西門子802c數(shù)控車床的主軸設(shè)計課程設(shè)計報告(編輯修改稿)
2025-07-08 00:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 號，見圖 4。 圖 3 四工位轉(zhuǎn)位刀架 8 圖 4 PLC/NCK 接口 9 10 西門子 802C 數(shù)控車床主軸的設(shè)計 設(shè)計方案 利用西門子 PLC 對 MICROMASTER 420 變頻器的控制來驅(qū)動主軸電機的運行，從而實現(xiàn)對主軸的控制。 變頻器 UVW 三相電與主軸電機相連；變頻器 PE 接地；變頻器 5 端控制主軸正轉(zhuǎn) (KA2 制 )；變頻器 6 端控制主軸反轉(zhuǎn) (KA3 控制 )；變頻器 8 端接 24V 電源；變頻器 10 11 報警輸出；變頻器 3 4 端 24V 電源給定 。 速度控制 11 速度控制由 NCK 實現(xiàn)。速度控制指令（ S 指令）通過譯碼以參數(shù)的形式把速度值經(jīng)過 D/A 變換以 0~10V 的模擬電壓輸出，該模擬電壓信號送到變頻器的模擬量控制端控制電機轉(zhuǎn)速。 方向控制 方向控制由 PLC 實現(xiàn)。方向控制指令（ M03/M04）通過譯碼 以參數(shù)的形式把正反轉(zhuǎn)標(biāo)志傳送給 PLC， PLC 控制程序根據(jù)標(biāo)志位輸出正反轉(zhuǎn)控 制信號，控制變頻器實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)。 安全保護(hù) 當(dāng)變頻器發(fā)生故障， AL0 輸出報警信號， PLC 控制程序根據(jù)報警信號實現(xiàn)緊急停止并報警 數(shù)控機床的主軸傳動系統(tǒng) 數(shù)控機床的主軸系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)有很大的差別。根據(jù)機床主傳動的工作特點，早期的機床主軸傳動全部采用三相異步電動機加上多級變速箱的結(jié)構(gòu)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，機床結(jié)構(gòu)有了很大的改進(jìn)，從而對主軸系統(tǒng)提出了新的要求，而且因用途而異。 為了滿足量大面廣的前兩類數(shù)控機床的需要，對主軸傳動提出了下述要求：主傳動電動機應(yīng)有 ～ 250kW 的功率范 圍；要有大的無級調(diào)速范圍，如能在 1： 100～ 1000 范圍內(nèi)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和 1： 10 的恒功率調(diào)速；要求主傳動有四象限的驅(qū)動能力；為了滿足螺紋車削，要求主軸能與進(jìn)給實行同步控制；在加工中心上為了自動換刀，要求主軸能進(jìn)行高精度定向停位控制，甚至要求主軸具有角度分度控制功能等。 主軸傳動和進(jìn)給傳動一樣，經(jīng)歷了從普通三相異步電動機傳動到直流主軸傳動，而隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進(jìn)展，現(xiàn)在又進(jìn)入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代，目前已很少見到在數(shù)控機床上有使用直流主軸伺服系統(tǒng)了。但是國內(nèi)生產(chǎn)的交流主軸伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品尚 很少見，大多采用進(jìn)口產(chǎn)品。 交流伺服電動機有永磁式同步電動機和籠型異步電動機兩種結(jié)構(gòu)形式，而且絕大多數(shù)采用永磁式同步電動機的結(jié)構(gòu)形式。而交流主軸電動機的情況則不同，交流主軸電動機均采用異步電動機的結(jié)構(gòu)形式，這是因為，一方面受永磁體的限制，當(dāng)電動機容量做得很大時，電動機成本會很高，對數(shù)控機床來講無法接受采用；另一方面，數(shù)控機床的主軸傳動系統(tǒng)不必像進(jìn)給伺服系統(tǒng)那樣要求如此高的性能，采用成本低的異步電動機進(jìn)行矢量閉環(huán)控制，完全可以滿足數(shù)控機床主軸的要求。但對交流主軸電動機性能要求又與普通異步電動機不同，要求交流主 軸電動機的輸出特性曲線（輸出功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系） 12 是在基本速度以下時為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，而在基本速度以上時為恒功率區(qū)域。 交流主軸控制單元與進(jìn)給系統(tǒng)一樣，也有模擬式和數(shù)字式兩種， SIEMENS 802C 主軸控制單元即為數(shù)字式的。 變頻器的使用 安裝 ①檢查 檢查變頻器在運輸過程中有可能出現(xiàn)的各種損傷；檢查 iS5 變頻器的名簽，確認(rèn)是否為正確可以使用的變頻器。 ②確認(rèn)安裝地點的環(huán)境條件 環(huán)境溫度不能低于 14186。F (10186。C) 并且不能超過 104186。F (40186。C)，相對濕度不能超過 90% (無結(jié)露 )，高度不能超過 3,300 英尺 (1,000m)。不能把變頻器安裝在陽光直射的地方，產(chǎn)生劇烈振動的物體應(yīng)該遠(yuǎn)離變頻器。 ③安裝 iS5 變頻器必須豎直安裝在與相鄰設(shè)備有足夠空間的地方。 (水平方向距離大于 2(50mm)，垂直方向距離大于 6 (150mm)) ④其他 變頻器不能放在高溫高壓、振動大、灰塵多的地方，另外，安裝時還需要使用螺釘進(jìn)行固定。 變頻器的基本配線 變頻器的基本配線如圖 5。各符號的含義如表 1。 表 1 變頻器配線符號說明 符號 功能 R 交流電壓輸入端子 (3 相 , 200– 230V 交流 （ 2 單元）或 380460V 交流 （ 4 單元 ） ) S T G 大地 P 正端直流總線端子 DB 單元（ PP5）連接端子 （當(dāng)要求完成制動 (30%ED),連接 DB 單元。） P1 外部直流電抗器（ P1P2）和 DB 單元（ P2 P5）連接端子。 P2 N 負(fù)端直流總線端子 DB 單元（ NN5）連接端子 B1 動態(tài)制動電阻（ B1B2）連接端子 13 B2 U 連接電機的 3相電源輸出端子 (3 相 , 200 – 230V 交流 （ 2 單元）或 380 460V 交流 （ 4 單元 ） ) V W
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