最新數(shù)控車床主軸控制的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-08-03 14:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 富的信號和編程指令便于用戶編制機(jī)床側(cè)PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。 （6）具有很強(qiáng)的DNC功能。系統(tǒng)提供串行RS232C傳輸接口，使通用計算機(jī)PC和機(jī)床之間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進(jìn)行，從而實現(xiàn)高速的DNC操作。 （7）提供豐富的維修報警和診斷功能。FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信息，并且以不同的類別進(jìn)行分類。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大。PLC的特點：1編程方法簡單易學(xué)2功能強(qiáng)，性能價格比高3硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)5系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少6維修工作量少，維修方便7體積小，能耗低。二、電氣原理圖的設(shè)計1. 電氣原理圖的設(shè)計（1）電源電路電源電路見附錄（圖1）原理：D1 —QF1為電源總斷路器，電源AC380V供給變頻器。D1—TC1為控制變壓器，一次側(cè)為AC380V，二次側(cè)為220V，為照明和交流接觸器提供電源。D1—VC1為開關(guān)電源，為CNC、CRT\MDI、中間繼電器提供DC24V電源。D1—Fu—Fu—Fu—Fu—Fu5為電路的短路保護(hù)。（2）CNC電路圖CNC電路圖見附錄（圖2）本課題采用FANUC公司POWER 0i MATE 數(shù)控系統(tǒng)， CNC電路圖，W1A1為CNC裝置。CNC裝置控制模擬主軸（變頻器JA11）、主軸位置編碼器(JA12)、手搖脈沖發(fā)生器（W1GP）及強(qiáng)電柜；M1K1為接通/斷開繼電器。（3）主軸電路 主軸電路見附錄（圖3）原理：采用模擬主軸控制，配置3Kw、2880r\min的交流異步電動機(jī)，速度開環(huán)控制系統(tǒng)。CNC輸出的模擬信號到變頻器的10與15端口，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過設(shè)置變頻器的參數(shù)，實現(xiàn)從最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速的調(diào)速。H1—K1為主軸交流接觸器，接通或斷開主軸動力電源。主軸位置上的編碼器H1—GP使主軸能與進(jìn)給驅(qū)動同步控制，以便加工螺紋；M3—KM3—K4為主軸正反轉(zhuǎn)繼電器，通過PLC實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。Ｍ１—Ｋ２為急停，當(dāng)變頻器有異常情況是，通過１、2端口輸出報警信號到PLC。（4）強(qiáng)電電路 強(qiáng)電電路見附錄（圖4）當(dāng)按下急停按鈕M1SB1時，SBSB3為CNC接通/斷開按鈕，發(fā)出急停信號K2停止主軸轉(zhuǎn)動，打開電源鑰匙M1SA1,接通中間繼電器K3，AC220V上電，M3K1為通過PLC接通主軸電動機(jī)接觸器H1K1的信號。（5）PLC輸入、輸出電路 PLC輸入、輸出電路見附錄圖圖6M2SBSBSB3分別為主電動機(jī)接通、斷開、循環(huán)啟動按鈕；按下急停按鈕時發(fā)出急停信號M1K2，機(jī)床立即停止工作；當(dāng)機(jī)床設(shè)備異常，出現(xiàn)一個報警信號時，報警燈亮。M3K1為接通主軸電動機(jī)繼電器，KK4為主軸正反轉(zhuǎn)繼電器，HL3為故障燈。 電氣元件的選擇（1） 熔斷器的選擇 熔斷器是一種簡單而有效的保護(hù)電器。在電路中主要起短路保護(hù)作用，選擇熔斷器時主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。選15A，選RT1832控制線路中Ｉ＝Pｎ\U＝12*3\220V=。（2）變頻器的選擇 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。按照課題的要求， 型號的變頻器。根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器，在變頻器選型前應(yīng)掌握傳動系統(tǒng)的以下參數(shù)：① 電動機(jī)的極數(shù)。 ②轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。③電磁兼容性。主要具有以下特點：（1）變頻器效率 96%至97%；（2）過載能力強(qiáng)，內(nèi)置制動單元，5分鐘內(nèi)持續(xù)時間60秒150%(恒轉(zhuǎn)矩)負(fù)載電流過載，或1分鐘內(nèi)持續(xù)3秒200%過載；（3）起動沖擊電流小于額定輸入電流；（4）各種保護(hù)齊全。由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。電機(jī)除了考慮常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還應(yīng)考慮定子電阻、定子漏感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏感抗、互感抗和空載電流。數(shù)控車床用變頻器特點如下：①體積小，屬于迷你型產(chǎn)品，占用控制柜空間較小。②控制方式為正弦波SPWM(提供無速度反饋矢量控制)，控制性能較以前的VF控制方式性能上有很大的改善，特別是在低速轉(zhuǎn)矩上滿足機(jī)床主軸的需求，5Hz時起動轉(zhuǎn)矩能夠達(dá)到150%以上。③載波頻率范圍0~15kHz，減小電機(jī)的電磁噪音。④提供標(biāo)準(zhǔn)的0～10V模擬量接口(輸入阻抗47kΩ，輸出阻抗250kΩ)，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強(qiáng)。⑤過載能力強(qiáng)，150%以上額定輸出電流超過一分鐘。⑥提供多功能的輸出端子信號，例如零速信號，運轉(zhuǎn)中信號，速度到達(dá)信號，故障指示，滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控。⑦自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，滿足機(jī)床主軸在低速情況下的加工需求。⑧提供三組異常紀(jì)錄，供維修人員從側(cè)面了解機(jī)床主軸實際的運行狀況。⑨電機(jī)參數(shù)自動整定功能，在線識別電機(jī)參數(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。
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