CK0630數(shù)控車床電氣系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

1、 . . . 設(shè)計(jì)（論文）題目： CK0630數(shù)控車床電氣系統(tǒng)的安裝與調(diào)試容提要：CK0630數(shù)控車床電氣系統(tǒng)的安裝與調(diào)試主要由三部分組成：主軸控制系統(tǒng)、進(jìn)給軸控制系統(tǒng)、自動(dòng)換刀裝置。1主軸控制系統(tǒng)采用三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由安川變頻器控制，其動(dòng)力U、V、W三相電源由變頻器提供，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)輸出，再經(jīng)變頻器控制主軸轉(zhuǎn)速，主軸參數(shù)設(shè)置分為變頻器參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。2進(jìn)給軸控制系統(tǒng)：刀架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成?？v向滑板安裝再在床身導(dǎo)軌上，可以沿床身縱向運(yùn)動(dòng)，橫向滑板安裝在縱向滑板上能沿滑板導(dǎo)軌進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。X軸、Z軸采用廣數(shù)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)由廣數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)器控制包

2、括硬件連接和信號(hào)連接3自動(dòng)換刀裝置：數(shù)控刀架安裝在車床滑板上在加工中實(shí)現(xiàn)換刀，主要包括：刀架電氣原理、刀架機(jī)械原理、刀架電機(jī)、刀架系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定等組成。這篇論文對(duì)我三年半的大學(xué)學(xué)習(xí)做一次全面的總結(jié)。關(guān)鍵詞：變頻器調(diào)速、4工位電動(dòng)刀架、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、霍爾原件、刀架電機(jī)目錄第一章：總體設(shè)計(jì)的確定-1.1、數(shù)控車床的控制對(duì)象-1.2、機(jī)床的配置-1.3、技術(shù)要求-第二章：選擇與使用元器件-2.1、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的選擇-2.2、機(jī)床電氣原件的選擇-2.3、機(jī)床電器柜的接線-第三章：CK0630數(shù)控機(jī)床主要控制對(duì)象-3.1、主軸控制系統(tǒng)-3.1.2、控制原理-3.1.3、主軸變頻器參數(shù)的設(shè)置-3.2、進(jìn)給

3、軸控制-3.3、自動(dòng)換刀裝置-3.3.1、刀架總述-3.3.2、換刀的機(jī)械原理-3.3.3、刀架的電氣原理-3.3.4、刀號(hào)檢測(cè)原件-3.3.5、刀架電路-第四章：系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置-4.1、刀具參數(shù)設(shè)置-4.2、主軸參數(shù)設(shè)置-4.3、進(jìn)給軸參數(shù)設(shè)置-4.4、回零設(shè)置-第五章：故障現(xiàn)象分析-第六章：機(jī)床的開(kāi)機(jī)調(diào)試-附錄：機(jī)床電氣原理圖-CK0630數(shù)控車床電氣系統(tǒng)的安裝與調(diào)試第一章：總體設(shè)計(jì)的確定1.1數(shù)控機(jī)床的控制對(duì)象數(shù)控車床主要用于中小型軸類零件的加工。這些零件工藝上要求機(jī)床完成的 工作容有：1能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同切削速度的主軸速度，實(shí)現(xiàn)的方法用變頻器去控制主軸的 正反轉(zhuǎn)與無(wú)級(jí)調(diào)速2.

4、刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方法在每個(gè)進(jìn)給軸上安裝一交流伺服電動(dòng)機(jī)用伺服去控制X軸、Z軸方向的進(jìn)給與后退，3在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位，完成選擇刀具的功能實(shí)現(xiàn)的方法：選用四工位電動(dòng)刀架來(lái)完成刀具的自動(dòng)換刀，這些就是數(shù)控系統(tǒng)需要控制的對(duì)象。1.2 機(jī)床的配置：系統(tǒng)為：GSK928TE車床系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器為：廣數(shù)DA98A系列伺服電機(jī)為：廣數(shù)110SJT-MO40D主軸電機(jī)為：三相交流異步電動(dòng)機(jī)主軸變頻器為：安川變頻器檢測(cè)裝置為：光電編碼器，接近開(kāi)關(guān)。數(shù)控刀架為：4工位電動(dòng)刀架1.3技術(shù)要求：1主軸轉(zhuǎn)速圍：100-15002Z軸行程圍：-0344-0052.5423X軸行程圍：-0142.606 -

5、0066.8124在手動(dòng)方式下調(diào)試主軸方向上的進(jìn)給與后退5在手動(dòng)方式下完成機(jī)床的回零6在手動(dòng)與指令輸入方式下調(diào)試主軸的正反轉(zhuǎn)與主軸的無(wú)級(jí)變速7在手動(dòng)與指令輸入方式下完成刀具的自動(dòng)換刀第二章：選擇與使用元器件2.1數(shù)控系統(tǒng)的選擇數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的靈魂。其性能的穩(wěn)定性直接影響零件加工精度、位置精度精度與操作者的人身安全。數(shù)控機(jī)床的價(jià)格主要由數(shù)控系統(tǒng)來(lái)決定。數(shù)控系統(tǒng)從功能上可分為抵擋、中檔、高檔，從使用的角度出發(fā)我選擇了廣數(shù)GSK928TE車床系統(tǒng)，給系統(tǒng)采用先進(jìn)的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)置式工業(yè)PC 。配置7.5吋彩色顯示屏和工程面板。集成進(jìn)給軸接口。置固化PLC與一體，具有RS232通訊功能具有低價(jià)格，

6、該系統(tǒng)性能配置靈活易于使用可靠性高的特點(diǎn)兩進(jìn)給軸具有自動(dòng)加工換刀、 車螺紋等功能是教學(xué)生產(chǎn)兩用型的數(shù)控系統(tǒng)。·2.2機(jī)床電氣元件選擇1.伺服驅(qū)動(dòng)器：型號(hào)DA98A-10 軟件版本V2.3適配電機(jī)：110SJT-M040D輸入電源3相220V正負(fù)10%工頻：50Hz/60Hz2.伺服電機(jī)type：110SJT-MO40DUn220v, In4.5ATn：4N.M Nn2500rpmNmax : 3000rpm生產(chǎn)商：數(shù)控設(shè)備3隔離變壓器：BS-120三相隔離變壓器輸入： 380V 50/60Hz輸出：220V生產(chǎn)商：數(shù)控設(shè)備4控制變壓器：初級(jí)220V 工頻50Hz次級(jí)110V生產(chǎn)商：優(yōu)

7、利機(jī)械電子5交流接觸器：型號(hào)（CJX4D）-120生產(chǎn)商：二一三機(jī)床電器廠6中間繼電器：OMRON型號(hào)：MY2NJ MY4NJ7空氣斷路器：型號(hào)DZX4-40交流三相380V交流單向220V8變頻器：安川變頻器型號(hào)：CLMR-V7AT41P5SPEC:41P50INPUT:AC3PH 380-460 50/60Hz 7ALOTNO:NRV7A44-OX49開(kāi)關(guān)電源：型號(hào)D-30B生產(chǎn)商：西普爾電子2.3電氣控制柜連線：見(jiàn)附圖電氣原理圖第三章CK0630主要控制對(duì)象3.1主軸控制系統(tǒng)主軸采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由安川變頻器控制控制，其動(dòng)力U.V.W三相電源由變頻器提供，主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由數(shù)控

8、系統(tǒng)輸出。再經(jīng)變頻器控制主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速。由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)X7的13管腳（SVC）和25管教（0V）輸出一個(gè)（0-10V）的模擬電壓給變頻器的FR/FC端子，電壓不同對(duì)應(yīng)于電機(jī)的轉(zhuǎn)速就不同。3.1.2控制原理：在機(jī)床面板上按下主軸正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，X7接口上22號(hào)管腳x系統(tǒng)側(cè)24V變?yōu)?V，KA3線圈得電，變頻器上S1與SC構(gòu)成回路主軸正轉(zhuǎn)當(dāng)按下主軸反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，X7接口上9號(hào)管腳系統(tǒng)側(cè)由24V變?yōu)?V，22號(hào)管腳由0V變?yōu)?4V主軸正轉(zhuǎn)停止。KA4線圈得電，S2與SC構(gòu)成回路，主軸反轉(zhuǎn)。 當(dāng)按下主軸停止按鈕按鈕，KA3、KA4失電，主軸停止FR/RC由系統(tǒng)x7口輸出主要用于主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，下圖給出了轉(zhuǎn)速隨電

9、壓變化的函數(shù)（系統(tǒng)P10號(hào)參數(shù)設(shè)置為3000轉(zhuǎn)每分）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)每分）100100024002800電壓（V）0.343.227.959.27結(jié)論：系統(tǒng)輸出電壓隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化3.1.3主軸變頻器參數(shù)的設(shè)定。變頻器手動(dòng)控制變頻器手動(dòng)控制用于變頻器的試運(yùn)行，每按一下DSPL鍵，變頻器操作面板上“指示燈”依次點(diǎn)亮，當(dāng)最后一個(gè)指示燈亮?xí)r按下DATA鍵用于變頻器參數(shù)的設(shè)定。N01=8表示清空為出廠默認(rèn)值N02=0表示操作面板有效。此時(shí)可以手動(dòng)調(diào)參數(shù)N03=0表示頻率值為旋鈕來(lái)設(shè)置N05=0可正反轉(zhuǎn)N05=1不能反轉(zhuǎn)按下DSPL，當(dāng)F/R燈亮?xí)r可以通過(guò)手動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)N09與N11為設(shè)定主軸的最高

10、轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的電機(jī)頻率。N09與 N11 變頻器默認(rèn)為60Hz例如：主軸最高轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)每分，主軸與電機(jī)的傳動(dòng)比為1：2.電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)每分，工頻為50Hz,求電機(jī)頻率。3000/1400=x/50X=107Hz因?yàn)樽畲箅妷河上拗屏俗罡哳l率，所以先設(shè)置N09 在設(shè)置N11N09=N11=107HzN16=15 N16為設(shè)置主軸電機(jī)加速時(shí)間N17=3 N17為設(shè)置主軸電機(jī)制動(dòng)時(shí)間變頻器的聯(lián)機(jī)調(diào)試N01=8設(shè)置為出廠默認(rèn)值N02=2 控制端子有效，此時(shí)可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試N03=2 表示控制端子的指令電壓有效（接收系統(tǒng)給的 0-10V模擬電壓）N05=0可反轉(zhuǎn)N09、N11同上N16、N1

11、7根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定3.1.4主軸系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定P10=1500 設(shè)置主軸的最高轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)在使用變頻器控制控制主軸，主軸齒輪檔位處于高檔位，系統(tǒng)輸出10V模擬電壓機(jī)床所對(duì)應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速變頻器的 頻率圍為0.2-400HzP12第零位設(shè)為1主軸轉(zhuǎn)速為0-10V模擬電壓（變頻器調(diào)速主軸）P11 D2=1 1 主軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為1024脈沖/轉(zhuǎn)。（要求主軸轉(zhuǎn)速大于120轉(zhuǎn)/分，否則不能正常檢查3.2 進(jìn)給軸控制Z軸、X軸采用廣數(shù)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由廣數(shù)伺服驅(qū)動(dòng)器控制，其動(dòng)力由R、S、T三相隔離變壓器提供三相交流220V電壓。伺服電機(jī)控制刀架的Z軸。X軸縱向、橫向的進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）與進(jìn)給速度和進(jìn)給量由

12、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，他們與數(shù)控系統(tǒng)的接口為X4、X5接口。伺服的啟動(dòng)與停止電路思路：按下SB3后KA5的電并吸合，自鎖“啟動(dòng)指示燈”亮，按下SB2后KA5失電“啟動(dòng)指示燈”滅，”停止指示燈”亮，只要開(kāi)關(guān)電源工作。則“停止指示燈”一直亮X軸、Z軸的接線圖思路：1從三相電源上引出三根火線L1、L2、L3由QF5 到KM1到三相隔離變壓器輸出三相交流220V到X軸、Z軸2從伺服驅(qū)動(dòng)器的R、S、T三相交流220V電源上任意引兩根線作為伺服驅(qū)動(dòng)器的控制電壓在和對(duì)應(yīng)的X、Z軸并聯(lián)起來(lái)3伺服電機(jī)上的編碼器把反饋回來(lái)的信號(hào)傳送給伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。信號(hào)連接原理圖。如圖所示GSK928TE數(shù)控系統(tǒng)與GSK

13、DA98A交流伺服驅(qū)動(dòng)器的接線圖（X軸、Z軸）3.3自動(dòng)換刀裝置3.31刀架總述數(shù)控刀架安裝在數(shù)控車床的滑板上。它上面可以裝夾多把刀具，在加工中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀刀架的作用是裝夾車刀，孔加工刀具與螺紋刀具并能準(zhǔn)確迅速的選擇刀具進(jìn)行對(duì)工件的切削。刀架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成，縱向滑板安裝在床身導(dǎo)軌上，可以沿床身縱向運(yùn)動(dòng)，橫向滑板安裝在縱向滑板上，能沿縱向滑板的導(dǎo)軌進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，刀架滑板的作用時(shí)安裝在其上是刀架刀具在加工中實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.3.2換刀的機(jī)械原理按下?lián)Q刀鍵或輸入換刀指令后，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器，蝸桿帶動(dòng)渦輪，螺紋帶動(dòng)螺母刀架體松開(kāi)并上抬，轉(zhuǎn)位、找刀刀架體的上

14、方有一發(fā)信盤(pán)，盤(pán)中每一到刀位都安裝一霍爾開(kāi)關(guān)刀架體旋轉(zhuǎn)到一刀位時(shí)。該刀位的傳感器件向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)將收到的實(shí)際刀位信號(hào)與指令刀位信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩信號(hào)一樣時(shí)，說(shuō)明刀架體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位，數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器KA1釋放，繼電器KA2得電吸合，換刀電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，粗定位銷在在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤(pán)的凹槽中進(jìn)行粗定位，由于粗定位槽的限制刀架體不能反轉(zhuǎn)只能在該位置垂直落下，刀架體和刀架底座的端面齒嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位，電動(dòng)機(jī)做適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。繼續(xù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)兩端面齒增加到一定夾緊力。刀架體被鎖緊時(shí)。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，換刀結(jié)束。3.3.3刀架電氣原理按下?lián)Q刀鍵或輸入換刀指令。系統(tǒng)X7接口的22管腳由24V高

15、電平變?yōu)?V低電平KA1線圈得電，KA1的觸點(diǎn)閉合KM2線圈得電， KM2主觸點(diǎn)閉合電機(jī)得電且正轉(zhuǎn)（抬刀、轉(zhuǎn)位）當(dāng)4個(gè)刀位的某一個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)靠近磁鋼時(shí)該刀位信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖剑ㄓ稍\斷可以看出）并且反饋給數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)將此信號(hào)和輸入的信號(hào)進(jìn)行比較如果不同就繼續(xù)正轉(zhuǎn)如果一樣，系統(tǒng)X7接口的22號(hào)管腳就變?yōu)楦唠娖?。同時(shí)9號(hào)管腳由高電平變?yōu)榈碗娖終A1線圈斷電，KA2線圈得電KM3線圈得電，KM3主觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)刀架的反轉(zhuǎn)鎖緊。反轉(zhuǎn)時(shí)間由系統(tǒng)的 14號(hào)參數(shù)設(shè)置。時(shí)間到后，KA2線圈斷電。KM3接觸器斷電，電機(jī)停止3.3.4刀號(hào)檢測(cè)原件（霍爾開(kāi)關(guān)）一結(jié)構(gòu)：在圖中，霍爾開(kāi)關(guān)有三個(gè)接線端1、3之間是2

16、4VDC，2端是信號(hào)輸出端。二作用：檢測(cè)刀位信號(hào)，當(dāng)上刀體轉(zhuǎn)到某一刀位時(shí)，磁鋼與發(fā)信盤(pán)相對(duì)應(yīng)，該刀位為低電平。與系統(tǒng)的輸入指令性比較，當(dāng)實(shí)際刀號(hào)與輸入指令相一致，則轉(zhuǎn)到位向系統(tǒng)發(fā)出到位信號(hào)，若不一致則繼續(xù)找刀，如果某個(gè)刀位上得霍爾開(kāi)關(guān)損壞數(shù)控裝置將檢測(cè)不到刀位信號(hào)，會(huì)造成刀架體連續(xù)旋轉(zhuǎn)。不定位。3類型：NPN、PNP3.3.5刀架電路1在刀架電路中為什么要加電容器？這就要從電機(jī)的結(jié)構(gòu)說(shuō)起，我們知道單相電機(jī)是不能自行啟動(dòng)的要使它啟動(dòng)必須得加啟動(dòng)繞組，而啟動(dòng)繞組與工作繞組共用同一電源，要使兩繞組中的電流不同相就得加裝電容器使啟動(dòng)繞組電流超前工作繞組電流90度2刀架電路分析當(dāng)KM2閉合：U3、V3為

17、工作繞組U3、W3為啟動(dòng)繞組當(dāng)KM3閉合：U3、W3為工作繞組U3、V3為啟動(dòng)繞組結(jié)論：1KM2、KM3兩個(gè)交流接觸器起到一個(gè)倒相序作用。即讓電源的相序發(fā)生變化2刀架電機(jī)的轉(zhuǎn)向由電源的相序決定，當(dāng)電源的相序發(fā)生變化時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)向也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化第四章 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定41刀具參數(shù)設(shè)置：P13=4 電動(dòng)的刀架上的最大刀位數(shù)由機(jī)床配置決定P14=10 0.1X10=1秒刀架反轉(zhuǎn)時(shí)間P11 D4=1 系統(tǒng)使用普通低電機(jī)回轉(zhuǎn)刀架4.2主軸參數(shù)設(shè)置在前面章節(jié)已設(shè)置故不 在設(shè)置發(fā)4.3進(jìn)給軸參數(shù)的設(shè)置 P01=- -0344P02= 0052.54P03= -0142.606P04= 0066.812P01、

18、P02,Z軸正負(fù)方向行程限位P03、P04X軸正負(fù)方向行程限位4.4回零設(shè)置 P11號(hào)參數(shù)D0D1P12號(hào)參數(shù)D7位第五章 故障現(xiàn)象分析1按下啟動(dòng)按鈕機(jī)床未動(dòng)作分析：用萬(wàn)用表測(cè)量后發(fā)現(xiàn)伺服啟動(dòng)按鈕的常開(kāi)與常閉按鈕接錯(cuò)解決的辦法，按正確的接線結(jié)好即可2急停報(bào)警分析：產(chǎn)生此故障由兩個(gè)：一X6接口未接好。二x6上的15、16管腳上的急停沒(méi)有和機(jī)床面板上的急停按鈕相連，解決的辦法，X6上的15、16腳外接急停鍵信號(hào)，開(kāi)路表示“急停狀態(tài)”常態(tài)時(shí)與0V接通。例如15、16腳短接3按下主軸按鈕主軸運(yùn)行正常但繼電器指示燈不亮分析：指示燈未一發(fā)光二極管由正負(fù)，解決的辦法倒一下繼電器線圈的兩根線即可。類似故障解決的辦法也一樣。4去掉電動(dòng)刀架后主軸正反轉(zhuǎn)不能輸出，現(xiàn)象： KA3、KA4不吸合燈不亮分析：不能和L1、M1構(gòu)成回路解決的辦法找到X4 接口上的2號(hào)管腳和10號(hào)管腳把系統(tǒng)的24V和開(kāi)關(guān)電源上的24V連上能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)主軸電機(jī)的控制。5 進(jìn)給軸報(bào)警。解決的辦法，選擇手動(dòng)工作方式按與限位方向的手動(dòng)進(jìn)給鍵即可推出行程限位6驅(qū)動(dòng)器報(bào)警，在屏幕右上角提示Z軸驅(qū)動(dòng)器報(bào)警：程序停止運(yùn)行并關(guān)閉所有輸出信號(hào)解決的辦法檢查驅(qū)動(dòng)器即排除故障重新上電第六章 數(shù)控機(jī)床的開(kāi)機(jī)調(diào)試6.1機(jī)床的各個(gè)部分安裝就緒后應(yīng)做好一下