的灵活性，能够处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，从而大大提高了机床控制系统的性能和可靠性。以数控机床为代表的数控设备的生产和应用水平反映了一个国家的机械和电子水平。它的推广应用对提高劳动生产率和产品质量，改变我国落后的制造技术起着极其重要的作用。根据机械设计制造与自动化专业教学大纲的要求，本专业学生熟悉机电产品的设计、制造、使用和维护，培养学生能够灵活运用所学专业课程的知识，具有综合素质和研发能力。本次毕业设计以数控机床设计为主题，是对我们所学基础知识、基本理论和基本技能的综合应用的一次测试，以提高我们分析和解决实际问题的能力，提高我们的实际工作能力。这是对四年研究的总结和回顾。设计要求：本机床采用FANUC0i数控系统，主传动采用变频分段无级调速。主电机功率为11KW，配有液压尾座、自动润滑、冷却、照明等。本文主要讨论数控机床的电气设计，包括系统选择、机床电气原理设计、机床逻辑控制设计、机床电气控制设计、机床电气元件选择等。第一章是数控机床的总体设计该机床包括床身、床头箱、鞍座、Z进给、尾座等。底座为分体结构，具有良好的刚性和可制造性。机床的纵向导轨和横向导轨滑动副采用TSF塑料粘接配合硬化磨削导轨。摩擦系数小，动静摩擦系数相差不大，因此具有良好的耐磨性和可靠的伺服性能。滑动面和滚珠丝杠副采用集中自动润滑系统，确保所有重要零件都能在良好的润滑条件下工作。自动刀架是一种立式四工位工具，无需升降，换刀快捷方便。卡盘为手动或电动卡盘，也可选择液压卡盘。尾座是液压尾座；采用半保护装置，方便了工件的组装和拆卸，并可根据需要方便地调整操作面板的位置。机床的总体布置如图1所示。图1机床总体设计第二章电气原理图设计2.1项目和设计要求总结数控机床是属于半闭环控制系统的全功能数控车床，适用于加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内外圆柱面、锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车削螺纹等。AD系列数控机床是具有铣削功能的高速高效车削中心。除车削功能外，还具有钻铣功能，可实现X、Z、C三轴联动，可用于加工各种轴、盘类零件。能满足黑色金属和有色金属高速切削的速度要求。在机床设计中，主轴、床身和鞍座的刚度分布合理，大大提高了整机的刚度，保证了高速运转和重切削时的稳定性。机床加工精度为IT5IT6，表面粗糙度Ra为Ra0.4m(有色金属)，Ra为Ra0.8m(黑色金属)。作为一种通用性极强的机床，它特别适合加工精密零件。工艺适应性5、高效、高精度、高质量。可广泛用于汽车、摩托车、火车轮毂、活塞、轴套等配件、航空航天、家用电器、液压气动、轴承、仪表、五金阀门等制造零件的批量加工，是一种理想的机械加工设备。该机床具有大的最大切削直径和长的最大工件长度。主轴运动的正反转由两组机械摩擦片离合器完成。主轴制动器采用液压制动器。进给运动的纵向左右运动、横向前后运动和快速运动均由数控系统控制。电气控制的要求是：(1)对于长度较长的工件，为了减少辅助工作时间，除了主轴电机外，还应配备刀架快速移动电机。(2)对于在加工过程中容易产生高温的机床，需要一个普通的冷却泵电机。(3)应有一套局部照明装置和一定的工作状态指示器。2.2电气控制电路图的设计2.2.1主电路设计M1主电机的功率相对较大，超过10KW。然而，由于机器加工仅在机器启动后进行，并且需要主轴的正反转，所以在设计中还应考虑过载保护，并且应使用电流表PA监控汽车的销量，从而可获得如图所示的控制M1的主电路图。其次，针对加工过程中的摩擦问题，设计了一套液压润滑系统。该系统需要两台发动机M2和M6。电路图如附图所示。三个冷却泵电机M3和刀台快速移动电机M4的功率都很小，额定电流分别为0.43安培和2.7安培。为了节约成本和减小体积，交流中间继电器KA3和KA4可分别用来代替接触器进行控制。由于手术台快动电机M3的短期运行，没有提供过载保护，因此可以获得控制M3和M4的主电路图。电路图如图所示。2.2.2控制电源的设计考虑到安全性和可靠性，并满足照明和指示灯的要求，控制变压器TC用于供电。其一次侧为380伏交流电，二次侧为220伏、110伏和24V交流电，其中220伏提供给接触器KM和中间继电器KA的线圈，24V交流电安全电压提供给本地照明电路和指示灯电路。具体接线如图所示。2.2.3。局部照明和信号指示电路的设计操作面板上有一个交流电流表PA，它串联在主轴电机的主电路中，指示机床的工作电流。这样，切割量可以根据电机的工作状态进行调整，使主电机尽可能满负荷运行，提高生产效率和电机的功率因数。照明灯EL、灯开关SA和照明电路保险丝FU，具体电路如图所示。第三章数控系统的选择3.1数控系统的类型市场上有许多性能相似的系统制造商。这种数控系统由于价格低廉，维护相对简单，在市场上得到广泛应用。由于其驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因，退出了数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床普遍采用这种系统。系统分辨率为0.01。系统结构如下：图2开环数控系统的工作原理3.1.2闭环数控系统这种数控系统由于价格低廉，维护相对简单，在市场上得到广泛应用。由于其驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因，退出了数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床普遍采用这种系统。系统分辨率为0.01。系统结构如下：图3闭环数控系统的工作原理3.1.3半闭环数控系统半闭环控制方式为短闭环，位置反馈元件安装在伺服电机的轴端或丝杠端，用于精确控制电机的角度和速度，然后通过精密滚珠丝杠等机械传动结构实现直线位移。因此，可以获得稳定的控制特性，并且可以实现更高的位置增益而不会振荡。传动链上的常规误差可以得到补偿，例如节距和间隙误差。因此，半闭环控制被广泛应用。ss系统的分辨率为0.001。控制结构示意图如下：图3半闭环数控系统的工作原理市场上的数控系统种类很多，主要有FANUC 0i系列、西门子802系列、三菱50L系列等。根据价格合理、技术先进、可靠性高的原则，选择了数控系统。经过综合考虑，选择了高质量、高可靠性、高性价比的FANUC 0i数控系统。系统分辨率为0.001，轴数控制为2，可控制两个伺服电机(6，12)实现XZ插补运动，并可车削端面、外圆、锥面和圆弧面。主轴接口有两个轴，可以控制变频器实现主轴的调速。内置的可编程控制器简化了外部接线，提高了整机的可靠性。图形功能，可在加工过程中预览和模拟刀具轨迹，并在操作过程中显示故障和伺服波形，使维护更加方便。通过RS232与PC机连接，实现处理程序的上传和下载；配有主轴编码器，可加工各种类型的螺纹工件。3.2 FANUC 0i-A系统3.2.1伺服电源容量一、数控控制单元电源控制单元24VDC10 % 3.5A阴极射线管/计量吸入器单元0.8A二。伺服单元的电源额定电压三相交流220伏-15% 10% 2h