數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)改造

1、0 / 26 文檔可自由編輯打印江西工江西工業(yè)業(yè)工程工程職業(yè)職業(yè)技技術(shù)術(shù)學(xué)院學(xué)院畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文題 目 數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 徐榮榮 指導(dǎo)教師 謝燕琴 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級 數(shù)控 111 學(xué) 號 20110147 江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要摘要1 / 26 文檔可自由編輯打印數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它綜合了電子計(jì)算機(jī)、自動控制、自動檢測、液壓與氣動以及精密機(jī)床等方面的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率決定了發(fā)展數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前中國機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是未來工廠自動化的基礎(chǔ)。用普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本

2、高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是將CA6140 型普通車床改造為數(shù)控車床。關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞 數(shù)控 機(jī)床改造 電氣控制系統(tǒng) 變頻器文檔可自由編輯打印目錄目錄前前 言言.1 1一、概一、概述述.2 2（一） 數(shù)控機(jī)床改造的意義 .2（二）車床的性能和精度的選擇 .2（三） 車床數(shù)控改造總體方案 .2二、主軸驅(qū)動及控制二、主軸驅(qū)動及控制.3 3（一） 主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述 .3（二） 數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求 .4（三）交流主軸電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作特性 .5三、伺服驅(qū)動系統(tǒng)三、伺服驅(qū)動系

3、統(tǒng).6 6（一） 概述 .6（二） 伺服系統(tǒng)的組成 .6（三） 伺服系統(tǒng)的基本要求 .7四四 伺服驅(qū)動電機(jī)伺服驅(qū)動電機(jī).7 7五、刀架控制系統(tǒng)五、刀架控制系統(tǒng).8 8（一）刀架電動機(jī)工作原理 .8（二）刀架電動機(jī)接線方法 .10六、電氣圖六、電氣圖.1111（一） 原理圖 .11（二） 系統(tǒng)連接框圖 .12（三） 電氣控制柜布局圖 .13（四）變頻器接線原理圖 .14七、電氣元器件七、電氣元器件的的選擇選擇.1515（一）熔斷器的選用 .15（二）接觸器的選用 .16（三） 熱繼電器的選用 .17（四） 變頻器的選用 .17結(jié)束語結(jié)束語.1919感謝詞感謝詞.1919參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2020

4、附錄：數(shù)控機(jī)床電氣元附錄：數(shù)控機(jī)床電氣元件件明明細(xì)細(xì)表表.2121評語評語.22221 / 26 文檔可自由編輯打印前前 言言數(shù)控車床改造，主要是對原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對局部加以改進(jìn)而成（那些受資金等條件限制，而將傳統(tǒng)機(jī)床改裝成建議數(shù)控機(jī)床的另當(dāng)別論） 。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動面的摩擦阻力大及傳動元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率

5、以及使用壽命等要求?，F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無論是其支承部件、主傳動系統(tǒng)、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此，我們在對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近。 2 / 26 文檔可自由編輯打印一、概述一、概述（一）（一） 數(shù)控機(jī)床改造的意義數(shù)控機(jī)床改造的意義1、節(jié)省資金。 機(jī)床的數(shù)控改造同購置新機(jī)床相比一般可節(jié)省 60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購置費(fèi)的 1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級

6、也只需花費(fèi)購買新機(jī)床 60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。 2、性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。3、提高生產(chǎn)效率。 機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3 至 5 倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 （二）車床的性能和精度的選擇（二）車床的性能和精度的選擇 并不是所有的舊機(jī)床都可以進(jìn)行數(shù)控改造，機(jī)床的改造主要應(yīng)具備兩個條件：第一，機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛性。第二，改造的費(fèi)用要合適，經(jīng)濟(jì)性好。在改裝車床前，要對機(jī)床的性能指標(biāo)做出決定。改裝后的車床能加工工件的最大回

7、轉(zhuǎn)直徑以及最大長度、主電動機(jī)功率等一般都不會改變。加工工件的平面度、直線度、圓柱度以及粗糙度等基本上仍決定于機(jī)床本身原有水平。鑒于以上原因,我們選擇黃山機(jī)床廠生產(chǎn)的 CA6140 型普通車床為改造對象。（三）（三） 車床數(shù)控改造總體方案車床數(shù)控改造總體方案目前機(jī)床數(shù)控改造技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，專用化的機(jī)床數(shù)控改造系統(tǒng)所具備的性能和功能一般均能滿足車床的常規(guī)加工要求。較典型的車床數(shù)控改造方案可選擇為：配置專用車床數(shù)控改造系統(tǒng)，采用伺服電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給運(yùn)動、配置脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)螺紋加工功能、配置自動轉(zhuǎn)位刀架實(shí)現(xiàn)自動換刀功能。 3 / 26 文檔可自由編輯打印本方案選擇下列基本配置和功能： 1、采用 KENT

8、-18T 車床數(shù)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)控制電路采用了高速微處理器，超大規(guī)模定制型集成電路芯片，多層印刷電路板，從而極大地提高了系統(tǒng)的可靠性；在控制面板上，將 CNC 操作面板與機(jī)床操作面板集成為一體，極大地簡化了聯(lián)機(jī)。具有直線和圓弧插補(bǔ)、代碼編程、刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償功能、數(shù)碼管二坐標(biāo)同時顯示、自動轉(zhuǎn)位刀架控制、螺紋加工等控制功能。 2、配有伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量或控制精度一般為：Z 為 0.01mm，X向?yàn)?0.005mm（要與相應(yīng)導(dǎo)程的絲杠相配套）。 3、主電機(jī)采用變頻電機(jī)，固定在電機(jī)底座上，通過皮帶輪、皮帶傳帶給主軸，可使主軸得到由低速到高速的無級變速運(yùn)動，并可實(shí)現(xiàn)正反向旋轉(zhuǎn)。4、具有單步或連

9、續(xù)執(zhí)行程序、循環(huán)執(zhí)行程序、機(jī)械極限位置自動限位、超程報(bào)警，以及進(jìn)給速度程序自動終止等各類數(shù)控基本功能。 4 / 26 文檔可自由編輯打印二、主軸驅(qū)動及控制二、主軸驅(qū)動及控制（一）（一） 主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述 主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運(yùn)動的動力裝置部分。主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動，加工出理想的零件。它是零件加工的成型運(yùn)動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。（二）（二） 數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求 機(jī)床的主軸驅(qū)動和進(jìn)給驅(qū)動有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運(yùn)動通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

10、，不像進(jìn)給驅(qū)動需要絲杠或其它直線運(yùn)動裝置作往復(fù)運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床通常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運(yùn)動。在 20紀(jì) 60-70 年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動機(jī)配上多級齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級變速的驅(qū)動方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動已不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸傳動提出了更高的要求：調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速 為保證加工時選用合適的切削用量，以獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對于具有自動換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應(yīng)各種刀具、工序5 / 26 文檔可自由編輯打印和各種材料的加工要求，對主軸的調(diào)速范圍

11、要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，并減少中間傳動環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。目前主軸驅(qū)動裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍已可達(dá) 1100，恒功率調(diào)速范圍也可達(dá) 130，一般過載 1.5 倍時可持續(xù)工作達(dá)到 30min。主軸調(diào)速范圍:100 至2800r/min。具有 4 象限驅(qū)動能力 要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。 數(shù)控機(jī)床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。為了提高傳動件的制造精度與剛度，采用齒輪傳動時齒輪齒面應(yīng)采用高頻感應(yīng)加熱淬火工藝以增加耐磨性。最后一級一般用斜齒輪傳動，使傳動平穩(wěn)。采

12、用帶傳動時應(yīng)采用齒型帶。應(yīng)采用精度高的軸承及合理的支撐跨距，以提高主軸的組件的剛性。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)增加齒輪寬度，提高齒輪的重疊系數(shù)。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動，采用內(nèi)徑定心。側(cè)面定心的花鍵對降低噪聲更為有利，因?yàn)檫@種定心方式傳動間隙小，接觸面大，但加工需要專門的刀具和花鍵磨床。良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。 數(shù)控機(jī)床加工時，可能由于持續(xù)切削、加工余量不均勻、運(yùn)動部件不平衡以及切削過程中的自振等原因引起沖擊力和交變力，使主軸產(chǎn)生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時甚至可能損壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件，使其無法工作。主軸系統(tǒng)的發(fā)熱使其中的零部件產(chǎn)生熱變形，降低傳動效率，影響零部件之間的相對

13、位置精度和運(yùn)動精度，從而造成加工誤差。因此，主軸組件要有較高的固有頻率，較好的動平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進(jìn)行循環(huán)潤滑。6 / 26 文檔可自由編輯打?。ㄈ┙涣髦鬏S電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作特性（三）交流主軸電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作特性1、結(jié)構(gòu)交流主軸電動機(jī)采用交流感應(yīng)電動機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有帶換向器和不帶換向器兩種。交流主軸電動機(jī)一般采用定子鐵心上作有軸向孔以利通風(fēng)等。尾部通軸安裝有測速發(fā)電機(jī)或脈沖編沖器等檢測元件。2、工作特性主軸電機(jī)的特性曲線：交流主軸電機(jī)的特性曲線與直流主軸類似，如圖 2-1 所示。在基速以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域 1，而在基速以上為恒功率區(qū)域 2 2 1圖圖 2-1 主軸電機(jī)的特性曲線三、伺

14、服驅(qū)動系統(tǒng)三、伺服驅(qū)動系統(tǒng)（一）（一） 概述概述伺服系統(tǒng)亦稱隨動系統(tǒng),是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進(jìn)行動作,從而獲得精確的位置、速度或力輸出的自動控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一機(jī)床移動部件的位置和速度為控制量,接收來自插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件生成的進(jìn)給脈沖指令,經(jīng)過一定的信號轉(zhuǎn)變及電壓、功率放大、檢測反饋,最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床工7 / 26 文檔可自由編輯打印作臺相對于刀具運(yùn)動的控制系統(tǒng)。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床運(yùn)動部件的聯(lián)系環(huán)節(jié),其性能很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能,研究與開發(fā)性能優(yōu)良的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。（二）（二） 伺服系統(tǒng)的組成伺服系統(tǒng)的組成數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺

15、服系統(tǒng)的分類方法有多種。按控制類型可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按用電類型分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)；按反饋比較控制方式可分為脈沖數(shù)字比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)以及全數(shù)字伺服系統(tǒng)。本系統(tǒng)為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。系統(tǒng)原理方框圖如圖 3-1。圖 3-1 伺服驅(qū)動系統(tǒng)原理方框圖（三）（三） 伺服系統(tǒng)的基本要求伺服系統(tǒng)的基本要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)的高性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的高效率、高精度。因此數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動機(jī)、機(jī)械傳動等方面都有很高的要求。1、精度要高為了滿足數(shù)控加工精度的要求,關(guān)鍵是保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和位移精度。2、

16、穩(wěn)定性好進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當(dāng)作用在系統(tǒng)上的擾動信號消失后,系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行,或者系統(tǒng)在輸入的指令信號作用下,系統(tǒng)能夠達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)的能力。3、快速響應(yīng)無超調(diào)8 / 26 文檔可自由編輯打印快速響應(yīng)性是衡量伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的一項(xiàng)重要性能指標(biāo),它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。為了保證輪廓切削精度和低的加工表面粗糙度,要求有良好的快速響應(yīng)特性。4、調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍是指機(jī)械裝置要求電動機(jī)等提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。數(shù)控加工過程中,為保證在任何情況下都能得 最佳切削條件,就要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。四四 伺服驅(qū)動電機(jī)伺服驅(qū)動電機(jī)1、伺服電機(jī)的工作原理圖 4-1

17、 為交流伺服電機(jī)的工作原理。當(dāng)定子三相繞組通上交流電后，就產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速 n s 旋轉(zhuǎn)。由于磁極同性相斥，異性相吸，定子旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子的永磁磁極相互吸引，并帶著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也以同步轉(zhuǎn)速 n s 與旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子加上負(fù)載轉(zhuǎn)矩之后，將造成定子與轉(zhuǎn)子磁場軸線的不重合，轉(zhuǎn)子磁極軸線將落后定子磁場軸線一個 角， 角隨著負(fù)載的增大而增大。在一定的限度內(nèi)，轉(zhuǎn)子始終跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場以恒定的同步轉(zhuǎn)速 n s 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n r 與定子轉(zhuǎn)速相同，且均等于 60f/p（f 為電源頻率，p 為磁極對數(shù)） 。圖 4-1 伺服電動機(jī)的工作原理2、伺服電動機(jī)的選用本系統(tǒng)的伺服驅(qū)

18、動器及伺服電動機(jī)選用與系統(tǒng)配套的型號規(guī)格，直接從數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家購進(jìn)。9 / 26 文檔可自由編輯打印五、刀架控制系統(tǒng)五、刀架控制系統(tǒng)（一）刀架電動機(jī)工作原理（一）刀架電動機(jī)工作原理1、刀架電動機(jī)原理圖 刀架電動機(jī)原理圖見圖 5-1。 MPEW1W2W3RD 3A X 3只J1J2圖 5-1 刀架電動機(jī)原理圖10 / 26 文檔可自由編輯打印2、刀架電動機(jī)控制線路原理圖控制線路原理圖如圖 5-2 所示。 圖 5-2 刀架電動機(jī)控制線路原理圖3、控制方法 當(dāng)換刀時，微機(jī)在 J1 腳發(fā)出 0V 正轉(zhuǎn)信號，同時開始檢測相應(yīng)刀位信號，當(dāng)?shù)都艿轿缓?，相?yīng)刀位線（霍爾元件第 3 腳）輸出 0V 信號，微機(jī)

19、檢測到該信號后，J1 腳撤消正轉(zhuǎn)信號，同時 J2 腳輸出反轉(zhuǎn)信號，延時一定時間后，反轉(zhuǎn)信號撤消，換刀程序完成。延時時間由系統(tǒng)設(shè)定11 / 26 文檔可自由編輯打?。ǘ┑都茈妱訖C(jī)接線方法（二）刀架電動機(jī)接線方法三相電源：（4 芯） 電動刀架：（4 芯）腳號1234意義PEUVW至微機(jī)：（15 芯）腳號123456789101112131415意義T1T2T3T4T5T6T7T8空0V+24VJ1J2空空至電動刀架：（15 芯）腳號123456789101112131415意義T1T2T3T4T5T6T7T80V+24V0V空空空空腳號1234意義PEUVW12 / 26 文檔可自由編輯打印六、

20、六、電氣圖電氣圖（一）（一） 原理圖原理圖圖 6-1 電氣原理圖13 / 26 文檔可自由編輯打?。ǘǘ?系統(tǒng)連接框圖系統(tǒng)連接框圖X X軸軸Z Z軸軸編編碼碼器器S S（電電腦腦）I IO O編編碼碼器器接接口口電電腦腦接接口口限限位位輸輸入入關(guān)關(guān)開開位位限限軸軸X X關(guān)關(guān)開開位位限限軸軸Y YZ Z軸軸伺伺服服驅(qū)驅(qū)動動器器X X軸軸伺伺服服驅(qū)驅(qū)動動器器控控制制接接口口去去接接接接口口反反饋饋接接口口電電源源接接口口Z Z軸軸電電機(jī)機(jī)X X軸軸電電機(jī)機(jī)電電源源接接口口反反饋饋接接口口去去接接口口板板控控制制接接口口2 22 20 0V V電電源源輸輸入入1 1L L1 11 1L L2

21、21 1L L3 3P PE EU UV VW WP PE EU UV VW W1 1L L1 11 1L L2 21 1L L3 32 22 2O OV V電電源源輸輸入入電電源源 2 22 20 0V VI I/ /O O接接口口短短接接關(guān)關(guān)開開零零回回軸軸Z Z關(guān)開零回軸XG GN ND DG GN ND DG GN ND DG GN ND DXPC OUPZPC OUPZPC CINXPC CIN來來自自X X驅(qū)驅(qū)動動器器來來自自Z Z驅(qū)驅(qū)動動器器黑黑白白D DE EC CZ ZD DE EC CZ Z0 0V V1 18 8V V2 24 4V V0 0V VT T1 1橙橙T T2

22、 2黃黃T T3 3蘭蘭T4白H H主主軸軸高高速速L L主主軸軸低低速速L LQ Q冷冷卻卻D DF F刀刀反反D DZ Z刀刀正正A AC C1 11 10 0V VZ ZF F主主軸軸反反ZZ主軸正0VAC17V接口電源驅(qū)驅(qū)動動器器電電源源刀刀架架電電源源圖 6-2 系統(tǒng)連接框圖14 / 26 文檔可自由編輯打?。ㄈㄈ?電氣控制柜布局圖電氣控制柜布局圖Z Z軸軸電電機(jī)機(jī)X X軸軸電電機(jī)機(jī)Z Z軸軸伺伺服服驅(qū)驅(qū)動動器器X X軸軸伺伺服服驅(qū)驅(qū)動動器器控控制制口口控控制制口口反饋口反反饋饋口口去去接接口口板板1 1L L1 11L21L3P PE EU UV VW W1 1L L1 11

23、 1L L2 21 1L L3 3P PE EU UV VW W控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)去去接接口口板板X X軸軸電電機(jī)機(jī)t tr rr rt tD DE EC CZ ZD DE EC CZ ZT T4 4( (白白) )T T3 3（蘭蘭）T T2 2( (黃黃）T T1 1（橙橙）0 0V V2 24 4V V1 18 8V V0 0V VI I/ /O O接接口口G GN ND DG GN ND DG GN ND DG GN ND D黑黑X XP PC CO OU UT TZ ZP PC CO OU UT TX XP PC CI IN NZ ZP PC CI IN N黑黑白白 白

24、白刀刀架架電電源源驅(qū)驅(qū)動動器器電電源源來來自自X X軸軸驅(qū)驅(qū)動動器器來來自自z z 軸軸驅(qū)驅(qū)動動器器3KML1U1V1WRSTU10V10W101L1 1L21L33TC1U1V1W2U2V2W21U21V12W1520TDA1L2L3L電源進(jìn)線U1010V10W11U11V11W1KM2KMFR2U2V2W11U11V11W2U2U2V2V2W2W12W12W12V12V12U12U20U21U21W20W21U20V0000000002042062082052072062082022032U2V2W2U2V2WU1010V10W001002102103201202TC1U20V20TC2U

25、20V200V0V24V27V110V17VLQ （冷卻）DF（刀反）DZ（刀正）AC110V0V圖 6-3 電氣控制柜布局圖15 / 26 文檔可自由編輯打?。ㄋ模┳冾l器接線原理圖（四）變頻器接線原理圖圖 6-4 變頻器接線原理圖16 / 26 文檔可自由編輯打印七、電氣元器件的選擇七、電氣元器件的選擇 （一）熔斷器的選用（一）熔斷器的選用 熔斷器是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中主要用作短路保護(hù)的電器。使用時串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障，通過熔斷器的電流達(dá)到或超過某一規(guī)定值時，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動分?jǐn)嚯娐?，起到保護(hù)作用。它具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、動作可靠、使用維護(hù)

26、方便等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。熔斷器的選擇1、熔斷器的熔體只有正確的選擇，才能起到應(yīng)有的保護(hù)作用。 熔斷器類型的選擇, 根據(jù)使用環(huán)境和負(fù)載性質(zhì)選擇適合類型的熔斷器。在機(jī)床控制線路中,多選用 RL1 系列螺旋式熔斷器。2、熔體額定電流的選擇（1）對照明電熱等電流較平穩(wěn)無沖擊電流的負(fù)載短路保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載的額定電流。（2）對一臺不經(jīng)常啟動且啟動時間不長的電動機(jī)的短路保護(hù)，熔體的額定電流 IRN 應(yīng)大于或等于 1.52.5 倍電機(jī)額定電流 I In,即 IRN (1.52.5)IN （3）對多臺電動機(jī)的短路保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)大于或等于其中最大電動機(jī)的額定電流 Inmax 的

27、 1.52.5 倍加上其余電動機(jī)額定電流的總和IN,即 IRN (1.52.5) Inmax+IN 在電動機(jī)的功率較大而實(shí)際負(fù)載較小時,熔體額定電流可以適當(dāng)小些,小到電動機(jī)起動時熔體不熔斷為準(zhǔn)。3、熔斷器額定電壓和額定電流的選擇 （1）熔斷器的額定電壓必須等于或大于線路的額定電壓（2）熔斷器的額定電流必須等于或大于所裝熔體的額定電流4、熔斷器的分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流17 / 26 文檔可自由編輯打印 （二）接觸器的選用（二）接觸器的選用接觸器是一種自動的電磁式開關(guān)，適用于遠(yuǎn)距離頻繁的接通或斷開交直流主電路及大容量控制電路。其主要控制對象是電動機(jī)，也可用于控制其他負(fù)載，如電熱

28、設(shè)備，電焊機(jī)以及電容器組等。它不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動操作和欠電壓釋放保護(hù)功能，而且具有控制容量大、工作可靠、操作頻率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因而在電力拖動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。接觸器按主觸頭通過的電流種類，分為交流接觸器和直流接觸器兩種。1、交流接觸器（1） 交流接觸器的工作原理 當(dāng)接觸器的線圈通電后，線圈中流過的電流產(chǎn)生磁場，使鐵芯產(chǎn)生足夠大的吸力，克服反作用彈簧的反作用力，將銜鐵吸合，通過傳動機(jī)構(gòu)帶動三對主觸頭和輔助常開觸頭閉合，輔助常開觸頭斷開。當(dāng)接觸器線圈斷電或電壓顯著下降時，由于電磁吸力消失或過小，銜鐵在反作用彈簧力的作用下復(fù)位，帶動各觸頭恢復(fù)到原始狀態(tài)。（2） 交流接觸器的選擇1）

29、選擇接觸器主觸頭的額定電壓 接觸器主觸頭的額定電壓應(yīng)大于或等于控制線路的額定電壓2） 選擇接觸器主觸頭的額定電流 接觸器控制電阻性負(fù)載時，主觸頭的額定電流應(yīng)等于負(fù)載的額定電流?？刂齐妱訖C(jī)時，主觸頭的額定電流應(yīng)大于或稍大于電動機(jī)的額定電流3） 選擇接觸器及引線圈的電壓 當(dāng)控制線路簡單，使用電器較小時，為節(jié)省變壓器，可直接選用 380V 或 220V 的電壓。當(dāng)線路復(fù)雜，使用電器超過 5 個時，從人身和設(shè)備安全角度考慮，吸引線圈電壓要選擇低一些，可用 360V 或110V 電壓的線圈4） 選擇接觸器的觸頭數(shù)量及類型 接觸器的觸頭數(shù)量類型應(yīng)滿足控制線路的要求2、直流接觸器 直流接觸器是用于遠(yuǎn)距離接通

30、和分?jǐn)嘀绷麟娐芳邦l繁地操作和控制直流電動機(jī)的一種自動控制電器。其結(jié)構(gòu)及工作原理與交流接觸器基本相同。直流接18 / 26 文檔可自由編輯打印觸器的選擇方法與交流接觸器相同。但必須指出的是，選擇接觸器時，應(yīng)首先選擇接觸器的類型，即根據(jù)所控制的電動機(jī)或負(fù)載電流類型來選擇接觸器的類型。如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，而直流負(fù)載容量較小時，也可用交流接觸器控制直流負(fù)載，但交流接觸器的額定電流應(yīng)適當(dāng)選大一些。（三）（三） 熱繼電器的選用熱繼電器的選用熱繼電器是利用流過繼電器的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)而反時限動作的繼電器。所謂反時限動作，是指電器的延時動作時間隨通過電路電流的增加而縮短。熱繼電器主要用于電動機(jī)的過

31、載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。選擇熱繼電器主要根據(jù)所保護(hù)電動機(jī)的額定電流來確定熱繼電器的規(guī)格和熱元件的電流等級1、根據(jù)電動機(jī)的額定電流選擇熱繼電器的規(guī)格。一般應(yīng)使熱繼電器的額定電流略大于電動機(jī)的額定電流2、根據(jù)需要的整定電流值來選擇熱元件的編號和電流等級。一般情況下，熱元件的整定電流為電動機(jī)額定電流的 0.951.05 倍。但如果電動機(jī)拖動的是沖擊性負(fù)載或啟動時間較長及拖動的設(shè)備不允許停電的場合，熱繼電器的整定電流值可取電動機(jī)額定電流的 1.11.5 倍。如果電動機(jī)的過載能力較差，熱繼電器的整定電流可取電動機(jī)額定電流的 0.60.8 倍。同時整定電流應(yīng)留有

32、一定的上下限調(diào)整范圍。3、根據(jù)電動機(jī)定子繞組的選擇方式選擇熱繼電器的結(jié)構(gòu)形式，即定子繞組作 Y 形連接的電動機(jī)選用普通三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，而作形連接的電動機(jī)應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。根據(jù)以上所述主要電氣元件的選擇原則，車床改造所用電氣元件的型號規(guī)格見附錄。（四）（四） 變頻器的選用變頻器的選用1、變頻器選用 （1）類型選擇 根據(jù)控制功能將通用變頻器分為三種類型：普通功能型U/f 控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 U/f 控制變頻器和矢量控制高19 / 26 文檔可自由編輯打印性能型變頻器。本設(shè)計(jì)變頻器采用富士 FRN7.5G11S-4CX 普通功能型 U/f 控制變頻器。

33、（2）變頻器容量的計(jì)算大慣性負(fù)載啟動時變頻器容量計(jì)算 式中： 電動機(jī)的效率，約 0.85 K電流波形的修正系數(shù)，PWM 方式取 1.051.10 PM負(fù)載所要求的電機(jī)軸輸出功率，kW K1容量補(bǔ)償系數(shù)，取 1.11.2 PCN所需變頻器容量。kVA主軸電機(jī)型號為 VFNC132-33.3-7.5-4V， 根據(jù)式( 1) 計(jì)算可得 變 頻 器 容 量 為 7.5kVA。 （2）熱繼電器的配置與選用 由于變頻器具有過流、過熱等多種保護(hù)功能，故不設(shè)置熱繼電器。（3）電源側(cè)交流進(jìn)線電抗器的選用 進(jìn)線電抗器主要用來減小電網(wǎng)與變頻器之間的高次諧波與浪涌電壓、浪涌電流的相互影響， 抑制諧波電流，改善功率因數(shù)。本設(shè)計(jì)選用深谷 SGEG4-20A3 變頻器專用濾波器。（4）制動單元的選用 當(dāng)電機(jī)處于反接制動或再生制動狀態(tài)時，變頻器內(nèi)直流電路的儲能電容二端的電壓將升高。為了避免電壓過高而使直流過壓保護(hù)動作，為此必須將這部分能量通過增設(shè)制動單元及制動電阻釋放。本設(shè)計(jì)選用富士變頻器 FRN7.5G11S-4CX 配套制動單元。20 / 26 文檔可自由編輯打印結(jié)束語結(jié)束語經(jīng)過兩個月的忙碌，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題終于告一段落，但由于能力和時間的關(guān)系，還有很多不盡