【文章內容簡介】 享用系統(tǒng)公用存儲器或 I/O 接口，并分擔一部分數(shù)控功能，從而將單微處理器的 CNC 裝置中順序基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設計5完成的工作，轉變?yōu)槎辔⑻幚砥鞑⑿?、同時完成的工作，因而大大增強了整個系統(tǒng)的性能。多微處理器結構的 CNC 裝置大都采用模塊化結構，根據(jù)設備要求選用功能模塊構成 CNC 系統(tǒng)。如果某個模塊出了故障，其它模塊仍能工作，可靠性高。由于硬件一般是通用的，容易配置，因此只要開發(fā)新的軟件就可以構成不同的 CNC 裝置，便于組織規(guī)模生產，能夠成批量生產并保證質量。圖 21 西門子 802S 數(shù)控車床系統(tǒng)控制圖德州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文6 主軸控制驅動系統(tǒng)西門子 802S 數(shù)控車床的主軸變頻器采用日立式 L100—007HFE 變頻器配三相異步電機，變頻器采用正弦波脈寬調制控制，額定容量 ,額定輸入電壓三相交流 380V ,額定輸出電流 ,輸出頻率范圍 0650HZ ,適用電機容量 。三相異步電機采用普通三相異步電機，輸入電壓 380V，額定電流 ，額定功率 ，額定轉速 1390r/m 。變頻器特點：VVVF 通用型變頻（）， 結構緊湊，體積小， ISPM 專利技術，集成了驅動電機的功率器件和控制電路元件， 抗電磁干擾能力強 ，速度調節(jié)旋鈕標準內置 ，電網電壓自動穩(wěn)壓，保持輸出穩(wěn)定 ，瞬時失電重起動， CE；UL；cUL；CTick amp。 CSA 認證，V/F 特性可選恒轉矩，可手動或自動提升轉矩， 電流過載能力強：150%，60 秒， 電機熱電阻輸入（ PTC輸入）， 內置 PID 功能 ，可預設 16 級多步速， 載波頻率 ，連續(xù)可調加減速過程中可分段改變加減速時間。變頻器主要是用于主軸的變頻調速。變頻器通過電流的高低來控制主軸電機的轉速，指令值模擬量作為差分信號輸出。ECU 一側插主軸驅動接口，插座名稱：X3 SPINDLE， 插座類型：9 芯 D 型插座（針）。如表 21表 21 座引腳分配X3引腳 信號 類型 引腳 信號 類型12345SWVOK6789BS VOK模擬驅動中：SW（指令值）；BS（指令值參考地（模擬量接地））；RF． 1,RF．2 （使能觸點），信號類型：V0， 電壓輸出： K 開關觸點，信號：每個通道提供一個電壓信號和一個使能信號。SW（指令值）：：模擬量電壓信號，177。10V 范圍，用于輸出一個轉速指令值；BS（參考地）：指令值信號的參考地（模擬量接地），內部與邏輯“地”相連?；谖鏖T子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設計7RF（使能）。對繼電器觸點，功率部件（比如 SIMODRIVE 驅動裝置）通過這對觸點獲得使能。在循環(huán)運行方式時由 ECU 控制使能信號。主軸電機的正反轉由 KA2，KA3 的常開觸點的動作決定。RL1B，RL1C 為變頻器的故障輸出，接入相應的輸入輸出點 99，108。變頻器的主要功能為改變電路的頻率來實現(xiàn)電機的轉速和正反轉，其控制輸入由 CNC 的 X3 輸入。圖 22 變頻器的電氣原理圖主軸電機的轉速是由主速指令所給定的電壓來確定的，設定的額定電壓為 10V。就是假設當額定轉速為 1500r/min 時，主速電壓 10V 時主軸電機的轉速為 1500 轉每分鐘；而如果額定轉速變?yōu)?1500r/min 時，主速電壓為 5V 時，主軸電機的轉速就是 750 r/min。德州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文8 進給控制驅動系統(tǒng)西門子 802S 數(shù)控車床的進給驅動控制系統(tǒng)主要包括伺服驅動系統(tǒng)和步進驅動系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是 CNC 裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié)。 CNC 裝置發(fā)出的控制信息，通過伺服驅動系統(tǒng)，轉換成坐標軸的運動，完成程序所規(guī)定的操作。伺服驅動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，它是以機械為運動的驅動設備,電動機為控制對象,以控制器為核心,以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構,在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。它屬于特殊電動機，也叫執(zhí)行電機，在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服驅動系統(tǒng)的性能對數(shù)控機床的性能在很大程度上有決定性的作用，所以對伺服驅動系統(tǒng)的要求也比較高，主要有：（1）進給調速范圍要寬。在各種數(shù)控機床中，用于加工用刀量、被加工材料及零件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳的切削條件，要求進給驅動必須具有足夠寬的調速范圍；（2）位置精度高。數(shù)控機床在加工時免除了操作者的人為誤差，它是按預定的程序自動進行加工的，不可能應付事先沒有預料到的情況；（3）速度響應要快。即要求跟蹤指令信號的響應要快，過度時間要快；（4）低速大轉距。根據(jù)數(shù)控機床的加工特點，大都是在低速進行重切削，即在低速時進給驅動要有大的轉距輸出。西門子 802S 數(shù)控車床采用的步進驅動器和步進電機,是細分型高性能步進驅動器，適合驅動中小型任何兩相或四機混合式步進電機。電流控制采用先進的雙極性等角度恒力矩技術，每秒兩萬次的斬波頻率。在驅動器的側邊裝有一排撥碼開關組，可以用來選擇細分精度，以及設置動態(tài)工作電流和表態(tài)工作電流。TYPE 110 BYG 550A2 是混合式步進電機，步進電機步進角為 度/ 度，靜轉矩 6N*m ，額定相電流 。步進電機為 X、Z 軸電機，用來控制 X、Z 軸的正向進給和反向進給，KA10 用來執(zhí)行控制電機的正反轉，接電機繞組 A 和 C，B 和 D短接后，再 A 接驅動的 A ， C 接驅動的 A，B 接驅動的 B ，D 接驅動的 B 。步進電機的控制號由 CNC 的 XS30 端輸入，電源信號由 +V1 和 GND 端輸入。 步進驅動器其實是一個步進電機配合使用，來控制機床工作臺 X 軸移動的一個系統(tǒng)。步進電動機是一種將電信號轉換成機械角位移的電磁機械裝置。由于所用電源是脈沖電源，也稱脈沖馬達。步進電動機是一種特殊的電動機，其跟隨步進驅動系統(tǒng)給定的輸入脈沖按節(jié)拍一步一步的轉動。對步進電動機施加一個電脈沖信號時，步進電動機就旋轉一個固定的角度，稱為一步，沒一步轉過的角度叫步距角。步進電動機的角位移量和輸入的脈沖個數(shù)嚴格地成正比例，在時間上與輸入脈沖同步。因此，只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電相序，便可獲得所需的轉角、轉速及基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設計9旋轉方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉子保持原有位置而處于定位狀態(tài)。圖 23 步進驅動單元框框圖德州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文10圖 24 外觀結構圖 輔助裝置刀架控制主要有手動換刀、程序換刀、刀架卡緊時間控制三方面。表 22 刀架信號表，，，I0.5 刀位檢測信號 鎖緊到位檢測信號零件程序中的 T 碼輸入信號機床控制面板上的手動換刀鍵刀架正轉（）輸出信號刀架反轉（）表 23 刀架邏輯控制表 條 件 結 果基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設計11自動方式下當零件程序中的程遍刀碼 T不等于刀架實際刀位刀架正轉有效。有效信號一直保持到刀位信號與編程 T 碼相等，然后刀架反轉信號自動生效。反轉信號的保持時間由機床參數(shù)設定在點動方式下按下手動換刀鍵，一直按到刀架轉到所要位置刀架正轉信號有效，有效信號一直保持的按鍵松開當手動換刀鍵一松開 刀架反轉信號自動生成，并按機床參數(shù)中設定的時間保持有效在手動方式下短促按下手動換刀鍵 刀架正轉信號有效，該信號保持到一個想鄰的刀位，然后自動按機床參數(shù)設定的鎖緊時間產生并保持刀架反轉信號 輸入輸出 PLC 轉接口輸入輸出裝置是連接 PLC 變頻器等重要部件?！　”?　輸入/輸出接線端子分配表表 　各種軟元件分配表各種軟器件 標號 作用特殊狀態(tài) M8002 上電運行分類 元器件輸入/輸出標號 作用按鈕SB1 X000開始輸入 按鈕SB2 X001停止Y001 A 相接正 5V 電源A 相繞組 Y000 A 相接負 5V 電源Y002 B 相接負 5V 電源輸出 B 相繞組 Y003 B 相接正 5V 電源德州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文12寄存器T0軟時間繼電器 T1 確定步進電動機轉速狀態(tài)寄存器 D0 轉速參數(shù)存儲S20 第 1 拍步進運行S21 第 2 拍步進運行S22 第 3 拍步進運行S23 第 4 拍步進運行S24 第 5 拍步進運行S25 第 6 拍步進運行S26 第 7 拍步進運行S27 第 8 拍步進運行步進狀態(tài)寄存器S0 初始化 機床本體機床本體就是數(shù)控機床的機械結構，包括床身、箱體、立柱、導軌、工作臺、主軸、進給機構、刀具交換機構等。此外，為了保證數(shù)控機床功能的充分發(fā)揮，還有一些輔助系統(tǒng)，如冷卻、潤滑、液壓（或氣動）、排屑、防護系統(tǒng)等?；谖鏖T子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設計13圖 25 機床床身德州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文14第三章 刀架控制系統(tǒng)硬件組成 刀架的有關概況 刀架的產生電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結構，由于該類刀架采用全電控制，無需另加液壓或氣動等其它動力源，故對簡化機床控制的復雜程度帶宋好處。合理的選配電動刀架，可以縮短生產準備時間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性。另外，加工工藝適應性和連續(xù)工作的工作能力也明顯提高。尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時，除了控制系統(tǒng)能提供相應的控制算法，對執(zhí)行機構發(fā)出相應的控制指令外，很重要的一點是數(shù)控機床須配備易于控制的電動刀架，以便一次裝夾所需各種刀具，靈活，方便地完成各種幾何形狀的加工。 刀架的分類