【正文】 。 數(shù)控車(chē)床工作原理使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫(xiě)成加工程序。液壓系統(tǒng)CK6140數(shù)控車(chē)床液壓系統(tǒng)主要進(jìn)行主軸變速換擋，中心跟刀架電機(jī)排屑器潤(rùn)滑系統(tǒng)CK6140數(shù)控車(chē)床中的潤(rùn)滑系統(tǒng)為對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌、滾珠絲杠等的潤(rùn)滑。時(shí)80% （3）機(jī)床電氣的構(gòu)成 1）數(shù)控系統(tǒng)CNC 日本FANUC公司：FANUC Oi MATE 2）伺服驅(qū)動(dòng)裝置及伺服電動(dòng)機(jī)X軸：βSVM120伺服驅(qū)動(dòng)裝置 aC12/2000 伺服電動(dòng)機(jī)Z軸：βSVM120伺服驅(qū)動(dòng)裝置 aC12/2000 伺服電動(dòng)機(jī)本伺服電動(dòng)機(jī)配有絕對(duì)值編碼器，在加工過(guò)程中有斷電保護(hù)功能X軸：理論最大進(jìn)給速度6000m/min。主運(yùn)動(dòng)的最高與最低轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速范圍、傳遞功率和動(dòng)力特性，決定了數(shù)控機(jī)床的切削加工效率和加工工藝能力。當(dāng)用戶(hù)選擇模擬主軸時(shí)，一般選用通用變頻器作為主軸驅(qū)動(dòng)裝置；當(dāng)用戶(hù)選擇串行主軸時(shí)，F(xiàn)ANUC 0i Mate數(shù)控系統(tǒng)提供了SPM系列專(zhuān)用主軸驅(qū)動(dòng)裝置。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10％而溫升會(huì)增加20％左右。因此，不要超過(guò)最高轉(zhuǎn)速容許值。根據(jù)輸入端子功能的選擇（—）可改變端子的功能。所謂半閉環(huán)控制系統(tǒng)即采取的反饋檢測(cè)元件是與伺服電機(jī)同軸連接地旋轉(zhuǎn)編碼器，其直接與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子后部相連接，與伺服電機(jī)構(gòu)成一體。（1）FANUC伺服驅(qū)動(dòng)裝置的型號(hào)參數(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)裝置的型號(hào)參數(shù)如下所示。 根據(jù)上述幾項(xiàng)因素的計(jì)算以及與電機(jī)參數(shù)的比較，綜合考慮各項(xiàng)因素的影響和電機(jī)的性?xún)r(jià)比， 最終可選擇aC12/2000 型號(hào)伺服電機(jī)來(lái)配置CK6140數(shù)控車(chē)床，X軸伺服電機(jī)與Z軸伺服電機(jī)都選用aC12/2000 型號(hào)伺服電機(jī)。因此在選型時(shí)應(yīng)進(jìn)行最優(yōu)化選擇。電動(dòng)刀架連接圖如圖51所示圖51 刀架正反轉(zhuǎn)電路如圖51我們可看出SAUTER電動(dòng)刀架的電路設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，在CK6140數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們注意了以下幾點(diǎn)：注意1：過(guò)載保護(hù)器又稱(chēng)過(guò)電流保護(hù)器，需依各類(lèi)型刀架電機(jī)做適當(dāng)?shù)碾娏髦翟O(shè)，（設(shè)定值必須嚴(yán)格按照刀塔電機(jī)外罩的標(biāo)識(shí)設(shè)置）。為了獲得較好的冷卻效果，冷卻泵打出的切削液需通過(guò)刀架或主軸前端的噴嘴噴出直接沖向刀具與工件的切削發(fā)熱處。液壓系統(tǒng)原理圖如圖54所示。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。刀具偏置量設(shè)置和宏程序變量的設(shè)置與顯示；工件坐標(biāo)系設(shè)定頁(yè)面；刀具磨損補(bǔ)償值設(shè)定頁(yè)面等。手輪旋鈕打至該位置后，機(jī)床處于手輪控制模式快速旋鈕打至該位置后，機(jī)床處于手動(dòng)快速狀態(tài)。X正方向按鈕點(diǎn)擊該按鈕，機(jī)床將向X軸正方向移動(dòng)。CK6140數(shù)控車(chē)床是我廠為擴(kuò)大在珠三角與長(zhǎng)三角我國(guó)兩大經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)為數(shù)眾多的民營(yíng)、私營(yíng)中小型加工制造業(yè)企業(yè)所開(kāi)發(fā)的數(shù)控車(chē)床，電氣設(shè)計(jì)的目標(biāo)是滿足這類(lèi)企業(yè)對(duì)機(jī)床電氣高可靠性，高穩(wěn)定型，電氣使用壽命長(zhǎng)等要求。普通交、直流穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源造價(jià)低，接線簡(jiǎn)單，廣泛用于普通數(shù)控車(chē)、銑床；FANUC專(zhuān)用電源裝置則多用于加工中心。I／O單元主要包括電源、I／0接口、通信接口、MDI控制、顯示控制、手搖脈沖發(fā)生器控制和高速串行總線等。數(shù)控系統(tǒng)是由程序輸入/輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程序控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成的一個(gè)系統(tǒng)，習(xí)慣上又稱(chēng)為CNC（Computer Numerical Control）系統(tǒng)。機(jī)床鎖定鎖定機(jī)床。PAGE上翻頁(yè)鍵用于在屏幕上顯示當(dāng)前屏幕界面的前一頁(yè)的界面PAGE上翻頁(yè)鍵用于在屏幕上顯示當(dāng)前屏幕界面的后一頁(yè)的界面HELP幫助鍵當(dāng)對(duì)MDI鍵的操作不明白時(shí),按下這個(gè)鍵可以獲得幫助.RESET復(fù)位鍵CUROR光標(biāo)移動(dòng)鍵按下些鍵時(shí),光標(biāo)按箭頭所示方向移動(dòng)按鈕名稱(chēng)功能說(shuō)明方式選擇編輯旋鈕打至該位置后，系統(tǒng)進(jìn)入程序編輯狀態(tài)。在屏幕（CRT）上顯示刀具現(xiàn)在位置，可以用機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、增量坐標(biāo)及刀具運(yùn)動(dòng)中距離指定位置剩余的移動(dòng)量等四種不同的方式表示。熔體串聯(lián)在被保護(hù)的線路中。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測(cè)壓接頭、壓力表、油位油溫計(jì)等。因此，我們?cè)诖思友b三相火花消除器，即三相滅弧器，如圖所示。減小因刀具顫動(dòng)給加工工件所造成的影響，如工件表面的振紋。刀架的轉(zhuǎn)位控制數(shù)控程序中的T指令來(lái)控制刀架的旋轉(zhuǎn)。負(fù)載慣量合計(jì) =+ =負(fù)載慣量對(duì)電機(jī)的控制特性和快速移動(dòng)的加/減速時(shí)間都有很大影響，負(fù)載慣量過(guò)大時(shí)，進(jìn)給軸需要較長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)指令的速度，會(huì)造成較大的加工誤差 一般來(lái)說(shuō)負(fù)載慣量應(yīng)小于電機(jī)慣量或在在電機(jī)慣量的 倍以?xún)?nèi) 對(duì)于前文提到的幾種伺服電機(jī)，通過(guò)負(fù)載慣量比判定如表43所示表43負(fù)載慣量比判定將加速度乘以總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（電機(jī)慣量加負(fù)載慣量），其結(jié)果就是加速力矩。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的選型與控制原理進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要由各軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置及其伺服電動(dòng)機(jī)組成。位置控制系統(tǒng)是由伺服驅(qū)動(dòng)器中的位置控制模塊、速度控制模塊、位置檢測(cè)及反饋控制等各部分組成。 STR：反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。另外，在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。 設(shè)備的選型方法 根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器。數(shù)控車(chē)床的加工范圍一般都比較大，切削功率PC可根據(jù)有代表性的加工情況，由其主切削抗力PC=KW主切削力的切向分力，N；切削速度N??；查金屬切削手冊(cè)知，以硬質(zhì)合金刀具車(chē)削合金結(jié)構(gòu)鋼為例，數(shù)控車(chē)床有代表型的主切削力的切向分力大約在2500左右，切削速度取90—250r/min，則知道 PC=2500120/60000=5kwP==考慮到空轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率損失，如各傳動(dòng)件在空轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的摩損功耗，傳動(dòng)件的攪油和克服空氣阻力功率以及其其它動(dòng)載荷的摩擦損耗等。目前數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)多采用交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即交流主軸電動(dòng)機(jī)配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動(dòng)控制的方式。如有三相五線制的用戶(hù)，應(yīng)把供電電源引接在端子上，將接線板上的PE和N的連線分開(kāi)，分別接在五線制中的PE和N端子上。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)是指機(jī)床上驅(qū)動(dòng)刀架實(shí)現(xiàn)縱向（Z向）和橫向（X向）運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給傳動(dòng)，在CK6140車(chē)床上，各軸都由交流流伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。PLC己成為數(shù)控機(jī)床不可缺少的控制裝置。但數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化，這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機(jī)床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。 （2）主傳動(dòng)采用變頻電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)三檔，檔內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴(lài)于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。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。造型宜人化好的數(shù)控機(jī)床不僅功能齊全、操作安全可靠、性能良好，而且要成為外觀宜人和符合操作人體學(xué)的一件藝術(shù)品。到六十年代，由于半導(dǎo)體晶體管的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性提高、價(jià)格下降。主軸、坐標(biāo)進(jìn)給速度、更換刀具、開(kāi)閉冷卻液等輔助功能控制。CK6140數(shù)控車(chē)床，對(duì)其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)使尤為重要的，其內(nèi)容包括強(qiáng)電設(shè)計(jì)、弱點(diǎn)設(shè)計(jì)、PLC輸入輸出及接口設(shè)計(jì)，繪制出整個(gè)機(jī)床的電氣系統(tǒng)原理圖等。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等?？梢圆婚g斷地連續(xù)加工，減少了工夾具的需用量。高自動(dòng)化自動(dòng)化是指在全部加工過(guò)程中，減少“人”的介入，而能自動(dòng)地完成規(guī)定的任務(wù)。在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000小時(shí)以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。我國(guó)在2000年也開(kāi)始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。主要承擔(dān)各種軸類(lèi)及盤(pán)類(lèi)零件的半精加工及精加工。 第二章 數(shù)控車(chē)床的基本組成和工作原理 數(shù)控車(chē)床組成數(shù)控車(chē)床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（或稱(chēng)CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置（或稱(chēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體及測(cè)量反饋裝置組成。⑹可編程控制器可編程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 快速進(jìn)給速度X/Z: 6000/8000mm/min 每轉(zhuǎn)切削進(jìn)給量 進(jìn)給電機(jī)扭矩(功率): X向4Nm，Z向6Nm 定位精度(全程)：， 重復(fù)定位精度: X向 ，Z向 尾架套筒內(nèi)孔錐度: 莫氏5號(hào)脈沖當(dāng)量： 最高加工精度：IT6表面粗糙度： 四工位電動(dòng)刀架刀桿截面尺寸：25mm25mm主軸電動(dòng)機(jī)M1： 1000r/min 刀臺(tái)電動(dòng)機(jī)M2： 1500r/min潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)M3： 1400r/min冷卻電動(dòng)機(jī)M4： 2900r/min尾座套筒壓緊力 90000N 尾座套筒直徑85尾座套筒行程 110 CK6140數(shù)控車(chē)床運(yùn)動(dòng)分析數(shù)控車(chē)床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)主軸的控制，進(jìn)給系統(tǒng)，各個(gè)坐標(biāo)軸的控制，包括各坐標(biāo)軸伺服電機(jī)速度、位置控制，刀具庫(kù)（對(duì)于數(shù)控車(chē)床指電動(dòng)刀架）、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等輔助功能的控制。三根相線（Ll，L2，L3）和一根中性線(N)均從電柜底部引入電氣柜內(nèi)電盤(pán)上的主接線板Ll，L2，L3和PE端子上，出廠前PE和N端子已聯(lián)接，只要將供電電源中性線接在PE端上即可。 圖22 CKA6150數(shù)控車(chē)床接地系統(tǒng) 電柜與車(chē)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。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。直接轉(zhuǎn)矩控制以測(cè)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。而這些高次諧波會(huì)使變頻器的輸出電流值增加。FANUC通用變頻器各端子功能如圖3－1所示。圖32變頻器主軸伺服驅(qū)動(dòng)圖第四章 CK6140數(shù)控車(chē)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。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(guò)渡過(guò)程時(shí)間，減小輪廓過(guò)渡誤差。m 或以上的伺服電機(jī)。它們只是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方式不同。SAUTER刀架換刀時(shí)間短SAUTER刀架換刀時(shí)間較國(guó)產(chǎn)刀塔的換刀時(shí)間有明顯優(yōu)勢(shì)，以4工位刀架為例，其兩刀位轉(zhuǎn)位角度為90度，～。注意2：SAUTER刀架在做定位時(shí)，必須提供后轉(zhuǎn)向動(dòng)作。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。保護(hù)：過(guò)載，短路，欠電壓一般選型：斷路器額定電壓≥線路額定電壓；斷路器額定電流≥線路計(jì)算負(fù)荷電流；斷路器脫扣器額定電流≥線路計(jì)算負(fù)荷電流；斷路器極限通斷能力≥線路中最大短路電流； 倍的自動(dòng)開(kāi)關(guān)瞬時(shí)（或短延時(shí)）脫扣整定電流；斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。 機(jī)床控制面板 機(jī)床控制面板上的各種功能鍵可執(zhí)行簡(jiǎn)單的操作，直接控制機(jī)床的動(dòng)作及加工過(guò)程。ALTER替換鍵編輯時(shí)在程序中光標(biāo)指示位置替換字符。跳步此按鈕被按下后，數(shù)控程序中的注釋符號(hào)“/”有效。主軸速率修調(diào)將光標(biāo)移至此旋鈕上后,通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)的左鍵或右鍵來(lái)調(diào)節(jié)主軸旋轉(zhuǎn)倍率。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心、大腦。（1）α系列專(zhuān)用電源裝置的型號(hào)參數(shù)專(zhuān)用電源裝置的型號(hào)參數(shù)如下所示：PSM口－口口① ② ③④ ①電源裝置型號(hào)；②制動(dòng)形式，“無(wú)”為再生制動(dòng)，R：能耗制動(dòng)，V：電壓轉(zhuǎn)換型再生制動(dòng)，C：電容制動(dòng)；③額定輸出功率；④輸入電壓，“無(wú)”為200 V，HV為400 V。其中FANUC數(shù)控系統(tǒng)有0系列、11系列等多個(gè)系列，而FANUC 0系列應(yīng)用最為廣泛。Y負(fù)方向按鈕點(diǎn)擊該按鈕，機(jī)床將向Y負(fù)方向移動(dòng)。示教本軟件不支持。MESSAGE信息鍵用于顯示信息界面。交流接觸器的額定電壓，其額定電壓應(yīng)不小于負(fù)載回路的電壓。 斷路器的選型斷路器其保護(hù)裝置由三部部分組成，即過(guò)電流（電磁）脫扣器、熱脫扣器、失電壓（欠電壓）脫扣器組成。電路分析：當(dāng)過(guò)載情況發(fā)生時(shí)，過(guò)載保護(hù)器的脫扣器脫開(kāi)，切斷刀塔電機(jī)電源，使刀塔電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以防止電機(jī)燒毀。具體說(shuō)明如下：1)三相電源電壓是否正確、是否缺相。2μM，重復(fù)定位精度為177。冷卻系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的冷卻系統(tǒng)主要包括用于在切削過(guò)程中的冷卻刀具和工件，同時(shí)也起沖屑作用，由冷卻泵實(shí)現(xiàn)。圖4－1 SVM120伺服驅(qū)動(dòng)裝置接口信號(hào)的定義 伺服電機(jī)的選型FANUC 0i MATE系統(tǒng)是高性?xún)r(jià)比高可靠性的CNC系統(tǒng)，它可以配置 FANUC 公司的、C和β系列的伺服電機(jī)、一般來(lái)說(shuō) FANUC系統(tǒng)在選擇伺服電機(jī)時(shí)要計(jì)算負(fù)載力矩、負(fù)載慣量、加速力矩和最大切削力矩等因素，在計(jì)算的過(guò)程中綜合考慮伺服電機(jī)的性能參數(shù)是否滿足各因素來(lái)確定電機(jī)型號(hào)。但是對(duì)于這些機(jī)械誤差，可以在CNC系統(tǒng)中通過(guò)反向間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償來(lái)大大減小，所以使用這種控制方式的機(jī)床也可達(dá)到很高的精度。2：頻率設(shè)定（電壓信號(hào)）。1變頻器驅(qū)動(dòng)潛水泵電動(dòng)機(jī)時(shí)，因?yàn)闈?