畢業設計小型數控車床的主軸控制系統的設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 對自身的系統采用比較好的保護電路。 （ 4） FANUC系統所配置的系統軟件具有比較齊全的基本功能和選項功能。對于一般的機床來說，基本功能完全能滿足使用要求。（ 5）提供大量豐富的 PMC信號和 PMC功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編制機床側 PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。 （ 6）具有很強的 DNC功能。系統 提供串行 RS232C傳輸接口，使通用計算機 PC和機床之間的數據傳輸能方便、可靠地進行，從而實現高速的 DNC操作 。 （ 7）提供豐富的維修報警和診斷功能。 FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信息，并且以不同的類別進行分類。 PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可 。 PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。時間繼電器定時精度不高，受環境影響大 。 PLC的特點： 1編程方法簡單易學 2功能強，性能價格比高 3硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 4可靠性高，抗干擾能力強 5系統的設計、安裝、調試工作量少 6維修工作量少，維修方便 7體積小，能耗低。 畢業設計（論文）報告紙 共 26 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二 章電氣原理圖的設計 電源電路 電源電路 見附錄 （圖 1） 原理： D1 — QF1 為電源總斷路器，電源 AC380V 供給變頻器 。 D1— TC1 為控制變壓器，一次側為 AC380V，二次側為 220V，為照明和交流接觸器提供電源。 D1— VC1 為開關電源，為 CNC、CRT\MDI、中間繼電器提供 DC24V電源。 D1— Fu — Fu — Fu — Fu — Fu5為電路的短路保護。 電路 圖 CNC電路圖見附錄 （圖 2） 本課題采用 FANUC公司 POWER 0i MATE 數控系統， CNC電路 圖 ， W1A1為 CNC裝置。 CNC裝置控制 模擬主軸（ 變頻器 JA11） 、主軸位置編碼器 (JA12)、手搖脈沖發生器（ W1GP）及強電柜； M1K1為接通 /斷開繼電器 主軸電路 主軸電路見附錄 （ 圖 3） 原理：采用模擬主軸控制，配置 3Kw、 2880r\min 的交流異步電動機，速度開環控制系統。CNC輸出的模擬信號到變頻器的 10與 15端口，從而控制電動機的轉速，通過設置變頻器的參數，實現從最低轉速到最高轉速的調速。 H1— K1為主軸交流接觸器，接通或斷開主軸動力電源。主軸位置上的編 碼器 H1— GP使主軸能與進給驅動同步控制，以便加工螺紋； M3— K M3— K4為主軸正反轉繼電器，通過 PLC實現正反轉控制。Ｍ１ — Ｋ２為急停，當變頻器有異常情況是，通過１、2端口輸出報警信號到 PLC。 強電電路 強電電路見附錄 （ 圖 4） 當按下急停按鈕 M1SB1時， SB SB3為 CNC接通 /斷開按鈕，發出急停信號 K2停止主軸轉動，打開電源鑰匙 M1SA1,接通中間繼電器 K3， AC220V上電， M3K1為通過 PLC接通主軸電動機接觸器 H1K1的信號。 PLC 輸入、輸出電路 PLC輸入、輸出電路見附錄圖 圖 6 M2SB SB SB3分別為主電動機接通、斷開、循環啟動按鈕；按下急停按鈕時發出急停 畢業設計（論文）報告紙 共 26 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 信號 M1K2，機床立即停止工作；當機床設備異常，出現一個報警信號時，報警燈亮。 M3K1 為接通主軸電動機繼電器， K K4 為主軸正反轉繼電器， HL3 為故障燈。 熔斷器的選擇 熔斷器是一種簡單而有效的保護電器。在電路中主要起短路保護作用，選擇熔斷器時主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。 選 15A，選 RT1832 控制 線路中Ｉ＝ Pｎ \U＝ 12*3\220V= 2A型號為 RT1832 變頻器的選擇 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 按照課題的要求，本課題選用的是 型號的變頻器。 根據生產機械的負載特性、調速范圍、靜態速度精度、起動轉矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器，在變頻器選型前應掌握傳動系統的以下參數： (1)電動機的極數。 (2)轉矩特性、臨界轉矩、加速轉矩。 (3)電磁兼容性。 主要具有以下特點： （ 1） 變頻器效率 96%至 97%； （ 2） 過載能力強，內置制動單元， 5 分鐘內持續時間 60秒 150%(恒轉矩 )負載電流過載，或 1分鐘內持續 3秒 200%過載； （ 3） 起動沖擊電流小于額定輸入電流； （ 4） 各種保護齊全。 由于矢量控制是著眼于轉子磁通來控制電機的定子電流，因此在其內部的算法中大量涉及到電機參數。電機除了考慮常規的參數如電機極數、額定功率、額定電流外，還應考慮定子電阻、定子漏感抗、轉子電阻、轉子漏感抗、互感抗和空載電流。 數控車床用變頻器特點如下： (1)體積小，屬于迷你型產品，占用控制柜空間較小 。 (2)控制方式為正弦 波 SPWM(提供無速度反饋矢量控制 )，控制性能較以前的 VF控制方式性 能上有很大的改善，特別是在低速轉矩上滿足機床主軸的需求， 5Hz時起動轉矩能夠達到 150%以上 。 (3)載波頻率范圍 0~15kHz，減小電機的電磁噪音 。 (4)提供標準的 0～ 10V模擬量接口 (輸入阻抗 47kΩ，輸出阻抗 250kΩ )，能夠與大多數數控 系統接口兼容，通用性強 。 (5)過載能力強， 150%以上額定輸出電流超過一分鐘 。 (6)提供多功能的輸出端子信號，例如零速信號，運轉中信號，速度到達信號，故障指示， 畢業設計（論文）報告紙 共 26 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 滿足系統對于主軸速度狀態的監控 。 (7)自動轉矩補償，滿足機床主軸在低速情況下的加工需求 。 (8)提供三組異常紀錄，供維修人員從側面了解機床主軸實際的運行狀況 。 (9)電機參數自動整定功能，在線識別電機參數，保證系統的穩定性和精確性。 接觸器 接觸器是一種用來頻繁地接通和分斷帶有負載的主電路的自動控制電器。接觸器由電磁機構、觸點系統、滅弧裝置及其他部件四部分組成。其中電磁機構由線圈、動鐵心和靜鐵心組成；觸點系統包括三對觸點、輔助觸點。 工作原理是當線圈通電后，鐵心產生電磁吸力將銜鐵吸合。銜鐵帶動觸點系統動作，使常閉觸點斷開，常 開觸點閉合。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在反作用彈簧力的作用下釋放，觸電系統隨之復位。選擇交流接觸器時主要考慮主觸點的額定電壓、額定電流、輔助觸點的數量與種類、吸引線圈的電壓等級、操作頻率等。 u=380V， II1=8A，選 CJ10— 10 冷卻電機、卡盤電機電路 繼電器 繼電器是一種根據電量參數（電壓、電流）或非電量參數（時間、溫度、壓力等）的變化自動接通或斷開控制電路，以完成控制或保護任務的電器。繼電器用途廣泛，種類繁多。按反應的參數可分為電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、熱繼電器和速度 繼電器等；按動作原理可分為電磁式、電動式、電子式等。 U=220V， I2=， I3=，觸點對數為 4對。 型號選擇 JZ7— 44， 5A， 220V， JZ8— 44， 5A， 24V 變壓器的選擇 變壓器是一種將某一數值的交流電壓變換成頻率相同但數值不同的交流電壓的靜止電器。 變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩壓（磁飽和變壓器） 。自耦變壓器；高壓變壓器（干式和油浸式）等 。變壓器的選擇原則 選擇變壓器的主要依據式變壓器的額定值。 1) 根據實際情況選擇一次額定電壓 U1（ 380V、 220V），在選擇二次額定電壓 U2(二次額定值是指初級加額定電壓時，二次的空載輸出電壓，二次帶有額定負載時輸出電壓下降 5%，因此選擇輸出額定電壓時應略高于份額在額定電壓 )。 2) 根據實際負載情況，確定各二次繞組額定電流 I2 。一般繞組的額定輸出電流應大于或等于額定負載電流。 二次額定容量由總容量確定。根據經驗公式 畢業設計（論文）報告紙 共 26 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ P=K∑ Pi 式中 Pi 電磁元件的吸持功率和燈等負載消耗的功率，單位為 kW； K變壓器的容量儲備系數， K=