大森cak6150p數(shù)控車床轉(zhuǎn)速系統(tǒng)改進畢業(yè)論文

1、 畢 業(yè) 論 文課題名稱大森cak6150p數(shù)控車床轉(zhuǎn)速系統(tǒng)改進系/專 業(yè) 數(shù)控加工工藝與編程班 級 數(shù)編0913學 號 學生姓名 指導教師： 2012 年 6月 摘要 金屬切削機床又稱為“工作母機”或“工具機” ，習慣上稱為機床。機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化建設(shè)中起著重大的作用。機床技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部” “總工 、 藝部” ，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重大作用。 車床借助于轉(zhuǎn)動的工件對著刀具來切去金屬材料。車床主要用于加工各種 回轉(zhuǎn)體表面，如外圓柱面、內(nèi)圓柱面、錐形表面、端面、切槽、切斷、車螺紋、 鉆孔、鉸孔等；在車床上采用特殊的裝

2、置，還可以進行鏜削、磨削、研磨、拋 光等。在一般機械制造企業(yè)中，車床占機床總數(shù)的 20%35%。 本論文主要設(shè)計臥式車床的主軸箱。 設(shè)計摘要如下： 確定主傳動的運動設(shè)計， 論證并確定合理的結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖，擬訂傳動系統(tǒng)圖；根據(jù)已知條件對傳動件 進行設(shè)計和計算，對主要傳動進行驗算；確定傳動軸的空間位置及各個零件的 裝配關(guān)系。 關(guān)鍵詞：機床，車床，主軸箱，轉(zhuǎn)速圖abstractthe metal-cutting machine tool is called “the machine tool” or “the machine”, in custom is called engine bed. the

3、 engine bed is playing the significant role in the national economy modernization. the engine bed technical levels height have become weighs one of national industry modernization level important symbols. the machine tool industry is the machine-building industry “the logistics department”, “the tot

4、al craft department”, to national economy development important function the lathe with the aid of treats the cutting tool in the rotation work piece to slice the metallic material. the lathe mainly uses in processing each kind of solid of revolution surface, like the outer annulus cylinder, the int

5、ernal bore cylinder, the cone-shape surface, the end surface, the grooving, the cut-off, the cutting thread, the drill hole, ream and so on; uses the special installment in the lathe, but may also carry on, the grinding, the attrition, polishing boring and so on. in the common machine manufacture en

6、terprise, the lathe accounts for the engine bed total 20%35%. present paper main design horizontal lathes headstock. the design abstract is as follows: the definite master drives movement design, proves and determined that the reasonable structure network and the speed change diagram, draft the kine

7、matic scheme; to passes on the moving parts according to the datum to carry on the design and the computation, carries on the checking calculation to the main transmission; definite drive shafts space position and each components assembly relations.key words: engine bed, lathe, headstock, speed chan

8、ge diagram 緒論 大森數(shù)控和其他類型的數(shù)控對比，大森數(shù)控的有很多不足之處，因為大森數(shù)控比較老，所有的硬、軟件沒有現(xiàn)在設(shè)計的數(shù)控先進、方面，比如說轉(zhuǎn)速、編程、對刀但是大森數(shù)控干起活來力比較大，在廠里一般拉毛刀都用大森，和法蘭克相比，大森的轉(zhuǎn)速少、編程不放便、對刀繁瑣。因為大森的系統(tǒng)都規(guī)定死了，因此我想通過改變齒輪組來改變其轉(zhuǎn)速，使其能加工更多的要求比較高的零件。 通常數(shù)控都有三個檔位，在每一個檔位轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都可以任意的變速，而大森數(shù)控不可以，它有四個檔位，在每一個檔位中有三個轉(zhuǎn)速，總共十二種轉(zhuǎn)速，被限定死了。 因為大森數(shù)控沒有變頻器，它變速是通過電機（雙速電機（ / yy）,可改變?yōu)榈?/p>

9、速（接法）或高速（yy接法），和電磁離合器來改變轉(zhuǎn)速的，因此大森數(shù)控加工零件時，力比較大，這一點也深受人們熱愛。 大森數(shù)控從顯示屏到轉(zhuǎn)速，都比現(xiàn)代的數(shù)控車床老，因為它生產(chǎn)時間早，可以這么說，它就是普通車床改造而來的，在很多方面與普通干車床相似，比如說轉(zhuǎn)速，和普通的差不多，還比普通車床少。還有顯示屏，和現(xiàn)代的比也沒有圖形顯示功能，這樣在干活的時候勢必會出現(xiàn)一些差錯。而且危險性比較大，車床的門只把車床遮住一半，這樣加工的時候鐵屑容易飛出傷人。 在這個網(wǎng)絡(luò)發(fā)達，產(chǎn)品更新?lián)Q代節(jié)奏比較快的社會里，這樣的機器勢必會被淘汰，有新的、更先進的取而代之，而我們年輕的一代正要去努力地適應(yīng)這個快節(jié)奏的社會。目錄 第

10、一章 前言 .5 1.1 數(shù)控機床的發(fā)展與趨勢 .5第二章 大森cak6150p數(shù)控車床簡介 .82.1 大森數(shù)控的組成 .82.2 大森數(shù)控的參數(shù)說明 .10 2.2.1 機床參數(shù) .10 2.2.2 機床轉(zhuǎn)速及型號解釋 .11 2.3 大森數(shù)控對刀及程序的編制 .12 2.3.1 機床的對刀 13 2.3.2 程序的編制 .14 第三章 大森數(shù)控轉(zhuǎn)速系統(tǒng)設(shè)計 .15 3.1 系統(tǒng)設(shè)計思路 .15 3.2 三晶s350變頻器說明 16 3.2.1 三晶s350變頻器的優(yōu)勢 .16 3.2.2 三晶變頻器應(yīng)用于數(shù)控車床主要特點 .16 3.2.3 電機的選擇 17 3.3 整體設(shè)計方案 .17

11、 3.3.1 工作原理 17 3.3.2 數(shù)控系統(tǒng)特性與接線原理圖 18 3.3.3 主軸傳動系統(tǒng) 18 3.3.4 功能 19 3.4 轉(zhuǎn)速的計算和plc方面的設(shè)計 20 3.4.1 轉(zhuǎn)速的計算 20 3.4.2 plc方面的設(shè)計 .21 3.4.3 改進前和改進后的轉(zhuǎn)速對比 27 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試與遇到問題的解決 28 4.1 系統(tǒng)調(diào)試與連接 .284.1.1 系統(tǒng)連接 .28 4.1.2 通電試機 .29 4.2 調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案 .30 4.2.1 機床的干擾防護 30 4.2.2 機床的潤滑 .31 4.2.3 電氣故障的排除 31 結(jié)論 .32 附錄 .33 參考文

12、獻 .34 致謝 .34第一章 前言 1.1 數(shù)控車床的發(fā)展與趨勢 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造系統(tǒng)生產(chǎn)廠之間的競爭為激烈，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展進入了新的階段。業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)(it、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用。當前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。1、高速、高精密化高速、精密是機床發(fā)展永恒的目標。隨著科學技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，機電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個復雜多變市場的需求，當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷

13、地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面市，也為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動的轉(zhuǎn)動慣量，提高了主軸動態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉(zhuǎn)時皮帶和帶輪等傳動的振動和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達到10000r/min以上。直線電機驅(qū)動速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。用直線電機作伺服驅(qū)動，省去了滾珠絲杠這一中間傳動環(huán)節(jié)，消除了傳動間隙(包括反向間隙)，運動慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高

14、速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。通過直線電機和直線滾動導軌副的應(yīng)用，可使機床的快速移動速度由目前的1020m/mim提高到6080m/min，甚至高達120m/min。2、數(shù)控車床設(shè)計cad化、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化隨著計算機應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，cad技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。cad不可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行設(shè)計方案選擇和大件整機的靜、動態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設(shè)計，可以對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。3、功能復合化功能復合化的目的是進一步提高機床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時間減至最少。通

15、過功能的復合化，可以擴大機床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工；或在以銑為主的機床上也可以實現(xiàn)磨削加工。寶雞機床廠已經(jīng)研制成功的cx25y數(shù)控車銑復合中心，該機床同時具有x、z軸以及c軸和y軸。通過c軸和y軸，可以實現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機床還配置有強動力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化 21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率

16、和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方面的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容，以方便系統(tǒng)的診斷及維修等。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來機床發(fā)展的一個熱點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式，如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。 控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(fmc、fms、ftl、f

17、ml)向面(工段車間獨立制造島、fa)、體(cims、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，注重加強單元技術(shù)的開拓和完善。cnc單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與cad、cam、capp及mts等聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。 第二章 大森cak6150p數(shù)控車床簡介 2.1 大森cak6150p數(shù)控車

18、床的組成數(shù)控車床大體上可分為數(shù)控系統(tǒng)和機床本體兩大部分。2.1.1 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)主要由輸入輸出裝置、數(shù)控裝置（cnc） 、伺服單元、驅(qū)動裝置、可編程控制器（plc）、檢測反饋裝置及相應(yīng)的軟件組成。 1). 輸入輸出裝置 輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成響應(yīng)的電脈沖信 號，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)，主要有鍵盤、磁盤驅(qū)動器、光電閱讀機等；輸出裝置（通常為顯示器）的作用是為操作人員提供必要的信息。 2).數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它將輸入裝置送來的脈沖信號進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的各個部分，使其進行規(guī)定的、有序的動作。 3).伺服單元 伺服單元是

19、數(shù)控裝置與機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它接收來自數(shù)控裝置的伺服單元度和位移指令，這些指令經(jīng)變換和放大后通過驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)變成執(zhí)行部件進給的速度、方向和位移。 4).驅(qū)動裝置 驅(qū)動裝置把經(jīng)過放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過機械連接部件驅(qū)動機床的遛板箱和刀架，使其精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的運動，加工出符合要求的零件。驅(qū)動裝置有步進電動機、伺服電動機等。5).可編程控制器 主要完成與邏輯運算有關(guān)的一些動作，而沒有軌跡上的具體要求。 它接收 cnc 的控制代碼如輔助功能、主軸轉(zhuǎn)速、選刀及換刀等順序動作信息，對順序動 作信息進行譯碼，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作。它還 接收機床操作面

20、板的指令，一方面直接控制機床的動作，另一方面將一部分指令送往數(shù)控裝置用于加工過程的控制。 6). 檢測反饋裝置 檢測反饋裝置用于檢測機床的運動和定位誤差，并傳送給控制系 統(tǒng)，使其修正偏差，從而提高加工精度。2.2.2 機床本體 機床本體即數(shù)控車床的機械部件，包括主軸箱、進給機構(gòu)、刀架、床身及冷卻潤滑裝 置等。數(shù)控車床機械部件的組成與普通車床相似，但是，由于數(shù)控車床的高速度、高精度、 大切削用量和連續(xù)加工的要求，其機械部件在精度、剛度、抗震性等方面要求更高。1). 主軸箱 主軸箱是車床傳遞動力的裝置，主軸電機的動力通過皮帶、變速齒輪傳遞 給主軸，驅(qū)動裝夾在主軸頭部的工件運轉(zhuǎn)。通常主軸電機的轉(zhuǎn)動經(jīng)

21、過齒輪變速后，可以得到多種輸出轉(zhuǎn)速。 2). 進給機構(gòu) 進給機構(gòu)用于實現(xiàn)刀具相對于工件位置的運動，它有橫、縱兩個方向的 水平進給，橫向進給機構(gòu)通常又稱為遛板箱。兩個進給運動通常采用交流伺服電機驅(qū)動滾 珠絲杠的傳動結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)平面連續(xù)軌跡運動。 3). 刀架 刀架用于安裝和支撐刀具， 加工中可自動回轉(zhuǎn)換刀， 其轉(zhuǎn)位迅速， 定位精確。4). 尾架 用于支撐較長零件或進行轉(zhuǎn)、鉸孔的加工。 5). 床身 床身起連接和支撐車床各部件的作用。6). 冷卻潤滑裝置 工件在進行加工時，會產(chǎn)生大量的熱；而具有相對運動的部位，也 存在摩擦力，因此需要有相應(yīng)的裝置為其提供冷卻和潤滑。 2.2大森cak6150p數(shù)控

22、車床參數(shù)說明2.2.1 機床參數(shù) 大森cak6150p數(shù)控車床床身最大回轉(zhuǎn)直徑：500 mm 最大工件長度：1390 mm 最大車削長度：1350 mm 主軸孔徑：70 mm 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)：12級 刀架形式：立式四工位 數(shù)控系統(tǒng)：大森型r2j50l 2.2.2 機床的轉(zhuǎn)速及型號解釋轉(zhuǎn)速 主軸結(jié)合變速手柄（位于主軸箱外），可得到3檔12種轉(zhuǎn)速，同一檔位內(nèi)的4級轉(zhuǎn)速可不停主軸轉(zhuǎn)動自動升降,由40rmin-1800rmin調(diào)節(jié)，如圖2-1.lhms41121800475s3801320335s256900236s140640170 圖2-1 主軸的轉(zhuǎn)速 型號解釋cak6150p數(shù)控車床具有數(shù)控系統(tǒng)編

23、程、設(shè)置的各項功能，不具備圖形顯示功能。c 類型代號（車床）a 普通型k 數(shù)控61 組、系代號（臥式車床）50 主參數(shù)（加工工件最大直徑的110）p 系統(tǒng)類別（大森數(shù)控系統(tǒng)）2.3大森cak6150p數(shù)控對刀及程序的編制 2.3.1 對刀 大森cak6150p數(shù)控車床采用g50對刀法g50對刀法：1. 程序開頭為：g50 x u. z w.；。2. 將主軸轉(zhuǎn)動試切一刀斷面將當前值設(shè)為z0，再試切一刀外圓將當前值為x0。如還有第二、第三把刀，須把當前值輸入刀補中。如果是內(nèi)徑刀，需將刀移出來（也就是說每把刀都是以第一把刀作為基準的）。3. 用游標卡測量外圓尺寸x1，用手搖手柄將當前值x軸移出至（u

24、-x1），將z軸移至（w-z1）（z1是零點在z軸方向向內(nèi)或者向外移動的距離）。如果是內(nèi)徑刀，需將刀移至（x1-u1）（u1是內(nèi)孔的直徑值，也就是說每把刀都是以第一把刀作為基準的）。4. 對刀的時候先對基準刀。2.3.2 程序的編制g50 刀具起點設(shè)定 格式：g50 x z x、z 為坐標值。應(yīng)用此代碼后，即確定了刀具起點到程序原點之間的距離，它是一個絕對坐標值。在程序的開頭和結(jié)尾必須輸入g50 x z，否則會亂刀。程序的格式為： o 1234； g50 x150. z100.; （g50設(shè)定坐標系） m41; （最低轉(zhuǎn)速 h檔：640r） m08; m03; t0202; g00x50.z2

25、.; g01x-1.6 f0.2; (外圓刀 刀尖是0.8的) g00x50.w0.5; x150.z100.t0200; （程序結(jié)尾必須有t0200刀補） m05; m09; m30; 第三章 大森數(shù)控轉(zhuǎn)速系統(tǒng)設(shè)計 3.1 轉(zhuǎn)速系統(tǒng)設(shè)計思路 1).變頻器和主軸電機的選擇，達到分段無極變速。（選擇的電機與變頻器必須匹配，否則會將電機燒毀） 2).將原有的電磁離合器去除，將電機過渡的皮帶輪直接與齒輪連接。 3).根據(jù)變頻器和電機以及齒輪的嚙合進行轉(zhuǎn)速的計算。 4).變頻器與cnc和電機的連接。（包括接線、plc程序的編制、與電機的連接圖等） 5).系統(tǒng)的調(diào)試和可能遇到的問題分析。3.2 三晶s3

26、50變頻器說明三晶s350變頻器變頻范圍為：0.00hz400.00hz，出廠設(shè)定為：50hz，額定頻率為：4kw。3.2.1 三晶s350變頻器的優(yōu)勢1).完全滿足數(shù)控車床高生產(chǎn)率、高削切精度、高穩(wěn)定性、高柔性要求。2).s350采用矢量控制模式，動態(tài)響應(yīng)效果非常好，使電機主軸能高速穩(wěn)定運行。3).滿足復雜、不規(guī)則形狀零件的高深度和高強度削切要求，在0.5hz1hz低頻狀況下，可以穩(wěn)定保持150%的轉(zhuǎn)矩輸出。4).加減速時間0.1秒，實現(xiàn)無銜接式正反轉(zhuǎn)運行。5).抗干擾性強，通過嚴格cnc綜合測試，不會對系統(tǒng)造成任何干擾。6).穩(wěn)速精度高，低速時速度變化率小，運行平滑。3.2.2 三晶變頻器

27、應(yīng)用于數(shù)控車床的主要特點:1).低頻力矩大、輸出平穩(wěn)。2).高性能矢量控制。3).轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)速精度高。4).減速停車速度快。5).抗干擾能力強。3.2.3 電機的選擇電機額定功率電機額定電壓電機額定電流極對數(shù)電機額定轉(zhuǎn)速模擬信號4kw380v8.8a2148005v 3.3 整體設(shè)計方案3.3.1 工作原理圖（如圖3-2）： s350變頻器 操作系統(tǒng) s350變頻閉環(huán)矢量控制系統(tǒng) （正常應(yīng)用選擇開環(huán)矢量控制） 主軸電機 驅(qū)動器（pg卡） 編碼器 傳動部分 機床主軸 圖3-2 系統(tǒng)工作原理 3.3.2數(shù)控車床系統(tǒng)特性與接線原理圖：1、數(shù)控機床系統(tǒng)通過兩路信號控制機床主軸轉(zhuǎn)動：一路是模擬電

28、壓信號010v輸入，另一路是模擬電流信號420ma輸入。2、該系統(tǒng)要求機床主軸能夠快速正反轉(zhuǎn)切換運行。3、基本接線原理圖（如圖3-3）： 圖3-3 變頻器與電機的連接原理圖3.3.3 主軸的傳動系統(tǒng)主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機與主軸，它的功用是把動力源（電動機）的運動及動力傳給主軸，使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求 齒輪傳動系統(tǒng)的皮帶輪為100150，齒輪為4058、2672、3365，傳遞到主軸。齒輪傳動（如圖3-4）： 圖3-4 齒輪傳動圖 主軸的傳動路線為：電動機2880rmin100150主軸。 齒輪總共三種轉(zhuǎn)速。3.3.4 功能根據(jù)功率與轉(zhuǎn)矩的特性

29、曲線圖，不難看出當功率一定的時候，轉(zhuǎn)矩也在下降，而這時候轉(zhuǎn)速已達到最大值，這些都是在變頻器變頻頻率和功率以及電動機的頻率和功率范圍內(nèi)的，這樣才能達到變速的效果。當cnc系統(tǒng)向變頻器發(fā)出信號時，變頻器又將信號傳輸給電機，電機會按照變頻器的指令作相應(yīng)的動作，達到預計的效果。s350變頻器接口上0-10v的模擬信號，而cnc中的plc控制0-10v的模擬信號，將變頻器變換頻率。 功率與轉(zhuǎn)矩的特性曲線圖（如圖3-5）：圖3-5 功率與轉(zhuǎn)矩曲線圖3.4 轉(zhuǎn)速的計算和plc電氣方面的設(shè)計3.4.1電機的轉(zhuǎn)速計算公式：n=60fp （f為頻率 p為電機級對數(shù)） 即電機的轉(zhuǎn)速為： 當f為0時， 電機的轉(zhuǎn)速為0

30、rmin。 當f為400時，電機的轉(zhuǎn)速為12000rmin。根據(jù)傳動路線圖 傳動比為：待添加的隱藏文字內(nèi)容2i1 =2.175 i2=4.15 i3=2.95即主軸轉(zhuǎn)速為： n主1=n1i1=5517rmin n主2=n1i2=2891 rmin n主3=n1i3=4067 rmin 主軸的調(diào)速范圍為：低速時0-2891 rmin，中速時2891rmin-4067 rmin，高速時4067rmin-5517 rmin。數(shù)控系統(tǒng)可使用m41-m44代碼進行齒輪的自動變檔，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)當前的s指令值判斷檔位，并自動輸入相應(yīng)的m41-m44指令到plc,控制相應(yīng)的齒輪檔，如m41對應(yīng)的最高檔4067

31、rmin-5517rmin，m42對應(yīng)中速檔2891rmin-4067 rmin，m43對應(yīng)低速檔0-2891 rmin。cnc發(fā)出虛擬信號到主軸驅(qū)動裝置，主軸驅(qū)動裝置發(fā)出信號到電機。plc發(fā)出信號控制m41、m42、m43到齒輪變速箱，將動力傳到主軸。3.4.2 plc電氣方面的計算 西門子s7-200 運行穩(wěn)定，使用簡單方便，價格便宜，很適用于小型控制系統(tǒng)，所以選用plc為西門子s7-200. 三晶s350通訊數(shù)據(jù)地址的定義：該部分通信數(shù)據(jù)的地址定義用于控制變頻器的運行，獲取變頻器的狀態(tài)、信息及變頻器相關(guān)功能參數(shù)設(shè)定（如表-6）： 表3-6 變頻器參數(shù)設(shè)功能說明地址定義參數(shù)定義說明rw特性

32、通訊控制命令1000h0001h：正轉(zhuǎn)rw0002h：反轉(zhuǎn)0003h：正轉(zhuǎn)點動0004h：反轉(zhuǎn)點動0005h：停機0006h：自由停機（緊急停機）0007h：故障復位0008h：點動停止運行停機參數(shù)2000h通信設(shè)定范圍（-10000-10000）wr3000h運行速度地址說明3001h設(shè)定速度r3002h母線電壓 西門子s7-200通訊程序：3.4.3 轉(zhuǎn)速對比：設(shè)計后的轉(zhuǎn)速可達5517n，且可無極分段變速，這樣就可以加工出精度更高的零件。而在原來的轉(zhuǎn)速只是僅僅的局限在12種轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速小，且不可無極變速。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試及遇到的問題4.1數(shù)控系統(tǒng)的連接和調(diào)試4.1.1系統(tǒng)連接1).外部電纜

33、的連接外部電纜連接是指數(shù)控裝置與外部mdi/crt單元、強電柜、機床操作面板、進給伺服電動機動力線與反饋線、主軸電動機動力線與反饋信號線的連接及與手搖脈沖發(fā)生器等的連接。應(yīng)使這些符合隨機提供的連接手冊的規(guī)定。最后還應(yīng)進行地線連接。2).數(shù)控系統(tǒng)電源線的連接應(yīng)在切斷數(shù)控柜電源開關(guān)的情況下連接數(shù)控柜電源變壓器原邊的輸入電纜。3).設(shè)定的確認 控系統(tǒng)內(nèi)的印刷線路板上有許多用跨接線短路的設(shè)定點，需要對其適當設(shè)定以適應(yīng)各種型號機床的不同要求。4).輸入電源電壓、頻率及相序的確認各種數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部都有直流穩(wěn)壓電源，為系統(tǒng)提供所需的5v，5v，24v等直流電壓。因此，在系統(tǒng)通電前，應(yīng)檢查這些電源的負載是否有對

34、地短路現(xiàn)象?？捎萌f用表來確認。5).確認直流電源單元的電壓輸出端是否對地短路。接通數(shù)控柜電源，檢查各輸出電壓，接通電源之前，為了確保安全，可先將電動機動力線斷開。接通電源之后，首先檢查數(shù)控柜中各個風扇是否旋轉(zhuǎn)，就可確認電源是否已接通。6).確認數(shù)控系統(tǒng)各中參數(shù)的設(shè)定7).確認數(shù)控系統(tǒng)與機床側(cè)的接口完成上述步驟，可以認為數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)整完畢，具備了與機床聯(lián)機通電試車的條件。此時，可切斷數(shù)控系統(tǒng)的電源，連接電動機的動力線，恢復報警設(shè)定。4.1.2通電試機按機床說明書要求給機床潤滑、潤滑點灌注規(guī)定的油液和油脂，清洗液壓油箱及過濾器，灌入規(guī)定標號的液壓油。液壓油事先要經(jīng)過過濾。接通外界輸入的氣源。機床

35、通電操作可以是一次各部分全面供電，或各部件分別供電，然后再作總供電試驗。分別供電比較安全，但時間較長。通電后首先觀察有無報警故障，然后用手動方式陸續(xù)啟動各部件。檢查安全裝置是否作用，能否正常工作，能否達到額定的工作指標。總子，根據(jù)機床說明書資料粗略檢查機床主要部件，功能是否正常、齊全，使機床各環(huán)節(jié)都能操作運動起來。在數(shù)控系統(tǒng)與機床聯(lián)機通電試車時，雖然數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)確認，工作正常無任何報警，應(yīng)在接通電源的同時，作好按壓急停按鈕的準備，以備隨時切斷電源。在檢查機床各軸的運轉(zhuǎn)情況時，應(yīng)用手動連續(xù)進給移動各軸，通過crt或dpl（數(shù)字顯示器）的顯示值檢查機床部件移動方向是否正確。然后檢查各軸移動距離是否

36、與移動指令相符。如不符，應(yīng)檢查有關(guān)指令、反饋參數(shù)，以及位置控制環(huán)增益等參數(shù)設(shè)定是否正確。 仔細檢查數(shù)控系統(tǒng)和plc裝置中參數(shù)設(shè)定值是否符合隨機資料中規(guī)定數(shù)據(jù)，然后試驗各主要操作功能、安全措施、常用指令執(zhí)行情況等。例如，各種運行方式（手動、點動、mdi、自動方式等），主軸掛檔指令，各級轉(zhuǎn)速指令等是否正確無誤，機床主軸箱的恒溫油箱能否起作用等。最后，還應(yīng)進行一次返回基準點動作。機床的基準點是以后機床進行加工的程序基準位置，因此，必須檢查有無基準點功能及每次返回基準點的位置是否完全一致。4.2 調(diào)試過程中遇到的問題及解決的方案4.2.1數(shù)控機床的干擾防護機床送電后，單獨運行兩個伺服軸沒有問題，但當運

37、行變頻主軸時plc的輸入與輸出信號全無，檢查地線沒有問題，直流電源和交流電源也沒有問題，最后發(fā)現(xiàn)是從系統(tǒng)到i/o模塊的profibus電纜的屏蔽層沒有壓在插頭的金屬襯層里。重新做線壓實后好。這只是其中的一例，干擾引發(fā)的故障不具體，很難查找。因此為了避免因為干擾引起的機床故障，要盡量做到以下幾點：1）在電氣柜所有電機電纜和電網(wǎng)進線電纜必須小心地進行屏蔽，動力線電纜和信號線電纜必須分開布置，強電和弱電的電器件盡可能的分開安裝。2）在交流接觸器線圈的兩端、交流電動機的三相輸出端上并聯(lián)rc浪涌吸收器。3）在直流繼電器或直流電磁閥的線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。4）安裝數(shù)控機床時應(yīng)盡可能遠離中頻爐、高頻感應(yīng)爐等變頻設(shè)備，還有要遠離大型變壓器。不然機床數(shù)據(jù)會無緣無故丟失。 5）對于電網(wǎng)電壓波動較大的地區(qū)，應(yīng)在輸入電源上加裝穩(wěn)壓器，為了防止對電網(wǎng)電壓的影響，還應(yīng)加裝濾波器。4.2.2機