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1、浙江机电职业技术学院电气电子工程学院毕业设计说明书FANUC 0iD 数控车床电气柜设计与调试 摘要数控机床由普通机床发展而来，它集机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制和网络通信等技术于一体是一种高效率、高精密、能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备，并正逐步取代普通机床。数控机床的广泛的使用，给机械制造业的生产方式、产品结构和产业结构带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。本设计主要对电气柜等设计关键词：数控车床；FANUC；电气柜设计FANUC 0iD CNC lathe elect
2、ric cabinet as well as design and commissioningAbstractCNC machine by conventional machine tools, it integrates machine, hydraulic, pneumatic, servo drive, precision measurement, electrical automatic control, modern control theory, computer control and network communication technology in a body is a
3、 kind of high efficiency, high precision, ensuring the machining quality, solve process problems, but also has the certain flexible production equipment, and is gradually replacing conventional machine tools. Numerically-controlled machine tools extensive use, give machinery manufacturing mode of pr
4、oduction, product structure and industrial structure brought about profound changes its technical level discretion and ownership, how much is the measure of a country and the enterprise modernization level of important symbol. This design is mainly to the electricity gas holder, such as designKeywor
5、ds: CNC Lathe；FANUC；Electric cabinet as well as design目录摘要1第一章 绪论41.1数控机床电气控制系统的发展41.1.1数控系统的发展41.1.2伺服系统的发展51.1.3可编程控制器的发展51.2强电控制柜简介51.3电气控制系统设计的意义5第二章 数控装置的组成、结构与功能62.1数控机床的组成62.1数控车床控制结构图62.1数控系统、模块的功能72.3.1变频器的功能、连接与调试72.3.1伺服驱动系统12第三章 数控机床的PMC143.1PMC程序介绍143.4.1PMC接口143.4.1地址格式和信号类型143.4.1程序分析
6、17第四章 电气柜的设计194.1电柜柜体设计194.1.1电柜的密封194.1.2电柜温升设计214.1.3电柜柜体的抗干扰设计234.1.4电柜的制造工艺244.2电柜内部温升设计244.2.1电柜内部的温升计算244.2.2操作站的温升设计254.3元器件选型254.3.1断路器254.3.1.1一般选型254.3.1.2电动机保护用自动开关的选型264.3.2熔断器264.3.3接触器264.3.4继电器274.3.5开关电源284.3.6接线端子的选型及布置规范294.4元器件的分布与设计参考304.5抗干扰和接地对策.314.5.1信号线的分离314.5.2接地324.5.2.1接
7、地的含义324.5.2.2接地的目的324.5.2.3接地的方式334.5.2.4地环路干扰的抑制334.5.2.5灭弧装置的使用344.5.4.1噪音抑制器344.5.4.2浪涌吸收器354.5.5屏蔽接地37第五章 调试405.1手动进给的调试405.2全闭环伺服系统的调试405.3系统综合调试41参考文献43致谢44附录一：数控车床电气柜柜体图45附录二：数控车床布局说明46第一章 绪论目前，数控技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为国际间科技竞争的重点。数控技术的应用将机械制造与微电子、计算机、信息处理、现代控制理论、检测技术以及光电磁等多种学科技术融为一体，使制造业成为知识
8、、技术密集的大学科范畴内的现代制造业，成为国民经济的基础工业。1952年，美国研制的世界第一台三坐标数控机床，其特点是用三个数控伺服系统代替了传统的机械进给系统。早期的数控机床同普通机床相比，除进给系统是数控伺服系统外，外形和结构基本相同。我国现在生产的经济型数控机床，就属于这种类型，因为这些产品是在普通机床的总体结构基础上经局部改进而发展出来的。数控机床不仅表现为数量迅速增长，而且在质量性能和控制方式上也有明显改善。数控机床加工工件时，完全根据计算机发出的指令自动进行加工，不允许频繁测量和进行手术补偿，这就要求机床结构具有较高静刚度与动刚度，同时要提高结构的热稳定性，提高机械进给系统的刚度并
9、消除机械传动间隙，消除爬行。这样，可以有效避免振动、热变形、爬行和间隙影响被加工工件的精度。数控机床在当今机械加工设备中有着举足轻重的作用，而机床有CNC、PLC、进给伺服驱动系统、主轴伺服驱动系统、辅助装置等部分组成。其中主轴是不可或缺的。高速铣削加工在高速切削加工中扮演着最重要的角色,而高速机床所选用的主轴系统特性的优劣,又直接影响着高速铣削加工的质量。1.1数控机床电气控制系统的发展数控机床电气控制系统的发展与数控系统、伺服系统、可编程控制器的发展密切相关。1.1.1数控系统的发展随着微电子技术和计算机技术的飞速发展。数控系统的功能不断的增多、柔性不断增强、性能价格比不断提高。当前数控系
10、统正朝着下面几个方面发展。1. 高速度、高精度化2. 智能化数控系统应用高技术的重要目标是智能化。智能化主要体现以下几个方面：（1） 自适应控制技术（2） 附加人机会话自动编程功能（3） 具有设备故障自诊断功能3. 小型化4. 计算机群控5. 具有更高的通信功能1.1.2伺服系统的发展早期的数控机床伺服系统多采用晶闸管直流驱动系统。并且采用了闭环控制，以获得良好的动静态特性。但是由于直流电动机受机械换向的影响和限制，大多数直流驱动系统适用性差，维护比较困难，而且其恒功率调速范围小。20世纪80年代以后，交流驱动系统进入实用阶段。目前交流伺服驱动系统已经基本取代了直流伺服驱动系统。1.1.3可编
11、程控制器的发展1969年在美国出现第一台可编程逻辑控制器（PLC programmable logic controller）以来，经过多年的发展，PLC现在已成为一种重要、高可靠性、应用场合最多的工业控制微型计算机。1.2强电控制柜简介强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路过载、欠压等电气保护外，主要在PLC的输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起连接作用，控制机床装置，如各种交流电动机，液压系统电磁阀或电磁离合器等。此外，它也与机床操作台有关手动按钮连接。强电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接
12、线端子和各类电气保护元件等构成，它与一般普通机床的电气类似，但为了提高对弱电控制系统抗干扰性，要求各类频繁启动或切换的电动机、接触器等其中的电磁感应器件中均必须并联RC阻容吸收器；对各种检测信号的输入均要求用屏蔽电缆连接。1.3电气控制系统设计的意义电气柜的设计、电气线路的设计是数控机床靠可靠性的最重要关口，设计的先天缺陷对产品的可靠性影响非常大，有时是无法补救的。一定尽量在设计中避免上述问题的出现，不要等出现问题再去补救，费时费力且会对厂家的信誉产生影响。通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1.培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2.强化工程实践能力和意识,提高本人综
13、合素质和创新能力；3.使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；4.培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风。第二章 数控装置的组成、结构与功能2.1数控机床的组成数控机床是装备了数控系统的机床，既包括NC机床，也包括CNC机床。数字控制机床（Numerical Controlled Machine Tool），简称NC机床。数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。计算机数控机床（Computer-ized Numerical Controlled M
14、achine Tool），简称CNC机床，是利用具有专门存储程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变数、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧、松开和冷却的起、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格按数控程序的要求进行。数控机床由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块，传感器警示灯、电子器件、电源模块、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成。采用开放式和拆装式设计，可以进行数控机床电气控制部件的组装、接线、PMC编程、故障诊断和调试。2.1数控车床控制结构图数控车床控制结构图2.1数控系统、模块的功能如上图，数控车床由两个进给轴、一个旋转轴（主轴
15、）、刀架控制系统、冷却控制系统、润滑控制系统、其他辅助功能控制系统，检测控制电路等组成。主轴采用变频调速系统，主轴电机与编码器间通过同步带（1：1）连接，可反馈主轴电机的转速及主轴参考点坐标系的建立。2.3.1变频器的功能、连接与调试如图2.2为机床主轴控制电路，它主要包括变频器、交流电机以及有控制面板输出的直流控制电压信号等。以下将重点对变频器作详细的介绍。图2.2：主轴控制电路 1）变频器操作面板说明图2-3 变频器操作面板2）基本操作面板功能说明运行模式显示PU：PU运行模式时亮灯；EXT：外部运行模式时亮灯；NET：网络运行模式时亮灯。单位显示Hz：显示频率时亮灯；A：显示电流时灯亮；显示电压时灯灭；设定频率监视时闪烁。M旋钮用于变更频率设定、参数的设定值。按该按钮可显示以下内容：监视模式时的设定频率；校正时的当前设定值；错误
