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1、中文题目： 普通车床改数控电气部分设计摘 要 近年来，随着国内各种类型机床改造需求的扩大，机床改造已经逐渐形成了一个产业，其中绝大部分是数控机床的改造，我们毕业设计组选择了数控车床设计作为我们毕业设计的课题。设计的目的：提高机床的自动化程度，提高机床生产率及加工成品的一致性，降低操作者劳动度，降低机床对操作者熟练程度的要求。以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平反映了一个国家的机械与电子工业水平。它的推广应用对提高劳动生产率和产品质量，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。改造后机床达到的效果：易于操作，加工效率高，废品率低，成品一致性好；能实现螺纹及形状复杂的轴套类零件的加工，能
2、够进行切槽、钻、扩等加工，尤其适用于多品种，中小批量的轮番加工，工艺适应性。 关键词 数控机床，变频器，CNC，PLC 英文题目:Ordinary lathe to numerical control electric parts designAbstractIn recent years, transformed the demand along with the domestic various types molding machine bed the expansion, the engine bed transforms already gradually has formed an
3、 industry, in which major part was the numerical control engine bed transformation.Our graduate design group choose the design of series lathe as the issues of graduate projection.The purpose of design: Increases automation degree of the machine tool, raise the rate of production and process the con
4、sistency of finished product, lower the labor strength, decrease the request for the well-trained degree of operator. The production and application of NC equipments, especially NC machine tools reflect the level of one countrys machine and electronic industry. Its accelerated acceptance has vital f
5、unction for improving the quality of products, rate of production and the level of our countrys manufacturing technique. The result that machine bed attain after reforming：the machine tool has good operability and adaptability, high efficiency, low percent defective, good consistency finished produc
6、t. It can works screw and shaft sleeve with complicate shape. Can turns chamfer, drill, extend etc, especially in variety kinds and small-size batch process. It has good processing adaptability.Key words CNC machine tools , Converter, CNC, PLC 目 录第一章 数控机床的整体设计4第二章 电气原理图的设计52.1课题的概述和设计要求52.2 电气控制线路图的
7、设计6第三章 数控系统选用.83.1数控系统的类型83.2 FANUC 0i-A系统10第四章 数控机床电控制124.1变频器、变频电机124.2控制设计14第五章 数控机床的逻辑控制165.1主轴S功能和刀台控制175.2方式选择 MD1 MD2 MD3225.3数控机床用PC225.4操作面板24第六章 电器元件选择256.1功能要求和参数计算256.2接触器的选用和熔断器选择266.3保护电动机断路器选用276.4电动机电子灭弧器选用286.5控制回路隔离变压器选择和熔断器选择286.6导线的选择和总空气开关选择29结 论31致 谢32参考文献：33引 言随着科学技术和社会生产的不断发展
8、，机械制造技术有了深刻的变化。由于社会对产品多样化的需求更加激烈，多品种、中小批量生产的比重明显增加，采用传统的普通加工设备已难于适应高效率、高质量、多样化的加工要求。这就要求加工设备具有很高的效率和加工精度。而传统的普通机床已远远不能满足现代生产的需要。随着现代计算机技术和自动控制的飞速发展，信息处理功能不断提高，而价格不断降低。这使得计算机在机械制造行业得以广泛的应用。以数控技术为核心的现代制造技术，以微电子技术为基础，将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术有机地结合在一起，构成高度信息化、高柔性、高度自动化的制造系统。微机控制的数控机床以其高精度、高柔性及适合加工
9、复杂零件的性能，正好满足当今市场竞争的需要。计算机数控系统，简称CNC，可根据不同的指令进行不同方式的信息处理。由于计算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而使机床具有真正的柔性，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使机床控制系统的性能和可靠性大大提高。以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平反映了一个国家的机械与电子水平。它的推广应用对于提高劳动生产率和产品质量，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。根据机械设计制造与自动化专业的教学大纲要求：本专业学生熟悉掌握机电一体化产品的设计、制造、使用与维修，培养学生能够灵活运用所学专业课程知识，具有研究开发的综合素质与能力；这
10、次毕业设计以数控机床设计作为课题，是我们综合运用所学的基本知识、基础理论和基本技能，提高分析解决实际问题的能力,提高实际工作能力的检验。是对四年学习的一个总结与回顾。设计要求：本机床采用FANUC0i数控系统，主传动采用变频分段无级调速。主电机功率11KW，配置液压尾座、自动润滑、冷却、照明等。本篇主要论述了数控机床的电气设计部分，其中包括系统选用、机床的电气原理设计、机床逻辑控制设计、机床5电控制设计、机床电器元件选用等。第一章 数控机床的整体设计本机床包括床身、主轴箱、床鞍、Z向进给、尾座等几大部分；底座为分体式结构，刚性足工艺性好；机床纵向和横向导轨滑动副采用TSF贴塑对淬硬磨削导轨配合
11、，摩擦系数小，动、静摩擦系数之差不大，使之具有良好的耐磨性及可靠的伺服性；滑动面及滚珠丝杠副采用集中自动润滑系统，确保了各重要部件都能工作在良好的润滑状态之下；自动刀架为立式四工位，免抬起，换刀快速方便；卡盘为手动也可选用电动卡盘或液压卡盘；尾座为液压尾座；采用半防护装置，装卸工件方便，操作面板可根据需要很方便地调整位置。机床整体布置如图1所示。 图1机床的总体设计第二章 电气原理图的设计2.1课题的概述和设计要求 数控机床是属于半闭环控制系统的全功能数控车床，适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等的加工；AD系列数控机床是具有铣
12、削功能的高速、高效车削中心。除具有车削功能外，还增加了钻、铣功能，能够实现X、Z、C三轴联动，可用于加工各种轴类、盘类零件。能够满足黑色金属及有色金属高速切削的速度需求，在机床设计中对主轴、床身、床鞍的刚度进行合理分配，大大提高了整机的刚性，确保了高速运转、重切时的稳定性，本机床的加工精度为IT5IT6，表面粗糙度R0.4（有色金属），R0.8（黑色金属）。作为通用性极高的机床，特别适用于精密零件的加工。工艺适应性5，效率高，精度高，质量高。可广泛适用于汽、摩、火车轮彀、活塞、轴套等配件、航天、家电、液压气动、轴承、仪器仪表、五金阀门等制造业零件的批量加工，是理想的机械加工设备。该机床的最大车
13、削直径大，工件最大长度长，其主轴运动的正反转依靠两组机械式摩擦片离合器完成，主轴的制动采用液压制动器，进给运动的纵向左右运动、横向前后运动以及快速移动都集中有数控系统控制。对电气控制的要求是：（1） 对于长度较长的工件，为了减少辅助工作时间，除了配备一台主轴运动电动机以外，还应配备一台刀架快速移动电动机。（2） 对于机床在加工时容易产生高温，故需配备一台普通冷却泵电动机。（3） 要有一套局部照明装置以及一定工作状态指示灯。2.2 电气控制线路图的设计2.2.1主电路设计一 主电动机M1的功率较大，超过10KW，但是由于机床加工是在机器启动后才进行，并且要求主轴的正反转，在设计时还应考虑到过载保
14、护，并采用电流表PA监视车销量，就可以得到控制M1的主电路图如附图所示。二 对于在加工过程中产生的摩擦问题我在设计时设计了一套液压润滑系统，该系统需要两个电动机M2和M6，电路图如附图所示。三 冷却泵电动机M3和刀台快速移动电动机M4的功率都较小，额定电流分别为0.43A和2.7A，为了节省成本和缩小体积，可以分别用交流中间继电器KA3和KA4替代接触器进行控制。由于刀台快速移动电动机M3短时间的运行，故不设过载保护，这样可以得到控制M3和M4的主电路图。电路图如附图所示。2.2.2控制电源的设计考虑到安全可靠和满足照明及指示灯的要求，采用控制变压器TC供电，其一次侧为交流380V，二次侧为交
15、流220V、110V和24V，其中220V提供给接触器KM和中间继电器KA的线圈，24V交流安全电压提供给局部照明电路和提供给指示灯电路，具体接线如附图所示。2.2.3.局部照明与信号指示灯电路的设计在操作面板上设有交流电流表PA,它被串联在主轴电动机的主回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使主电动机尽量满载运行，以提高生产效率，并能提高电动机的功率因数。照明灯EL、灯开关SA和照明回路熔断器FU，具体电路见图。第三章 数控系统选用3.1数控系统的类型市场上系统厂家很多，性能大同小异。按控制环路分有开环、闭环和半闭环系统。按功能分有高中低三类。主要生产厂商有：日本FANUC公司、西门子公司、广州数控、华中数控等。3.1.1开环步进伺服系统此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因而退出数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床一般采用此类系统。系统分辨率0.01。系统结构如下： 图2开环数控系统工作原理3.1.2闭环数控系统此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于
