數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

數(shù)控機床電?系統(tǒng)的安裝與調(diào)試CK0630數(shù)控機床電?系統(tǒng)的安裝與調(diào)試?錄?、內(nèi)容提要-----------------------------------------------------⒊?、關(guān)鍵詞-------------------------------------------------------⒊三、正?---------------------------------------------------------53.1機床的總體設(shè)計與使?的元器件---------------------------------63.1.1機床的配置---------------------------------------------------63.1.2技術(shù)要求-----------------------------------------------------63.1.3機床數(shù)控系統(tǒng)的選擇-------------------------------------------73.1.4機床電?原件的選擇-------------------------------------------73.2控制對象的選擇-----------------------------------------------83.3對控制對象的要求---------------------------------------------93.4對控制要求的實現(xiàn)--------------------------------------------123.4.1主軸的實現(xiàn)--------------------------------------------------123.4.2進給軸的實現(xiàn)------------------------------------------------133.4.3?動換?的實現(xiàn)----------------------------------------------153.5系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置----------------------------------------------163.5.1?具參數(shù)設(shè)置------------------------------------------------173.5.2主軸參數(shù)設(shè)置------------------------------------------------173.5.3進給軸參數(shù)設(shè)置----------------------------------------------173.5.4回零設(shè)置----------------------------------------------------173.6機床的調(diào)試--------------------------------------------------173.6.1系統(tǒng)的調(diào)試--------------------------------------------------173.6.2變頻器的調(diào)試------------------------------------------------193.7常見故障現(xiàn)象分析--------------------------------------------203.8機床的開機調(diào)試----------------------------------------------20四總結(jié)與體會--------------------------------------------------21五參考?獻(xiàn)---------------------------------------------------21?內(nèi)容提要數(shù)字控制技術(shù)簡稱為數(shù)控（NC）技術(shù)，是?種?動控制技術(shù)，它能夠?qū)C器的運動和動作進?控制。采?數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。由于數(shù)控機床的種類多、數(shù)量?，這就促進了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。本?通過CK0630數(shù)控車床闡述了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)?。重點介紹了控制要求的實現(xiàn)和機床的調(diào)試。。CK0630數(shù)控車床電?系統(tǒng)的安裝與調(diào)試主要由三部分組成：主軸控制系統(tǒng)、進給軸控制系統(tǒng)、?動換?裝置。1主軸控制系統(tǒng)采?三相異步電動機拖動，由安川變頻器控制，其動?U、V、W三相電源由變頻器提供，主軸電機的轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)輸出，再經(jīng)變頻器控制主軸轉(zhuǎn)速，主軸參數(shù)設(shè)置分為變頻器參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。2進給軸控制系統(tǒng)：?架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成。縱向滑板安裝再在床?導(dǎo)軌上，可以沿床?縱向運動，橫向滑板安裝在縱向滑板上能沿滑板導(dǎo)軌進?橫向運動。X軸、Z軸采??數(shù)伺服電機驅(qū)動由?數(shù)伺服驅(qū)動器控制包括硬件連接和信號連接3?動換?裝置：數(shù)控?架安裝在車床滑板上在加?中實現(xiàn)換?，主要包括：?架電?原理、?架機械原理、?架電機、?架系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定等組成。?關(guān)鍵詞變頻器調(diào)速、4?位電動?架、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、霍爾原件、?架電機三正?1機床的總體設(shè)計與使?的元器件3.1.1機床的配置：系統(tǒng)為：GSK928TE車床系統(tǒng)驅(qū)動器為：?數(shù)DA98A系列伺服電機為：?數(shù)110SJT—MO40D主軸電機為：三相交流異步電動機主軸變頻器為：安川變頻器檢測裝置為：光電編碼器，接近開關(guān)。數(shù)控?架為：4?位電動?架1主軸轉(zhuǎn)速范圍：100—15002Z軸?程范圍：-0344—0052.5423X軸?程范圍：-0142.606—0066.8124在?動?式下調(diào)試主軸?向上的進給與后退。5在?動?式下完成機床的回零。6在?動與指令輸??式下調(diào)試主軸的正反轉(zhuǎn)與主軸的?級變速。7在?動與指令輸??式下完成?具的?動換?。3.1.2技術(shù)要求：1主軸轉(zhuǎn)速范圍：100—15002Z軸?程范圍：-034—0052.5423X軸?程范圍：-0142.606—0066.8124在?動?式下調(diào)試主軸?向上的進給與后退。5在?動?式下完成機床的回零。6在?動與指令輸??式下調(diào)試主軸的正反轉(zhuǎn)與主軸的?級變速。7在?動與指令輸??式下完成?具的?動換?。3.1.3數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的靈魂。其性能的穩(wěn)定性直接影響零件加?精度、位置精度精度及操作者的??安全。數(shù)控機床的價格主要由數(shù)控系統(tǒng)來決定。數(shù)控系統(tǒng)從功能上可分為抵擋、中檔、?檔，從使?的?度出發(fā)我選擇了?數(shù)GSK928TE車床系統(tǒng)，給系統(tǒng)采?先進的開放式體系結(jié)構(gòu)內(nèi)置式?業(yè)PC。配置7.5吋彩?顯?屏和?程?板。集成進給軸接?。內(nèi)置固化PLC與?體，具有RS232通訊功能具有低價格，該系統(tǒng)性能配置靈活易于使?可靠性?的特點兩進給軸具有?動加?換?、車螺紋等功能是教學(xué)?產(chǎn)兩?型的數(shù)控系統(tǒng)?！?.1.4機床電?元件選擇1.伺服驅(qū)動器：型號DA98A—10軟件版本V2.3適配電機：110SJT—M040D輸?電源3相220V正負(fù)10%?頻：50Hz/60Hz。2.伺服電機type：110SJT—MO40DUn220v,In4.5ATn：4N.MNn2500rpmNmax:3000rpm。3隔離變壓器：BS---120三相隔離變壓器輸?：380V50/60Hz輸出：220V4控制變壓器：初級220V?頻50Hz次級110V5交流接觸器：型號（CJX4—D）---1206中間繼電器：OMRON型號：MY2NJMY4NJ7空?斷路器：型號DZX4---40交流三相380V交流單向220V8變頻器：安川變頻器型號：CLMR---V7AT41P5SPEC:41P50INPUT:AC3PH380---46050/60Hz7ALOTNO:NRV7A44---OX49開關(guān)電源：型號D---30B3.2控制對象的選擇數(shù)控車床主要?于中?型軸類零件的加?。這些零件?藝上要求機床完成的?作內(nèi)容有以下三點。1能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)不同切削速度的主軸速度，實現(xiàn)的?法?變頻器去控制主軸的正反轉(zhuǎn)與?級調(diào)速1.?架能實現(xiàn)縱向和橫向進給運動，實現(xiàn)?法在每個進給軸上安裝?交流伺服電動機?伺服去控制X軸、Z軸?向的進給與后退，2在換?點?動改變四個?位，完成選擇?具的功能實現(xiàn)的?法：選?四?位電動?架來完成?具的?動換?，這些就是數(shù)控系統(tǒng)需要控制的對象?州數(shù)控CK0630數(shù)控車床系統(tǒng)對車床的控制對象：主軸、進給軸、?架、潤滑及冷卻液。3.3對其各控制對象要求對其各控制對象要求為：主軸——轉(zhuǎn)速在0—1500r/min內(nèi)實現(xiàn)?級變速，并能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，在任意時刻都可以急停，加、減速時間短，并能保證運動過程中車床的穩(wěn)定性。進給軸——能控制X、Z兩軸的動作，最?指令單位為：0.001mm，能使X、Z軸進??低速的轉(zhuǎn)換以實現(xiàn)快速進給和?進。?架——能實現(xiàn)四?位的?動換?和鎖緊，電動機控制，換?必須準(zhǔn)確?誤。冷卻液——能控制冷卻液的開、關(guān)。潤滑——能實現(xiàn)?動潤滑。主軸控制系統(tǒng)主軸采?三相交流異步電動機拖動，由安川變頻器控制控制，其動?U.V.W三相電源由變頻器提供，主軸電機的正反轉(zhuǎn)由數(shù)控系統(tǒng)輸出。再經(jīng)變頻器控制主軸電機轉(zhuǎn)速。由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)X7的13管腳（SVC）和25管教（0V）輸出?個（0—10V）的模擬電壓給變頻器的FR/FC端?，電壓不同對應(yīng)于電機的轉(zhuǎn)速就不同。主軸控制原理：在機床?板上按下主軸正轉(zhuǎn)按鈕時，X7接?上22號管腳x系統(tǒng)側(cè)24V變?yōu)?V，KA3線圈得電，變頻器上S1與SC構(gòu)成回路主軸正轉(zhuǎn)當(dāng)按下主軸反轉(zhuǎn)按鈕時，X7接?上9號管腳系統(tǒng)側(cè)由24V變?yōu)?V，22號管腳由0V變?yōu)?4V主軸正轉(zhuǎn)停?。KA4線圈得電，S2與SC構(gòu)成回路，主軸反轉(zhuǎn)當(dāng)按下主軸停?按鈕按鈕，KA3、KA4失電，主軸停?FR/RC由系統(tǒng)x7?輸出主要?于主軸的?級調(diào)速，下表給出了轉(zhuǎn)速隨電壓變化的函數(shù)（系統(tǒng)P10號參數(shù)設(shè)置為3000轉(zhuǎn)每分）表3.3—13000/1400=x/50X=107Hz因為最?電壓由限制了最?頻率，所以先設(shè)置N09在設(shè)置N11N09=N11=107HzN16=15N16為設(shè)置主軸電機加速時間N17=3N17為設(shè)置主軸電機制動時間變頻器的聯(lián)機調(diào)試N01=8設(shè)置為出?默認(rèn)值N02=2控制端?有效，此時可以進?聯(lián)機調(diào)試N03=2表?控制端?的指令電壓有效（接收系統(tǒng)給的0---10V模擬電壓）N05=0可反轉(zhuǎn)N09、N11同上N16、N17根據(jù)實際需要設(shè)定主軸系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定P10=1500設(shè)置主軸的最?轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)在使?變頻器控制控制主軸，主軸齒輪檔位處于?檔位，系統(tǒng)輸出10V模擬電壓機床所對應(yīng)的最?轉(zhuǎn)速變頻器的頻率范圍為0.2---400HzP12第零位設(shè)為1主軸轉(zhuǎn)速為0---10V模擬電壓（變頻器調(diào)速主軸）P11D2=11主軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為1024脈沖/轉(zhuǎn)。（要求主軸轉(zhuǎn)速?于120轉(zhuǎn)/分，否則不能正常檢查進給軸控制Z軸、X軸采??數(shù)伺服電機驅(qū)動，由?數(shù)伺服驅(qū)動器控制，其動?由R、S、T三相隔離變壓器提供三相交流220V電壓。伺服電機控制?架的Z軸。X軸縱向、橫向的進給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進給速度和進給量由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，們與數(shù)控系統(tǒng)的接?為X4、X5接?。伺服的啟動與停?電路按下SB3后KA5的電并吸合，?鎖“啟動指?燈”亮，按下SB2后KA5失電“啟動指?燈”滅，”停?指?燈”亮，只要開關(guān)電源?作。則“停?指?燈”?直亮從三相電源上引出三根?線L1、L2、L3由QF5到KM1到三相隔離變壓器輸出三相交流220V到X軸、Z軸從伺服驅(qū)動器的R、S、T三相交流220V電源上任意引兩根線作為伺服驅(qū)動器的控制電壓在和對應(yīng)的X、Z軸并聯(lián)起來伺服電機上的編碼器把反饋回來的信號傳送給伺服驅(qū)動器構(gòu)成?個閉環(huán)控制系統(tǒng)。信號連接原理圖。?動換?裝置?架總述數(shù)控?架安裝在數(shù)控車床的滑板上。它上?可以裝夾多把?具，在加?中實現(xiàn)?動換??架的作?是裝夾車?，孔加??具及螺紋?具并能準(zhǔn)確迅速的選擇?具進?對?件的切削。?架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成，縱向滑板安裝在床?導(dǎo)軌上，可以沿床?縱向運動，橫向滑板安裝在縱向滑板上，能沿縱向滑板的導(dǎo)軌進?橫向運動，?架滑板的作?時安裝在其上是?架?具在加?中實現(xiàn)縱向和橫向的進給運動。3.4對各控制對象要求的實現(xiàn)3.4.1主軸的實現(xiàn)機床的主運動通常是旋轉(zhuǎn)運動，?需絲杠或其他直線的裝置。隨著?產(chǎn)?的不斷提?、機床結(jié)構(gòu)的改進、加?范圍的擴?，要求機床主軸的速度和功率不斷提?；要求主軸的轉(zhuǎn)速范圍不斷的擴?；要求主軸的恒功率恒轉(zhuǎn)速范圍要?，另外還要求數(shù)控機床的螺紋切削功能。主軸采?了三相異步電動機進?主軸的驅(qū)動，并?DC0~10V單極性的模擬電壓通過變頻器來進?變速。機床上電后，按下主軸正轉(zhuǎn)按鈕，系統(tǒng)向輸出接?X7的22號管腳輸??個低電平，使得繼電器KA3吸合，進?繼電器KA3的常開觸點閉合，變頻器的S1、SC端?接通使主軸電動機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)按鈕，系統(tǒng)向輸出接?X7的9號管腳輸??個低電平，使得繼電器KA4吸合，進?繼電器KA4的常開觸點閉合，同時接?X7的22號管腳變位?電平使KA3的常開觸點打開，變頻器的S2、SC端?接通使主軸電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。主軸電動機的軸上還裝有脈沖編碼器作為轉(zhuǎn)速和位置的檢測元件。主軸的電?連接如下圖所?：圖3.4.1—1加?螺紋，就應(yīng)使帶動?件旋轉(zhuǎn)的主軸轉(zhuǎn)數(shù)與X、Z軸的進給量保持?定的關(guān)系：即主軸每轉(zhuǎn)?轉(zhuǎn)按所要求的螺距沿?件的Z軸進給相應(yīng)的距離。采?了脈沖編碼器作為主軸的轉(zhuǎn)速和位置的檢測元件，并??帶與主軸連接，傳動?為1：1，與主軸?起旋轉(zhuǎn)，發(fā)出脈沖。這些脈沖送到CNC裝置作為進給軸的脈沖源，經(jīng)系統(tǒng)對螺距計算后，發(fā)給進給軸位置伺服系統(tǒng)，使進給量與主軸轉(zhuǎn)數(shù)保持所要求的?率。3.4.2進給軸的實現(xiàn)進給驅(qū)動系統(tǒng)包括進給軸的伺服電動機和驅(qū)動器。進給運動是根據(jù)被加??件的形狀，保持?件與?具的相對位置。進給運動驅(qū)動動?源的功率要求較?，為了保證?成被加??件所需要的型線和?定的加?精度，進給軸采?了半閉環(huán)系統(tǒng)的伺服電動機來進?控制，在交流伺服電動機的半閉環(huán)系統(tǒng)中驅(qū)動器接收到系統(tǒng)發(fā)出的位置指令，驅(qū)動電機動作位置反饋系統(tǒng)將其與機床上位置檢測元件測得的實際位置相?較，經(jīng)過調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的位置和速度控制信號，控制各軸伺服系統(tǒng)驅(qū)動機床的軸運動，使?具完成相對?件的正確運動，加?出要求的?件輪廓。數(shù)控機床進給系統(tǒng)是由伺服電動機通過齒輪傳?滾珠絲杠帶動?架做直線運動。GSK928TE數(shù)控系統(tǒng)與GSKDA98的接線圖如下圖3.4.1—2圖3.4.1—3所?：X軸接線圖Z軸接線圖圖3.4.1—33.4.3?動換?的實現(xiàn)換?的機械原理按下?lián)Q?鍵或輸?換?指令后，電機正轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器，蝸桿帶動渦輪，螺紋帶動螺母?架體松開并上抬，轉(zhuǎn)位、找??架體的上?有?發(fā)信盤，盤中每?到?位都安裝?霍爾開關(guān)?架體旋轉(zhuǎn)到??位時。該?位的傳感器件向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，數(shù)控系統(tǒng)將收到的實際?位信號與指令?位信號進??較，當(dāng)兩信號相同時，說明?架體已旋轉(zhuǎn)到所選?位，數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器KA1釋放，繼電器KA2得電吸合，換?電動機反轉(zhuǎn)，粗定位銷在在彈簧的作?下進?粗定位盤的凹槽中進?粗定位，由于粗定位槽的限制?架體不能反轉(zhuǎn)只能在該位置垂直落下，?架體和?架底座的端?齒嚙合，實現(xiàn)精確定位，電動機做適當(dāng)?shù)难訒r。繼續(xù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)兩端?齒增加到?定夾緊?。?架被鎖緊時。電機停?轉(zhuǎn)動，換?結(jié)束鎖緊時。?架的?動換??單相電機控制。數(shù)控的?動換?系統(tǒng)是機床的?個重要的組成部分。?架為四?位分別為：1號位、2號位、3號位、4號位、每個?位對應(yīng)?個?位到位信號。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出換?信號后,數(shù)控系統(tǒng)向?架接?X4的1號管腳輸??個低電平，使得繼電器KA1得電吸合，其常開觸點KA1閉合，常閉觸點KA1打開,?架正轉(zhuǎn)控制接觸器ＫＭ2接通110Ｖ交流電源,ＫＭ2吸合,換?電機通?電后正向旋轉(zhuǎn),驅(qū)動蝸桿減速機構(gòu),螺桿升降機構(gòu)使上?體上升。當(dāng)上?體上升到?定?度時,離合轉(zhuǎn)盤起作?,帶動上?體旋轉(zhuǎn)。?架上端的發(fā)信盤對應(yīng)每個?位都安裝?個霍爾元件SQ9、SQ10、SQ11、SQ12，當(dāng)上?體旋轉(zhuǎn)到某??位時,該?位上的霍爾元件與?架上的磁鋼感應(yīng)向系統(tǒng)反饋?位信號，數(shù)控系統(tǒng)將反饋的?位信號與指令輸?的?位信號進??較，當(dāng)兩信號相同時，說明上?體已旋到所選?位,否則繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)到所選?號后,數(shù)控系統(tǒng)?即向接?X4的1號管腳輸??個?電平使KA1斷開進?使得?架停?旋轉(zhuǎn)，并向接?X4的9號管腳輸??個低電平，使得KA2得電吸合，其常開觸點KA2閉合，常閉觸點KA2打開,?架反轉(zhuǎn)控制接觸器ＫＭ3接通110Ｖ交流電源,ＫＭ3吸合,換?電機通?電后反向旋轉(zhuǎn),在活動銷的反靠作?下，蝸桿帶動上?體下降，直?齒輪盤嚙合完成精定位。?架電動機反轉(zhuǎn)鎖緊的時間是由數(shù)控系統(tǒng)中所存在參數(shù)所決定的。圖3.4.3-1圖3.4.3-2?架部分的電?連接：圖3.4.3-33.5系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定3.5.1?具參數(shù)設(shè)置：P13=4電動的?架上的最??位數(shù)由機床配置決定P14=100.1X10=1秒?架反轉(zhuǎn)時間P11D4=1系統(tǒng)使?普通低電機回轉(zhuǎn)?架3.5.2主軸參數(shù)設(shè)置在前?章節(jié)已設(shè)置故不在設(shè)置發(fā)3.5.3進給軸參數(shù)的設(shè)置P01=--0344P02=0052.54P03=-0142.606P04=0066.812P01、P02,Z軸正負(fù)?向?程限位P03、P04X軸正負(fù)?向?程限位3.5.4回零設(shè)置P11號參數(shù)D0\D1P12號參數(shù)D7位3.6機床的調(diào)試3.6.1系統(tǒng)的調(diào)試GSK928TE數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計了P01~P25共25個參數(shù)，每個參數(shù)都有其確定的含義并決定數(shù)控系統(tǒng)機床的?作?式。在選擇參數(shù)號后，系統(tǒng)點亮顯?所選的參數(shù)號并在屏幕下??漢字顯?了該參數(shù)的名稱。各參數(shù)的具體含義如下表圖所?：表3.4.1—33.6.2變頻器的調(diào)試a、簡易運?指?燈的名稱：FREF頻率指令設(shè)定/監(jiān)視FOUT輸出頻率監(jiān)視IOUT輸出電流監(jiān)視MNTR多功能監(jiān)視F/R操作器RUN指令的正反選擇LO/RE?板/遠(yuǎn)程選擇PRDM參數(shù)NO/數(shù)據(jù)b、參數(shù)調(diào)試：N02=0時，操作器RUN、STOP有效RESET=1時，控制回路端?的運?、停?有效N03=0時，操作起的旋鈕有效=2時，控制回路端?的的電壓指令（0—10V）有效N05=0時，可反轉(zhuǎn)=1時，不可反轉(zhuǎn)N09=50~400HZ最?輸出頻率N11=0.2~400HZ最?電壓輸出頻率（基波頻率）隨著數(shù)控系統(tǒng)、機床結(jié)構(gòu)和?具材料的技術(shù)發(fā)展，數(shù)控車床將向?速化發(fā)展，進?步提?主軸轉(zhuǎn)速移動以及換?速度；?藝和?序?qū)?fù)合化、集中化