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1、Tianjin University of Technology and Education毕 业 论 文 专 业： 机械检测及维修技术教育班级学号： 机检0301班 02学生姓名： 牛晓莉指导教师： 戴怡 教授二八 年 六 月天津工程师范学院本科生毕业论文基于FANUC数控系统的教学实验系统开发-电气柜设计技术研究Comprehensive Experimental Development Based on the Laboratory Bench of FANUC NC System - Design of electronic cabinet专业班级：机检0301 学生姓名：牛晓莉 指导
2、教师：戴怡 教授 系 别：机械工程系 2008 年 6 月摘 要数控机床电气柜不仅仅是数控机床电气部件的载体，而且是这些电气部件的保护层。数控机床整机的可靠性和稳定性不仅仅取决于数控机床中每一个元器件的可靠性和稳定性，而且取决于各个元器件标定的运行条件在数控机床的运行过程中是否得到满足。电气柜的作用是保证安装在其中的电气部件能够工作在其标定的运行条件范围内。本文简单的介绍了中国数控机床工业的迅速发展以及相关的电气柜技术的发展。阐述了常用电器元件（如：接触器，继电器等）在电气柜中的应用。对配线的基础知识、电器配线的工艺与电器的安装进行了详细介绍，最后，通过数控机床电气柜及其部件的安装与电气柜中的
3、布线详细介绍了如何防止电磁干扰，电气柜中各部件的保护接地以及电气柜在数控机床的使用进行了研究。关键词：电气柜；电器元件；配线技术；电气兼容性ABSTRACTThe electronic cabinet of NC machine tool is not only the carrier of electronic components, but also the protection. The reliability and stability of the whole NC machine tool are not only decided by the reliability and st
4、ability of each components, it also determined by the operation condition of each components required whether fit the demands of NC Machine Tool during the process of operation. The electronic cabinet is used to ensure the components which been fixed in could working within the limits of operation c
5、ondition . The article brief introduced the rapid development of the Machine control unite type DNC in China and the development of some related electrical cabinets. This article expatiate the application of some common electrical components (e.g: contactor, relay and so on). It also introduced the
6、basic knowledge of wiring, the electrical wiring and electrical installation in details. At last, it introduced how to prevent electromagnetic interference in details through the installment of electronic cabinet and its components and the electrical wiring in the cabinet. And it also investigated o
7、n the usage of electronic cabinet and the protection of every component which would be connected into ground. Keyword: Electronic cabinet ; Electrical component ; Circuitry technique ; Electric compatibility. 矮化砧嫁接的苹果树树冠体积小于乔化砧嫁接的苹果树树冠体积，矮化砧苹果树单株产量低于乔化砧苹果树，所以，栽植矮化苹果树必须根据不同的矮化砧木和不同类型的短枝型品种适当加大栽培密度目 录
8、1 绪论11.1中国数控机床工业的迅速发展11.2 FANUC数控系统的特点11.3数控机床的故障诊断21.4数控机床电气柜的设计指南32 常用电器元件在电气柜中的应用52.1变压器52.2低压断路器62.3接触器72.4继电器92.5熔断器102.6导线与电缆103 配线安装技术123.1配线的基础知识123.1.1电气配线的基本要求123.1.2技术准备工作123.1.3常用配线工具及仪表123.2电气配线工艺123.2.1导线与器件的连接133.2.2导线在端子排上的排列工艺143.2.3导线的穿管敷设153.2.4电气配线的检查163.2.5电气控制电路的绝缘电阻的测定173.3电器安
9、装183.3.1电器布置图183.3.2电器安装图183.3.3常用电器元件的安装194 电气柜及其电磁兼容性研究264.1提高电气柜防护等级的措施274.2防止电磁干扰的相关措施294.2.1电气柜及其部件的安装要求304.2.2电气柜中的布线要求304.3电气柜中各部件的保护接地324.4数控机床的使用条件33结 论34参考文献35附 录：翻译36致 谢4847天津工程师范学院2008届本科生毕业设计1 绪论1.1中国数控机床工业的迅速发展随着经济的迅速发展,制造业已成为中国的支柱产业之一。围绕着航空航天业、汽车工业，模具制造等领域的发展，数控机床已成为制造业必不可少的基本加工设备。中国也
10、一跃成为全球机床制造和消费的大国。国产数控机床不仅在产量上增长迅速，而且在质量和技术水平上也得到了显著的提高。数控机床的制造能力也由低端的简易数控机床向全功能高端数控机床发展，已经能够设计制造五轴联动数控加工中心、并联数控机床和高速高精度的数控机床。改革开放使中国的经济走向世界，国际化已成为发展的必然趋势。国际著名的机床制造厂正将业务重点不断地转向中国，在国内建立生产研发机构，比如德国的德玛吉公司，美国的法道公司、哈挺公司等，以及日本大畏和中国台湾的机床制造厂纷纷将生产销售的重点转移到中国大陆。国际著名数控系统制造商，如西门子、法纳克等，也纷纷在中国建立生产销售机构。西门子公司在南京建立了数控
11、系统的生产研发基地，努力将其业务融入中国经济发展中，采取了数控系统中国制造、全球销售的战略。近年来中国自主研制的国产数控系统也取得了迅速的发展，国产数控系统的功能、质量和可靠性都在不断完善，在国内机床行业享有知名度，如华中数控、广州数控等。对于中国的机床工业来说，国际化的格局既是机遇，更是挑战。市场的竞争越来越激烈，更高性价比的数控机床已成为市场竞争的焦点。1.2 FANUC数控系统的特点数控机床应能连续加工，其数控系统必须能够长期无故障连续运行。为保证机床长期可靠地运行,数控系统必须有抵抗恶劣环境的高可靠运行特性。常年的工作考验证明FANUC 0i系统是最可靠的数控系统之一,它能在一般车间环
12、境下运行,其工作场地的室温为045，相对湿度75%,短时可达95%，抗震为0.5 g，电网电压波动为10%15%，经对使用中系统的实际统计, FANUC 0i系统的故障率为0.008，比较好地满足了我国市场的要求。FANUC 0i系统之所以有非常高的可靠性,主要源自以下因素:1. 可靠的高质量的元器件及良好的老化筛选工艺2. 大规模及超大规模的专用集成电路芯片FANUC 0i系统采用了许多由富士通公司制造的高度集成的专用功能芯片。3. 全自动化工厂生产制造多层印刷板的制板、元件的插装、焊接、印刷板的检查、系统的组装、电机投料、冲片、精铸、机械加工、装配、成品的包装出厂全部为自动化，这就使得在生
13、产过程中避免了外界(人)的不稳定因素的干预,所以产品的一致性好,增加了可靠性。4. 良好的控制软件设计。FANUC 0i系统经过在世界各地数年的运行,积累了丰富的数据,因此在软件设计时考虑了可能出现的各种故障情况，加入了许多保护和提高可靠性的措施，如开机和状态切换时的层层检测、过压、过流、反馈断线等报警，使得机床运行中出现故障时,系统能及时处理，从而避免了元部件的损坏。数字式进给伺服和数字式主轴驱动、 数字控制、数据的串行传输大大提高了运行的可靠性。主轴控制信号的传送使用光缆,使信号免受外界干扰。1.3数控机床的故障诊断 数控机床是一种典型的机电一体化产品，作为精密金属加工设备，数控机床的各种
14、功能都是基于机械和电气的完美配合。一台数控机床的品质首先取决于数控机床的机械总成，就是说机械部件的质量和整机装配的质量。对于传动系统过大的丝杠间隙、对大的丝杠螺距误差、过低的丝杠刚性、丝杠轴承的轴性攒动、导轨的配合间隙及过高和不均匀的静摩擦因数、机床的水平调整、主轴的跳动度、主轴的动平衡等问题，完全依靠数控系统的补偿功能来弥补这些机械缺陷或误差是不现实的。对于一台数控机床，不仅在设计和调试过程中需要机床制造厂的机械和电气人员密切配合，在数控机床使用过程中的故障诊断更需要机械和电器技术人员精诚协作。数控机床在使用过程中可能的故障有机械故障、电气故障、操作故障、编程故障。数控机床故障的原因是多样的
15、，有的可能是电器元器件的质量问题，有的可能是设计问题，有的可能是装配问题，有的可能是使用问题。对出现故障原因进行正确、准确的分析，并确定合理的解决方案，使数控机床能够迅速恢复生产，并且能够避免今后出现同样的故障，是数控机床的使用者、设计制造者元、器件和数控系统的供货商共同关注的问题。数控机床故障的诊断过程是复杂的，需要综合的知识，例如，数控机床上的某个元器件总出现故障，可能是该器件的质量问题，因为元器件质量不合格而导致机床故障；另外，一种可能性是机床制造厂的设计问题，选用的某个元器件驱动能力不能满足负载要求。如24V DC稳压电源不能提供数控机床中个电气部件所需的供电电流，或者所选择伺服电机的输出转矩与传动系统的负载要求不匹配；还可能是数控机床的生产现场没有提供其所需的运行条件，如没有提供正确的工作电压、保护接地，换言之，生产现场的工作环境不符合该数控机床的运行条件。再比如，数控机床某轴总出现过载报警，这个故障可能是伺服电机有问题，也可能是机械系统的问题造成电机过载。还有很多无报警故障，如某些控制
