數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試PPT課件

1、【學(xué)習(xí)目的】1.認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床主軸電氣控制電路的組成和工作特點(diǎn)；2.學(xué)習(xí)主軸變頻器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，變頻調(diào)速原理；3.學(xué)習(xí)主軸伺服電氣控制的連接和調(diào)試；4.學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床主軸控制電路系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)及參數(shù)；5.了解主軸定向控制等特殊功能。 【學(xué)習(xí)方法建議】講授、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué) 【知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)】機(jī)床主軸電氣控制電路系統(tǒng)組成、主軸變頻器的使用、變頻 調(diào)速控制的實(shí)現(xiàn)、性能指標(biāo)、參數(shù)的選用，數(shù)控機(jī)床主軸電氣 的連接與調(diào)試。數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第1頁(yè)/共41頁(yè) 數(shù)控機(jī)床主軸電氣控制是將頻率固定的三相交流電變?yōu)轭l率和電壓連續(xù)可調(diào)的三相交流電，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)

2、速控制。 主軸的電氣控制除了完成變頻調(diào)速外，還要完成主軸的準(zhǔn)停及分段實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。 本學(xué)習(xí)任務(wù)是：掌握交流伺服電機(jī)變頻調(diào)速的原理，掌握交流變頻驅(qū)動(dòng)器的功能及主要參數(shù)，學(xué)會(huì)主軸電氣控制系統(tǒng)的連接和參數(shù)調(diào)試，認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床主軸的準(zhǔn)停功能及分段實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第2頁(yè)/共41頁(yè)反饋信號(hào)反饋信號(hào)主軸電機(jī)主軸電機(jī)主軸結(jié)構(gòu)主軸結(jié)構(gòu)主軸電氣控制結(jié)構(gòu)圖主軸電氣控制結(jié)構(gòu)圖數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第3頁(yè)/共41頁(yè) 下圖是主軸電機(jī)、主軸變頻器及與數(shù)控系統(tǒng)端口連接下圖是主軸電機(jī)、主軸變頻器

3、及與數(shù)控系統(tǒng)端口連接的電氣控制原理，要完成對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸的電氣控制，我的電氣控制原理，要完成對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸的電氣控制，我們必須認(rèn)識(shí)交流伺服電機(jī)、主軸變頻器伺服驅(qū)動(dòng)器的功能們必須認(rèn)識(shí)交流伺服電機(jī)、主軸變頻器伺服驅(qū)動(dòng)器的功能和原理及與數(shù)控裝置的連接和調(diào)試。這是我們本學(xué)習(xí)的主和原理及與數(shù)控裝置的連接和調(diào)試。這是我們本學(xué)習(xí)的主要任務(wù)。要任務(wù)。二、任務(wù)分析1.主軸變頻調(diào)速控制的原理圖主軸變頻調(diào)速控制的原理圖數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第4頁(yè)/共41頁(yè) 主軸電機(jī) 主軸編碼器 U V W 0V 5V U11V11 W11 主軸報(bào)警 主軸零速 主軸速度到達(dá)

4、19 25 26 20，27 X30 X32 X31 24V 地 27 0V 2 +5V 3 A+ 4 A- 5 B+ 6 B- 7 TA2(E) B1 B2 制動(dòng)電阻 600 100W TA1 位置卡 A+ A- B+ B- R(L1) S(L2) T(L3) U(T1) V(T2) W(T3) 主軸變頻器 CIMR-G5A45P51A 5.5KW 主軸風(fēng)扇 4KW 主軸正轉(zhuǎn) 主軸反轉(zhuǎn) 100 AC380V 3P 圖 5-29 帶速度反饋的主軸驅(qū)動(dòng)器接口圖 14 15 主軸復(fù)位 XS9 KA5 KA4 KA4 KA5 Y01 1 2 4 11 12 13 17 7,8,15 AOUT2 GN

5、D GND CNC 010V 27 數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第5頁(yè)/共41頁(yè)2、主軸伺服驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)、主軸伺服驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 功率大、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力強(qiáng)、溫度變化小、可功率大、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力強(qiáng)、溫度變化小、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單1）直流主軸驅(qū)動(dòng)）直流主軸驅(qū)動(dòng)一般采用可控硅和脈寬調(diào)制（一般采用可控硅和脈寬調(diào)制（PWM），調(diào)速性能好，），調(diào)速性能好，但直流電機(jī)有機(jī)械換向的弱點(diǎn)，應(yīng)用受限。但直流電機(jī)有機(jī)械換向的弱點(diǎn)，應(yīng)用受限。2）交流主軸驅(qū)動(dòng)）交流主軸驅(qū)動(dòng)采用鼠籠式感應(yīng)交流電機(jī)，通過(guò)矢量變換控制，實(shí)現(xiàn)采用鼠籠式感應(yīng)交流電機(jī)，通過(guò)

6、矢量變換控制，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。沒(méi)有機(jī)械換向。變頻調(diào)速。沒(méi)有機(jī)械換向。數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第6頁(yè)/共41頁(yè)三、相關(guān)知識(shí)三、相關(guān)知識(shí)1、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸電動(dòng)機(jī) 主軸電動(dòng)機(jī)：一般是指單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)直聯(lián)、皮帶傳動(dòng)、主軸電動(dòng)機(jī)：一般是指單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)直聯(lián)、皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等形式，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸電動(dòng)機(jī)一般功率很大，因而電動(dòng)齒輪傳動(dòng)等形式，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。主軸電動(dòng)機(jī)一般功率很大，因而電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)散熱要求更高。根據(jù)不同機(jī)床的要求，一般分鼠籠電動(dòng)機(jī)、機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)散熱要求更高。根據(jù)不同機(jī)床的要求，一般分鼠籠電動(dòng)機(jī)、變頻主軸電動(dòng)機(jī)、伺服主

7、軸電動(dòng)機(jī)。變頻主軸電動(dòng)機(jī)是依據(jù)變頻器對(duì)普變頻主軸電動(dòng)機(jī)、伺服主軸電動(dòng)機(jī)。變頻主軸電動(dòng)機(jī)是依據(jù)變頻器對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)效率、溫升、絕緣破壞、噪音、震動(dòng)等方面的影響，在結(jié)通異步電動(dòng)機(jī)效率、溫升、絕緣破壞、噪音、震動(dòng)等方面的影響，在結(jié)構(gòu)、材料選擇、冷卻方式進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。有效抑制高頻磁場(chǎng)諧波，配合構(gòu)、材料選擇、冷卻方式進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。有效抑制高頻磁場(chǎng)諧波，配合精密機(jī)械制造，保障電磁噪聲和機(jī)械噪聲得到有效的控制。采用高分子精密機(jī)械制造，保障電磁噪聲和機(jī)械噪聲得到有效的控制。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆工世及特殊的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電氣繞組絕緣絕緣材料及真空壓力浸漆工世及特殊的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電氣繞組絕緣耐

8、力及機(jī)械強(qiáng)度無(wú)比強(qiáng)勁，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻耐力及機(jī)械強(qiáng)度無(wú)比強(qiáng)勁，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊對(duì)絕緣之破壞。具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無(wú)轉(zhuǎn)電流沖擊對(duì)絕緣之破壞。具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無(wú)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。采用專(zhuān)用進(jìn)口軸承，精密度高，勝任高速運(yùn)轉(zhuǎn)。強(qiáng)制通風(fēng)散熱矩脈動(dòng)。采用專(zhuān)用進(jìn)口軸承，精密度高，勝任高速運(yùn)轉(zhuǎn)。強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，采用軸流風(fēng)機(jī)獨(dú)立強(qiáng)制降溫，保證電動(dòng)機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)，采用軸流風(fēng)機(jī)獨(dú)立強(qiáng)制降溫，保證電動(dòng)機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下,得到有效得到有效的散熱的散熱,可實(shí)現(xiàn)高速或低速長(zhǎng)期運(yùn)行?？蓪?shí)現(xiàn)高速或低速長(zhǎng)期運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978

9、-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第7頁(yè)/共41頁(yè)永磁式交流同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第8頁(yè)/共41頁(yè)2.主軸變頻調(diào)速控制主軸變頻調(diào)速控制 當(dāng)定子三相繞組通入三相交流電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速當(dāng)定子三相繞組通入三相交流電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁極就被定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)吸住，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)子磁極就被定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)吸住，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)速為： n60 f(1s)/p n 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min n1 同步轉(zhuǎn)速，同步轉(zhuǎn)速，r/min p 磁極對(duì)數(shù)磁極對(duì)數(shù) s

10、 轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率，% f 頻率，頻率，Hz 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第9頁(yè)/共41頁(yè)3.主軸變頻控制主軸變頻控制 我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n60 f(1s)/p n 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min n1 同步轉(zhuǎn)速，r/min p 磁極對(duì)數(shù) s 轉(zhuǎn)差率，% f 頻率，Hz 由轉(zhuǎn)速公式可知, 我們可以通過(guò)改變極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率和頻率的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。變頻調(diào)速就是通過(guò)改變交流電動(dòng)機(jī)輸入電壓頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)際上僅僅改變電動(dòng)機(jī)的頻率并不能獲得良好的變頻特性。因?yàn)橛僧惒诫妱?dòng)機(jī)的電勢(shì)公式可知，外加電

11、壓近似與頻率和磁通乘積成正比，即： UE=C1f 式中：C1為常數(shù)，因此有： E/fU/f 數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第10頁(yè)/共41頁(yè)從上式可知：頻率從工頻向下調(diào)， 就要上升，將導(dǎo)致鐵心過(guò)飽和，使勵(lì)磁電流迅速上升，電機(jī)的負(fù)載能力降低，要保持主磁通恒定不變，要求在變頻的同時(shí)還要變壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。故稱(chēng)為可變頻率可變電壓調(diào)速(V V V F Variable Voltage and Variable Frequency )，簡(jiǎn)稱(chēng)變頻調(diào)速。 變頻器的功用是，將50HZ的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)（如0400HZ）的交流電。變頻器可分

12、為“交交”型和“交直交”型兩類(lèi)。目前，數(shù)控機(jī)床上的交流伺服系統(tǒng)較多地采用晶體管逆變器，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制（PWM）的方法很多,其中正弦波調(diào)制(SPWM)方法應(yīng)用最廣泛。數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第11頁(yè)/共41頁(yè)4.變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)VVVF變頻調(diào)速原理：將單相或三相交流電源通過(guò)整流器并經(jīng)電容濾波后形成幅值基本穩(wěn)定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。在這里，通過(guò)改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過(guò)改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行輸出電壓和頻

13、率的控制，而滿足變頻調(diào)速對(duì)U/f的協(xié)調(diào)控制的要求。 三相工頻交流電三相逆變器異步交流電動(dòng)機(jī)數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第12頁(yè)/共41頁(yè)5.通用變頻器通用變頻器 變頻器是把工頻交流變頻器是把工頻交流電源電源(50Hz或或60Hz)變換變換成各種頻率的交流電源，成各種頻率的交流電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，變頻器一般由的設(shè)備，變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動(dòng)整流器、濾波器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及控電路、保護(hù)電路以及控制器制器(MCU/DSP)等部分等部分組成。以日本安川組成。以日本安川（YASKAWA）變頻器）變頻器為例

14、，介紹通用變頻器為例，介紹通用變頻器的結(jié)構(gòu)、接線和簡(jiǎn)要調(diào)的結(jié)構(gòu)、接線和簡(jiǎn)要調(diào)試。試。變頻器外形及PWM型變頻器原理框圖數(shù)控機(jī)床電氣連接與調(diào)試 張光躍 978-7-111-34604-3 高職高專(zhuān)課件第13頁(yè)/共41頁(yè)安川變頻器外觀及接線端子（1）變頻器的結(jié)構(gòu)）變頻器的結(jié)構(gòu)第14頁(yè)/共41頁(yè)（2）變頻器的接線）變頻器的接線 變頻器與外圍電器的連接第15頁(yè)/共41頁(yè)3）通用變頻）通用變頻器控制交流電器控制交流電機(jī)系統(tǒng)的組成機(jī)系統(tǒng)的組成第16頁(yè)/共41頁(yè)6.主軸變頻控制的實(shí)現(xiàn)主軸變頻控制的實(shí)現(xiàn) 利用通用變頻器，將頻率為利用通用變頻器，將頻率為50HZ的交流電，整流為的交流電，整流為直流，通過(guò)直流，通

15、過(guò)PWM調(diào)制，再逆變?yōu)榭勺冾l率的交流電源，調(diào)制，再逆變?yōu)榭勺冾l率的交流電源，來(lái)控制電機(jī)調(diào)速。來(lái)控制電機(jī)調(diào)速。 我們現(xiàn)在以日本安川（我們現(xiàn)在以日本安川（YASKAWA VS-626MT ）變）變頻器為例，介紹變頻器的結(jié)構(gòu)、接線和簡(jiǎn)要調(diào)試。其它頻器為例，介紹變頻器的結(jié)構(gòu)、接線和簡(jiǎn)要調(diào)試。其它品牌變頻器操作和調(diào)試原理也基本相似。品牌變頻器操作和調(diào)試原理也基本相似。 第17頁(yè)/共41頁(yè)(1)變頻器的輸入輸出接線端子(2)主軸轉(zhuǎn)速控制1)模擬電壓控制輸出010V模擬電壓（3、4端）；電壓正負(fù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，大小控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)NC輸出為單極性0-+10V時(shí)，方向由8、9端子控制。安川安川VS-626MT主

16、軸主軸變頻器接線原理圖變頻器接線原理圖第18頁(yè)/共41頁(yè)2) 12位位2進(jìn)制控制進(jìn)制控制 NC輸出輸出12位位2進(jìn)制代碼到主軸驅(qū)動(dòng)的進(jìn)制代碼到主軸驅(qū)動(dòng)的D1-D12端，控制端，控制 主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速。3) 2位位BCD碼指定碼指定 00-99二位二位BCD碼到主軸碼到主軸D5-D12端，控制主軸轉(zhuǎn)速。端，控制主軸轉(zhuǎn)速。4) 3位位BCD碼指定碼指定 000-999三位三位BCD碼到主軸碼到主軸D1-D12端，控制主軸轉(zhuǎn)速端，控制主軸轉(zhuǎn)速。(3)、其他開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)1) 準(zhǔn)備好RAY（閉合，主軸進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)）；2) 急停EMG（常閉打開(kāi)，電機(jī)停止）3) 正、反轉(zhuǎn)控制FOR/REV，見(jiàn)表的說(shuō)明

17、：第19頁(yè)/共41頁(yè)4) 轉(zhuǎn)矩極限控制轉(zhuǎn)矩極限控制TLH,TLL;5) 速度設(shè)定方式速度設(shè)定方式DAS,選擇模擬電壓或數(shù)字電壓；選擇模擬電壓或數(shù)字電壓；6) 零速輸出信號(hào)零速輸出信號(hào)ZSPD,主軸低于主軸低于30r/min， ZSPD信號(hào)輸出，電機(jī)停止；信號(hào)輸出，電機(jī)停止；7) 速度達(dá)到信號(hào)速度達(dá)到信號(hào)AGR，主軸達(dá)到設(shè)定速度，主軸達(dá)到設(shè)定速度， AGR信號(hào)輸出，信號(hào)輸出，S指令完成回答信號(hào)；指令完成回答信號(hào)；8) 速度檢測(cè)輸出信號(hào)速度檢測(cè)輸出信號(hào)NDET，主軸速度低于設(shè)定，主軸速度低于設(shè)定值時(shí)，輸出該信號(hào)，用于齒輪移動(dòng)換擋，離合器值時(shí)，輸出該信號(hào)，用于齒輪移動(dòng)換擋，離合器動(dòng)作等；動(dòng)作等；9)

18、 報(bào)警輸出報(bào)警輸出ALM，報(bào)警時(shí)輸出，報(bào)警時(shí)輸出ALMCODE（AC0-AC3四位二進(jìn)制）代碼。四位二進(jìn)制）代碼。第20頁(yè)/共41頁(yè)7.交流伺服主軸控制交流伺服主軸控制1）交流伺服主軸控制的原理）交流伺服主軸控制的原理 圖中圖中CNC系統(tǒng)向主軸驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出速度指令，驅(qū)動(dòng)單元將該系統(tǒng)向主軸驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出速度指令，驅(qū)動(dòng)單元將該指令與旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)出的實(shí)際速度相比較，經(jīng)數(shù)字化的速度指令與旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)出的實(shí)際速度相比較，經(jīng)數(shù)字化的速度調(diào)節(jié)器和磁鏈函數(shù)發(fā)生器運(yùn)算，得到轉(zhuǎn)子當(dāng)前的希望力矩與希調(diào)節(jié)器和磁鏈函數(shù)發(fā)生器運(yùn)算，得到轉(zhuǎn)子當(dāng)前的希望力矩與希望磁鏈?zhǔn)噶?，再分別與實(shí)際力矩、磁鏈運(yùn)算結(jié)果相比較，望磁鏈?zhǔn)噶浚?/p>

19、再分別與實(shí)際力矩、磁鏈運(yùn)算結(jié)果相比較，交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)原理圖第21頁(yè)/共41頁(yè)且經(jīng)過(guò)力矩、磁鏈調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到等效直且經(jīng)過(guò)力矩、磁鏈調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到等效直流電動(dòng)機(jī)流電動(dòng)機(jī)(兩相旋轉(zhuǎn)軸系兩相旋轉(zhuǎn)軸系)的轉(zhuǎn)矩電流分量和的轉(zhuǎn)矩電流分量和勵(lì)磁電流分量，經(jīng)換算進(jìn)入兩相靜止軸系，勵(lì)磁電流分量，經(jīng)換算進(jìn)入兩相靜止軸系，最后經(jīng)最后經(jīng)2/3矢量變換進(jìn)入三相靜止軸系，得矢量變換進(jìn)入三相靜止軸系，得到變頻裝置的三相定子電流希望值，通過(guò)到變頻裝置的三相定子電流希望值，通過(guò)控制控制SPWM驅(qū)動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)器及IGBT變頻主回路使負(fù)變頻主回路使負(fù)載三相電流跟隨希望值，就可以完成主軸載三相電流跟隨希望值，就可以完成主軸的速度閉環(huán)控

20、制。的速度閉環(huán)控制。 （2)主軸伺服模塊主軸伺服模塊 主軸伺服模塊是伺服主軸的驅(qū)動(dòng)控主軸伺服模塊是伺服主軸的驅(qū)動(dòng)控制單元，通過(guò)接收系統(tǒng)給出的指令驅(qū)動(dòng)制單元，通過(guò)接收系統(tǒng)給出的指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，現(xiàn)以電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，現(xiàn)以FANUC 0i主軸伺服主軸伺服模塊為例，介紹其各個(gè)接線端口及功能。模塊為例，介紹其各個(gè)接線端口及功能。 交流伺服主軸功率轉(zhuǎn)矩速度曲線第22頁(yè)/共41頁(yè)FANUC 主軸驅(qū)動(dòng)器接口主軸伺服驅(qū)動(dòng)的電氣連接（3)主軸伺主軸伺服控制連接服控制連接第23頁(yè)/共41頁(yè)（4）主軸變頻控制系統(tǒng)的連接與調(diào)試）主軸變頻控制系統(tǒng)的連接與調(diào)試（FANUC0i系統(tǒng)系統(tǒng)+變頻器變頻器+變頻電動(dòng)機(jī)）變頻電動(dòng)機(jī)）

21、FANUC 0i MC與安川CIMR-G7A4015變頻器和主軸電動(dòng)機(jī)的連接原理圖，圖中M1是變頻主軸電動(dòng)機(jī)，M2是主軸風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)。KA10、KA11是繼電器觸點(diǎn)，控制變頻器正、反轉(zhuǎn)信號(hào)。變頻器上MA、MC端子為系統(tǒng)提供變頻器工作狀態(tài)信息，一般接入PMC輸入點(diǎn)，產(chǎn)生報(bào)警提示。模擬量信號(hào)來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)JA40端口。主軸變頻控制系統(tǒng)的連接第24頁(yè)/共41頁(yè)（5）主軸變頻控制參數(shù)設(shè)置）主軸變頻控制參數(shù)設(shè)置1）FANUC0i系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置2）安川CIMR-G7A4015變頻器參數(shù)設(shè)置和調(diào)試（見(jiàn)教材P42-43）.7.數(shù)字交流主軸伺服控制數(shù)字交流主軸伺服控制 采用數(shù)字伺服控制的主軸電動(dòng)機(jī)，在數(shù)控系統(tǒng)中屬于

22、數(shù)字主軸采用數(shù)字伺服控制的主軸電動(dòng)機(jī)，在數(shù)控系統(tǒng)中屬于數(shù)字主軸控制。主軸的正、反轉(zhuǎn)和速度指令來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)編碼器反控制。主軸的正、反轉(zhuǎn)和速度指令來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)編碼器反饋進(jìn)行速度或位置校正。我們以饋進(jìn)行速度或位置校正。我們以FANUC 0i-MC系統(tǒng)為例，介紹數(shù)系統(tǒng)為例，介紹數(shù)字伺服主軸的連接和調(diào)試。字伺服主軸的連接和調(diào)試。第25頁(yè)/共41頁(yè)（1）數(shù)字交流主軸伺服）數(shù)字交流主軸伺服電路原理電路原理 M17是伺服主軸電動(dòng)機(jī)，是伺服主軸電動(dòng)機(jī)，M18是是主軸冷卻風(fēng)機(jī)，控制電壓是主軸冷卻風(fēng)機(jī)，控制電壓是3相相220V。TB1是直流母線系統(tǒng)，是直流母線系統(tǒng)，CX2A、CX2B是低壓是低壓DC24

23、V和和DC6V連接線。主軸驅(qū)動(dòng)器上連接線。主軸驅(qū)動(dòng)器上JA7B、JYA2、JYA3、JX4都是數(shù)據(jù)信號(hào)接都是數(shù)據(jù)信號(hào)接口，口，JA7B與數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)JA41連接，連接，接收來(lái)自系統(tǒng)的速度、使能、位置接收來(lái)自系統(tǒng)的速度、使能、位置指令；指令；JYA2是電動(dòng)機(jī)編碼器反饋接是電動(dòng)機(jī)編碼器反饋接口；口；JYA3是位置編碼器或是位置編碼器或1轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)信號(hào)接口；接口；JX4一般與分離檢測(cè)單元一般與分離檢測(cè)單元JF101連接，向系統(tǒng)輸出主軸位置連接，向系統(tǒng)輸出主軸位置信號(hào)。信號(hào)。數(shù)字伺服主軸控制接線原理圖第26頁(yè)/共41頁(yè) (2)數(shù)字伺服主軸參數(shù)設(shè)定數(shù)字伺服主軸參數(shù)設(shè)定1)電動(dòng)機(jī)參數(shù)初始化；2)電動(dòng)機(jī)

24、參數(shù)設(shè)置（3）主軸參數(shù)和接線檢查）主軸參數(shù)和接線檢查1）診斷參數(shù)；2）系統(tǒng)報(bào)警提示和驅(qū)動(dòng)器顯示(4)數(shù)字伺服主軸接口信號(hào)1)主軸速度控制；2）數(shù)字伺服主軸的主要控制信號(hào) 主軸停止信號(hào)SSTP的時(shí)序控制圖第27頁(yè)/共41頁(yè)主軸定向信號(hào)SOR的時(shí)序圖 主軸定向信號(hào)為“1”且主軸停止信號(hào)SSTP為“0”時(shí)，主軸以參數(shù)3732設(shè)定的恒定速度使主軸回轉(zhuǎn)。使能信號(hào)ENB和SSTP信號(hào)為“1”，該信號(hào)無(wú)效。當(dāng)參數(shù)3705#1（GST）設(shè)定此信號(hào)用于主軸定向且輸入SOR信號(hào)時(shí)，CNC輸出參數(shù)3732設(shè)定的速度，極性由參數(shù)ORM（3706#5）設(shè)定。3）主軸定向控制）主軸定向控制第28頁(yè)/共41頁(yè)8.主軸的準(zhǔn)停

25、電氣控制主軸的準(zhǔn)停電氣控制（1）主軸準(zhǔn)?？刂频挠布B接）主軸準(zhǔn)停控制的硬件連接1）利用位置編碼器實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)）利用位置編碼器實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停停主軸帶位置編碼器的連接編碼器主軸定向控制的時(shí)序圖第29頁(yè)/共41頁(yè)2）采用主軸電動(dòng)機(jī)帶）采用主軸電動(dòng)機(jī)帶MZi傳感器準(zhǔn)停傳感器準(zhǔn)停主軸電動(dòng)機(jī)帶MZi編碼器的連接 3）采用接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)?？刂?3）采用接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停控制 接近開(kāi)關(guān)控制的主軸準(zhǔn)停第30頁(yè)/共41頁(yè)（2）主軸定向控制參數(shù)設(shè)定）主軸定向控制參數(shù)設(shè)定（3）主軸定向控制）主軸定向控制PMC接口地址接口地址（4）主軸定向時(shí)序圖）主軸定向時(shí)序圖主軸電動(dòng)機(jī)停止定向時(shí)序圖 當(dāng)定向信號(hào)當(dāng)定向信號(hào)ORCMA

26、到來(lái)到來(lái)時(shí)，主軸首先減速至準(zhǔn)停速時(shí)，主軸首先減速至準(zhǔn)停速度，然后以一定的低速進(jìn)行度，然后以一定的低速進(jìn)行爬行，此時(shí)主軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)入編爬行，此時(shí)主軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)入編碼器作為反饋元件的位置閉碼器作為反饋元件的位置閉環(huán)控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的轉(zhuǎn)角環(huán)控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的轉(zhuǎn)角后，準(zhǔn)停完成后，準(zhǔn)停完成。 第31頁(yè)/共41頁(yè)編碼器主軸定向控制的時(shí)序圖編碼器實(shí)現(xiàn)主軸編碼器實(shí)現(xiàn)主軸定向控制連接圖定向控制連接圖第32頁(yè)/共41頁(yè)四、工作任務(wù)實(shí)施四、工作任務(wù)實(shí)施1任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)準(zhǔn)備數(shù)控銑床數(shù)臺(tái)，分小組進(jìn)行，每組三人。萬(wàn)用表每組一個(gè)，十字起、一字?jǐn)?shù)控銑床數(shù)臺(tái)，分小組進(jìn)行，每組三人。萬(wàn)用表每組一個(gè)，十字起、一字起每組各一把。起每組各一把。

27、 1）任務(wù)實(shí)施步驟）任務(wù)實(shí)施步驟 （1）資料的準(zhǔn)備；）資料的準(zhǔn)備； （2）讀懂?dāng)?shù)控機(jī)床的電氣原理圖（另外提供）；）讀懂?dāng)?shù)控機(jī)床的電氣原理圖（另外提供）； （3）認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床主電機(jī)控制方式；）認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床主電機(jī)控制方式； （4）數(shù)控機(jī)床主電機(jī)控制的流程。）數(shù)控機(jī)床主電機(jī)控制的流程。2.日立變頻器日立變頻器sj200與華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的連接與華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的連接 圖中是圖中是HCNC與變頻器的連接原理圖。與變頻器的連接原理圖。第33頁(yè)/共41頁(yè)日立SJ200變頻器接線圖 日立SJ200變頻器的外部接口如圖，將華中HNC-21T系統(tǒng)的XS9中14、15管腳與日立SJ200變頻器的L、O端連接。

28、日立變頻器SJ200管腳功能見(jiàn)下圖。第34頁(yè)/共41頁(yè)3.主軸變頻器與數(shù)控系統(tǒng)的連接主軸變頻器與數(shù)控系統(tǒng)的連接 主軸主軸D/A選用選用XS9接口接口AOUT1（6腳）腳）和和AOUT2（14腳）腳）,應(yīng)注意，應(yīng)注意，AOUT1的的輸出電壓為輸出電壓為-10V +10V，AOUT2的輸?shù)妮敵鲭妷簽槌鲭妷簽?V +10V，如果主軸系統(tǒng)是，如果主軸系統(tǒng)是采用給定的正負(fù)模擬電壓實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)采用給定的正負(fù)模擬電壓實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，請(qǐng)使用的正反轉(zhuǎn)，請(qǐng)使用AOUT2接口控制主軸接口控制主軸單元，其它情況都采用單元，其它情況都采用AOUT1接口，否接口，否則可能損壞主軸單元。確認(rèn)主軸則可能損壞主軸單元。確

29、認(rèn)主軸D/A相相關(guān)參數(shù)的設(shè)置（在硬件配置參數(shù)和關(guān)參數(shù)的設(shè)置（在硬件配置參數(shù)和PMC系統(tǒng)參數(shù)中）的正確性，檢查主軸變頻系統(tǒng)參數(shù)中）的正確性，檢查主軸變頻驅(qū)動(dòng)器或主軸伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)是否正驅(qū)動(dòng)器或主軸伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)是否正確。確。XS9主軸接口信號(hào)端子第35頁(yè)/共41頁(yè)數(shù)控裝置剛接通電源時(shí)，主數(shù)控裝置剛接通電源時(shí)，主軸速度控制信號(hào)軸速度控制信號(hào)AOUT1和和AOUT2的輸出電壓應(yīng)為的輸出電壓應(yīng)為10V（XS9 第第6和和7腳之間及第腳之間及第14和和15腳之間的電壓）。待系腳之間的電壓）。待系統(tǒng)完成自檢進(jìn)入控制畫(huà)面后，統(tǒng)完成自檢進(jìn)入控制畫(huà)面后，AOUT1應(yīng)為應(yīng)為0V（XS9 第第6和和7腳之間），

30、腳之間），AOUT2應(yīng)為應(yīng)為-10V（XS9 第第14和和15腳之間）。腳之間）。若采用若采用AOUT2控制主軸轉(zhuǎn)速，控制主軸轉(zhuǎn)速，在在PLC程序中應(yīng)使程序中應(yīng)使AOUT2的的值為值為0V。 日立SJ200變頻器與HCN-21的接線圖第36頁(yè)/共41頁(yè)4. 日立變頻器sj200參數(shù)的設(shè)置變頻器參數(shù)的初始化：1）將參數(shù)B04、B84 、B85 均設(shè)為“1”，然后按“STA”鍵進(jìn)行保存。（1）B04設(shè)為“01”表示初始化有效。（2）B84為初始化模式“00”為清除跳閘記錄；“01”為參數(shù)初始化（3）B85為初始化模式“00”為日文版；“01”為歐洲版；“02”為美國(guó)版2)按住“FUNC” “”與“

31、”不放。3)按住上述各鍵不放，并按住STOP/RESET達(dá)3秒，只松開(kāi)STOP/RESET，直至顯示001并閃爍為止 4)松開(kāi)“FUNC”，“”與“”鍵001顯示功能開(kāi)始閃爍 ，閃爍結(jié) 束后，初始化動(dòng)作完成在運(yùn)行電機(jī)前，首先確認(rèn)下列參數(shù)是否正確：電動(dòng)機(jī)額定電壓 A82=380V 電動(dòng)機(jī)額定功率 H03=0.55KW電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù) H04=4極 電動(dòng)機(jī)額定頻率 A03=50Hz 電動(dòng)機(jī)最小頻率 A15=01（0Hz） 電動(dòng)機(jī)最大頻率 A04=50Hz斜坡上升時(shí)間 F02=10S 斜坡下降時(shí)間 F03=10S變頻器對(duì)電機(jī)的自整定變頻器有內(nèi)置自整定算法，目的是檢測(cè)和記錄電機(jī)參數(shù)，用于無(wú)速度傳感器控制,第37頁(yè)/共41頁(yè)5）參數(shù)調(diào)整）參數(shù)調(diào)整 F01/F02加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)置一個(gè)大于加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)置一個(gè)大于10S的時(shí)間。的時(shí)間。手操鍵盤(pán)速度給定