毕业设计范文二

1、精选优质文档-倾情为你奉上常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学 号： 系 部： 机械工程系 专 业： 数控设备运用与维护 题 目： 采用FANUC-18I系统的TOM-850A加工中心电气控制设计(电气图设计一)指导者：苌晓兵评阅者： 2008年 04 月 毕业设计（论文）中文摘要通过对FANUC18i数控系统的研究，清楚地了解数控系统在数控机床的重要性以及在整台机床的作用，并且根据最初的设计意图，围绕着FANUC18i数控系统首先提出TOM850A加工中心的电气控制要求，然后通过对电气原理图设计过程的论述，最后用绘图软件绘制电气原理图。这次研究的主要目的就是对数控系统及电气原理图

2、有深入的了解，为提高机床的安全、可靠运行提供保障，而且能够熟练使用绘图软件且绘制PLC梯形图和电气原理图。关键词：数控系统 加工中心 电气控制 自动换刀 可编程逻辑控制目录1 绪论···································

3、··························11.1 FANUC-18i系统·····················&#

4、183;···························11.2 TOM-850A加工中心···················

5、83;·························21.3 论文目的·······················

6、································21.4 研究设想················

7、83;······································21.5 数控机床的基本概念·········&

8、#183;···································31.6 奥秘探究：数控机床如何实现如此强悍的功能··········

9、·············71.7 FANUC Series 18i数控系统·································

10、;······112 TOM-850A加工中心电气控制设计··································142.1 加工中心电气控制要求···

11、83;······································142.2 电气控制原理图设计理论········

12、3;·······························152.3 电气控制原理图设计步骤················

13、;························162.4 PLC的设计························

14、;····························22结论·····················&

15、#183;·········································25致谢·······

16、83;·················································

17、83;·····25参考文献···········································

18、83;··············251 绪论1.1 FANUC-18i系统FANUC-18i系统由下列各部分组成：1.1.1 CNC系统：FANUC-18i数控系统结构形式有两种，一种为分离型CNC系统（CNC系统和显示装置是分体的），另一种为超薄型CNC系统（CNC系统与显示装置一体化）。a）8.4”彩色液晶（LCD）显示器：4096色、256色可以同时显示，色彩丰富，清晰度高。带全功能键盘，包括NC键盘、机床控制键盘和进给倍率、主轴倍率开关。其背面的

19、主板拥有超大规模集成芯片，强悍的80486或PENTIUM系列处理器，还有ROM和RAM存储器等等硬件。b）拥有丰富的接口A.模拟量接口：与伺服机构连接，完成位置控制，包括伺服输出和反馈输入，还完成主轴速度控制。B.键盘棉板和显示接口：实现人机相交互C.开/关量接口：与机床强电柜连接D.外部设备的通信接口：串行RS-232c）强大的软件支持 1)系统软件：为实现CNC各项功能所编制的专用软件。 :控制软件输入译码刀具补偿速度项处理插入运算位置控制等 :管理软件系统管理诊断 2)应用软件： NC零件程序 PLC用户程序1.1.2 FANUC-18i主轴驱动单元。主轴驱动单元一般包括主轴放大器、主

20、轴电动机、主轴传动机构及主轴编码器等，实现数控机床主轴的速度和位置控制、主轴与进给轴的同步控制、主轴准停与定向控制等。本系统采用的主轴驱动型号为SPM-11，额定功率11KV。1.1.3 FANUC-18i进给伺服驱动单元。进给伺服驱动单元包括伺服放大器、伺服电动机、进给传动机构、机械负载（如工作台）及位置检测装置等，实现数控机床进给装置的速度与位置控制。本系统采用主轴驱动型号为SVM2-40/40，用来控制X、Y、Z三轴。1.1.4 连接电缆。用于连接CNC控制器和外围设备。如COP10A,此为高速伺服串行总线（FSSB）接口，为光缆接口。1.2 TOM-850A加工中心：本型号TOM-85

21、0A加工中心采用FANUC-18i数控系统，共控制4个轴，分别为X、Y、Z、SP（Spindle）。采用盘式刀库，容量为24把，并具有定址换刀功能。1.3 论文目的：通过对“采用FANUC-18i系统的TOM-850A加工中心电气控制设计”，达到能对该型加工中心电气控制要求，能够描述该型加工中心电气控制原理图设计过程，并具备用AutoCAD绘图软件绘制该型加工中心电气原理图的目标，最终感性与理性认识本专业知识，养成一个具有设计者应有的素质，并为日后的学习与工作打下扎实的专业基础，并在自己平凡的岗位上做出不平凡的业绩。1.4 研究设想：中国目前已经号称世界工厂，制造业飞速发展，我们国人都感到无比

22、自豪，五千年的历史积淀，终于又有可能让中国屹立于世界民族之林。但是作为制造业基础的居于产业链上游的装备制造业（机械工业）却没有什么核心竞争力，在材料、关键工艺、数控以及大型关键成套设备制造等领域，我们与日本和德国这些机械强国有着巨大的可怕的差距。当然，不仅在机械方面，就是在电气方面，我们与德国老大，瑞士机床等国家有着很大的差距，这种差距让我看着很害怕，一个关系到国计民生关键的产业竟然如此的落后，真是另人寒心。在实习的这半年的时间，让我感觉国产设备总没有日本设备制作得精细，耐用和人性化。日本设备可以制造得非常标准，规规矩矩，无论是机械设备还是配套的电气布线方面，都制作得非常认真，这也许做人做事的

23、精神方面也应有一定的距离。所以设计一个比较合理、优秀的电气图，也许改变不了现在中国制造业的现状，但可以最大的发挥一个人在社会上做人的最大的价值，把平凡的事情做好，让中国有限的资源发挥到最大化，为社会创造更多的价值。这样就为机床的生产的电气布线打下一个基础，缩小点差距，好让同行看得出我们中国在发展，让他们有压力！1.5 数控机床的基本概念1.5.1 数控技术与数控机床 数控技术，简称数控（NC: Numerical Control），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（CNC: Computerized Nume

24、rical Control）。为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统（Numerical Control System）,数控系统的核心装置是数控装置（Numerical Controller）。采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。加工中心MC(Machine Cente

25、r)是带有刀库和自动换刀装置（ATC: Automatic Tool Change）的数控机床。它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起，工件在一次装夹后，可对其进行铣、镗、钻、扩、绞及攻螺纹等多工序加工，主要用来加工箱体类零件。近年来又出现了许多车削加工中心，几乎可以完成回转体零件的所有加工工序，车削加工中心除了基本的X、Z轴外，还有回转轴C轴和附带的Y轴。加工中心实现了一次装夹，一机多工序的加工方式，有效的避免了零件多次装夹造成的定位误差，大大提高了加工精度、生产效率和自动化程度。在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（APC: Auto Pallet Chang

26、er）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（FMC: Flexible Manufacturing Cell）。FMC不仅实现了工序的集中和工艺的复合，而且通过工作台（托盘）的自动交换和完善的自动检测、监控功能，可以进行一定时间的无人化加工，从而进一步提高了设备的加工效率。FMC既是柔性制造系统的基础，又可以作为独立的自动化加工设备使用，因此其发展速度较快。在FMC和加工中心的基础上，通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理，这样的制造系统称为柔性制造系统（FMS: Flexible Manufacturing System）。FMS不仅可

27、以进行长时间的无人化工作，而且可以实现多品种零件的全部加工或部件装配，实现了车间制造过程的自动化，它是一种高度自动化的先进制造系统。随着科学技术的发展，为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合，构成的完整的生产制造系统，称为计算机集成制造系统（CIMS: Computer Integrated Manufacturing System）。CIMS将一个工厂的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段，它是

28、实现柔性制造系统(FMS: Flexible Manufacturing System)的必要装备之一。1.5.2 数控机床的基本组成数控机床的基本组成包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统及机床本体，如图（1）所示：图（1）a）加工程序：根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式，将刀具的移动轨迹、加工工艺过程、工艺参数、切削用量等编写成数控系统能够识别的指令形式。这个过程为编写加工程序。b）输入/输出装置： 它的作用是进行数控加工或运动程序控制、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备都必备

29、的最基本的输入/输出装置。此外，根据数控系统的不同，还可以配光电阅读机，磁带机或软盘驱动器等。作为外围设备，计算机是目前常用的输入、输出装置之一。c）数控系统：它是数控系统的核心。它由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、处理和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作。 在这些控制信息和指令中，最基本的是坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量指令。它经插补运算后生成，提供给伺服驱动，经驱动器放大，最终控制坐标轴的位移。它直接决定了刀具或坐标轴的移动轨迹。此外，根据系统和设备的不同，如

30、：在数控机床上，还可能有主轴的转速、转向和起、停指令；刀具的选择和交换指令等辅助指令。在基本的数控系统中，它们是通过接口，以信号的形式提供给外部辅助控制装置，由辅助控制装置对以上信号进行必要的编译和逻辑运算，放大后驱动相应的执行器件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置往常指令规定的动作。d）伺服系统：它通常由伺服放大器（亦称驱动器、伺服单元）和执行机构等部分组成。在数控机床上，一般采用交流伺服电动机作为执行机构，有些先进的高速机床上，使用直线电动机。有些简易机床采用步进电机作为执行器件。伺服放大器的形式决定于执行器件，它必须与驱动电机配套使用。1.5.3 数控机床与普通机床的区别述说了很多关

31、于数控机床的概念以及组成，那么它究竟有哪些优势呢？它与普通机床有那些区别呢？a）复杂零件加工数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。b）高精度c）加工稳定可靠实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。d）高柔性加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统FMS。e）高生产率数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的 35 倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至

32、几十倍。f）劳动条件好机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好。g）有利于管理现代化采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。h）投资大，使用费用高i）生产准备工作复杂由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。j）维修困难数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高，对维修人员的技术要求很高。1.5.4 数控机床的应用范围数控机床是科学进步的又一大发明，它与普通机床有着自己独特的优点，那么究其应用怎么样呢？适合什么样的应用场合呢？a）批量小而又多次重复生产的零件； b）几何形状复杂的零件； c）

33、贵重零件加工； d）需要全部检验的零件； e）试制件。1.6 奥秘探究：数控机床如何实现如此强悍的功能俗话说：水流有极，创意无限！数控机床有如此强悍的功能，是由它内部的优化设计，完善的软件编制，一软一硬，才能够相得益彰，这不能不说是创新的好处，下面将一层一层拨开“洋葱”，展示伟大数学与现代制造科技的智慧。1.6.1 CNC系统的基本配置CNC系统是一个数控机床的核心部件，它相当于一个的大脑，进行着译码与计算等等复杂的工作。现在以FANUC Series 0i-c为模型，来论述CNC系统的基本作用与原理，这样就能对数控机床的基本组成部分实现更进一步的了解，就能更清楚知道数控机床的优势所在的原因了

34、，如图(2)：图（2）机床的CNC控制是集成多学科的综合控制技术。上图是一台典型的CNC控制系统。从图中可见，一台CNC系统包括：a) CNC控制单元（数值控制器部分）。b) 伺服驱动单元和进给伺服电动机。c) 主轴驱动单元和主轴电动机。d) PMC(PLC)控制器。e) 机床强电柜（包括刀库）控制信号的输入/输出（I/O）单元。f) 机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元中）。g) 外部轴（机械）控制单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴。h) 信息的输入/输出设备。如电脑、存储卡、键盘、专用信息设备等。i) 网络。如以太网、HSSB(高速数据传输口)、RS-232C等

35、和加工现场的局域网。1.6.3 CNC系统的基本硬件模块CNC单元（控制器部分）的硬件实际上就是一台专用的微型计算机。是CNC设备制造厂自己设计生产的专门用于机床的控制的核心。下图为CNC单元内的基本硬件模块，如图（3）：图（3）从此框图中可以看出，CNC是整个数控系统的核心部件，是整个机床运行的桥梁，任何一个元件或者是设备都直接或间接的通过总线与CNC相联系着。本论文的要求是对数控机床的强电部分和弱电部分进行设计，以达到与CNC能够和谐工作，并且发挥到最大的作用。从此图中可以看出来，FANUU的产品线都是走的高精尖的方式，也可以说它赢利的范围是最广的，竞争对手是最少的，当然利润也是超级的高，

36、这就体现了知识就是力量，创新更是力量中的力量，想哪天，我们可以超越FANUC，收购SIEMENS，这才象中国真正的崛起。下图可以清晰的看出来为什么FANUC-18i数控系统需要使用高速的32位CPU，因为它担负着运算、存储和控制等多重任务。高速的32位微处理器可以使数控系统的输入、译码、计算和输出等环节都在高速下运行，同时提高了多轴联动、进给速度和分辨率的指标。如图（4）图（4）1.6.4 CNC系统基本的控制功能模块CPU在数控系统的作用可以说是及其重要，但万物都是一个和谐的整体，缺少任何一个整体的功能都会大打折扣，它们之间的功能的实现都是紧密相连：如图（5）图（5）1.7 FANUC Se

37、ries 18i数控系统世界在变，那没有变的只有变化。随着时间的年轮滚滚向前，科技的不断进步，FANUC公司发布了FANUC16i系列数控系统。FANUC Series 18i数控系统属于16i系列，它是在20世纪90年代末，随着网络技术的发展，FANUC公司开发出具有网络控制功能的超小型CNC系统。在FANUC16i系列中，它是由上代CNC系统的实际成果运用中得来的，它适用范围广泛，是一种高精度纳米数控系统。1.7.1 FANUC Series 18i系统的特点a）以纳米为单位计算发送到数字伺服控制器的位置指令，在与高速、高精度的伺服控制部分配合下实现高精度加工。通过使用告诉RISC处理器，

38、可以在进行纳米插补的同时，以适合于机床性能的最佳进给加工。纳米插补平滑的位置指令，与高速、高精度的伺服控制配合实现了高精度的加工。如图（6）：图（6）b）超高速串行通行。利用光导纤维将CNC控制单元和多个伺服放大器连接起来的高速串行总线，可以实现高精度的数据通信并减少了连接电缆及降低故障率。内嵌式以太网（21i为选配），用内嵌以太网或PCMCIA以太网卡可以灵活地与网络集成。用以太网可以连接FANUC LADDER-III和伺服调试工具,如图7：图7c）丰富的网络功能。系统具有内嵌式以太网控制板，可以与多台计算机同时进行高速数据传输，适合构建在工厂加工线和工厂之间进行数据交换的生产系统。d）进

39、给伺服系统采用高响应向量HRV（High Response Vector）控制的高增益伺服系统，可以实现高速加工。为了避免机械谐振，系统增加了HRV滤波器，实现稳定的高增益伺服控制。为实现高速、稳定的进给，系统采用高性能i系列交流伺服电动机、高精度的电流检测和高分辨率的脉冲编码器以及高性能伺服控制。e）主轴控制采用高速DSP（Digital Signal Processing），改善控制软件算法（主轴HRV控制），提高了电路的响应性和稳定性。通过控制回路运算周期的缩短和高分辨率检测回路的有机结合及高性能i系列交流主轴电机，实现高响应和高精度的主轴控制。f）使用专用PMC处理器高速处理大规模的顺

40、序控制。用以太网或RS-232通信接口与计算机相连，在Windows系统下启动编程开发工具FAPT LADDER-，只要通过在线远程操作即可进行梯形图监控和编辑。通过多窗口画面，可以进行高效率的顺序程序开发。 顺序程序由专用的PMC处理器执行。这样可以高速处理大规模的顺序控制。PMC基本质量执行时间 0.033s/步 ，梯形语言程序容量 最大64,000步，如图8：图8g）能够实现远程诊断。系统可以通过因特网将维护信息发送到服务中心，进行信息传递及数据处理，实现远程故障诊断、处理及信息的反馈。h）还有一些个性化的功能。如：画面显示和操作的个性化。:用C语言进行程序设计。:机

41、床制造商独自创造独特的画面。该画面可以放在CNC的标准画面中。:支持多窗口显示。:可以制作使用触摸面板的操作画面。:利用画面制作支援工具“FANUC PICTURE”，通过安排按钮等部件即可方便地制作独自的画面，如图9：     C语言执行程序画面例FANUC PICTURE编辑画面例图9所有的先进数控机床都离不开先进的数控系统，当然有了它也得有好的机械和电气去支撑，这样才得以为先进的数控系统添光彩，才能够发挥一个强大的数控系统的功能。2 TOM-850A加工中心电气控制设计2.1 本加工中心电气控制要求：基于绪论的原理论述和图示可以提出采用F

42、ANUC-18i系统的TOM-850A该型加工中心电气苛刻的控制要求：a) 本机床如果使用三相五线制电源，需要将电柜内电源输入端PE和N之间的短接线拆除。使用三相五线制可以使机床更好的信号的干扰。三相五线制中五线指的是：3根相线加一根地线一根零线。一般用途最广的低压输电方式是三相四线制，采用三根相线加零线供电，零线由变压器中性点引出并接地，电压为380/220V，取任意一根相线加零线构成220V供电线路供一般家庭用,三根相线间电压为380V，一般供电机使用。三相五线制比三相四线制多一根地线，用于安全要求较高，设备要求统一接地的场所。三相五线制的学问就在于这两跟"零线"上,在

43、比较精密电子仪器的电网中使用时,如果零线和接地线共用一根线的话,对于电路中的工作零点会有影响的,虽然理论上它们都是0电位点,如果偶尔有一个电涌脉冲冲击到工作零线,而零线和地线却没有分开,比如这种脉冲却是因为相线漏电引起的,再如有些电子电路中如果零点飘移现象严重的话那么电器外壳就可能会带电,可能会损坏电气元件的,甚至损坏电器,造成人身安全的危险。零线和地线的根本差别在于一个构成工作回路,一个起保护作用叫做保护接地,一个回电网,一个回大地,在电子电路中这两个概念是要区别开来的,在正规公司里,这两根线规定要分开接。现在实际中还有一种三相六线的接法,除工作零线,保护接地外,还专门另配一路接地线,这根线

44、跟设备地线分开来接,不与其他任何线相接,用做对仪器设备的保护,因为电气件的损坏往往只几微秒的时间,所以要将误动作电流更快的引回大地,需要仪器直接接地.b)本机床TOM-850A 15KVA，电源的进线处的保险丝容量推荐为30A，电源直径6。在选择保险丝时，要充分考虑各个方面，如：在整个电网的容量等。c)确保机床的接地线已经与车间内的接地线可靠连接。d)确保电柜内的连线及各电气元件在运输过程中无松动或脱落现象。e)检查设备进线电源，要求：AC(380±10%) V，(50±1)Hz 测量点：L1，L2，L3 AC(220±10%) V，(50±1)Hz 测

45、量点：L1，L2，L3，PE，Nf)当使用RS232进行DNC通讯时，必须使用2.5平方毫米的导线将计算机外壳与机床的地线可靠地相连，否则会造成计算机与机床的损坏，而且必须在计算机和机床均关闭的情况下才能连接和断开通讯电缆，否则有可能会造成计算机与机床系统NC的损坏。g)电源插座是为了机床调试方便而设置的，禁止插入大于500W的设备，否则会损坏机床。h)采用盘式刀库，容量为24把，定址换刀，该刀库电机采用步进电机，为实现快速选刀，则必须有正反转控制。根据客户要求使用刀库，如盘式刀库，确定换刀数量为24把，要求定址换刀。i) 对机床的抗干扰进行理论分析，把信号的干扰缩小，对电气部分设计进行优化，

46、这样对于机床的稳定、精确运行有利。j)数控机床是一种多功能、智能化、高精度、高可靠性、柔性化的机床，在制造的初期应当注意材料的选择，更应该注意各电气元件的可靠性以及安全性能。k)数控机床的专业术语以及重要性能很重要，这在设计电气是最先考虑，机床应该有什么作用，有什么精度要求！1)精度指标：定位精度、重复定位精度、分辨率、脉冲当量等。2)坐标轴指标：可控轴数 、联动轴数。3)运动性能指标：主轴转速、进给速度 、行程 、换刀时间等。4)加工能力指标：每分钟最大金属切除率。这些重要的指标都得在设计之处细细体量，选折好伺服系统的功能、功率，这为以后的生产有很大的益处。l)为了更好的制造以及维护，甚至为

47、以后生产带来好出，现在把机、电、液、气一体化布局，全封闭或半封闭防护，这样机械结构大大简化，易于操作及实现自动化。m)为了发挥最大的功能效应，也避免浪费，必须对进给传动系统进行选择，如： 步进电机伺服进给系统，直流电机伺服进给系统，交流电机伺服进给系统，直线电机伺服进给系统。2.2 电气控制原理图设计理论2.2.1 电气控制设计：电气控制设计包括a)电气原理图设计：是为了满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。b)电气工艺设计：为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。那么电气控制设计的一般原则是什么呢？a)最大限度的满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这

48、些生产工艺要求是电气控制设计的依据。b)在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求过于自动化和超高性能的指标。c)正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。d)为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。2.2.2 电气控制设计的基本任务和内容电气控制设计的基本任务和内容是根据控制要求，设计和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料等。包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。2.2.3 电气原理图内容设计过程a)拟订电气设计任务书。b)选择电气拖动方案和控制方式。c)确定数控系统，包括伺服系统的功率，伺服电机的类型，转速等等。d

49、)设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术指标与要求。e)设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数。f)选择电气元件，制定元件目录清单。g)编写设计说明书。2.2.4 电气工艺设计内容a)根据设计出的电气原理图及选定的电气元件，设计电气设备总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。b)按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部件的元件目录表。c)根据组件原理电路图及选定的元件目录表，设计组件电器装配图、接线图，图中应反映元件的安装方式和接线方式。d)根据足见装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸。e)设计电气箱。f)汇总总

50、原理图，总装配图及各组件原理图等资料，列出外购件清单，标准件清单，主要材料消耗定额等。g)编写使用维护说明书。2.3 电气控制原理图设计步骤2.3.1 数控系统的选用大家知道，数控系统在机床上占有举足轻重的作用，为此，我们先行选择合适的、符合要求的数控系统。根据下图，我们就可以知道数控系统选择是多么的重要，几乎所有的设备，包括自身以及外围的一些辅助设备都必须与数控系统发生必要的联系。如图10：图10根据对此次设计的要求，选定FANUC-18i这个系列的数控系统，并从FANUC-18I硬件连接手册中找到此表1：名称型号额定功率额定扭矩最大转速CNCFANUC 18i MBPMCPMC-SB7SV

51、驱动PSM-1515KWSPM-1111KWSVM2-40/40SVM1-40伺服电机8/3000i (X轴)1.5kw8Nm3000rpm8/3000i (Y轴)1.5kw8Nm3000rpm8B/3000i (Z轴)1.5kw8Nm3000rpm主轴电机8/8000i7.5/11kw8000rpm知道了伺服、伺服电机以及主轴电机的功率，为后续的电气设计作铺垫。2.3.2 数控系统硬件的选用a) 进线电源的开关、冷却和主轴电动机的主回路控制该控制线路是由按钮、低压断路器、交流接触器、接线端子等低压电器元器件组成。在此加工中心，选折的换刀电机必须换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具容量，

52、体积小，稳定可靠。选折盘式刀库（另有链式、塔式等），选刀方式为任意选刀。如图11：图11刀库电机的正反转转控制通过两个接触器KM3-1，KM3-2实现的，如果电机正转是由接触器KM3-1的主触点依次连接380V主电路的U31，V31，W31相，那么电机反转只要在380V主电路线路换一个相序连接到接触器KM3-2的主触点即可。1）正转控制当KA20小型继电器得电，接触器KM3-1线圈得电，从而KM3-1主触头闭合，电动机正转，同时KM3-1的常开触头闭合，KM3-1的常闭触头断开。2）反转控制当KA21小型继电器得电，接触器KM3-1线圈失电，KM3-1的常闭触头闭合，接触器KM3-2线圈得电，

53、从而KM3-2主触头闭合，电动机开始反转，同时KM3-2的常开触头闭合，KM3-2的常闭触头断开。为了避免正转和反转两个接触器同时动作造成相间短路，在两个接触器线圈所在的控制电路上加了电气联锁。即将正转接触器KM3-1的常闭辅助触头与反转接触器KM3-2的线圈串联；又将反转接触器KM3-2的常闭辅助触头与正转接触器KM3-1的线圈串联。这样，两个接触器互相制约，使得任何情况下不会出现两个线圈同时得电的状况，起到保护作用，从而避免因操作失误造成电源相间短路，这样可以使电路更加的安全可靠。KA20和KA21的得电与失电是由CNC的PMC控制的，当Y1.0这个输出点输出“1”时，KA20得电，刀库正

54、转；当Y1.1这个输出点输出“1”，KA21得电，刀库反转。3) 主回路电源进线采用3相交流380V,50HZ, 3个容断器起到保护作用, 经过380÷(20×0.8)23.7的计算得出QS主开关采用25A的开关。切削液电机M1采用3相380V0.37KW，经过370W÷380V的计算算出了冷却回路的电流, 然后采用了(1.6-2.5)/1.6A的断路器QM1；润滑电机采用3相380V25W,根据冷却回路同样算出了润滑回路的电流,安装了(0.16-0.25)/0.16A的断路器QM2，如图12： 图124)该线路主要电器元件目录:符号 名称 用途 M1 切削液电机

55、 冷却 M2 润滑电机 润滑M3 刀库电机 自动换刀FU 容断器 起到保险丝作用QS1 主开关 接通断开主回路QM1、2、3 断路器 主回路保护 KM1、3-1、3-2 接触器 自动的接通或断开电机 b) 直流24V电源输出因为数控系统的特殊性需要24V直流稳压电源，因此在电路中安装了一个14.6A整流电路，24×14.6÷2201.59所以选用了3A的QF5。因为5÷31.7，所以采用了3A的QF6，QF7，QF9。交流220V电压经过整流桥堆变成直流稳压24V电源，直流输出+24V经202用于直流线路的控制，经203线到PMC，经204线到阀控制电路，如图13：图132)该线路主要电器元件目录:符号 名称 用途 QF3 单相断路器 380V/220V控制变压器线路保护QF5 单相断路器 直流输出+24V线路保护TC1 控制变压器 把交流380V转换成交流220VV30 开关电源 AV220V转换成DC24Vc) DC24V控制电路该控制电路是由按钮、行程开关、小型电磁继电器等电器元件组成。1）各轴超极限急停控制机床在正常状态下，各轴超极限急停控制接通,当X轴行程开关SQ1,Y轴行程开关SQ2,Z轴行程开关SQ3任意一个断开,KA1线圈失电, 机床处于急停状态。当处于急停时想