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1、 南京工程学院 康尼学院 本科毕业设计（论文）题目： 数控车床电气控制系统设计 专 业： 自动化（数控技术） 班 级： K数控071 学 号： 240071227 学生姓名： 王 号 指导教师： 熊光华 教 授 起迄日期： 2011.22011.6 设计地点： 工程实训中心 _Graduation Design (Thesis)CNC Lathe Electrical Control System DesignByWANG HaoSupervised byProf. XIONG Guang HuaSchool of AutomationNanjing Institute of Technolo
2、gyJune, 2011南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文）摘 要数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。CK6140数控车床，对其电气系统设计使尤为重要的，其内容包括强电设计、弱点设计、PLC输入输出及接口设计，绘制出整个机床的电气系统原理图等。本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。分为 380V强电回路，控制回路，PLC输入输出控制，主轴驱动模块和进给伺服驱动模块，并介绍了相关的电气知识。通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理
3、，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。关键词：数控系统；数控车床；主电路；控制电路；PLC控制；电气原理图ABSTRACTThe numerical controls that the technique development fast today, the numerical controls technique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machin
4、e is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control the processed that the electricity system of lather design.CK6140 NC lathe, as to its the electricity system design make is important, its contents includes a strong electrically design, weakness
5、design, PLC importation output and Interface design, draw the electricity system principle diagram of a the whole tool machine etc.This principle diagram which designs to the whole tool machine draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and
6、 use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation outputs a control, the principal axis drives a mold piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge.Through this design system can basically contr
7、ol numerical control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lather related series of electricity knowledge from wholly the top still each mold piece.Key Words：NC system; NC lathe; Main circuit; Control c
8、ircuit; PLC control; Electric principle chartsV目 录第一章绪 论11.1 引言11.2 数控机床概述11.3 数控技术的发展趋势31.3.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势31.3.2 五轴联动加工和复合加工机床快速发展41.3.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势41.3.4 重视新技术标准、规范的建立51.4 CK6140数控车床主简介6第二章数控车床的基本组成和工作原理72.1 数控车床组成72.2 数控车床工作原理92.3 CK6140数控车床运动分析102.4 CK6140数控车床电气系统简述11第三章CK6140
9、数控车床主轴驱动系统143.1主轴驱动系统概述143.1.1主轴电动机143.1.2主轴电动机选型的要求：143.1.3主轴电动机选型153.2变频器电动机主轴驱动装置153.2.1 FANUC 0i Mate主轴驱动装置153.2.2 设备的选型方法163.2.3 FANUC通用变频器183.2.4 变频器主轴伺服驱动电路19第四章CK6140数控车床进给伺服系统设计204.1 机床进给伺服系统概述204.2 CK6140数控车床对伺服驱动进给系统的要求204.3 进给伺服系统的选型与控制原理214.4 伺服电机的选型224.4.1负载力矩的计算234.4.2负载惯量的计算244.4.3加速
10、力矩的计算254.4.4计算力矩的均方根值26第五章CK6140数控车床辅助系统设计285.1 CK6140数控车床辅助系统概述285.2 刀架传动系统设计285.2.1 CK6140数控车床电动刀架的选型285.2.2 电动刀架连接电路295.3冷却系统的设计315.4液压系统设计32第六章常用电器元件的选型346.1 低压电器选型的一般原则346.2 断路器的选型346.3 电动机保护用自动开关的选型356.4 熔断器选型356.5 接触器的选型356.6 热继电器的选型366.7 中间继电器36第七章CK6140数控车床控制面板设计377.1数控车床控制面板概述377.2软件操作界面38
11、7.3 MPG 手持单元41第八章控制系统设计428.1 CK6140数控车床数控系统选型428.2 FANUC 0i Mate 硬件连接简要说明438.3 FANUC 0i Mate电源装置458.4 FANUC 0i Mate数控系统的综合连接48第九章可编程控制器（PLC）的设计509.1可编程控制器概述509.11可编程控制器（PLC）的特点：509.1.2可编程控制器的组成及工作方式：519.2 PLC选型及I/O接线图529.3 PLC输入/输出与通信接口529.3.1 PLC输入/输出点529.3.2 基本功能面板设计549.3.3 通讯接口549.4 PLC程序设计56第十章结
12、 论66致 谢67参 考 文 献68附录A：强电控制电路图69附录 B：电源电路图70附录 C：系统电路图71272第一章 绪 论1.1 引言随着我国市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，中、小批量的生产越来越多。在机械、军工、航空工业，中、小批零件的生产几乎占产品数量75%80%，而且零件外形越来越复杂，精度要求也越来越高。传统的机床己不能满足要求，柔性加工的重要性更加突出，数控技术相关装备的需求日益增大。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，
13、其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。1.2 数控机床概述数字控制(Numerical Control缩写为NC)简称为数控，是指用数字指令来控制一台或多台设备的动作。它所控制对象有以下几种：1、动作顺序的程序控制。2、主轴、坐标进给速度、更换刀具、开闭冷却液等辅助功能控制。3、有关部件位移量和相对位置关系的坐标控制。数控技术是与机床的控制密切结合而发展起来的，通常把采用数控装置来实现自动化和高效率加工的机床统称为数控机床。在实现加工合理化及高效率方面，数控机床与普通机床相比具有许
14、多优势，它突出地表现为:1、数控加工是用机械加工多品种，小批量生产的一种自动化手段。自动化程度高、加工速度快是数控机床的突出特点。2、数控加工能保持加工条件不变，而使产品质量稳定。由于加工所的条件(吃刀深度、进给量、主轴转速、刀具等)都己事先由指令规定，所以无论由谁操作都能得到同一加工质量。3、数控加工极大地提高外形复杂零件的加工效率和加工精度。4、通过数控加工的零件，由于提高了工件与基准面相关尺寸的加工精度，有可能大大提高零件装配的互换性，而提高装配质量和效率。5、由于加工时间固定，有利于管理，更进一步促使加工定量化，以达到生产管理的合理化、标准化。这为实现计算机管理生产乃至建立计算机集成制造系统都打下了坚实的基础。6、由于操作技术被数据化后，熟练工人就可以减少。7、可以大幅度减少人为的操作失误，而降低废次品率。可以不间断地连续加工，从而缩短了加工周期.由于工夹具的标准化，减少了工夹具的需用量。正是由于数控机床的这些特点，从本世纪五十年代以来，随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展，数控机床也在迅速发展和演变。世界上的第一台数控机床是由美国在五十年代开发研制的，使
