【正文】 納米級(jí)()。一般認(rèn)為，一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于二臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)加工可比三軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。21世紀(jì)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(gè)方面：為追求加工效率和加工質(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(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)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(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 CK6140數(shù)控車床主簡介不同制造廠商制造的CKA6140數(shù)控車床選用FANUC OTD，F(xiàn)ANUC 0iMATE TC，F(xiàn)ANUC 0iTA，F(xiàn)ANUC 0iTB、安川J50L、SIEMENS 802D，F(xiàn)AGOR 8025T，F(xiàn)AGOR 8055T等世界知名公司的數(shù)控系統(tǒng)。主要承擔(dān)各種軸類及盤類零件的半精加工及精加工。 （3）進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服電機(jī)，精密滾珠絲杠，高剛性精密復(fù)合軸承結(jié)構(gòu)。主軸箱配有獨(dú)立潤滑系統(tǒng)。如下圖是數(shù)控車床的組成框圖。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。⑷伺服單元伺服單元由驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。⑸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過簡單的機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 最后加工出圖紙所要求的零件。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開關(guān)控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。⑺測量反饋裝置測量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。CK6140數(shù)控車床的技術(shù)參數(shù)：床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑:Φ400mm。主軸轉(zhuǎn)速范圍(變頻): 40～1800r/min可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速及恒線速切削。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)數(shù)控車床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩端部件是主電動(dòng)機(jī)與主軸，它的功能是把動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)）的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞給主軸，使主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，并滿足數(shù)控車床主軸變速和換向的要求。刀架運(yùn)動(dòng)是由換刀交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的。尾座 數(shù)控車床尾座一般是在加工時(shí)對(duì)工件起輔助支撐作用，它由尾座體和尾座套筒兩部分組成。CNC主控制裝置以及伺服驅(qū)動(dòng)裝置，采用日本FANUC公司的產(chǎn)品，使機(jī)床性能價(jià)格比十分優(yōu)越；主軸系統(tǒng)采用日本FANUC變頻器主軸變速，方便靈活。供電電源的電纜或電線的截面積應(yīng)采用不小于6mm2導(dǎo)電率高的銅線。Z軸：理論最大進(jìn)給速度8000m/min。主要為穩(wěn)壓電源GS伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)提供220V交流。 圖22 CKA6150數(shù)控車床接地系統(tǒng) 電柜與車床接地線用6mm2黃綠雙色線；電柜與其它部件接地線用1～3mm2黃綠雙色線。本課題數(shù)控車床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用交流主軸電動(dòng)機(jī)配備變頻器控制的方式。主軸組件的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形，直接影響加工零件的尺寸、位置精度和表面質(zhì)量。并且有一定的過載能力和較硬的調(diào)速機(jī)械特性，即在負(fù)載變化的情況下（如斷續(xù)切削時(shí)），電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小。對(duì)有的機(jī)床需同時(shí)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切削，則要求換向時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加減速控制，即要求有四象限驅(qū)動(dòng)能力。CK6140數(shù)控車床床是中等規(guī)格數(shù)控車床，參照國內(nèi)外同類機(jī)床的電動(dòng)機(jī)功率，考慮到數(shù)控機(jī)床變速范圍比較大，選用交流變頻電動(dòng)機(jī)TLD12YVP112，額定轉(zhuǎn)矩60N?m 。 本機(jī)床采用通用變頻器作為主軸驅(qū)動(dòng)裝置。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。直接轉(zhuǎn)矩控制以測量電機(jī)電流和直流電壓作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入。FANUC通用變頻器各端子功能如圖3－1所示。當(dāng)STR信號(hào)ON時(shí)為反轉(zhuǎn)，OFF時(shí)為停止指令。SD：接點(diǎn)（端子STF、STR、RH、RM、RL）輸入的公共端子。5V/“0—5V，0—10V選擇”進(jìn)行。圖32變頻器主軸伺服驅(qū)動(dòng)圖第四章CK6140數(shù)控車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)概述伺服控制系統(tǒng)是聯(lián)接數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的樞紐，其性能是影響數(shù)控機(jī)床精度、穩(wěn)定性、可靠性、加工效率等方面的重要因素。開環(huán)位置控制不需要位置檢測及反饋，閉環(huán)位置控制需要位置檢測及反饋。因?yàn)榫幋a器不能直接反映機(jī)床各個(gè)進(jìn)給軸的實(shí)際位置，而是反映電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和圈數(shù)。 CK6140數(shù)控車床對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的要求1．調(diào)速范圍要寬調(diào)速范圍是指進(jìn)給電動(dòng)機(jī)提供的最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之比，即。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度足夠大，以縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間，減小輪廓過渡誤差。伺服驅(qū)動(dòng)裝置接受從主控制單元發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，驅(qū)動(dòng)伺服電電動(dòng)機(jī)，從而通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)精確的工作進(jìn)給和快速移動(dòng)。 SVM口口／口／口 口 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①型號(hào) ②軸數(shù)，1：1軸伺服；2：2軸伺服；3：3軸伺服 ③第一軸最大電流； ④第二軸最大電流； ⑤第三軸最大電流； ⑥輸入電壓，“無”=200V，HV=400V。刀架運(yùn)動(dòng)是由換刀交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的?；剞D(zhuǎn)刀架主要應(yīng)用于數(shù)控車床和數(shù)控車削加工中心，轉(zhuǎn)塔頭主要應(yīng)用于數(shù)控鉆、鏜、銑床中。刀庫的選擇主要根據(jù)機(jī)床加工工藝范圍和機(jī)床的特點(diǎn)，確定刀庫容量和自動(dòng)換刀裝置類型。刀架用于夾持切削用的刀具，在一 定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了車床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平，所以有如下要求： (1)轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確可靠，工作平穩(wěn)安全； (2)按最短線路就近選擇，轉(zhuǎn)位時(shí)間短； (3)重復(fù)定位精度高； (4)防水、防屑，密封性能優(yōu)良； (5)夾緊剛性高，適宜重負(fù)荷切削。SAUTER刀架的精度高SAUTER刀架的定位精度為177。），其參數(shù)遠(yuǎn)低于國產(chǎn)與臺(tái)灣產(chǎn)刀塔。如選用SAUTER刀架能有效縮短工件加工時(shí)間，提高機(jī)床加工節(jié)拍，提供用戶生產(chǎn)效率。正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)交流接觸器之間設(shè)計(jì)為互鎖保護(hù)，防止有兩接觸器同時(shí)吸合的情況發(fā)生。并立即檢查過電流的原因，才可使電流保護(hù)器復(fù)位。4)電機(jī)各相與機(jī)殼間的阻抗應(yīng)該為無限大（一般絕緣電阻至少在20MΩ以上），以確認(rèn)電機(jī)線圈是否受損及接地。且此反向轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作只需要幾百ms，對(duì)于刀架電機(jī)三相動(dòng)力電源上來說，動(dòng)力電源接通的時(shí)間極短。注意4：控制刀架正、反轉(zhuǎn)的交流接觸器需采用高品質(zhì)的品牌，耐久度才能達(dá)到要求，當(dāng)交流接觸器任意一組觸點(diǎn)產(chǎn)生阻抗時(shí)，會(huì)發(fā)生三相電流不平衡現(xiàn)象，電機(jī)的輸出及轉(zhuǎn)矩會(huì)受到影，直接造成刀架不能旋轉(zhuǎn)或定位。冷卻泵的開啟與停止由數(shù)控程序中的輔助M指令控制，通常用M0M09來分別控制，在數(shù)控系統(tǒng)的控制面板上也可通過面板上的冷卻泵啟動(dòng)與停止按鈕在手的方式下控制。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。液壓系統(tǒng)由信號(hào)控制和液壓動(dòng)力兩部分組成，信號(hào)控制部分用于驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力部分中的控制閥動(dòng)作。如，熔斷器和自動(dòng)空氣開關(guān)就需按起動(dòng)情況進(jìn)行選擇。熔體串聯(lián)在被保護(hù)的線路中。熔斷器熔體的選擇熔體的額定電壓應(yīng)不小于被控線路的額定電壓，熔斷器的額定電流應(yīng)不小于其所安裝熔體的額定電流。 熱繼電器的選型長期工作或間斷長期工作電動(dòng)機(jī)熱繼電器的選型（1）按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間選擇：tf：熱繼電器在6Ie 下的可返回時(shí)間td：熱繼電器在6Ie 下的動(dòng)作時(shí)間（2）按電動(dòng)機(jī)額定電流選擇：Iz＝（～）IedIz：熱繼電器整定電流Ied：電動(dòng)機(jī)額定電流（3）按斷相保護(hù)要求選擇：對(duì)于星形接法的電動(dòng)機(jī)，采用三極熱繼電器即可；對(duì)于三角形接法的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采用帶斷相運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的熱繼電器。 數(shù)控系統(tǒng)操作面板 由顯示屏和 MDI 鍵盤兩部分組成，其中顯示屏主要用來顯示相關(guān)坐標(biāo)位置、程序、圖形、參數(shù)、診斷、報(bào)警等信息；而 MDI 鍵盤，包括字母鍵、數(shù)值鍵以及功能按鍵等，可以進(jìn)行程序、參數(shù)、機(jī)床指令的輸入及系統(tǒng)功能的選擇，各功能鍵的作用如表所示。在編輯方式下，編輯和顯示在內(nèi)存中的程序，可進(jìn)行程序的編輯、檢索及通信；在MDI方式，可輸入和顯示MDI數(shù)據(jù)，執(zhí)行MDI輸入的程序；在自動(dòng)方式可顯示運(yùn)行的程序和指令值進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)定和顯示運(yùn)行參數(shù)表，這些參數(shù)供維修使用，一般禁止改動(dòng)；顯示自診斷數(shù)據(jù)。SHIFT換檔鍵在該MDI鍵盤上有些鍵具有兩個(gè)功能，按下SHIFT鍵可以在這兩個(gè)功能之間進(jìn)行切換，當(dāng)一個(gè)鍵右下角的字母可被輸入時(shí)，就會(huì)在屏幕上顯示一個(gè)特殊的字符E。INSERT插入鍵編輯時(shí)在程序中光標(biāo)指示位置插入字符。MDI旋鈕打至該位置后，系統(tǒng)進(jìn)入MDI模式，手動(dòng)輸入并執(zhí)行指令。DNC旋鈕打至該位置后，輸入輸出資料。循環(huán)啟動(dòng)程序運(yùn)行開始；系統(tǒng)處于“自動(dòng)運(yùn)行”或“MDI”位置時(shí)按下有效，其余模式下使用無效。單段此按鈕被按下后，運(yùn)行程序時(shí)每次執(zhí)行一條數(shù)控指令。機(jī)床復(fù)位復(fù)位機(jī)床。Y正方向按鈕點(diǎn)擊該按鈕，機(jī)床將向Y正方向移動(dòng)。手輪將光標(biāo)移至此旋鈕上后，通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)的左鍵或右鍵來轉(zhuǎn)動(dòng)手輪。進(jìn)給速率修調(diào)調(diào)節(jié)數(shù)控程序運(yùn)行時(shí)的進(jìn)給速度倍率?，F(xiàn)代CNC裝置采用了高速微處理器、高效CNC體統(tǒng)專用PLC、大容量存儲(chǔ)器、接口芯片、串行總線等，通過CNC內(nèi)嵌軟件實(shí)現(xiàn)過去難以實(shí)現(xiàn)的許多功能，更加便于適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜控制要求，適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的要求。國外典型的數(shù)控系統(tǒng)有日本的FANUC數(shù)控系統(tǒng)，德國的SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)等；國內(nèi)的有華中數(shù)控系統(tǒng)等。所以如果要求不高時(shí)，可使用0imate系統(tǒng)，如果要求高則要選擇0i數(shù)控系統(tǒng)。 （1）FANUC 0i Mate數(shù)控裝置的基本組成 FANUC 0i數(shù)控裝置由主控制單元和I／0單元兩個(gè)部分構(gòu)成；FANUC 0i Mate數(shù)控裝置則把主控制單元和I／O單元合而為一。 圖82 FANUC 0i Mate TC 主面板及主控單元前視圖圖83 FANUC 0i Mate TC 主控單元后視圖及其接口信號(hào)的定義（3）FANUC 0i數(shù)控裝置I/O單元接口信號(hào)的定義FANUC 0i數(shù)控裝置I/O單元視圖及其接口信號(hào)的定義如圖84所示。FAUNC的α系列專用電源裝置主要分為PSM、PSMR、PSM—HV、PSMV—HV四種，輸入電壓分為交流200 V和交流400 V兩種?？删幊炭刂破魇怯?jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種通用工業(yè)控制器。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等特定功能的用戶指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。為了適應(yīng)順序控制的要求，PLC省去了微機(jī)的一些數(shù)字運(yùn)算功能，而強(qiáng)化了邏輯運(yùn)算控制功能，是一種介于繼電器控制和微機(jī)控制之間的自動(dòng)控制裝置；PLC是專為在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的，所以具有很強(qiáng)的抗干擾能力。PLC實(shí)質(zhì)是一種專用計(jì)算機(jī)，它的組成形式基本上與微機(jī)相同，主要包括：微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、用戶輸入/輸出部分、輸入/輸出擴(kuò)展接口、外圍設(shè)備以及電源等。圖91 數(shù)控車床中的PLC PLC選型及I/O接線圖 FANUC數(shù)控機(jī)床PMC有多種型號(hào)有PLCA、PLCB、PLCC、PLCD、PLCG和 PLCL等多種型號(hào)。主軸控制接口：XS9如圖94所示。通過此次設(shè)計(jì)，也使我受益非淺，不僅是我了解了一臺(tái)數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)工作原理，更是我學(xué)會(huì)了很多電氣設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，不僅豐富了我自己，而且也彌補(bǔ)了以前學(xué)習(xí)過程中的漏洞，雖然時(shí)間不長，但是收獲頗豐，但是由于時(shí)間的關(guān)系，以及本人的能力有限，此次設(shè)計(jì)中也存在著需要改進(jìn)的地方和不足之處，希望各位老師給與點(diǎn)撥和指教。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深