【文章內(nèi)容簡介】 ............................ 13 系統(tǒng)構(gòu)成 ................................................................................................... 13 設(shè)備明細表 .................................................................................... 14 傳動比設(shè)計（ 1:3） ....................................................................... 15 iv 變頻調(diào)速系統(tǒng)控制電路 ................................................................ 15 控制與實現(xiàn) ............................................................................................... 16 電子觸摸屏 .................................................................................... 16 控制流程圖 .................................................................................... 17 6. 計算選擇 ............................................................................................................ 18 選擇電動機型號 ....................................................................................... 18 電動機的主要額定數(shù)據(jù) ................................................................ 18 主要計算數(shù)據(jù) ................................................................................ 20 電動機容量不變的可行性核算 .................................................... 21 變頻器 ....................................................................................................... 22 變頻器的基本構(gòu)成 ........................................................................ 22 變頻器內(nèi)部電路的基本功能 ........................................................ 22 變頻器的選擇 ................................................................................ 23 變頻器的功能參數(shù)表 .................................................................... 24 變頻器的功能預置 ................................................................................... 27 各參數(shù)的設(shè)定值 表 ........................................................................ 27 多段速的參數(shù)設(shè)定表 .................................................................... 28 PLC 選擇 .................................................................................................... 28 結(jié) 論 ..................................................................................................................... 29 致 謝 ..................................................................................................................... 30 參考文獻 ................................................................................................................. 31 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1. 緒論 械制造技術(shù)已經(jīng)是生 產(chǎn)、國際經(jīng)濟競爭、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、獲得、開發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國家經(jīng)濟上獲得成功的關(guān)鍵因素。而車床已經(jīng)成為機械制造的主要工具。 目前，我國機床工業(yè)進入了一個關(guān)鍵的發(fā)展時期，當前機床機械制造業(yè)面臨產(chǎn)品更新，進行技術(shù)改造的局面，這是提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展迫切需要的。一個觸目驚心的事實刺激著我們：我國傳統(tǒng)機床的制造業(yè)基礎(chǔ)很強，大量出口，可是由于技術(shù)含量低，往往出口到國外的價錢只是金屬材料的價格。某發(fā)達國家經(jīng)過用高新技術(shù)對其的控制進行改造后，成為智能數(shù)控機床就以幾十倍甚至百倍的價格 回銷我國，這是多么令國人痛心的情景呀！所以目前機床改造已成為我國迫切需要加大力度發(fā)展的事業(yè)。機床的控制主要采用機、電、氣、液壓控制，采用微機技術(shù)可以實現(xiàn)智能數(shù)控，提高機床的技術(shù)附加值和運行效率；另一方面還有節(jié)能的控制改造，配以可編程序控制器（ PLC）數(shù)字控制（ NC）和變頻調(diào)速等技術(shù)，可以大大提高傳統(tǒng)機床的加工水平，通過對其電力節(jié)能的改造后效果驚人，以 C6150 普通機床為例，全國大概有三百多萬臺 ，如果每臺車床的電機由原來 的電機換成 的，每天按 8 小時工作估算，僅節(jié)約電力一項每年節(jié)約電能將近 161 億 KW/h，這該是多么可觀的一筆節(jié)能挖潛的經(jīng)濟效益呀！本課題是結(jié)合 PLC 和變頻技術(shù)對普通 C6150 機床進行節(jié)能改造。作為機械與電氣控制專業(yè)的大學生如果把這個項目設(shè)計成功，不僅可以檢驗本人的機 電一體化知識學以致用的能力，還可具有普及推廣，以推動我國機床節(jié)能改造的事業(yè)發(fā)展的重大意義。 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 2. 普通車床主軸的變頻調(diào)速 普通車床的主要功能與構(gòu)造 普通車床的主要功能 普通車床以加工圓柱體為主，如：加工圓柱體的外圓、內(nèi)圓及端面； 圓柱體的鉆孔和擴孔；在外圓與內(nèi)圓表面車削螺紋，等。 普 通車床的構(gòu)造 如圖 21所示，主要部件有： 圖 21 普通車床的構(gòu)造 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 普通車床的拖動 系統(tǒng) 普通車床的運動系 統(tǒng) 普通車床的運行系統(tǒng)主要包括以下兩種運動： 1. 主運動 工件的旋轉(zhuǎn)運動為普通車床的主運動，帶動工件旋轉(zhuǎn)的拖動系統(tǒng)為主拖動系統(tǒng)。 2. 進給運動 主要是刀架的移動。由于在車削螺紋時，刀架的移動速度必須和工件的旋轉(zhuǎn)速度嚴格配合，故中小型車床的進給運動通常由主電動機經(jīng)進給傳動鏈而拖動的，并無獨立 的進給拖動系統(tǒng)。 普通車床主拖動系統(tǒng)的機械特性 1. 主拖動系統(tǒng)阻轉(zhuǎn)矩的形成 主拖動系統(tǒng)的阻轉(zhuǎn)矩就是工件在切削過程中形成的阻轉(zhuǎn)矩。理論上說切削功率用于切削的剝落和變形。故切削力正比于切削的材料性質(zhì)和截面積，截面積由切削深度和走刀量決定。而切削轉(zhuǎn)矩則取決于切削力和工件回轉(zhuǎn)半徑的乘積，其大小與下列因素有關(guān)： (1) 切削深度； (2) 進刀量； (3) 工件的材質(zhì)與直徑 等。 2. 主拖動系統(tǒng)的負載特點 (1) 在相當大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，普通車床的允許切削深度和進刀量等都是相同的，因而具有恒轉(zhuǎn)矩的特點。 (2) 在高速段，由于受車床身機械強度及振動等的影響，速度越高，允許的切削深度和進刀量越小，阻轉(zhuǎn)矩也越小，因而具有恒功率的性質(zhì)。 (3) 綜上所述，普通車床的機械特性如圖 22所示。 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 圖中， D 點以下是恒轉(zhuǎn)矩區(qū)； D點以上是恒功率區(qū)。 D 點是分界點，一般來說，大約在 2 處（ 是分界點的轉(zhuǎn)速， 是最高轉(zhuǎn)速）。但考慮到低速車削通常為粗加工，切削量較大。尤其是車削毛坯時，由于同心度較差和表面的不光滑，常 會遇到較大的沖擊力。所以，在實際處理時 ，通常?。? （ 11） 主拖動系統(tǒng)的負載功率 如圖 22，主拖動系統(tǒng)的負載功率取決于高速段任一點轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積： （ 12） 主拖動系統(tǒng)的工作特點 調(diào)速范 圍 由最高速 與最低速 的比值決定： （ 13） 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 通常： = 25~150 例如，國產(chǎn) CA5140 型車床的 =140，而意大利 SAG 型精密車床的 =。 ，為了提高工作效率，切削深度和進刀量 都較大。 ，非但切削深度較小，進刀量也往往不大。在正常情況下，出現(xiàn)過載的可能性極小。 普通車床的原拖動系統(tǒng) 普通車床通常是由齒輪箱來傳動和調(diào)速的。他具有以下特點： 由于齒輪箱變速時，轉(zhuǎn)矩的變化與轉(zhuǎn)速的變化成反比，故具有恒功率的性質(zhì)。所以對同一切削用量而言，電動機的輸出功率是不變的。如忽略齒輪箱的功率損耗不計，則在全調(diào)速范圍內(nèi)，都具有恒功率的特點。 在低速段，拖動系統(tǒng)經(jīng)齒輪降速后的額定轉(zhuǎn) 矩將遠遠高于負載的最大阻轉(zhuǎn)矩，具有極強的過載能力。 車床主拖動的變頻調(diào)速系統(tǒng) 對變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本考慮 (1) 由于調(diào)速范圍很廣，且要求有比較硬的機械特性。所以，以選用矢量控制方式為宜。對于普通車床來說，由于對動態(tài)響應要求不高，用“無反饋矢量控制”方式已經(jīng)足夠。 (2) 因為調(diào)速范圍廣，且高速段與低速段機械特性的特點不一樣，故工作頻率范圍應不限于額定頻率以下。 (3) 電動機的容量一般應此比原拖動系統(tǒng)的電動機容量為大（詳見下速）。 (4) 如上述，在低 速段，可能出現(xiàn)較大的沖擊過載，容易引起變頻器的跳閘。所以，變頻器的容量以比電動機容量大一檔為好。 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 低速轉(zhuǎn)保留一級 傳動比，且 方案 (1) 電動機和主軸之間的傳動比只有一檔，傳動比 （ 14） (2) 變頻器的最大輸出頻率 等于電動機的額定頻率 。從而，電動機的最高轉(zhuǎn)速 等于其額定轉(zhuǎn)速 ，它折算到負載軸上的值 應大于負載要求的最大轉(zhuǎn)速 ： = （ 15） 電動機額定轉(zhuǎn)矩的折算值（折算到負載軸上的轉(zhuǎn)矩）應大于負載的最大轉(zhuǎn)矩的 T； （ 16） 圖 21 1—— 負載機械特性曲線 2—— 電動機的有效轉(zhuǎn)矩線 綜上所述，電動機的優(yōu)先轉(zhuǎn)矩線如圖 23 的曲線 2 所示，曲線 1 是車床的機械特性曲線。為了便于比較，圖中，電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均為折算到負載軸上的值。 北京交通大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 2. 電動機的容量 在圖 23 中，負載所需功率 （ 17） 其大小與面積 OADB 成正比。而電動機的容量則與面積 OA180。HG 成正比，其大小為：