數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、iii數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要數(shù)控技術(shù)是機械加工自動化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的水平，近年來，plc在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著plc技術(shù)的發(fā)展,它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。在機床的實際設(shè)計和生產(chǎn)過程中，為了提高數(shù)控機床加工的精度，對其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。整機控制系統(tǒng)具有程序設(shè)計思路清晰、硬件電路簡單實用、可靠性高、抗干擾能力強，具有良好的性能價格比等顯著優(yōu)點，其軟硬件的設(shè)計思路可供工礦企業(yè)的相關(guān)數(shù)控機床設(shè)

2、計改造借鑒。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床，電氣控制系統(tǒng)，控制軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，機電一體化，機電傳動，電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，數(shù)控加工，cad/cam技術(shù)，電力電子技術(shù)，機械設(shè)計原理，電氣控制系統(tǒng)，plccnc lathe electrical control system designabstractnumerical control technology which related to the level of national strategy position and the status of national comprehensive national strength level is th

3、e basis of automation in mechanical processing and the core of cnc machine tools technology. in recent years, plc has increasingly wide application in industrial automatic control field, which appearing on the aspects of integrated advantage is incomparable to other industrial products in the contro

4、l of its performance, group machine cycle and the cost of hardware. with the development of plc technology, it has a more and more application in position control, process control, data processing and other aspects. in order to improve the machining accuracy in the machine tools of actual design and

5、 production process, the choice of positioning control device is particularly important. the control system which the hardware and software design for industrial and mining enterprises related to cnc machine tools design reference have performance advantages in program design of clear thinking, hard

6、ware circuit simple and practical, high reliability, strong anti interference capability and suitable price performance ratio.key words:cnc machine tools，the electrical control system, control software and the overall structural design, mechatronics, electromechanical drive, electronic technology, s

7、ensor technology, cnc machining, cad / cam technology. power electronics, mechanical design principle, electrical control system, plc目 錄摘 要iabstractii1 緒論11.1 當(dāng)前數(shù)控車床的發(fā)展現(xiàn)狀11.2 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)要求21.3 本文設(shè)計內(nèi)容32 西門子802c數(shù)控車床系統(tǒng)52.1 西門子802c的系統(tǒng)52.2 人機界面62.3 步進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)72.4 主軸驅(qū)動系統(tǒng)72.5 刀架控制系統(tǒng)72.6 電柜設(shè)計及電源選用82.6.1 在設(shè)計電柜時應(yīng)注意以

8、下事項：82.6.2 24vdc電源選用82.7 數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接及接口92.7.1 系統(tǒng)的接線92.7.2 接口布置92.7.3 接口連接92.7.4 802c與simddrive base line驅(qū)動器的連接123 進(jìn)給伺服驅(qū)動電氣控制系統(tǒng)設(shè)計153.1 數(shù)控機床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求153.2 進(jìn)給伺服驅(qū)動機構(gòu)選擇163.3 進(jìn)給控制驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計184 主軸電氣控制系統(tǒng)設(shè)計204.1 數(shù)控機床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求204.2 數(shù)控車床主軸電氣系統(tǒng)設(shè)計214.3 變頻器的選用214.3.1 設(shè)備的選型方法214.3.2 變頻器控制原理圖設(shè)計224.4 基于變頻器的主軸控制方案235 刀架

9、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計255.1 自動回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)及其工作原理255.1.1 刀架的幾種典型結(jié)構(gòu)255.1.2 四工位刀架的組成265.2 四工位刀架控制電路的組成276 參數(shù)設(shè)置296.1 plc參數(shù)設(shè)置296.2 機床參數(shù)設(shè)置297 plc控制功能的設(shè)計317.1 plc的基本結(jié)構(gòu)及工作原理317.2 plc與cnc機床的聯(lián)接方式327.3 cnc加工代碼在plc上的實現(xiàn)方法337.3.1 t功能代碼的實現(xiàn)方法337.3.2 m功能代碼實現(xiàn)方法337.4 plc程序的模塊化設(shè)計337.4.1 模塊的劃分337.5 plc輸入輸出地址分配348 結(jié)論36致 謝37參 考 文 獻(xiàn)38附 錄3947

10、數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計1 緒論1.1 當(dāng)前數(shù)控車床的發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精度、高效率、高自動化先進(jìn)機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶、擴大市場的焦點。任何事物都有其特點與發(fā)展條件，人們掌握后才能加速其發(fā)展。數(shù)控機床是由主機、各種元部件(功能部件)和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成，還需先進(jìn)的自動化刀具配合，才能實現(xiàn)加工，各個環(huán)

11、節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實過關(guān)，確保工作可靠、穩(wěn)定，才能確保數(shù)控機床工作的精度、效率和自動化，否則，難以在生產(chǎn)實際中使用。數(shù)控車床利用數(shù)字化的信息對車床運動及加工過程進(jìn)行控制，是一種可編程的通用加工設(shè)備，能自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類和盤套類零件。與通用機床和專用機床相比，數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強、能適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點，能夠滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動化的要求，是一種柔性的、高性能的自動化車床，代表了現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，因此被廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)。數(shù)控車床是以數(shù)

12、字化的信息實現(xiàn)車床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，車床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具設(shè)計有機地結(jié)合在一起，具有典型性和實用性的特點。將預(yù)先編排的加工信息代碼記錄在計算機中，經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)換為控制指令，發(fā)送給數(shù)控車床，完成零件的自動加工過程。數(shù)控車床與普通車床相比，其主要有以下的優(yōu)點：(1)適應(yīng)性強適合加工批量的復(fù)雜工件，針對不同的加工零件，編制相應(yīng)的加工程序，實現(xiàn)零件自動加工。(2)加工精度高進(jìn)給系統(tǒng)中采用的滾珠絲桿、滾動導(dǎo)軌等先進(jìn)技術(shù)，具有間隙小、運動精度高、50種以上的進(jìn)給速度的特點，適合加工表面粗糙度較高的機械零件。(3)生產(chǎn)效率高數(shù)控車床是自動化程度

13、較高的車床，整個加工過程無需認(rèn)為參與，節(jié)省了工裝時間，減輕勞動強度，改善勞動條件，具有良好的經(jīng)濟效益，有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)管理。1.2 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)要求數(shù)控機床電氣系統(tǒng)包括交流主電路、機床輔助功能控制電路和電子控制電路，一般將前者稱為強電，后兩者稱為弱電。強電是24v以上供電，以電氣元件、電力電子功率器件為主組成的電路;弱電是24v以下供電，以半導(dǎo)體器件、集成電路為主組成的控制系統(tǒng)電路。數(shù)控機床的主要故障是電氣系統(tǒng)的故障，電氣系統(tǒng)故障又以機床本體上的低壓電器故障為主。數(shù)控機床對電氣系統(tǒng)的基本要求：(1)高可靠性數(shù)控機床是長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)的設(shè)備，本身要具有高可靠性。因此，在電氣系統(tǒng)的設(shè)計和部件的選

14、用上普遍應(yīng)用了可靠性技術(shù)、容錯技術(shù)及冗余技術(shù)。所有部件選用的是最成熟的，而且符合有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)并取得授權(quán)認(rèn)證的新型產(chǎn)品。(2)緊跟新技術(shù)的發(fā)展在保證可靠性的基礎(chǔ)上，電氣系統(tǒng)還要具有先進(jìn)性，如新型組合功能電氣元件的使用、新型電子電器及電力電子功率器件的使用等。(3)穩(wěn)定性要在電氣系統(tǒng)中采取一系列技術(shù)措施，使其造應(yīng)較廣泛的環(huán)境條件，如要能適應(yīng)交流供電系統(tǒng)電壓的波動，對電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的噪聲干擾有一定的抑制作用，同時還應(yīng)符合電磁兼容的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)內(nèi)部既不相互干擾，還能抵抗外部干擾，也不向外部輻射破壞性干擾等。(4)安全性電氣系統(tǒng)的連鎖要有效;電氣裝置的絕緣要保證完好，防護要齊全，接地要牢靠，以使操作人

15、員的安全有保證；電氣部件的防護外殼要具有防塵、防水、防油污的功能；電柜的封閉性要好，能防止外部的液體濺人電柜內(nèi)部，防止切屑、導(dǎo)電塵埃的進(jìn)入；電柜內(nèi)的所有元件在正常供電電壓下工作時不應(yīng)出現(xiàn)被擊穿的現(xiàn)象，并且應(yīng)有預(yù)防雷電襲擊的功能；經(jīng)常移動的電纜要有護套或拖鏈防護，防止纜線磨斷或短路而造成系統(tǒng)故障；要有抑制內(nèi)部部件異常溫升的措施，特別是在夏季，要有強迫風(fēng)冷或制冷器冷卻；要有防觸電、防碰傷設(shè)施。(5)方便的可維護性易損部件要便于更換或替換。保護元器件的保護動作要靈敏，但也不能有誤動作。一旦故障排除后，功能要能恢復(fù)。(6)良好的控制特性所有被控制的電動機起動要平穩(wěn)、響應(yīng)快速、特性硬、無沖擊、無震動、無

16、振蕩、無異常數(shù)控機床電氣檢修噪聲、無異常溫升。(7)運行狀態(tài)明顯的信息顯示電氣系統(tǒng)要用指示燈做操作顯示，電氣元件要有狀態(tài)指示、故障指示，有明顯的安全操作標(biāo)識。(8)操作的宜人性電氣系統(tǒng)要體現(xiàn)人性化設(shè)計，如操作部位應(yīng)與人體平均高度、距離相適應(yīng)，體現(xiàn)操作方便、舒適、便于觀察的特點，尤其是要能隨時摸得到急停按鈕，保證緊急情況下的快速操作動作;機床電器顏色不僅要符合標(biāo)準(zhǔn)，還要美觀、明顯。1.3 本文設(shè)計內(nèi)容目前機床數(shù)控改造技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，專用化的機床數(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)，采用伺服電機驅(qū)動進(jìn)給運動、配置

17、脈沖發(fā)生器實現(xiàn)螺紋加工功能、配置自動轉(zhuǎn)位刀架實現(xiàn)自動換刀功能。本設(shè)計主要實現(xiàn)以下內(nèi)容：(1)機床控制系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)方案的制定技術(shù)。(2)數(shù)控系統(tǒng)選型在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)選型時，一般應(yīng)遵從性價比高、綜合成本低，這兩個主要的原則，在這兩個原則的指導(dǎo)下對眾多的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較，選擇最合適的數(shù)控系統(tǒng)。(a)性價比高的原則一般在選擇數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)考慮數(shù)控系統(tǒng)的先進(jìn)性，不要選那些已經(jīng)或?qū)⒁惶蕴漠a(chǎn)品，這樣用不了多長時間又要進(jìn)行更新，而要盡量選擇先進(jìn)的、能代表當(dāng)前主流技術(shù)的產(chǎn)品。先進(jìn)的產(chǎn)品代表更加強大的功能，但并不是越先進(jìn)的越好，隨著性能的提高，其價格必然越貴，但是在實際應(yīng)用中，眾多強大的功能是否必要，要視使用情

18、況而定。不要一味追求高性能而增加投入，應(yīng)該在選擇性能優(yōu)良產(chǎn)品的同時，考慮價格因素，對產(chǎn)品的性能價格比進(jìn)行比較，在同樣能滿足技術(shù)要求的情況下，選擇價格低的產(chǎn)品。(b)綜合成本低的原則所謂綜合成本，是指除產(chǎn)品本身的價值外，其配套的配件采購、維修成本，因故障停機導(dǎo)致的時間成本，以及壽命周期等等。在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)選型時，要充分考慮以上因素，選擇故障率低、配件價格低、售后服務(wù)及時、壽命周期長的產(chǎn)品。綜合上述原因并為了配合s7200的使用本次改造選用了sinumerik 802c系統(tǒng)。sinumerik 802c將所有cnc、hmi和通訊任務(wù)集成于一個單一的部件。免維護的硬件集成了profibus接口用于連

19、接伺服驅(qū)動和i/o模塊，并具有速裝結(jié)構(gòu)的超薄操作面板。sinumerik 802c可控制最多4個數(shù)字進(jìn)給軸和1個主軸。802c配備simodrive 611ue和帶編碼器的1fk7伺服電機作為進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)。simodrive 611ue具有模塊化設(shè)計和profibus接口。因而，各軸驅(qū)動的功率模塊獨立配置。另外，主軸也可以通過模擬接口控制，這種通用的方案也適用于簡易型機床。simatic s7-200的指令集可直接適用于機床。在sinumerik上不僅可以進(jìn)行工件編程，而且還可以使用非西門子的g代碼。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

20、系統(tǒng)的可靠性；在控制面板上，將cnc操作面板與機床操作面板集成為一體，極大地簡化了聯(lián)機。具有直線和圓弧插補、代碼編程、刀具補償和間隙補償功能、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。 (3)外圍電路的設(shè)計方法；數(shù)控機床主軸驅(qū)動方式；數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔控制方法。(4)可編程控制器在數(shù)控機床中的應(yīng)用；實現(xiàn)數(shù)控機床典型邏輯動作的plc編程技術(shù)；系統(tǒng)開發(fā)過程中plc調(diào)試技術(shù)。(5)系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)置技術(shù)；系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試驗收技術(shù)。2 西門子802c數(shù)控車床系統(tǒng)西門子802c數(shù)控車床系統(tǒng)由西門子802c數(shù)控系統(tǒng)、步進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、刀架等組成。2.1 西門子802c的系統(tǒng)sinumer

21、ik802數(shù)控系統(tǒng)是西門子公司開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控磨床等。該系統(tǒng)分為802s、802c、802d三種類型，其中sinumerl802s采用步進(jìn)電動機驅(qū)動系統(tǒng)，同時具備一個10v模擬接口用于連接主軸驅(qū)動；sinumerl802c采用模擬伺服驅(qū)動系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的10v模擬接口，可直接帶動模擬驅(qū)動；sinumerl802c采用數(shù)字進(jìn)給驅(qū)動電動機和數(shù)字主軸電動機，最多可控制4個數(shù)字進(jìn)給軸和一個主軸。siemens 802s配op020獨立操作面板與mcp機床操作面板，顯示器為7in或5.7in單色液晶顯示。集成內(nèi)置式plc最大可以控制64點輸入與64點輸出，plc的i

22、/o模塊與ecu間通過總線連接；系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，性能價格比高。數(shù)控系統(tǒng)與外部模塊的連接，見圖2-1。圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 人機界面數(shù)控系統(tǒng)的人機界面由顯示器、操作面板、機床控制面板組成，見圖2-2。圖2-2 系統(tǒng)操作面板編程和機床控制動作的按鍵以及8英寸lcd顯示器，同時還提供12個帶有l(wèi)ed的用戶自定義鍵。工作方式選擇(6種)，進(jìn)給速度修調(diào)，主軸速度修調(diào)，數(shù)控啟動與數(shù)控停止，系統(tǒng)復(fù)位均采用按鍵形式進(jìn)行操作。 2.3 步進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)采用的是（stepdrive c），是單軸型控制器，控制五相步進(jìn)電機。步進(jìn)電機的步距角為0.36度。驅(qū)動接口采用25芯d型插座。每個驅(qū)動器接受

23、三個信號，一個為脈沖信號，一個為方向信號，一個為使能信號。發(fā)出的脈沖控制電機運行，每個上升沿使電機向前走一步，脈沖數(shù)決定電機轉(zhuǎn)角，脈沖頻率決定電機的轉(zhuǎn)速。2.4 主軸驅(qū)動系統(tǒng)主軸驅(qū)動系統(tǒng)采用的是siemens 611u，是目前siemens常用的交流數(shù)字式伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)與611a相似，采用模塊化安裝方式，主軸與各伺服驅(qū)動單元共用電源。用于進(jìn)給驅(qū)動的伺服驅(qū)動模塊有單軸與雙軸兩種結(jié)構(gòu)型式，帶有profibus dp總線接口。驅(qū)動器內(nèi)部帶有feprom(non-volatile data memory，非易失可擦寫存儲器)，用于存儲系統(tǒng)軟件與用戶數(shù)據(jù)，驅(qū)動器的調(diào)整、動態(tài)優(yōu)化可以在w1ndo

24、ws環(huán)境下，通過simocomu軟件自動進(jìn)行，安裝、調(diào)整十分方便。驅(qū)動器由整流電抗器(或伺服變壓器)、電源模塊(ne module)、功率模塊(power module)、611控制模塊等組成：電源模塊自成單元，功率模塊、611控制模塊、profibus dp總線接口模塊組成軸驅(qū)動單元。各驅(qū)動器單元間共用611直流母線與控制總線，并通過profibus dp總線，與siemens 802c/810d/840s系統(tǒng)相連接，組成數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)。2.5 刀架控制系統(tǒng)刀架是經(jīng)濟型的四方位簡易刀架，它的機械結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試和使用方便，結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。其功能為：有四個刀位，能裝夾四把不同的功能刀

25、具，方刀架回轉(zhuǎn)90時，刀具變換一個位置，但方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控制。 圖2-3 四工位轉(zhuǎn)位刀架2.6 電柜設(shè)計及電源選用2.6.1 在設(shè)計電柜時應(yīng)注意以下事項：(1)電柜應(yīng)有冷卻或通風(fēng)裝置，在使用風(fēng)扇時必須在進(jìn)氣窗口安裝防塵過濾網(wǎng)；(2)電柜中的所有部件必須安裝在無油漆的鍍鋅金屬板上；(3)電柜的防護等級為ip54；(4)接地應(yīng)遵守國標(biāo)gbt52261-2002iec60204-1：2000“機械安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件；(5)電柜中布線時，交流電源線(如85vac，220vac，380vac以及變頻器到主軸電機的電纜)必須與24vdc電纜和信號線電纜分開走

26、線；(6)系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源24vdc之前需接入隔離變壓器(控制變壓器380vac一220vac，jbk3400va)。步進(jìn)驅(qū)動85vac必須采用獨立的隔離變壓器(驅(qū)動變壓器380vac 85vac，jbk3系列)。兩個變壓器的初級不可以接入到380vac的同一相。(7)現(xiàn)場沒有良好接地的情況下，控制變壓器必須為浮地設(shè)計，但此時任何與cnc控制器連接的外設(shè)(如pc等)，其220vac電源必須連接到控制變壓器。2.6.2 24vdc電源選用cnc控制器采用24v直流供電，系統(tǒng)可在24v一15至j+20之間正常工作。直流電源的質(zhì)量是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，所以在選擇電源時，其輸出波形應(yīng)如圖4所示。24v

27、直流電作為低壓電源必須具有可靠的電隔離特性(按照iec204-1，條款64，pelv)。因此我們選用西門子配套的24v直流穩(wěn)壓電源。數(shù)字輸入和輸出所需的24vdc用獨立的24v直流電源，而不能與cnc控制器共用同一個24vdc穩(wěn)壓電源。所有輸入信號必須為電平信號，即“0”電平一3v5voc和“1”電平11v30vdc。懸空和高阻信號均為“0”電平。2.7 數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接及接口2.7.1 系統(tǒng)的接線sinumerik 802c base line控制器與伺服驅(qū)動電機的連接。連接電纜必須使用屏蔽電纜。在系統(tǒng)一側(cè)，電纜內(nèi)屏蔽層必須與插頭中的金屬殼相連，為了使模擬量的指令值信號免受低頻信號的干擾

28、，驅(qū)動一側(cè)的屏蔽不能接地。2.7.2 接口布置(1)cnc部分(a)x1電源接口（dc24v）：3芯螺釘端子塊，用于連接24v負(fù)載電源。(b)x2 rs232接口（v24）：9芯d型插座。(c)x3到x5測量系統(tǒng)接口（encoder）：3個15芯d型插頭，用于連接增量型編碼器（rs422）。(d)x6主軸接口（encoder）：15芯d型插座，用于連接一個主軸式增量編碼器。(e)x7驅(qū)動接口（axis）：50芯d型插座，用于連接具有包括主軸在內(nèi)最好4個模擬驅(qū)動的功率模塊。(f)x10手輪接口（mpg）:10芯插頭，用于連接手輪。(g)x20數(shù)字輸入（di）：10芯插頭，用于連接nc-ready

29、繼電器。(2)di/o部分(a)x100到x105：10芯插頭，用于連接數(shù)字輸入。(b)x200到x201: 10芯插頭，用于連接數(shù)字輸出。(3)調(diào)試開關(guān)s3。(4)保險絲f1,外部設(shè)計可以是用戶方便的更換。2.7.3 接口連接(1)進(jìn)給驅(qū)動的連接(x7),采用50芯d型插座（針）插座x7引腳如表2-1所示。表2-1 插座x7引腳x7引腳信號類型引腳信號類型引腳信號類型1a01ao18n.c.34agnd1ao2agnd2ao19n.c.35ao2ao3a03ao20n.c.36agnd3ao4agnd4ao21n.c.37ao4ao5n.c.22mvo38n.c.6n.c.23mvo39n.

30、c.7n.c.24mvo40n.c.8n.c.25mvo41n.c.9n.c.26n.c.42n.c.10n.c.27n.c.43n.c.11n.c.28n.c.44n.c.12n.c.29n.c.45n.c.13n.c.30n.c.46n.c.14se1.1k31n.c.47se1.2k15se2.1k32n.c.48se2.2k16se3.1k33n.c.49se3.2k17se4.1k50se4.2k(2)測量系統(tǒng)的連接（x3x6），采用15芯d型插座，插座x3x6引腳如表2-2所示。表2-2 x3x6引腳x3x6引腳信號型號引腳信號型號1n.c.9mvo2n.c.10zi3n.c.11

31、z_ni4p5_msvo12b_ni5n.c.13bi6p5_msvo14a_ni7mvo15ai8n.c.信號名稱a,a_na相信號b,b_nb相信號z,z_n零脈沖信號p5_ms電源+5.2vm電源接地信號電平rs422信號類型vo電壓輸出（電源）i5v輸入（5v信號）(3)數(shù)字輸出端的連接（x200x201）,采用10芯接線端子，插座x200x201引腳如表2-3所示。表2-3 插座x200x201引腳x200引腳信號類型1ip24vi2do0/cwo3do1/ccwo4do2o5do3o6do4o7do5o8do6o9do7o10mvix201引腳信號類型12p24vi2do8o3do

32、9o4do10o5do11o6do12o7do13o8do14o9do15o10mvi信號說明do0.do15數(shù)字輸出0.15，最大電流500mado0/cw數(shù)字輸出0/單級主軸，順時針方向，最大電流500mado1/ccw數(shù)字輸出1/單級主軸，逆時針方向，最大電流500ma1p24，m數(shù)字輸出0.7供電2p24，m數(shù)字輸出8.15供電信號類型vi電壓輸入(4)cnc電源，cnc所需的24vdc負(fù)載電源接到接線端子x1上。24v直流電作為低壓電源必須具有可靠的電隔離特性。表2-4 負(fù)載電源電氣參數(shù)參數(shù)最小值最大值單位條件電壓平均值20.428.8v波動性3.6vss非周期性過壓35v500ms

33、持續(xù)時間50s恢復(fù)時間額定消耗電流1.5a啟動電流4a表2-5 接線端子x1端子分配端子1pepe2m接地3p24dc24v2.7.4 802c與simddrive base line驅(qū)動器的連接(1)802c的進(jìn)給驅(qū)動和主軸的連接接口x7，與simddrive base line驅(qū)動器速度給定值接口x321/322以差分形式連接到該接口的端子56和端子14上，端子定義如表2-6所示。表2-6 端子定義端子名稱功能類型電壓（v）導(dǎo)線截面積max.( mm)56x321/322速度設(shè)定點，差分輸入輸入端0101.514x321/322速度設(shè)定點，差分輸入輸入端0101.5(2)802c的測量系統(tǒng)

34、連接接口x3x6，與simddrive base line驅(qū)動器位置反饋值接口x391/x392連接，x391/x392的引腳分配如表2-7所示。表2-7 x391/x392的引腳分配信號類型伺服一側(cè)引腳數(shù)控一側(cè)引腳m基準(zhǔn)位211ars422a31a_invrs422a49brs422a610b_invrs422a73rrs422a124r_invrs422a1312readyhcmos！1ncer_iklhcmos！9ncer_tnlhcmos！10ncen_wsghcmos！11nc(3)802c的數(shù)字輸入端接口x100x105的i 1.0、i 1.1端子,與se1se4接口連接。(4)8

35、02c的數(shù)字輸出端接口x200x201的q 1.0,q 1.1端子，與simddrive base line驅(qū)動器的使能接口x331/x332的端子633和端子65.1連接，脈沖使能和控制器使能分別通過接口x331和x332接入接入，x331/x332的端子定義如表2-8所示。表2-8 x331/x332的端子定義端子名稱功能類型電壓（v）導(dǎo)線截面積max.( mm)633x331脈沖使能輸入端+21-301.565.1x332控制器使能輸入端+13-301.5 (5)simddrive base line驅(qū)動器的使能接口x331/x332的端子633和端子65.1，分別與使能端子排x141a

36、的端子64和端子63連接，x141a的端子定義如表2-9所示。表2-9 x141a的端子定義端子名稱功能類型電壓（v）導(dǎo)線截面積max.( mm)63x141a脈沖使能輸入端+13-301.564x141a控制使能輸入端+13-301.5 (6)編碼器與simddrive base line驅(qū)動器的編碼器（旋轉(zhuǎn)變壓器）接口x311/x312連接，x311/x312的引腳分配如表2-10所示。表2-10 x311/x312的引腳分配信號伺服一側(cè)引腳電機一側(cè)引腳sin_plus31sin_minus42m5,8,24-cos_plus611cos_minus712res_pos910res_neg

37、117temp_plus138temp_minus259(7)simddrive base line驅(qū)動器的電子電源地接口x131，必須使用一根截面積4mm的接地線連接到數(shù)控系統(tǒng)的接地點。3 進(jìn)給伺服驅(qū)動電氣控制系統(tǒng)設(shè)計伺服系統(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)控機床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以機床移動部件的位置和速度為控制量,接收來自插補裝置或插補軟件生成的進(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,最終實現(xiàn)機床工作臺相對于刀具運動的控制系統(tǒng)。3.1 數(shù)控機床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求數(shù)控機床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床運

38、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)控機床的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)控機床進(jìn)給伺服系統(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)。伺服系統(tǒng)是cnc裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié)。cnc裝置發(fā)出的控制信息，通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)軸的運動，完成程序所規(guī)定的操作。伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，它是以機械為運動的驅(qū)動設(shè)備,電動機為控制對象,以控制器為核心,以電力電子功率變換

39、裝置為執(zhí)行機構(gòu),在自動控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。它屬于特殊電動機，也叫執(zhí)行電機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能對數(shù)控機床的性能在很大程度上有決定性的作用，所以對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的要求也比較高，主要有：（1）進(jìn)給調(diào)速范圍要寬。在各種數(shù)控機床中，用于加工用刀量、被加工材料及零件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳的切削條件，要求進(jìn)給驅(qū)動必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；（2）位置精度高。數(shù)控機床在加工時免除了操作者的人為誤差，它是按預(yù)定的程序自動進(jìn)行加工的，不可能應(yīng)付事先沒有預(yù)料到的情況；（3）速度響應(yīng)要快。

40、即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，過度時間要快；（4）低速大轉(zhuǎn)距。根據(jù)數(shù)控機床的加工特點，大都是在低速進(jìn)行重切削，即在低速時進(jìn)給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)距輸出。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的高性能在很大程度上決定了數(shù)控機床的高效率、高精度。因此數(shù)控機床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動機、機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)控機床的定位精度和位移精度。（2）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)快速響應(yīng)性是衡量伺服系統(tǒng)動態(tài)性能

41、的一項重要性能指標(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)速范圍是指機械裝置要求電動機等提供的最高轉(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到最佳切削條件，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。3.2 進(jìn)給伺服驅(qū)動機構(gòu)選擇早期多采用電液伺服驅(qū)動方式，其伺服執(zhí)行元件采用液壓元件，前級為電氣元件，驅(qū)動元件為液動機和液壓缸。常用的有電液脈沖馬達(dá)和電液伺服馬達(dá)。電液伺服驅(qū)動機構(gòu)在低轉(zhuǎn)速下可以輸出很大的力矩，并具有剛性好、反應(yīng)快和速度平穩(wěn)等優(yōu)點。但電液伺服驅(qū)動機構(gòu)需要油箱、油管等供油系統(tǒng)，存在體積大、

42、噪聲大和油污染等問題，從20世紀(jì)70年代起逐漸被電氣伺服機構(gòu)所代替，只在具有特殊要求的場合才被采用。電氣伺服驅(qū)動機構(gòu)全部采用電子器件和電機部件，操作和維護方便、可靠性高、噪聲小、無污染，早期的電氣伺服驅(qū)動機構(gòu)，在低轉(zhuǎn)速輸出力矩和反應(yīng)速度方面明顯比不上電液伺服驅(qū)動機構(gòu)，通過對電動機結(jié)構(gòu)和電動機驅(qū)動線路的不斷改進(jìn)，這方面的性能已經(jīng)大大改善。現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)幾乎全部采用全電氣伺服驅(qū)動機構(gòu)。根據(jù)所配電動機不同，分為步進(jìn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)三大類。本設(shè)計采用步進(jìn)伺服驅(qū)動系統(tǒng)配合步進(jìn)電動機。步進(jìn)電動機（step motor），是一種用電脈沖信號控制，可將電脈沖信號按正比關(guān)系轉(zhuǎn)換為

43、角位移的執(zhí)行器。步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。如果停機后某些相的繞組仍保持通電狀態(tài)，則還具有自鎖能力。目前，步進(jìn)電動機主要用于經(jīng)濟型數(shù)控機床的進(jìn)給驅(qū)動，一般采用開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。也有的采用步進(jìn)電動機驅(qū)動的數(shù)控機床同時采用了位置檢測元件，構(gòu)成了反饋補償型的驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)。用于數(shù)控機床驅(qū)動的步進(jìn)電動機主要有兩類，即反應(yīng)式步進(jìn)電動機和混合式步進(jìn)電動機，反應(yīng)式步進(jìn)電動機也稱為磁阻式步進(jìn)電動機。 同一臺步進(jìn)電動機，因通電方式不同，運行時的步距角也是不同的。采用單、雙拍通電方式時，步距角要比單拍通電方式減少一半。實際使用中，單三拍通電方式由于在切換時一相繞組斷電而另

44、一相繞組開始通電容易造成失步。此外，由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，運行的穩(wěn)定性較差，所以很少采用。通常將它改成雙三拍通電方式，即按abbccaab的通電順序運行，這時每個通電狀態(tài)均為兩相繞組同時通電。在雙三拍通電方式下步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子位置與單、雙六拍通電方式時兩個繞組同時通電的情況相同。所以步進(jìn)電動機按雙三拍通電方式運行時，它的步距角和單三拍通電方式相同，也是30。合理選用步進(jìn)電動機對開環(huán)伺服控制系統(tǒng)相當(dāng)重要。通常希望步進(jìn)電動機的輸出轉(zhuǎn)矩大，起動頻率和運行頻率高，步距誤差小，性能價格比高。但增大轉(zhuǎn)矩與快速運行存在一定矛盾，高性能與低成本存在矛盾，因此，在實際選用時

45、必須綜合考慮。首先，應(yīng)考慮系統(tǒng)的精度和速度的要求。為了提高精度，希望脈沖當(dāng)量小。但是脈沖當(dāng)量越小，系統(tǒng)的運行速度越低。故應(yīng)兼顧精度與速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量。在脈沖當(dāng)量確定以后，又可以此為依據(jù)來選擇步進(jìn)電動機的步距角和傳動機構(gòu)的傳動比。步進(jìn)電動機的步距角從理論上說是固定的，但實際上還是有誤差的。另外，負(fù)載轉(zhuǎn)矩也將引起步進(jìn)電動機的定位誤差。通常應(yīng)將步進(jìn)電動機的步距誤差、負(fù)載引起的定位誤差和傳動機構(gòu)的誤差全部考慮在內(nèi)，使總的誤差小于數(shù)控機床允許的定位誤差。本設(shè)計選用混合式步進(jìn)電機type 110 byg 550a-2。步進(jìn)電動機工作方式：步進(jìn)電動機的工作方式和一般電動機的不同，它是采用脈沖控

46、制方式工作的。只有按定規(guī)律對各相繞組輪流通電，步進(jìn)電動機才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。數(shù)控機床中采用的功率步進(jìn)電動機有三相、四相、五相和六相等。工作方式有單m拍，雙m拍、三m拍及2m拍等，m是電動機的相數(shù)。所謂單m拍是指每拍只有一相通電，循環(huán)拍數(shù)為m；雙m拍是指每拍同時有兩相通電，循環(huán)拍數(shù)為m；三m拍是每拍有三相通電，循環(huán)拍數(shù)為m拍；2m拍是各拍既有單相通電，也有兩相或三相通電，通常為12相通電或23相通電，循環(huán)拍數(shù)為2m，步進(jìn)電動機相數(shù)越多，工作方式也越多。若按相反的順序通電，則電動機反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機的驅(qū)動原理圖如圖3-1所示：圖3-1 步進(jìn)電機控制電路原理框圖其中脈沖分配采用軟件實現(xiàn)。利用查表或計算來進(jìn)行

47、脈沖的環(huán)形分配，簡稱軟環(huán)分。可將狀態(tài)代碼01h、03h、02h、06h、04h、05h列入程序數(shù)據(jù)表中，通過軟件可順次在數(shù)據(jù)表中提取數(shù)據(jù)并通過輸出接口輸出即可，通過正向順序讀取和反向順序讀取可控制電動機進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)。通過控制讀取一次數(shù)據(jù)的時間間隔可控制電動機的轉(zhuǎn)速。該方法能充分利用計算機軟件資源以降低硬件成本，尤其是對多相的脈沖分配具有更大的優(yōu)點。但由于軟環(huán)分占用計算機的運行時間，故會使插補次的時間增加，從而影響步進(jìn)電動機的運行速度。3.3 進(jìn)給控制驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計采用的步進(jìn)驅(qū)動器和步進(jìn)電機，是細(xì)分型高性能步進(jìn)驅(qū)動器，適合驅(qū)動中小型任何兩相或四機混合式步進(jìn)電機。電流控制采用先進(jìn)的雙極性等角度

48、恒力矩技術(shù)，每秒兩萬次的斬波頻率。在驅(qū)動器的側(cè)邊裝有一排撥碼開關(guān)組，可以用來選擇細(xì)分精度，以及設(shè)置動態(tài)工作電流和表態(tài)工作電流。type 110 byg 550a-2是混合式步進(jìn)電機，步進(jìn)電機步進(jìn)角為0.36度/0.72度，靜轉(zhuǎn)矩6n*m，額定相電流1.3a。步進(jìn)電機為x、z軸電機，用來控制x、z軸的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給，ka10用來執(zhí)行控制電機的正反轉(zhuǎn)，接電機繞組a-和c-，b-和d-短接后，再a接驅(qū)動的a，c接驅(qū)動的a-，b接驅(qū)動的b，d接驅(qū)動的b-。步進(jìn)電機的控制號由cnc的xs30端輸入，電源信號由+v1和gnd端輸入。步進(jìn)驅(qū)動器其實是一個步進(jìn)電機配合使用，來控制機床工作臺x軸移動的一個系

49、統(tǒng)。步進(jìn)電動機是一種將電信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的電磁機械裝置。由于所用電源是脈沖電源，也稱脈沖馬達(dá)。步進(jìn)電動機是一種特殊的電動機，其跟隨步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)給定的輸入脈沖按節(jié)拍一步一步的轉(zhuǎn)動。對步進(jìn)電動機施加一個電脈沖信號時，步進(jìn)電動機就旋轉(zhuǎn)一個固定的角度，稱為一步，每一步轉(zhuǎn)過的角度叫步距角。步進(jìn)電動機的角位移量和輸入的脈沖個數(shù)嚴(yán)格地成正比例，在時間上與輸入脈沖同步。因此，只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于定位狀態(tài)。圖3-2 步進(jìn)驅(qū)動單元框框圖4 主軸電氣控制系統(tǒng)設(shè)計主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主

50、傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運動的動力裝置部分。主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機構(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)給運動，加工出理想的零件。它是零件加工的成型運動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。4.1 數(shù)控機床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求 機床的主軸驅(qū)動和進(jìn)給驅(qū)動有較大的差別。機床主軸的工作運動通常是旋轉(zhuǎn)運動，不像進(jìn)給驅(qū)動需要絲杠或其它直線運動裝置作往復(fù)運動。數(shù)控機床通常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運動。在20紀(jì)60-70年代，數(shù)控機床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動機配上多級齒輪變速箱實現(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

51、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。現(xiàn)代數(shù)控機床對主軸傳動提出了更高的要求：（1）調(diào)速范圍寬并實現(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、工序和各種材料的加工要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高，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。（2）具有4象限驅(qū)動能力 要求主軸在

52、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。（3）具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。數(shù)控機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，因為這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。（4）良好的抗振性

53、和熱穩(wěn)定性。 數(shù)控機床加工時，可能由于持續(xù)切削、加工余量不均勻、運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位置精度和運動精度，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。4.2 數(shù)控車床主軸電氣系統(tǒng)設(shè)計 主軸是車床構(gòu)成中一個重要的部分，其功率消耗約占機床總功率7080，其性能直接影響到機床的加工效率、加工材料范圍、加工質(zhì)量等。數(shù)控系統(tǒng)需要控制主

54、軸的轉(zhuǎn)速、位置，通常系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置為數(shù)字主軸，具有控制精度高，動態(tài)響應(yīng)好的特點。但在主軸功率不大，對控制精度和動態(tài)響應(yīng)要求不是很高的情況下，數(shù)字主軸就顯得成本太高。這時可以采用數(shù)控系統(tǒng)的模擬主軸功能。模擬主軸就是數(shù)控系統(tǒng)輸出模擬電壓信號，采用普通的交流變頻器和交流變頻電機來實現(xiàn)主軸控制，由于性價比高，在經(jīng)濟型數(shù)控機床中廣泛應(yīng)用。它與傳統(tǒng)的齒輪變速箱相比，優(yōu)點是傳動鏈較短、回轉(zhuǎn)精度及機械效率高、工作平穩(wěn)噪音低、速度連續(xù)可調(diào)、制造成本低等。缺點是低速擋位扭距受到一定的限制，感覺動力不足。4.3 變頻器的選用異步機變頻調(diào)速已得到廣泛的應(yīng)用。變頻器的花樣種類繁多，變頻器的供應(yīng)商們?yōu)榱送其N自己的產(chǎn)品，都大力宣傳自己的優(yōu)點，其他產(chǎn)品的缺點，使人眼花繚亂。變頻器的應(yīng)用者在選用時經(jīng)常提出許多如何合理應(yīng)用及方案比較的問題，變頻器的開發(fā)者在方案論證時也常提出產(chǎn)品定位及前景方面的問題。4.3.1 設(shè)備的選型方法(1)根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器。如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載可選擇西門子mm420/mm440變頻器，abb公司acs400系列變頻器等；如負(fù)載為風(fēng)機、泵類負(fù)載可選擇西門子eco、mm430變頻器，abb公司acs800系列變頻器等。(2