【正文】 GK6 電機(jī)是永磁三相交流同步電動(dòng)機(jī)，采用高性能稀土永磁材料形成氣隙磁場(chǎng)。 （ 2）伺服驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與功能 1）端子配置 圖 。 2 狀態(tài)顯示齊全 HSV16 設(shè)置了一系列狀態(tài)顯示信息，方便用戶(hù)在調(diào)試、運(yùn)用過(guò)程中瀏覽伺服驅(qū)動(dòng)南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 器的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)也提供了一系列的故障診斷信息。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置一般只提供單脈沖方式，伺服驅(qū)動(dòng)裝置則三種方式都提供。 數(shù)控裝置軸控制接口 XS1XS3接口定義 脈沖式接口使用脈沖信號(hào)，傳遞位置指令，可控制各種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、脈沖接口伺服驅(qū)動(dòng) 裝置。 LI1 或 LI2 收到24V 電壓信號(hào)，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。本次設(shè)計(jì)中機(jī)床沒(méi)有攻絲功能，因此不使用主軸編碼器功能。如要關(guān)閉機(jī)床電源，則可將空氣開(kāi)關(guān) QF1 觸點(diǎn)拉下，整個(gè)機(jī)床斷電，電源指示燈熄滅。這些空氣開(kāi)關(guān)主要是起到電源接通、斷開(kāi)、短路保護(hù)和過(guò)流保護(hù)的作用。按下 SB SB5可進(jìn)行升降臺(tái)的上升與下降。輸入開(kāi)關(guān)量主要有： X、 Y、 Z軸三軸參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)、超程限位開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)、外部報(bào)警、主軸報(bào)警等信號(hào)。以數(shù)控系統(tǒng)為核心，圍繞數(shù)控系統(tǒng)的相應(yīng)功能，完成外圍電氣控制電路的設(shè)計(jì)。 ? 512K 用戶(hù)存儲(chǔ)區(qū)其中 400K 可用作用戶(hù)零件程序存儲(chǔ)區(qū) ,其余的為 用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)。 ? 配置 32路輸入接口和 24路功率放大光電隔離開(kāi)關(guān)量輸出接口、手持單元接口、模擬主軸控制接口與主軸編碼器接口。數(shù)控機(jī)床普遍采用開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和全閉環(huán)三種控制方式。 3）控制系統(tǒng) 數(shù)控銑床的數(shù)控部分是由 CNC 裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及伺服電機(jī)等部分組成。該機(jī)床使用云南昆明臺(tái)正精密機(jī)械有限公司的床身，機(jī)床特點(diǎn)為優(yōu)質(zhì)樹(shù)脂砂鑄件，時(shí)效處理，加強(qiáng)了床身強(qiáng)度，采用整體 加強(qiáng)型滑枕設(shè)計(jì)，臺(tái)灣精密數(shù)控專(zhuān)用銑頭，變頻調(diào)速，銑頭配研工藝，保持高精度，銑削加工精度達(dá) 。 主要產(chǎn)品有： HVS1 HVS18D 系列全數(shù)字 交流伺服驅(qū)動(dòng)單元， HVS18S全數(shù)字交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)單元，最新的產(chǎn)品還包括 HVS160、 HVS16 HVS18S150A以及 HJSV 系列軍用全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)單元；在 伺服電機(jī)與伺服主軸 方面， 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 GK GK7 全系列永磁同步交流伺服電機(jī)和 GM7 系列交流伺服主軸實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，成為目前國(guó)內(nèi)唯一擁有成套核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服單元和電機(jī)、主軸單元及主軸電機(jī)等）和自主配套能力的企業(yè)。 華中數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1994 年，華中科技大學(xué)發(fā)起組建武漢華中數(shù)控股份有限公司。 由于數(shù)控系統(tǒng)對(duì)軍事工業(yè)水平有著決定性的作用，國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)廠商都將復(fù)雜數(shù)控系統(tǒng)視作一種超越經(jīng)濟(jì)價(jià)值之上的戰(zhàn)略物資看待。數(shù)控技術(shù)關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)利益、產(chǎn)業(yè)安全和國(guó)防安全。由于在可靠性方面的差距，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的故障率較高，廣大用戶(hù)心存疑慮，所以市場(chǎng)占有率較低，國(guó)內(nèi)推廣較困難。 另外，日本三菱公司的數(shù)控系統(tǒng)也在中國(guó)占有大量的市場(chǎng)。如西門(mén)子公司 的 數(shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競(jìng)相采用。從 90 年代起，糾正過(guò)去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。特別是在數(shù)控系統(tǒng)正朝著智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的今天，日本發(fā)那科和德國(guó)西門(mén)子等國(guó)際數(shù)控系統(tǒng)廠商生產(chǎn)的能夠?qū)崿F(xiàn)多軸、多通道、高速和高精度切削、復(fù)合化加工的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)在市 場(chǎng)上暢銷(xiāo)，而我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化卻依然無(wú)法消除國(guó)內(nèi)用戶(hù)對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)可靠性的疑慮。數(shù)控設(shè)備的發(fā)展包括：車(chē)、銑、加工中心、鏜、磨 、沖壓、電加工以及各類(lèi)專(zhuān)機(jī)，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族。擺脫了畢業(yè)設(shè)計(jì)不結(jié)合工程實(shí)際，缺少動(dòng)手實(shí)踐的弊端。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 自動(dòng)化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 基于 HNC18iM 的數(shù)控銑床電氣控制系統(tǒng) 計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)） Graduation Design (Thesis) Design of The Electrical Control System for The CNC Milling Machine Based On HNC18iM By Supervised by Prof. XIA xxx Senior Experimentalist. xxx School of Automation xxxxJune, 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文 的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。不但參與了機(jī)床電氣柜底板的制作和電氣元件的布局與接線，而且進(jìn)行了機(jī)床的通電調(diào)試。 而數(shù)控系統(tǒng)則是數(shù)控機(jī)床和數(shù)控裝備的 “ 大腦 ” ， 如同ＣＰＵ之于ＩＴ產(chǎn)業(yè) 。面對(duì)經(jīng)歷了幾十年發(fā)展的 FANUC、 SIEMENS、 Mitsubishi、 NUM、FAGO 等國(guó)外廠商的壟斷、圍堵， 我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)面臨著巨大的危機(jī)與壓力，如何讓國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能夠能快的占領(lǐng)市場(chǎng)，獲得用戶(hù)的認(rèn)可成為當(dāng)代中國(guó)數(shù)控人面臨的重大任務(wù)。 2） 德國(guó)的數(shù)控發(fā)展史 德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。 3） 日本的數(shù)控發(fā)展史 日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過(guò)規(guī)劃、法規(guī) (如 “ 機(jī)振法 ” 、 “ 機(jī)電法 ” 、“ 機(jī)信法 ” 等 )引導(dǎo)發(fā)展。三菱與發(fā)那科公司的數(shù)控系統(tǒng)在中國(guó) 市場(chǎng)中超過(guò)了半壁江山。目前，國(guó)內(nèi)大的機(jī)床生產(chǎn)廠家 80%的數(shù)控系統(tǒng)依然使用外國(guó)品牌。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)是用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)和典型代表。目前，國(guó)外某些數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)我們購(gòu)進(jìn)的高性能五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控產(chǎn)品的最終用戶(hù)和最終用途 做 出了十分嚴(yán)格的限制。不到 12 年的時(shí)間，華中數(shù)控就從一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的校辦企業(yè)，發(fā)展壯大為民族數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)排頭兵，成為中國(guó)高?？萍汲晒a(chǎn)業(yè)化的一個(gè)具有樣本意義的典范。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 1）設(shè)計(jì)精密升降臺(tái)數(shù)控銑床 電氣控制系統(tǒng)原理圖。數(shù)控機(jī)床的外形結(jié)構(gòu)如圖 所示 : 圖 CNC6KI 精密數(shù)控升降臺(tái)數(shù)控銑床外形結(jié)構(gòu)圖 機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)如下（ mm）： 工作臺(tái)尺寸： 1370 330 T 型槽（寬槽數(shù)槽距）： 16 3 65 行程 左右（ X）： 800 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 前后（ Y）： 330 上下（ Z）： 150 主軸管直徑： 105 主軸端面距工作臺(tái)最大距離： 430 主軸 轉(zhuǎn)速： 70— 4200 變頻 馬力： 5HP 數(shù)控銑床的組成 1）基礎(chǔ)部件 由床身、立柱和工作臺(tái)等大部件組成，是銑床的基礎(chǔ)部件，它們可以是鑄鐵件，也可以是焊接鋼結(jié)構(gòu)件，均要承受銑床的靜載荷以及在加工時(shí)的切削載荷。它們是銑床執(zhí)行順序控制程序控制動(dòng)作和完成加工過(guò)程中的控制中心。本次設(shè)計(jì)采用半閉環(huán)方式。 ? 采用 ” 單色（ 18i 系列） /彩色（ 19i 系列）液晶顯示器 (分辨率為 240 320 )全漢字操作界面 ,具有故障診斷與報(bào)警設(shè)置 ,圖形加工軌跡顯示和仿真功能 ,操作簡(jiǎn)便 ,易于掌握和使用。 ? 系統(tǒng)外形尺寸為 420 260 115 毫米（ W H D 體積小巧，結(jié)構(gòu)牢靠，造型美觀。主要內(nèi)容包括：主軸電機(jī)的變頻調(diào)速控制、三坐標(biāo)伺服驅(qū)動(dòng)控 制、升降臺(tái)的自動(dòng)與手動(dòng)升降控制、冷卻潤(rùn)滑控制等。輸出開(kāi)關(guān)量主要有：主軸正反轉(zhuǎn)信號(hào)，冷泵開(kāi)關(guān)信號(hào)。用戶(hù)可以根據(jù)顯示屏提示信息及要求進(jìn)行各種操作，如需要停止以上狀態(tài)，按 SB3 系統(tǒng)停止按鈕，則系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)停止工作。 QF1………… ...電源總開(kāi)關(guān) , 開(kāi)關(guān)電源指示燈亮，機(jī)床外圍電源接通。 電源設(shè)計(jì)中，由于中間繼電器需要 24V 直流電源，因此需要設(shè)計(jì)直流電源， 220V交流電源進(jìn)入整流裝置后，輸出 24V 直流電源，供中間繼電器和和系統(tǒng)使用 。 常用的主軸驅(qū)動(dòng)器包括交流變頻器、主軸伺服單元（可獲得較寬的調(diào)速范圍和良好的低速性能）等，可利用主軸控制接口（ XS5）中的模擬量電壓輸出信號(hào)（ AOUT:0~+10V），作為主軸驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)給定，在一定范圍內(nèi) 實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速。 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖如圖 ： 圖 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖 3）變頻器動(dòng)力端子定義如表 所示： 表 變頻器動(dòng)力端子定義 在充分學(xué)習(xí)和理解數(shù)控裝置與變頻器之間的接口定義與功能后，就可以根據(jù)它們的定義和端子功能設(shè)計(jì)主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制了。其特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，信號(hào)傳遞抗干擾能力強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生漂移，但構(gòu)成全閉環(huán)需在驅(qū)動(dòng)裝置中完成。假設(shè) CP、 DIR 為驅(qū)動(dòng)裝置的脈沖指令接口，則不同的工作模式 CP、 DIR 的含義如表 所示： 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 三種脈沖指令類(lèi)型波形圖 注： 1）脈沖加方向： CP 為脈沖信號(hào)， DIR 為方 向信號(hào)。 3 寬調(diào)速比（與電機(jī)及反饋元件有關(guān)） HSV16 伺服驅(qū)動(dòng)器的最高轉(zhuǎn)速可設(shè)置為 3000 轉(zhuǎn) /分，最低轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn) /分，調(diào)速比為 1 ： 6000。其中 TB1為端子排， XS XS XS3為插 件，XS4為端子排。由脈寬調(diào)制變頻器控制運(yùn)行，具有良好的力矩性能和寬廣的調(diào)速范圍。 該電機(jī)采用自冷式，防護(hù)等級(jí)為 IP64IP67 。 ? 內(nèi)部速度控制方式： HSV16 系列伺服驅(qū)動(dòng)器在內(nèi)部速度控制方式下可根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)定的速度運(yùn)行。 HSV16 交流伺服驅(qū)動(dòng)器具有以下特點(diǎn)： 1 控制簡(jiǎn)單靈活 通過(guò)修改伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，可對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的工作方式、內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行修改以適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境和要求。 脈沖指令接口有如上表所示三種類(lèi)型。 數(shù)控裝置與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的連接 HNC18i數(shù)控裝置脈沖式軸控制接口提供脈沖 +方向、雙向脈沖、正交脈沖三種指令類(lèi)型，具備反饋接口，可以控制脈沖指令式的伺服驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置。 變頻器的正反轉(zhuǎn)控制是通過(guò)控制端子上的 24V、 LI LI2 進(jìn)行的， LI1 控制電機(jī)正轉(zhuǎn)， LI2 控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，它們分別與中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)相連，當(dāng)數(shù)控裝置的 和 發(fā)出正反轉(zhuǎn)信號(hào)后，相應(yīng)的中間繼電器線圈通電，觸點(diǎn)閉合。 數(shù)控裝置與主軸裝置的連接 HNC18i數(shù)控裝置通過(guò) XS5 主軸控制接口可連接各種主軸驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)、定向、調(diào)速等控制，還可以通過(guò) XS4 外接主軸編碼器，實(shí)現(xiàn)螺紋車(chē)削和銑床上的剛性攻絲功能。 當(dāng)加工工 作完畢需要關(guān)閉系統(tǒng)電源時(shí)，按下按鈕 SB3，接觸器 KM1 線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，系統(tǒng)關(guān)閉。 本機(jī)床共用了 5 個(gè)空氣開(kāi)關(guān)，其中 QF QF QF5 是三相空氣開(kāi)關(guān)， QF QF3是單相空氣開(kāi)關(guān)。 在電源總開(kāi)關(guān)合上的情況下，按機(jī)床操作面板上的系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕 SB2，系統(tǒng)上電啟動(dòng)， 系統(tǒng)讀完數(shù)據(jù)執(zhí)行 PLC 后開(kāi)始工作， X、 Y、 Z 軸故障連鎖無(wú)異常，伺服驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)備好，軸制動(dòng)器釋放，顯示屏無(wú)報(bào)警，這個(gè)時(shí)候說(shuō)明已經(jīng)開(kāi)始可以工作。 另外，由于華中數(shù)控系統(tǒng)的面板與系統(tǒng)集成于一體，很多面板操作功能都集成在系統(tǒng)中，不需要額外設(shè)計(jì)，因此機(jī)床輸入輸出量比較簡(jiǎn)單。 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本思路 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成基于華中 HNC18iM 數(shù)控系統(tǒng)的精密升降臺(tái)數(shù)控銑床的電氣設(shè)計(jì)。 內(nèi)置以太網(wǎng) RS232 接口易于實(shí)現(xiàn)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)。 ? 配置標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床工程面板不占用 PLC 的輸入 /輸出接口。 4）伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，其性能是決定機(jī)床的加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要因素之一。本機(jī)床采用臺(tái)灣專(zhuān)用數(shù)控銑頭，通過(guò)變頻調(diào)速。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 數(shù)控銑床電氣設(shè)計(jì)方案 CNC6KI精密升降臺(tái)數(shù)控銑床參數(shù)簡(jiǎn)介 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì) CNC6KI 精密升降臺(tái)數(shù)控銑床配用華中 HNC18iM 數(shù)控系統(tǒng)。