普通车床改数控电气部分的设计

1、中 文 题目 ： 普 通 车床 改数 控 电气 部 分设 计摘要近年来，随着国内各种类型机床改造需求的扩大，机床改造 已 经 逐 渐 形 成 了 一 个 产 业 ，其 中 绝 大 部 分 是 数 控 机 床 的 改 造 ，我 们 毕 业设计组选择了数控车床设计作为我们毕业设计的课题。设 计 的 目 的 ：提 高 机 床 的 自 动 化 程 度 ，提 高 机 床 生 产 率 及 加 工 成 品 的 一 致 性 ，降 低 操 作 者 劳 动 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 与 应 用 水 平 反 映

2、 了 一 个 国 家 的机械与电子工业水平。它的推广应用对提高劳动生产率和产品质 量，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。改造后机床达到的效果：易于操作，加工效率高，废品率低， 成 品 一 致 性 好 ；能 实 现 螺 纹 及 形 状 复 杂 的 轴 套 类 零 件 的 加 工 ，能 够 进 行切槽、钻、扩等加工，尤其适用于多品种，中小批量的轮番加工， 工艺适应性。关键词 数控机床，变频器，CNC, PLC英 文题目 Ordinary lathe to numerical controlelectric parts designAbstractIn recent years, tra

3、nsformed the demand along with the domestic various types molding machine bed the expansion, the engine bed transforms already gradually has formed an industry, in which major part was the numerical control engine bed transformation.Our graduate design group choose the design of series lathe as the

4、issues of graduate projection.The purpose of design: Increases automation degree of the machine tool, raise the rate of production and process the consistency of finished product, lower the labor strength, decrease the request for the well-trained degree of operator.The productionand applicationof N

5、C equipments, especially NCmachine tools reflect the level of one country's machine andelectronicindustry. Its acceleratedacceptancehas vitalfunctionfor improving the qualityof products, rate ofproductionand the level of ourcountry's manufacturingtechnique.The result that machine bed attain

6、after reforming： themachine tool has good operability and adaptability, high efficiency, low percent defective, good consistency finished product. It can works screw and shaft sleeve with complicate shape. Can turns chamfer, drill, extend etc, especially in varietykinds and small -sizebatch process.

7、It has good processing adaptability.Key words CNC machine tools , Converter, CNC, PLC目录第 一 章 数 控 机 床 的 整 体 设 计 4第 二 章 电 气 原 理 图 的 设 计 5§ 2.1 课 题 的 概 述 和 设 计 要 求 5§ 2.2 电 气 控 制 线 路 图 的 设 计 7第三章数控系统选用 8§ 3.1 数 控 系 统 的 类 型 8§ 3.2 FANUC 0i-A 系 统 10第 四 章 数 控 机 床 电 控 制 12§ 4.1 变 频

8、 器 、 变 频 电 机 12§ 4.2 控 制 设 计 14第 五 章 数 控 机 床 的 逻 辑 控 制 16§ 5.1主轴S 功能 和 刀 台 控制 17§ 5.2方式选 择MD1 MD2 MD3 22§ 5.3数控机 床用 PC 22§ 5.4操作面 板 24第 六 章 电 器 元 件 选 择 25§ 6.1功能要 求和 参 数 计 算 25§ 6.2接触器 的选 用 和 熔 断器选 择 26§ 6.3保护电 动机 断 路 器 选用 27§ 6.4电动机 电子 灭 弧 器 选用 28§

9、6.5控制回 路隔 离 变 压 器选择 和 熔 断 器 选 择 28§ 6.6导线的 选择 和 总 空 气开关 选 择 29结 论 31致 谢 32参 考 文 献 ： 33引言随着 科学 技术 和社 会 生产 的不 断发 展 ，机械 制造 技术 有了 深 刻的 变 化 。由 于 社 会 对 产 品 多 样 化 的 需 求 更 加 激 烈 ，多 品 种 、中 小 批 量 生 产 的 比 重 明 显 增 加 ，采 用 传 统 的 普 通 加 工 设 备 已 难 于 适 应 高 效 率 、高 质 量 、多 样 化 的 加 工 要 求 。这 就 要 求 加 工 设 备 具 有 很 高 的 效

10、 率 和 加 工 精度。而传统的普通机床已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 理功 能 不断 提 高 ，而 价 格 不 断 降 低 。这 使 得 计 算 机 在 机 械 制 造 行 业 得 以 广 泛 的 应 用 。以 数 控 技 术 为 核 心 的 现 代 制 造 技 术 ，以 微 电 子 技 术 为 基 础 ，将 传 统 的 机 械 制 造 技 术 与 现 代 控 制 技 术 、传 感 检 测 技 术 、信 息 处 理 技 术 有 机 地 结 合 在 一 起 ，构 成 高 度 信 息 化 、高 柔 性 、高 度 自 动 化 的

11、制 造 系 统 。 微机控制的数控机床以其高精度、高柔性及适合加工复杂零件的性 能 ， 正 好 满 足 当 今 市 场 竞 争 的 需 要 。 计 算 机 数 控 系 统 ， 简 称 CNC， 可 根 据 不 同 的 指 令 进 行 不 同 方 式 的 信 息 处 理 。由 于 计 算 机 可 完 全 由 软 件 来 确 定 数 字 信 息 的 处 理 过 程 ，从 而 使 机 床 具 有 真 正 的 柔 性 ，并 可 以 处 理 硬 件 逻 辑 电 路 难 以 处 理 的 复 杂 信 息 ，使 机 床 控 制 系 统 的 性 能 和 可 靠 性大大提高。以数控机床为代表的数控设备的生产与应用

12、水平反映了一个国 家的机械与电子水平。它的推广应用对于提高劳动生产率和产品质 量，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。根 据 机 械 设 计 制 造 与 自 动 化 专 业 的 教 学 大 纲 要 求 ：本 专 业 学 生 熟 悉 掌 握 机 电 一 体 化 产 品 的 设 计 、制 造 、使 用 与 维 修 ，培 养 学 生 能 够 灵 活 运 用 所 学 专 业 课 程 知 识 ，具 有 研 究 开 发 的 综 合 素 质 与 能 力 ；这 次 毕 业 设 计 以 数 控 机 床 设 计 作 为 课 题 ，是 我 们 综 合 运 用 所 学 的 基 本 知 识、基础理论和基本技能

13、，提高分析解决实际问题的能力,提高实际 工作能力的检验。是对四年学习的一个总结与回顾。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 11KW， 配 置 液 压 尾 座 、 自 动 润 滑 、 冷 却 、 照 明等。本篇主要论述了数控机床的电气设计部分，其中包括系统选用、 机 床 的 电 气 原 理 设 计 、机 床 逻 辑 控 制 设 计 、机 床 5 电 控 制 设 计 、机 床 电器元件选用等。第一 章 数 控机 床 的整 体设 计本机床包括床身、主轴箱、床鞍、Z向进给、尾座等几大部分； 底 座 为 分 体 式 结

14、构 ，刚 性 足 工 艺 性 好 ；机 床 纵 向 和 横 向 导 轨 滑 动 副 采 用 TSF 贴 塑 对 淬 硬 磨 削 导 轨 配 合 ，摩 擦 系 数 小 ，动 、静 摩 擦 系 数 之 差 不 大 ，使 之 具 有 良 好 的 耐 磨 性 及 可 靠 的 伺 服 性 ；滑 动 面 及 滚 珠 丝 杠 副采用集中自动润滑系统，确保了各重要部件都能工作在良好的润滑状 态之下；自动刀架为立式四工位，免抬起，换刀快速方便；卡盘为手 动也可选用电动卡盘或液压卡盘；尾座为液压尾座；采用半防护装置，装卸工件方便，操作面板可根据需要很方便地调整位置。机床整体布置如图1所示图1机床的总体设计第二章电

15、气原理图的设计§ 2.1课题的概述和设计要求数控机床是属于半闭环控制系统的全功能数控车床，适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内、外圆柱面、圆锥面、 圆 弧 面 、 端 面 、 切 槽 、 倒 角 、 车 螺 纹 等 的 加 工 ； AD 系 列 数 控 机 床 是 具 有 铣 削 功 能 的 高 速 、高 效 车 削 中 心 。除 具 有 车 削 功 能 外 ，还 增 加 了 钻、铣功能，能够实现X、Z、C三轴联动，可用于加工各种轴类、盘 类 零 件 。能 够 满 足 黑 色 金 属 及 有 色 金 属 高 速 切 削 的 速 度 需 求 ，在 机 床 设计中对主轴、床身

16、、床鞍的刚度进行合理分配，大大提高了整机的 刚性，确保了高速运转、重切时的稳定性，本机床的加工精度为IT5 IT6，表面粗糙度Ra 0.4卩m(有色金属)，Ra 0.8卩m (黑色金属)。 作为通用性极高的机床，特别适用于精密零件的加工。工艺适应性 5， 效率高， 精度高， 质量高。 可广泛适用于汽、 摩、 火车轮彀、 活塞、 轴套等配件、航 天、家 电、液 压气动、轴 承、仪 器仪表、五 金阀门等 制造业零件的批量加工， 是理想的机械加工设备。该机床的最大车削直径大， 工件最大长度长， 其主轴运动的正反 转依靠两组机械式摩擦片离合器完成， 主轴的制动采用液压制动器， 进给运动的纵向左右运动、

17、横向前后运动以及快速移动都集中有数控 系统控制。 对电气控制的要求是：( 1) 对于长度较长的工件， 为了减少辅助工作时间， 除了配备一台 主轴运动电动机以外， 还应配备一台刀架快速移动电动机。( 2) 对于机床在加工时容易产生高温， 故需配备一台普通冷却泵电 动机。( 3) 要有一套局部照明装置以及一定工作状态指示灯。§ 2.2 电 气 控 制 线 路 图 的 设 计§ 主 电 路 设 计一 主电动机M1的功率较大，超过10KW,但是由于机床加工是在机 器启动后才进行，并且要求主轴的正反转，在设计时还应考虑到过载 保 护，并 采 用 电 流 表 PA 监 视 车 销 量，

18、就 可 以得 到 控 制 M1 的 主 电 路 图 如附图所示。二 对于 在加 工 过程中产生的 摩擦问题我在 设计时设计了一 套液压润 滑 系 统 ， 该 系 统 需 要 两 个 电 动 机 M2 和 M6， 电 路 图 如 附 图 所 示 。三 冷却泵电动机M3和刀台快速移动电动机M4的功率都较小，额定 电 流分别为 0.43A 和 2.7A ， 为了节省成本和缩小体积， 可以分别用 交流中间继电器KA3和KA4替代接触器进行控制。由于刀台快速移动 电 动机 M3 短时间的运行， 故不设过载保护， 这样可以得到控制 M3 和M4的主电路图。电路图如附图所示。§ 控 制 电 源 的

19、 设 计考虑到安全可靠和满足照明及指示 灯的 要求， 采用控制 变压器TC供电，其一次侧为交流380V，二次侧 为交流220V、110V和24V， 其中220V提供给接触器KM和中间继电器KA的线圈，24V交流安全 电 压提 供 给局部照明电路和提 供 给指示 灯电 路， 具体接 线如 附 图所 示。§ 223.局部照明与信号指示灯电路的设计在操作面板上设有交流电流表PA,它被串联在主轴电动机的主 回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整 切削用量使主电动机尽量满载运行，以提高生产效率，并能提高电动 机的功率因数。照明灯EL、灯开关SA和照明回路熔断器FU,具体电

20、 路见图。第三章 数控系统选用§ 3.1数控系统的类型市场上系统厂家很多，性能大同小异。按控制环路分有开环、闭环和半闭环系统。按功能分有高中低三类。主要生产厂商有：日本FANUC公司、西门子公司、广州数控、华中数控等。§ 开环步进伺服系统此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因而 退出数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床一般采用此类系 统。系统分辨率0.01 。系统结构如下：图2开环数控系统工作原理§ 闭环数控系统此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于

21、其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因而 退出数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床一般采用此类系统。系统分辨率0.01 。系统结构如下：图3闭环数控系统工作原理§ 半闭环数控系统半闭环控制方式其闭环环路短，位置反馈元件安装在伺服电机轴端或丝杠端部，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。因此可获得稳定的控制特性， 达到较高的位置增益而不产生振荡。传动链上有规律的误差可以达到 补偿，如螺距及间隙误差等。因此半闭环控制得到广泛的应用。系ss统分辨率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

22、 上数 控系 统的 类 型较 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 来 选 择 数 控 系 统 。经 综 合 考 虑 选 用 高 品 质 、高 可 靠 、高 性 能 价 格 比 的 FANUC 0i 数控 系统 。系 统分 辨 率 0.001 ，控 制 轴 数 2 轴 ，可 控 制 两台 伺服电机（a 6、a 12 ）实现XZ向插补运动，可车削端面、外园、锥 度 、 圆 弧 面； 主轴 接口 2 轴 ， 可控 制变 频 器 实 现 主 轴调 速； 内置 PLC

23、 简 化 了 外 部接 线，提 高 整机 的可 靠 性；图 形 功能 ，实 现加 工时 刀 具 轨 迹 预 览 和 模 拟 ， 显 示 运 行 时 的 故 障 、 伺 服 波 形 使 维 修 更 方 便 ； 通 过 RS232 与 PC 机 相连 ， 实 现 加 工 程序 的上 传与 下 载； 配置 主 轴 编 码器 能加工多种型式螺纹工件。§ 3.2 FANUC 0i-A 系 统§ 伺 服 电 源 容 量一 .CNC 控 制 单 元 的 电 源控 制 单 元 24VDC ±10% 3.5ACRT/MDI 单 元 0.8A二 . 伺 服 单元 的 电 源额定电压

24、三相AC220V 15%+ 10% ± 2HzX 向 伺 服 电 机选 择为 a 6/2000 1.0KW 电 源容 量 1.5KVAZ向伺服电机选择为 a 12/2000 2.1KW 电源容量3.3KVA三. 伺服用电源变压器在一般动作条件下系数取0.6 ,变压器容量为：(1.5 + 3.3 ) X 0.6 =2.88 KVA§外围设 备一 . 显示 器功能： 用来显示程序、参数、图形、诊断并支持机床的操作 控制单元通过视频电缆、电源电缆与其相连二. MDI 单元功能： 用来输入加工程序、设置参数等数据输入控 制 单 元 通 过 MDI 电 缆 与 其 相 连三 手 摇

25、脉 冲 发 生 器 ( MPG)：它广泛应用于机床的手动轴操作。MPG每转输出100个脉冲电信 号，信号分A、B两路，均为方波信号，其相位差为90度。MPG与CNC 通过四根信号线(+5V 0V A B) 相联。CNC通过判断其A、B信号相 位超前或滞后关系来判断MPG正反转，通过检测MPG所发脉冲个数来 控制坐标轴移动的 距离。四. 模拟量输出 接口(主轴控制接口、 进给轴控制接口)数控系统可输出 0- ±10V 的高分辨率模拟量电压信号， 用于控 制主轴的转速。 控制单元与变频器间模拟量的传输使用双绞屏蔽电缆，且屏蔽层接地。五. 主轴编码器主轴编码器与主轴同步转动以获得与主轴同步

26、的位置信号。其主要用于螺纹切削、主轴转速监控及主轴准停等。第四章数控机床电控制§ 4.1变频器、变频电机技术要求：主传动采用变频分段无级调速，变频调速范围1 : 3。 根据技术要求，主电机可采用变频器或主轴伺服单元进行调速控 制。能速度稳定，能实现主轴准停、分度主轴伺服控制：调速范围广全速段机械特性好，具有速度反馈功KWNM15短时讷15rin90额定111060530150004500r/mi n150004500r/min20004000200040000图表1 伺服主轴电机特性变频调速控制：变频器调频范围一般在1-400HZ ，低速段机械特性较差，在低频5Hz以下电机输出扭矩较

27、小。由于无速度反馈功 能速度脉动较高。在低速切削时易产生主轴输出扭矩不够和主轴速度 下降。从图表2变频电机特性曲线可以看出，变频电机在150转（5Hz） 以下运行时特性较软，在150-1500 转范围内运行扭矩输出平稳。合 理选择电机的运行区间完全可以满足技术要求。根据要求调速范围为 1 : 3，我们选择电机的范围为500 3500转，其运行区间被恒扭矩区 完全覆盖，可以满足设计要求.NM变频器具有多种保护功能和故障显示功能，如过电压、欠电压、 过电流、过热等保护。能方便与CNC系统连接，实现电动机的变速控 制。KW15105额定111500 3000r/min60300 150 150030

28、00r/min图表2变频电机特性曲线由以上分析和实践经验可知：变频电机选择为DP160M- 4，变频器 选 择 为 FRN 11 G11S-4 ， 它 们 的 主 要 技 术 参 数 如 下 ：DP160M 4 电机 主 要数 据:额 定 电 压 三 相 380V 额 定 频 率 50Hz 功 率 11KW 额 定 转 矩 71.90NM 额定 电流 22.60A 恒转 矩调 频范 围 5 50Hz 恒功 率调 频 范 围 50-200 HzFRN 11 G11S-4 变 频器 主要 数据 ：额 定 容 量 11KVA 额 定 输 出 电 流 24A 额 定 输 出 频 率 50Hz 额 定

29、电 压三相380V 电源容量 15KVA参数设定参看变频器说明手册过 电 流 、 过 载 保 护 开 关 QF1 选 择变 频 器 额 定 输 出 电 流 24A§ 4.2 控 制 设 计§ 变 频 器 信 号 连 接富士变频器为交流变频调速装置，其控制参数可通过键盘、液晶 显示屏进行设定。其外部接线图如下：图4变频器的接线图R S T三 相380-480V 50Hz 交流电源11 12频率设定模拟量输入FEW REV CM正反转控制X1 X9可选择功能输入信号U V W变频器输出端子接电机30A 30B 30C总报警输出P（ +） P（ ） THR CM 外接制动单元，制

30、动电阻 Y1 Y4 选择功能输出信号§ 变 频 器 控 制变 频 器的 电源 为三 相 交流 380V 50Hz， 其 输 入 经 断 路 器 QF2 接 触 器 KM1 接 入 变 频 器 RST 电 源 输 入 端 子 ， 经 变 频 器 U V W 端 子 输 出 到 变 频 电 机 。 QF2 对 变 频 器 进 行 短 路 过 载 保 护 ， KM1 在 机 床 出 现 紧 急 停 止 时 对 变 频 器进 行断 电处 理 。 QF2、 KM1 的 辅助 触点 引 入 PLC 对 其 进 行 监控。从 数 控系 统的 接 口 输 出 0-10V 频 率 设 定模 拟量 ，

31、经 变 频器 11 12 端 子 引 入 ，对 变 频 器 输 出 频 率 进 行 控 制 ，进 而 对 电 机 的 转 动 速 度 进 行 控 制 。 FEW REV 端 子 对 电 机 进 行 正 反 转 控 制 ， PLC 输 出 的 正 反 转 控 制 信号经中间继电器接入。FEW接通电机正转，REV接通电机反转，同 时 断 电 机 停。 X1 X9 Y1 Y4 端 子 可 选 择功 能输 入 出 信 号。第 五 章 数 控 机 床 的 逻 辑 控 制§ 5.1 主 轴 S 功 能 和 刀 台 控 制§ 主 轴 S 功 能本机床采用四档无级变速，利用M接口实现主轴机

32、械分段换档，利用S接口实现速度控制。根据ISO M功能代码的表述，则其控制流 程如下：图6主轴的S功能控制流程一.主轴变速过程如下：主轴在变频电机的带动下低速正反摆动，此时对应的换档油缸 得电推动变速齿轮进行换档。当变速油缸上方的接近开关给出齿轮到 位信号后，换档结束。输入M03、S100主轴即以100r/min 的速度正 转，输入M04、S150主轴即以150r/min 的速度 反转，输入M05主轴 停。二. 主轴速度控制S功能通过数控系统的模拟量接口来完成。其输出与主轴速度相对应 的+ 10V到10V或+ 10V连续可调模拟量，与变频器结合实现主轴 速度的控制。三. 主轴正转、反转、停止功

33、能使用 M功能的M03、M04、M05代码来实现。执行 M03、M04、M05 指令时，CNC通知PLC来完成M代码的译码工作，相应的输出口动作 通知变频器控制电机实现正转、反转、停止。M03指令 " PLC 译码正转继电器吸合 变频器正转功能接通 返回M03指令结束信号。§ 刀台控制图7刀台的控制流程本机床采用电动四工位刀架控制流程如下：首先系统给出换刀指令如T10、T20、T30、T40,X11.2由于不在刀位其信号状态为高电平，梯形图显示为导通状态，NC输出F26.0、F26.1、F26.2.经译码后，Y1002.3 导通,外部继电器KA3吸合KM4动作刀架电机通电正

34、转，刀架松开并开始转位，1工位霍尔开关信号由低电平“ 0”变为高电平“1 ”。到达2工位霍尔开关 信号由高电平“ 1 ”变为低电平“ 0 ”。刀架继续转动，2工位霍尔开 关信号由低电平“ 0 ”变为高电平“1”。到达3工位霍尔开关信号X11.2 由高电平“1 ”变为低电平“ 0 ”。电机反转，刀架开始锁紧，电机反 转1.8秒后电机停转。图8霍尔元件接线图：图9刀台控制梯形图F7.3刀具T代码选通信号；F1.1系统复位信号；F26.0、F26.1F26.2 NC 刀具指令T代码输出;X1008.4 急停信号;X11.0 、X11.1、X11.2、X11.3 刀具四个工位到达信号；Y1002.3

35、刀架正转；Y1002.2 刀架反转；R中间继电器;SUB3时间继电器.§ 5.2 方式选择 MD1 MD2 MD3方式信号状态MD4MD2MD11编辑EDIT0112存储器运行MEM0013手动数据输入MDI0004手轮1005手动连续1016手动回原点101方式选择信号为格雷码，在进行机床操作时应首先选择机床的工作方式。数控系统检测输入信号来通知当前所选定的操作方式§ 5.3数控机床用PCFANUC 0i-TA 作为基本的功能提供给用户.其软件和硬件被作为CNC系统的基本功能而与CNC其它功能一起设计制造.因此具有较5 的针对性.§ 输入输出信号PC的输入 输出

36、信号有两类，一类直流输入 输出信号，一类交流 输入输出信号。直流输入信号是指机床侧的开关、按钮、继电器触点、传感器等采集到的通断信号。如：限位开关、操作面板上的按钮开关、PC的输入输出接点图10直流输入信号原理直流输出信号来自PC,经驱动电路送至机床侧，驱动继电器线 圈、指示灯信号。图11直流输出信号原理§ 532信号要求DI触点容量:30V DC16mADO最大负载电流 ：200mA 耐压24V + 20%当输出控制对象是电磁阀、电磁离合器等负载时，其工作电压或电流 超过最大允许值必须使用中间继电器。中间继电器线圈两端要并联续 流二极管。§ PC 指 令在设计控制程序时,

37、基本指令用的较多,由于实现数控机床的逻 辑较为复杂, 因此必须借助功能指令来简化编程,如二进制运算、回转 工 作 台 控 制 、一 致 比 较 等 . 就 FANUC 的 PMC-L 来 说 , 基 本 指 令 有 12 种 ， 功 能 指 令 有 35 种 .PMC-L 的 输 入 输 出 信 号F*.*为CNC送PMC信号G*.*为PMC送CNC信号X*.*为机床送PMC信号Y*.*为PMC送机床信号R*.*为内部继电器D*.*为保持型存储器的数据§ 5.4操作面板机床操作面板主要用于手动方式或自动方式下对运动的操作。§ 方 式 选 择1. 自动运行方式（ AUTO）

38、2. 程序编辑方式（ EDIT） 3. 手动数据输入方式（MDI） 4.手动连续进给（JOG） 5.手轮进给方式6.回原点方式§其它功 能1. 单程序段 2. 机床锁紧 3. 空运行 4. 程序跳选 5. 主轴正反停 6. 冷却 启 停 7. 循 环 启 动 8. 进 给 暂 停 9. 急 停 10.XZ 手 动 进 给 按 钮 等第六章 电 器元件选择§ 6.1 功 能 要 求 和 参 数 计 算§ 功 能 要 求1 电源 选用 380V 50Hz ， 三相四线制。2 数控 系采用 FANUC 0i-TA 半闭环控制 系统。3 主 电 机选 用 DP160M 4

39、4. X轴选用6NM电机，Z轴选用12NM电机。5 主轴配有编码器用于车削螺纹和显示主轴转速。6 冷却电机选用 AOB-25 90W 2 极。7 刀架电机选用 120W 2极。8 液压电机选用 AO2-7124-B39 交流控制回路选用交流 110V 50Hz 。10. 工 作 照 明 电 路 选 用 220V 50Hz 。11. 给伺服控制器提供 380V 电源。12. 为防止交流接触器和电机启动或停止干扰系统工作电机进线和 交流接触器线圈两端需加电子灭弧器13. 保 护 断 路 器 有 以 下 功 能 ： 瞬 时 短 路 跳 开 、 电 机 过 载 跳 开 。 控 制 回路与动力回路必须用

40、隔离变压器隔离。§ 功 能 参 数 计 算从机床电气设计手册查出：1 DP160M 4 电 机主 要 数据 : 额 定 电压 三相 380V 额 定频 率 50Hz功 率 11KW 额 定 转 矩 71.90NM 额 定 电 流 22.60A 恒 转 矩 调频 范 围 5 50Hz 恒 功 率调 频范 围 50-200 Hz2冷 却 电 机 AOB-2590W 2 极 2800r/min额 定 电 流 0.32A 。3刀 架 电 机 120W 2极 1440r/min额定电流0.6A 。4液压电机型号:AO2-7124-B3功 率 ： 370W额定电流0.956A§ 6.2

41、接触器的选用和熔断器选择§ 接 触 器 的 选 用1. 控制 冷却 电 机的 交流 接触 器 选用a 线圈 电压 110V 50Hz 。b 主触 头电 压 380V。c 主触 头额 定电 流根 据 经验 公式 ： Icn=Pnx1000/KunIcn=0.09x1000/1x380=0.24A根 据 以上 参数 查 沈 阳二 一三 电器 产 品样 本 第 24 页 选 用 型 号 为 BC98-0911 内 置 电 子 灭 弧 器 额 定 电 流 9A ， 1 个 常 开 辅 助 触 头 1 个常 闭辅 助触 头 ，辅 助触 头额 工 作电 流 6A 额 定绝 缘 电 压 690Ui

42、V 机 械 寿 命 1500 次 线 圈 电 压 110V 50Hz线 圈 功 耗 起 动 95VA 。2 . 控制 刀架 电 机的 交流 接触 器选 用a. 线 圈 电 压 110V 50Hz 。b. 主 触 头 电 压 380V。c. 主 触 头 额 定 电 流 根 据 经 验 公 式 ： Icn=Pnx1000/KunIcn=0.12x1000/1x380=0.32A选 用 型 号 为 BC98-0911 。3. 控 制 变 频 器 的 交 流 接 触 器 选 用a. 线 圈 电 压 110V 50Hz 。b. 主 触 头 电 压 380V。c. 主 触 头 额 定 电 流 Icn=24

43、A选 用 型 号 为 BC98-3211 。§ 6.3 保 护 电 动 机 断 路 器 选 用根据 断路 器过 载保 护 选用 原则 ，断路 器选用 应是 被保 护电 动 机额 定 电 流 的 1.1 1.25 倍 ， 断 路 器 整 定 电 流 调 节 范 围 是 60%-100% 。a. 冷 却 电 机 保 护 断 路 器 选 用 型 号 : M611 0.2-0.63A可 整 定 到0.32A 。b. 刀架电机保护断路器选用型号: M611 0.63-1A可整定到 0.7A ，因 为 刀 架 定 位 时 是 利 用 刀 架 电 机 的 反 转 堵 转 后 压 紧 ，整 定 值

44、应 略 高 一 些。c. 液压电机保护断路器选用型号: M611 1-1.6A可整定到 1.2A 。d. 变频 器保 护 断路 器选 用型 号: M611 24-32A 可整定到 24A。e. 伺服变 压器 保护 断路 器选用 型号 : M611 10-16A 可整定到 10A。 § 6.4 电 动 机 电 子 灭 弧 器 选 用a刀架电机选用苏州四通电器厂产型 号为:SM-1b冷却电机选用苏州四通电器厂产型 号为:SM-1c液压电机选用苏州四通电器厂产型 号为:SM-1§ 6.5 控 制 回 路 隔 离 变 压 器 选 择 和 熔 断 器 选 择§ 控 制 回

45、路 隔 离 变 压 器 选 择JBK3 500. 初 级 线 圈 电 压 为 380V; 次 级 线 圈 为 110V/110VA24V/50VA 220V/250VA§ 熔 断 器 选 择1. 控 制 变 压 器 初 级 熔 断 器 选 择 ： 控 制 变 压 器 初 级 电 流Imax=500VA/380V=1.3AIrn=(1.52.5)Imax (1.52.5) 取 2.5采 用 RT14 4A 。2. 控制变压器次级 110VA 110V 熔断器选择：控制变压 器次级电流Imax=110VA/110V=1AIrn=(1.52.5)Imax (1.52.5) 取 2Irn=2

46、Imax=2x1A=2A 采 用 RT14 2A 。控制变压器次级50VA 24V熔断器选择：其主要为40W照明灯提供电 源采 用 RT14 2A 。§ 6.6 导线 的 选 择 和总 空 气 开 关 选 择§ 导 线 的 选 择依 据 主 电 动机 功率 和 导线 的最 大允 许 通过 的电 流，主 电 机 动 力回 路选用截面积4平方毫米BVR;根据GB5226.1-2002 导线颜色选用黑 色。依 据 冷却 电 动 机功 率 和导 线的 最大 允 许通 过的 电 流 ，主 电 机 动力 回 路 选 用 截面 积 0.75 平 方 毫 米 BVR; 根 据 GB5226

47、.1-2002 导 线 颜 色 选用黑色。依 据 电 动 刀架 电 动 机 功率 和导 线的 最 大允 许通 过的 电 流 ，电 机动 力回路选用截面积1平方毫米BVR;根据GB5226.1-2002 导线颜色选 用黑色。依 据 液压 电 动 机功 率 和导 线的 最大 允 许通 过的 电 流 ，电 机 动 力 回 路选用截面积1平方毫米BVR;根据GB5226.1-2002 导线颜色选用黑 色。依 据 控 制 回 功 率和 导 线的 最大 允许 通 过的 电 流 ，控制 回 路 选 用 截 面 积 0.75 平 方 毫米 BVR; 根 据 GB5226.1-2002 导 线颜 色 选 用 红

48、色 。接地 保护 回路 依据 负载选 用截 面积 0.75 平 方毫 米 BVR； GB5226.1-2002 导 线颜 色选 用黄 绿双色§ 总 空 气 开 关 选 择 依据各控制回路所需电流总和：I = 主电 机 22.6A+ 冷却电机 0.32A+ 电动 刀架 0.s6A+ 液压 0.97A+ 其它 2A+ 侗服控制 10A=36.69A.自 动 空 气 开 关 选 用 型 号 为 JCM1 63S/330 50A参 看 有 关 手 册 导 线 直 径 选 4mm2 电 线 载 流 量 为 25A结论经过 几周 的奋 战我 的 毕业 设计 终于 完 成了 。在没 有做 毕业 设

49、 计以 前 觉 得 毕 业 设 计 只 是 对 这 几 年 来 所 学 知 识 的 单 纯 总 结 ，但 是 通 过 这 次 做 毕 业 设 计 发 现 自 己 的 看 法 有 点 太 片 面 。毕 业 设 计 不 仅 是 对 前 面 所 学 知 识 的 一 种 检 验 ，而 且 也 是 对 自 己 能 力 的 一 种 提 高 。通 过 这 次 毕 业 设 计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多， 以 前 老 是 觉 得 自 己 什 么 东 西 都 会 ，什 么 东 西 都 懂 ，有 点 眼 高 手 低 。通 过 这 次 AD 系 列 普 车 数 控 化 改 造 电 气 部

50、 分 的 毕 业 设 计 ， 我 明 白 学 习 是 一 个 系 统 工 程 ，是 一 个 长 期 积 累 的 过 程 ，在 以 后 的 工 作 、生 活 中 都 应 该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在设 计过 程中 ，我通过查阅 大量 有关 数控化 改造 和机 床电 气 部分 的 资 料 ，与 同 学 交 流 经 验 和 自 学 ，并 通 过 网 络 和 学 习 设 计 辅 助 软 件 等 方 式 ，使 自 己 学 到 了 不 少 知 识 ，也 经 历 了 不 少 艰 辛 ，但 收 获 同 样 巨 大 。 在 整 个 设 计 中 我 懂 得 了 许 多 东 西 ，也 培 养 了 我

51、 独 立 工 作 的 能 力 ，树 立 了 对 自 己 工 作 能 力 的 信 心 ，相 信 会 对 今 后 的 学 习 工 作 生 活 有 非 常 重 要 的 影 响 。而 且 大 大 提 高 了 动 手 的 能 力 ，使 我 充 分 体 会 到 了 在 创 造 过 程 中 探 索 的 艰 难 和 成 功 时 的 喜 悦 。虽 然 这 个 设 计 做 的 也 不 太 好 ，但 是 在 设 计 过 程 中 所 学 到 的 东 西 是 这 次 毕 业 设 计 的 最 大 收 获 和 财 富 ，使 我 终 身受益。在毕 业设 计中 ，我通过查资 料了 解到 目前国 内的 设备 数控 化 率还很低，特别是河南省。因此，开 发 普 及型 数 控 车 床 既 是 市 场 的 需 求 ，也 符 合 国 家 发 展 数 控 产 业 的 政 策 ， 具 有 广 阔 的 市 场 空 间 和 现 实意 义。而且随着刀具技术的发展，高速切削、5 力切削技术已日益成熟， 市 场 将 对 数 控 车 床 提 出 更 高 的 要 求 。在 保 持 高 精 度 等 优 点 的 同 时 ，还 必须具有能适应高速切削、5力切削的性能。具有高刚性、高速度、 大 功 率 ，能 适 应 高 速 切 削 、 5 力 切 削 的 机 床 ，将 是 普 及 型 数 控 车 床 的