采用siemens802d系統(tǒng)的ck5116數(shù)控立車主軸控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)
2025-05-19 09:03本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】床應(yīng)用非常廣泛。數(shù)控立式車床是主要的數(shù)控產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外需求量也非常大。高精度的關(guān)鍵部分就體現(xiàn)在主軸的控制設(shè)計(jì)上。本設(shè)計(jì)采用的是德國(guó)SIEMENS公。床的主控制回路電氣原理圖以及主軸的相關(guān)參數(shù)。并深刻做出選用該型號(hào)機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的要求。實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大，調(diào)速范圍寬，力矩大，過載能力強(qiáng)。可以應(yīng)用于精度較高的車削。的應(yīng)用，同時(shí)使人們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)床傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床已成為我國(guó)市場(chǎng)需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。國(guó)內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。到目前為止，已有很多。廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。數(shù)控機(jī)床行業(yè)是具有高技術(shù)含量的行業(yè)。這對(duì)政府的支持協(xié)調(diào)和企業(yè)經(jīng)營(yíng)的有效靈活均提出很高要求。切斷等的粗、精車削加工。
【正文】 受來自 CNC 的譯碼指令，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過 PLC 將主軸的各種實(shí)際工作狀態(tài)報(bào)告 CNC 用以完成對(duì)主軸的各項(xiàng)功能控制。主軸電機(jī)控制接口為主軸串行輸出（與模擬輸出相對(duì)，串行輸出中輸出到主軸的命令值為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)）。同時(shí)使用外接位置編碼器與 CNC 相連，用于檢測(cè)主軸的位置。使主軸能以指定的轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn)，如， S500 M03。 本機(jī)床由 CNC 控制主軸電機(jī)的速度和極性。主軸有高低兩擋齒輪，高速擋主軸與主軸電機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為 1： 1；低速擋主軸與主軸電機(jī)之間齒輪傳動(dòng)比為 1： 。 換擋時(shí)序圖如圖 8所示： 圖 7 主軸控制系統(tǒng)原理圖 22 NCK 檔位 1表示主軸的編程速度在第一檔速度范圍內(nèi)，或編程了 M41； NCK 檔位 2表示主軸的編程速度在第二檔速度范圍內(nèi)，或編程了 M42。 主軸電機(jī)主回路設(shè)計(jì) a） 主軸電機(jī)需具備的性能： 1) 電機(jī)功率要大，且在大的調(diào)速范圍內(nèi)速度穩(wěn)定，恒功率調(diào)速范圍寬； 2) 在斷續(xù)負(fù)載下電機(jī)轉(zhuǎn)速波 動(dòng)要??； 3) 加速、減速時(shí)間短； 4) 溫升低，噪聲小，震動(dòng)小，可靠性高，壽命長(zhǎng)，易維護(hù)，重量輕； 5) 電機(jī)過載能力強(qiáng)。 b） 主軸變頻器電氣控制原理圖，如圖 9： 圖 8 換擋時(shí)序圖 23 圖 9 主軸變頻器控制電氣控制原理圖 24 電源設(shè)計(jì) 三相動(dòng)力電源（ 380V)通過伺服變壓器（ 380V 電壓轉(zhuǎn)換成 200V 電壓）輸送到電源模塊的控制電路輸入端、電源模塊的主電路的輸入端以及作為主軸電動(dòng)機(jī)的風(fēng)機(jī)和急停輸入電源。 其電氣原理設(shè)計(jì)如下圖 10： 圖 10 電源電氣 原理圖簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)圖 25 控制回路設(shè)計(jì) 主軸潤(rùn)滑、主軸冷卻控制回路分析，如圖 11： 圖 11 主軸控制回路電氣原理簡(jiǎn)圖 26 主軸 PLC控制 a） PLC 常 用地址定義及范圍如表 2： 表 2 PLC常用地址定義 操作地址符 說明 范圍 V 數(shù)據(jù) T 計(jì)時(shí)器 T0到 T15,單位： 100ms C 計(jì)數(shù)器 C0到 C31 I 數(shù)字輸入 Q 數(shù)字輸出 M 標(biāo)志位 SM 特殊標(biāo)志位 A ACCU（邏輯） AC0到 AC1（ Udword） A ACCU(算術(shù) ) AC2到 AC3(Dword) b） 主軸控制地址說明如表 3： 表 3 主軸控制地址說明 地址 變量類型 數(shù)據(jù)類型 注解 輸入 BOOL 電源模塊 T64狀態(tài) 輸入 BOOL 主軸使能 輸入 BOOL 單模態(tài)主軸選擇 輸入 BOOL 主軸正轉(zhuǎn)按鈕 輸入 BOOL 主軸反轉(zhuǎn)按鈕 輸入 BOOL 主軸停止按鈕 輸入 BOOL 系統(tǒng)急停 輸入 BOOL 冷卻泵過載 輸出 BOOL 主軸正轉(zhuǎn) 輸出 BOOL 主軸反轉(zhuǎn) 輸出 BOOL 主軸停止 輸出 BOOL 主軸運(yùn)行燈 27 輸出 BOOL 報(bào)警：主軸運(yùn)行未完成 輸出 BOOL 主軸冷卻泵 中間繼電器 TEMP 主軸運(yùn)行狀態(tài) 中間繼電器 TEMP 中間繼電器 TEMP 主軸正轉(zhuǎn)指令 中間繼電器 TEMP 主軸反轉(zhuǎn)指令 c） 主軸控制 PLC 相關(guān)設(shè)計(jì)與分析： 1) 主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)、使能等。控制要求如下： 通過 M03/M04/M05 實(shí)現(xiàn) : M03：主軸正轉(zhuǎn) M04：主軸反轉(zhuǎn) M05：主軸停止 通過 MCP 按鈕實(shí)現(xiàn) : 按正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；按反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；按停止按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)停止；電動(dòng)機(jī)過載報(bào)警后正／反轉(zhuǎn)按鈕無效。 2) 在電氣安全互鎖設(shè)計(jì)方面，主軸正 /反轉(zhuǎn)在接觸器和繼電器分別進(jìn)行了安全互鎖；急停對(duì)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了安全互鎖。 3) 相關(guān)參數(shù)號(hào)說明，如表 4： 表 4 相關(guān)參數(shù)號(hào)說明 參數(shù)號(hào) 定義 K19 主軸左轉(zhuǎn) K21 主軸右轉(zhuǎn) M03 M04 M05 急停 有效，來自 NCK的信號(hào)，接口： NCK→ PLC 復(fù)位 有效機(jī)床功能 有效的機(jī)床功能 參考點(diǎn) 28 有效的運(yùn)行方式 手動(dòng) 伺服使能 軸運(yùn)行鍵 負(fù) 軸運(yùn)行鍵 正 M3/M4反向 4) PLC 控制程序編制，如圖 12： 29 30 圖 12 PLC控制程序 31 參數(shù)設(shè)置 a） 如果采用 AC 電機(jī)加變頻器或伺服主軸或加工螺紋以及使用每轉(zhuǎn)進(jìn)給編程時(shí)， 則改值為 1: 軸參數(shù)號(hào) 參數(shù)名 單位 軸 輸入值 參數(shù)定義 30130 CTRLOUT_TYPE 主軸 0 無模擬量輸出 30130 CTRLOUT_TYPE 主軸 1 有177。 10Vdc模擬量輸出 b） 如果主軸無編碼器反饋，則以下參數(shù)為 0: 軸參數(shù)號(hào) 參數(shù)名 單位 軸 輸入值 參數(shù)定義 30200 NUM_ENCS 主軸 0 主軸無編碼器反饋 c） 在加工螺紋時(shí)主軸安裝了編碼器： 軸參數(shù)號(hào) 參數(shù)名 單位 軸 輸入值 參數(shù)定義 30240 ENC_TYPE 主軸 2 主軸帶測(cè)量系統(tǒng) d） 下列主軸 參數(shù)應(yīng)設(shè)定： 軸參數(shù)號(hào) 參數(shù)名 單位 軸 舉例值 參數(shù)定義 31020 ENC_RESOL IPR 主軸 1024 編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 32260 RATED_VELO RPM 主軸 3000 主軸額定轉(zhuǎn)速 36200 AX_VELO_LIMIT[0...5] RPM 主軸 3300 最大主軸監(jiān)控速度 e） 計(jì)算監(jiān)控頻率： 主軸轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn) /分 =50 轉(zhuǎn) /秒 50 轉(zhuǎn) /秒 1024 脈沖 /轉(zhuǎn) =51200 脈沖 /秒 f） 加權(quán)后填入機(jī)床參數(shù)： 軸參數(shù)號(hào) 參數(shù)名 單位 軸 舉例值 參數(shù)定義 36300 MA_ENC_FREQ_LIMIT Hz 主軸 55000 主軸監(jiān)控頻率 32 在編寫加工程序時(shí)應(yīng)注意： 1) 如果進(jìn)給速度選用 mm/Min 時(shí)，應(yīng)使用 G94 編程。例如 N10 G94 G01 Z100 F100。 2) 如果進(jìn)給速度選用 mm/Rev 時(shí)，應(yīng)使用 G95 編程。例如 N10 G95 G01 Z100 F1。 3) 對(duì)于開關(guān)量控制的主軸，在采用 G33 加工螺紋時(shí)，也應(yīng)編入主軸轉(zhuǎn)速 S。 S值應(yīng)在實(shí)際的主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 4) 螺紋編程時(shí)應(yīng)在螺紋方向編入切入及退出段。 5) 螺紋導(dǎo)程乘以主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 Z 軸的最 大設(shè)定速度。 g） 使用模擬控制的主軸且有機(jī)械換擋： 軸參數(shù)號(hào) 參數(shù)名 單位 軸 輸入值 參數(shù)定義 35000 GEAR_STEP_CHANGE_ENABLE 主軸 1 模擬主軸換擋使能 35110 GEAR_STEP_MAX_VELO[0,1...5] RPM 主軸 轉(zhuǎn)速 [i] 主軸各檔最大速度 35130 GEAR_STEP_MAX_VELOLIMIT[0,1...5] RPM 主軸 轉(zhuǎn)速 [i] 主軸各檔最大監(jiān)控速度 36200 AX_VELO_LIMIT[0,1...5] RPM 主軸 轉(zhuǎn)速 [i] 各檔最大主軸監(jiān)控速度 31050 DRIVE_AX_RATIO_DENUM[0,1...5] 主軸 分母 [i] 主軸各檔變化（電機(jī)端） 31060 DRIVE_AX_RATIO_NUMERA[0,1...5] 主軸 分子 [i] 主軸各檔變化（主軸端） 主軸最多可提供五檔變速。索引號(hào) [0]和 [1]的參數(shù)相同表示第一檔數(shù)據(jù)；（ i=1...5）。 33 34 參考文獻(xiàn) 1 劉江 .數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修，北京：高等教育出版社， 20xx 2 龔仲華，楊紅霞 .機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng) .北京：人民郵電出版社， 20xx 3 龔仲華 .數(shù)控系統(tǒng)連接與調(diào)試 .北京：高等教育出版社， 20xx 4 阮友德，張迎輝 .電氣控制與 ：人民郵電出版社， 20xx 5 龔仲華 .數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修 .北京：高等教育出版社， 20xx 6 西門子 802D 安裝調(diào)試手冊(cè) .西門子（中國(guó)）有限公司 7 西門子 802D 簡(jiǎn)明調(diào)試手冊(cè) 20xx 版 .西門子（中國(guó)）有限公司 8 西門子 802DPLC 子程序應(yīng)用指南 . 西門子（中國(guó)）有限公司
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