《数控车床电气控制系统设计gezi.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控车床电气控制系统设计gezi.docx（46页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习工业业安全职职业学院院毕业论文文（设计计）题目:数数控车床床电气控控制系统统设计姓 名系 别机机电工程程系专 业数数控技术术 年 级220100级指导教师师20133 年 5 月月 100 日毕业论文文（设计计）成绩绩评定表表学生姓名学号班级名称称数控技术术10-2班毕业论文文（设计计）课题名称称 数数控车床床电气控控制系统统设计指导教师师评语：成 绩：指导教师师签名：年 月月 日日系学术委委员会意意见 系系主任签签名：年 月月 日日目 录录摘要1第一章概概述21.1 什什么是数数控机床床21.2 数控机机床的组组成21.3 数数控机床床工作原原理和结结构简介介41.4 CCK61140数
2、数控车床床主简介介5第二章 CK661400数控车车床主轴轴驱动系系统62.1 CCK61140数数控车床床运动分分析62.2 CKK61440数控控车床电电气系统统简述662.3 主主轴驱动动系统概概述72.3.1 主主轴电动动机72.3.2 主主轴电动动机选型型的要求求82.3.3 主主轴电动动机选型型82.4 变变频器电电动机主主轴驱动动装置992.4.1 FFANUUC 00i MMatee主轴驱驱动装置置92.4.2 设设备的选选型方法法102.4.3变频频器主轴轴伺服驱驱动电路路11第三章CCK61140数数控车床床进给伺伺服系统统设计1133.1 机床床进给伺伺服系统统概述113
3、3.2 CKK61440数控控车床对对伺服驱驱动进给给系统的的要求1133.3 进给给伺服系系统的选选型与控控制原理理143.4 伺服服电机的的选型114第四章 CK661400数控车车床辅助助系统设设计1554.1 CCK61140数数控车床床辅助系系统概述述154.2 刀刀架传动动系统设设计1554.2.1CKK61440数控控车床电电动刀架架的选型型154.2.2电动动刀架连连接电路路164.3 冷冷却系统统的设计计174.4 液液压系统统设计118第五章常常用电器器元件的的选型2205.1 低低压电器器选型的的一般原原则2005.2 断路器器的选型型205.3 电电动机保保护用自自动开
4、关关的选型型215.4 熔熔断器的的选型2215.5 接接触器的的选型2215.6 热热继电器器的选型型225.7 中中间继电电器222第六章可可编程式式控制制制器（PPLC）236.1 可编程程式控制制制器概概述2336.2 可可编程式式控制制制器（PPLC）的的特点2236.3 程程控制器器的组成成及工作作方式2246.4 PPLC选选型及II/O接接线图2256.5输输入/输出点点256.6基基本功能能面板设设计2776.7 通讯界界面277参考文献献28致谢299摘 要 数数控机床床是典型型的机电电一体化化产品，它它综合了了电子计计算机、自自动控制制、自动动检测、液液压与气气动以及及精
5、密机机床等方方面的技技术。数数控机床床的高精精度、高高效率决决定了发发展数控控机床是是当前中中国机械械制造业业技术改改造的必必由之路路。是未未来工厂厂自动化化的基础础。 CCK61140数数控车床床，对其其电气系系统设计计使尤为为重要的的，其内内容包括括强电设设计、弱弱点设计计、PLLC输入入输出及及接口设设计，绘绘制出整整个机床床的电气气系统原原理图等等。本设设计给出出了整个个机床的的原理图图绘制过过程，重重点部分分模块化化，较详详细地介介绍了各各个部分分的功能能及用途途。分为为 3880V强强电回路路，控制制回路，PPLC输输入输出出控制，主主轴驱动动模块和和进给伺伺服驱动动模块，并并介绍
6、了了相关的的电气知知识。 通过本本设计说说明书可可以基本本上掌握握数控车车床的电电气原理理，以及及基本的的电气常常识，使使读者无无论是从从整体上上还是各各个模块块中都能能够了解解到数控控车床相相关的一一系列电电气知识识。关键字：数控车车床 主电路路控制电电路PLLC控制制第一章 概概述1.1 什什么是数数控机床床数控技术术是200世纪中中期发展展起来的的机床控控制技术术。数字字控制（NNumeericcal Conntrool，简简称NCC）是一一种自动动控制技技术，是是用数字字化信号号对机床床的运动动及其加加工过程程进行控控制的一一种方法法。 数数控机床床（NCC Maachiine）就就是
7、采用用了数控控技术的的机床，或或者说是是装备了了数控系系统的机机床。它它是一种种综合应应用计算算机技术术、自动动控制技技术、精精密测量量技术、通通信技术术和精密密机械技技术等先先进技术术的典型型的机电电一体化化产品。 国家信信息处理理联盟（IInteernaatioonall Feederratiion of Infformmatiion Proocesssinng，简简称IFFIP）第第五技术术委员会会对数控控机床作作了如下下定义：数控机机床是一一种装有有程控系系统的机机床，该该系统能能逻辑地地处理具具有特定定代码和和其他符符号编码码指令规规定的程程序 。1.2 数数控机床床的组成成数控机床
8、床的种类类很多，但但任何一一种数控控机床都都是由控控制介质质、数控控系统、伺伺服系统统、辅助助控制系系统和机机床本体体等若干干基本部部分组成成。（1）控控制介质质数控系统统工作时时，不需需要操作作工人直直接操纵纵机床，但但机床又又必须执执行人的的意图，这这就需要要在人与与机床之之间建立立某种联联系，这这种联系系的中间间媒介物物即称为为控制介介质。在在控制介介质上存存储着加加工零件件所需要要的全部部操作信信息和刀刀具相对对工件位位移信息息，因此此，控制制介质就就是将零零件加工工信息传传送到数数控装置置去的信信息载体体。控制制介质有有多种形形式，它它随着数数控装置置类型的的不同而而不同，常常用的有
9、有穿孔纸纸带、穿穿孔卡、磁磁带、磁磁盘和UUSB界界面介质质等。控控制介质质上记载载的加工工信息要要经过输输入装置置传送给给数控装装置，常常用的输输入装置置有光电电纸带输输入机、磁磁带录音音机、磁磁盘驱动动器和UUSB界界面等。 除了上上述几种种控制介介质外，还还有一部部分数控控机床采采用数码码拨盘、数数码插销销或利用用键盘直直接输入入程序和和数据。另另外，随随着CAAD/CCAM技技术的发发展，有有些数控控设备利利用CAAD/CCAM 软软件在其其他计算算机上编编程，然然后通过过计算机机与数控控系统通通信（如如局域网网），将将程序和和数据直直接传送送给数控控装置。（2）数数控系统统 数控装置
10、置是一种种控制系系统，是是数控机机床的中中心环节节。它能能自动阅阅读输入入载体上上事先给给定的数数字，并并将其译译码，从从而使机机床进给给并加工工零件。数数控系统统通常由由输入装装置、控控制器、运运算器和和输出装装置4部部分组成成，数控控装置结结构 输输入装置置接受由由穿孔带带阅读机机输出的的代码，经经识别与与译码之之后分别别输入到到各个相相应的寄寄存器，这这些指令令与数据据将作为为控制与与运算的的原始数数据。控控制器接接受输入入装置的的指令，根根据指令令控制运运算器与与输入装装置，以以实现对对机床的的各种操操作（如如控制工工作台沿沿某一坐坐标轴的的运动、主主轴变速速和冷却却液的开开关等）以以
11、及控制制整机的的工作循循环（如如控制阅阅读机的的启动或或停止、控控制运算算器的运运算和控控制输出出信号等等）。 运算器器接受控控制器的的指令，将将输入装装置送来来的数据据进行某某种运算算，并不不断向输输出装置置送出运运算结果果，使伺伺服系统统执行所所要求的的运动。对对于加工工复杂零零件的轮轮廓控制制系统，运运算器的的重要功功能是进进行插补补运算。所所谓插补补运算就就是将每每个程序序段输入入的工件件轮廓上上的某起起始点和和终点的的坐标数数据送入入运算器器，经过过运算之之后在起起点和终终点之间间进行“数据密密化”，并按按控制器器的指令令向输出出装置送送出计算算结果。 输出装装置根据据控制器器的指令
12、令将运算算器送来来的计算算结果输输送到伺伺服系统统，经过过功率放放大驱动动相应的的坐标轴轴，使机机床完成成刀具相相对工件件的运动动。 目目前均采采用微型型计算机机作为数数控装置置。微型型计算机机的中央央处理单单元（CCPU）又又称微处处理器，是是一种大大规模集集成电路路。它将将运算器器、控制制器集成成在一块块集成电电路芯片片中。在在微型计计算机中中，输入入与输出出电路采采用大规规模集成成电路，即即所谓的的I/OO界面。微微型计算算机拥有有较大容容量的寄寄存器，并并采用高高密度的的存储介介质，如如半导体体存储器器和磁盘盘存储器器等。存存储器可可分为只只读存储储器（RROM）和和随机存存取存储储器
13、（RRAM）两两种类型型，前者者用于存存放系统统的控制制程序，后后者存放放系统运运行时的的工作参参数或用用户的零零件加工工程序。微微型计算算机数控控装置的的工作原原理与上上述硬件件数控装装置的工工作原理理相同，只只是前者者采用通通用的硬硬件，不不同的功功能通过过改变软软件来实实现，因因此更为为灵活与与经济。（3）伺伺服系统统 伺服系统统由伺服服驱动电电动机和和伺服驱驱动装置置组成，它它是数控控系统的的执行部部分。伺伺服系统统接受数数控系统统的指令令信息，并并按照指指令信息息的要求求带动机机床本体体的移动动部件运运动或使使执行部部分动作作，以加加工出符符合要求求的工件件。指令令信息是是脉冲信信息
14、的体体现，每每个脉冲冲使机床床移动部部件产生生的位移移量叫做做脉冲当当量。机机械加工工中一般般常用的的脉冲当当量为00.011mm/脉冲、00.0005mmm/脉冲冲、0.0011mm/脉冲，目目前所使使用的数数控系统统脉冲当当量一般般为0.0011mm/脉冲。 伺服系系统是数数控机床床的关键键部件，它它的好坏坏直接影影响着数数控加工工的速度度、位置置、精度度等。伺伺服机构构中常用用的驱动动装置，随随数控系系统的不不同而不不同。开开环系统统的伺服服机构常常用步进进电机和和电液脉脉冲马达达；闭环环系统常常用宽调调速直流流电机和和电液伺伺服驱动动装置等等。（4）辅辅助控制制系统 辅助控制制系统是是
15、介于数数控装置置和机床床机械、液液压部件件之间的的强电控控制装置置。它接接受数控控装置输输出的主主运动变变速、刀刀具选择择交换、辅辅助装置置动作等等指令信信号，经经过必要要的编译译、逻辑辑判断、功功率放大大后直接接驱动相相应的电电器、液液压、气气动和机机械部件件，以完完成各种种规定的的动作。此此外，有有些开关关信号经经过辅助助控制系系统传输输给数控控装置进进行处理理。 （55）机床床本体机床本体体是数控控机床的的主体，由由机床的的基础大大件（如如床身、底底座）和和各种运运动部件件（如工工作台、床床鞍、主主轴等）所所组成。它它是完成成各种切切削加工工的机械械部分，是是在普通通机床的的基础上上改进
16、而而成的。其其具有以以下特点点：（11）数控控机床采采用了高高性能的的主轴与与伺服传传动系统统、机械械传动装装置。（22)数控控机床机机械结构构具有较较高的刚刚度、阻阻尼精度度和耐磨磨性。更更多采用用了高效效传动部部件，如如滚珠丝丝杠副、直直线滚动动导轨。(3)与与传统的的手动机机床相比比，数控控机床的的外部造造型、整整体布局局，传动动系统与与刀具系系统的部部件结构构及操作作机构等等方面都都发生了了很多变变化。这这些变化化的目的的是为了了满足数数控机床床的要求求和充分分发挥数数控机床床的特点点，因此此，必须须建立数数控机床床设计的的新概念念。1.3 数数控机床床工作原原理和结结构简介介原理：按
17、照零件件加工的的技术要要求和工工艺要求求，编写写零件的的加工程程序，然然后将加加工程序序输入到到数控装装置，通通过数控控装置控控制机床床的主轴轴运动、进进给运动动以及工工件的夹夹紧与松松开，冷冷却、润润滑泵的的开与关关，工件件和其他他辅助装装置严格格按照加加工程序序规定的的顺序、轨轨迹和参参数进行行工作，从从而加工工出符合合图纸要要求的零零件。 结构：(1）控控制介质质 控制制介质以以指令的的形式记记载各种种加工信信息，如如零件加加工的工工艺过程程、工艺艺参数和和直线运运动等，将将这些信信息输入入到数控控装置，控控制数控控机床对对零件切切削加工工。 (2）数数控装置置 数控控装置是是数控机机床
18、的核核心，其其功能是是接受输输入的加加工信息息，经过过数控装装置的系系统软件件和逻辑辑电路进进行译码码、运算算和逻辑辑处理，向向伺服系系统发出出相应的的脉冲，并并通过伺伺服系统统控制机机床运动动部件按按加工程程序指令令运动。(3）伺伺服系统统 伺服服系统由由伺服电电机和伺伺服驱动动装置组组成，通通常所说说数控系系统是指指数控装装置与伺伺服系统统的集成成，因此此说伺服服系统是是数控系系统的执执行系统统。数控控装置发发出的速速度和位位移指令令控制执执行部件件按进给给速度和和进给方方向位移移。每个个进给运运动的执执行部件件都配备备一套伺伺服系统统，有的的伺服系系统还有有位置测测量装置置，直接接或间接
19、接测量执执行部件件的实际际位移量量，并反反馈给数数控装置置，对加加工的误误差进行行补偿。(4）机机床本体体 数控控机床的的本体与与普通机机床基本本类似，不不同之处处是数控控机床结结构简单单、刚性性好，传传动系统统采用滚滚珠丝杠杠代替普普通机床床的丝杠杠和齿条条传动，主主轴变速速系统简简化了齿齿轮箱，普普遍采用用变频调调速和伺伺服控制制。1.4 CCK61140数数控车床床主简介介不同制造造厂商制制造的CCKA661400数控车车床选用用FANNUC OTDD，FAANUCC 0ii-MAATE TC，FFANUUC 00i-TTA，FFANUUC 00i-TTB、安安川J550L、SSIEMM
20、ENSS 8002D，FFAGOOR 880255T，FFAGOOR 880555T等世世界知名名公司的的数控系系统。本本次设计计的CKKA61140数数控车床床采用FFANUUC 00i-MMATEE数控装装置；FFANUUC通用用变频器器主轴变变速；SSVM11-200进给驱驱动装置置等数控控系统。该该机床为为万能型型通用产产品。特特别适合合于军工工、汽车车、拖拉拉机、冶冶金等行行业的机机械加工工。主要要承担各各种轴类类及盘类类零件的的半精加加工及精精加工。可可加工内内、外圆圆柱面、锥锥面、车车削螺纹纹、镗孔孔、铰孔孔以及各各种曲线线回转体体，可对对工件可可进行多多次重复复循环加加工。基本
21、配置置：（1）机机床采用用卧式平平床身结结构，床床身及床床腿采用用树脂砂砂铸造，时时效处理理，导轨轨采用高高频淬火火，整体体刚性强强。（2）主主传动采采用变频频电机，可可实现手手动三档档，档内内无级调调速。（3）进进给系统统采用伺伺服电机机，精密密滚珠丝丝杠，高高刚性精精密复合合轴承结结构。定定位准确确、传动动效率高高。（4）配配置立式式四工位位刀架。（5）配配有独立立的集中中润滑器器对床鞍鞍及机床床滑板进进行自动动润滑。主主轴箱配配有独立立润滑系系统。（6）机机床配有有独立的的冷却系系统。（7）主主控制系系统为FFANUUC 00i-MMATEE。（8）大大孔径主主轴，其其主轴通通孔直径径6
22、0，能能通过较较大直径径的棒料料。主轴轴扭矩大大，刚性性强，可可强力切切削。（9）独独立放置置的操纵纵箱可纵纵向滑移移，便于于操作者者就近对对刀，操操纵箱面面板采用用触摸式式按键，美美观可靠靠。（10）配配有内冷冷却，不不抬起刀刀架更有有利于加加工工件件及防止止冷却液液飞溅。（11）床床鞍及滑滑板导轨轨结合面面采用“贴塑”处理，移移动部件件可实现现微量进进给，防防止爬行行。第二章 CKK61440数控控车床主主轴驱动动系统 2.11 CK661400数控车车床运动动分析数控车床床的运动动系统包包括，主主轴驱动动系统，对对主轴的的控制，进进给系统统，各个个坐标轴轴的控制制，包括括各坐标标轴伺服服
23、电机速速度、位位置控制制，刀具具库（对对于数控控车床指指电动刀刀架）、润润滑系统统、冷却却系统、液液压系统统等辅助助功能的的控制。1、主运运动传动动数控车床床的主运运动传动动链的两两端部件件是主电电动机与与主轴，它它的功能能是把动动力源（电电动机）的的运动及及动力传传递给主主轴，使使主轴带带动工件件旋转实实现主运运动，并并满足数数控车床床主轴变变速和换换向的要要求。2、进给给运动传传动进给运动动传动是是指机床床上驱动动刀架实实现纵向向（Z向向）和横横向（XX向）运运动的进进给传动动，在CCK61140车车床上，各各轴都由由交流流流伺服电电动机直直接驱动动。3、刀架架传动刀架运动动是指实实现刀架
24、架上刀架架的转动动和刀架架的开定定位、定定位与夹夹紧的运运动，以以实现刀刀具的自自动转换换。刀架架运动是是由换刀刀交流电电动机实实现的。4、冷却却系统数控机床床的冷却却系统主主要包括括用于在在切削过过程中的的冷却刀刀具和工工件，同同时也起起冲屑作作用，由由冷却泵泵实现。5、液压压系统CK61140数数控车床床液压系系统主要要进行主主轴变速速换挡，中中心跟刀刀架电机机排屑器器6、润滑滑系统CK61140数数控车床床中的润润滑系统统为对机机床导轨轨、滚珠珠丝杠等等的润滑滑。润滑滑形式有有电动间间歇润滑滑泵和定定量式集集中润滑滑泵。7、尾座座数控车床床尾座一一般是在在加工时时对工件件起辅助助支撑作作
25、用，它它由尾座座体和尾尾座套筒筒两部分分组成。尾尾座体可可在床身身上移动动和固定定。尾座座套筒前前安装顶顶针，套套筒可以以自动伸伸出和缩缩回，实实现顶尖尖对工件件的支撑撑作用。2.2 CKK61440数控控车床电电气系统统简述CKA661400数控卧卧式车床床的电气气控制系系统是由由CNCC主控制制装置、交交流伺服服驱动系系统、主主轴系统统、强电电控制部部分等构构成。CCNC主主控制装装置以及及伺服驱驱动装置置，采用用日本FFANUUC公司司的产品品，使机机床性能能价格比比十分优优越；主主轴系统统采用日日本FAANUCC变频器器主轴变变速，方方便灵活活。机床床电气控控制系统统框图如如图1-1所
26、示示。2.3 主主轴驱动动系统概概述主轴驱动动系统也也叫主传传动系统统，是在在系统中中完成主主运动的的动力装装置部分分。主轴轴驱动系系统通过过该传动动机构转转变成主主轴上安安装的刀刀具或工工件的切切削力矩矩和切削削速度，配配合进给给运动，加加工出理理想的零零件。它它是零件件加工的的成型运运动之一一，它的的精度对对零件的的加工精精度有较较大的影影响。本本课题数数控车床床主轴驱驱动系统统采用交交流主轴轴电动机机配备变变频器控控制的方方式。2.3.1 主主轴电动动机 主轴轴驱动部部分是数数控机床床的大功功率执行行机构，其其功能是是接受数数控系统统（CNNC）的的S代码码速度指指令及MM代码辅辅助功能
27、能指令，驱驱动主轴轴进行切切削加工工。在数数控机床床上，同同样由主主轴夹持持工件或或刀具旋旋转，直直接参加加表面成成形运动动。主运运动的最最高与最最低转速速、转速速范围、传传递功率率和动力力特性，决决定了数数控机床床的切削削加工效效率和加加工工艺艺能力。主主轴组件件的回转转精度、刚刚度、抗抗振性和和热变形形，直接接影响加加工零件件的尺寸寸、位置置精度和和表面质质量。2.3.2 主主轴电动动机选型型的要求求一般要求求1.调速速为了适适应不同同工件材材料及刀刀具等各各种切削削工艺要要求，主主轴必须须具有一一定的调调速范围围，以保保证加工工时选用用合理的的切削用用量，从从而获得得最佳切切削效率率、加
28、工工精度和和表面质质量。调调速范围围的指标标，主要要由各种种加工工工艺对主主轴最低低速与最最高速的的要求来来确定。2.功率率要求主主轴有足足够的驱驱动功率率或输出出扭矩，能能在整个个速度范范围内均均能提供供切削所所需的功功率或转转矩，特特别是满满足机床床强力切切削时的的要求。并并且有一一定的超超载能力力和较硬硬的调速速机械特特性，即即在负载载变化的的情况下下（如断断续切削削时），电电动机转转速波动动较小。即即要求在在大力矩矩、强超超载能力力的基础础上实现现宽范围围无级变变速3.精度度这里主主要指主主轴回转转精度。并并具有足足够的刚刚度和抗抗振性，具具在较好好的热稳稳定性，即即主轴的的轴向和和径
29、向尺尺寸随温温度变化化较小。4.动态态回应性性要求主主轴升降降速时间间短，调调速时运运转平稳稳。对有有的机床床需同时时能实现现正反转转切削，则则要求换换向时均均可进行行自动加加减速控控制，即即要求有有四象限限驱动能能力。2.3.3 主主轴电动动机选型型查机电一一体化手手册车削削功率在在5-88kw之之间根据据切削功功率PCC与主传传动链的的总效率率估算,即P=。主传传动链的的功率效效率=0.70.885， 数控车车床多采采用调速速电动机机和较短短的机械械传动链链，效率率较大，因因此取=0.778,则则估计PP在6.41kkw110.225kww.之间间。数控车床床的加工工范围一一般都比比较大，
30、切切削功率率PC可可根据有有代表性性的加工工情况，由由其主切切削抗力力PC=KKW-主主切削力力的切向向分力，NN；-切切削速度度N；查金属切切削手册册知，以以硬质合合金刀具具车削合合金结构构钢为例例，数控控车床有有代表型型的主切切削力的的切向分分力大约约在25500左左右，切切削速度度取9002500r/mmin，则则知道PC=2250001200/6000000=5kkwP=66.4kkw考虑到空空转运转转的功率率损失，如如各传动动件在空空转运行行时的摩摩损功耗耗，传动动件的搅搅油和克克服空气气阻力功功率以及及其其他他动载荷荷的摩擦擦损耗等等。CK61140数数控车床床床是中中等规格格数控
31、车车床，参参照国内内外同类类机床的的电动机机功率，此此机床可可以选取取7.55kw的的电动机机，考虑虑到数控控机床变变速范围围比较大大，选用用交流变变频电动动机TLLD122-YVVP1112，标标称功率率7.55kw，额额定转矩矩60NNm 。2.4 变变频器电电动机主主轴驱动动装置2.4.1 FANNUC 0i Matte主轴轴驱动装装置主轴系统统主要由由主轴驱驱动装置置及主轴轴电动机机组成。FFANUUC 00i MMatee数控装装置提供供了模拟拟主轴和和串行主主轴界面面供用户户选择。当当用户选选择模拟拟主轴时时，一般般选用通通用变频频器作为为主轴驱驱动装置置；当用用户选择择串行主主轴
32、时，FFANUUC 00i MMatee数控系系统提供供了SPPM系列列专用主主轴驱动动装置。本机床采用通用变频器作为主轴驱动装置。（1） 变频器的的工作原原理：变频器是是利用电电力半导导体器件件的通断断作用将将工频电电源变换换为另一一频率的的电能控控制装置置。我们们现在使使用的变变频器主主要采用用交直交方式式（VVVVF变变频或矢矢量控制制变频），先先把工频频交流电电源通过过整流器器转换成成直流电电源，然然后再把把直流电电源转换换成频率率、电压压均可控控制的交交流电源源以供给给电动机机。变频频器的电电路一般般由整流流、中间间直流环环节、逆逆变和控控制4个个部分组组成。整整流部分分为三相相桥式
33、不不可控整整流器，逆逆变部分分为IGGBT三三相桥式式逆变器器，且输输出为PPWM波波形，中中间直流流环节为为滤波、直直流储能能和缓冲冲无功功功率。（2）变变频器的的调速：基于调速速方便、节节能、运运行可靠靠的优点点，变频频调速器器已逐渐渐替代传传统的变变极调速速、电磁磁调速和和调压调调速方式式。在推推出PWWM磁通通向量控控制的变变频器数数年后，119988年末又又出现采采用DTTC控制制技术的的变频器器。ABBB公司司的ACCS6000系列列是第一一代采用用DTCC技术的的变频器器，它能能够用开开环方式式对转速速和转矩矩进行准准确控制制，而且且动态和和静态指指标已优优于PWWM闭环环控制指
34、指标。直直接转矩矩控制以以测量电电机电流流和直流流电压作作为自适适应电机机模型的的输入。该该模型每每隔255s产生生一组精精确的转转矩和磁磁通实际际值，转转矩比较较器和磁磁通比较较器将转转矩和磁磁通的实实际值与与转矩和和磁通的的给定值值进行比比较，以以确定最最佳开关关位置。由由此可以以看出它它是通过过对转矩矩和磁通通的测量量，即刻刻调整逆逆变电路路的开关关状态，进进而调整整电机的的转矩和和磁通，以以达到精精确控制制的目的的。2.4.2 设设备的选选型方法法1、根据据负载特特性选择择变频器器。如负负载为恒恒转矩负负载可选选择西门门子MMMV/MMDV变变频器，FFANUUC变频频器，AABB 公
35、司ACCS4000 系系列变频频器等；如负载载为风机机、泵类类负载可可选择西西门子EECO 、MM4430 变频器器，ABBB 公公司ACCS8000 系系列变频频器等。2、选择择变频器器时应以以实际电电机电流流值作为为变频器器选择的的依据，电电机的额额定功率率只能作作为参考考。另外外，应充充分考虑虑变频器器的输出出含有丰丰富的高高次谐波波，会使使电动机机的功率率因数和和效率变变坏。因因此，用用变频器器给电动动机供电电与用工工频电网网供电相相比较，电电动机的的电流会会增加110而而温升会会增加220左左右。所所以在选选择电动动机和变变频器时时，应考考虑到这这种情况况，适当当留有余余量，以以防止
36、温温升过高高，影响响电动机机的使用用寿命。3、变频频器若要要长电缆缆运行时时，此时时应该采采取措施施抑制长长电缆对对地耦合合电容的的影响，避避免变频频器出力力不够。所所以变频频器应放放大一、两两档选择择或在变变频器的的输出端端安装输输出电抗抗器。4、当变变频器用用于控制制并联的的几台电电机时，一一定要考考虑变频频器到电电动机的的电缆的的长度总总和在变变频器的的容许范范围内。如如果超过过规定值值，要放放大一档档或两档档来选择择变频器器。另外外在此种种情况下下，变频频器的控控制方式式只能为为V/FF 控制制方式，并并且变频频器无法法实现电电动机的的过流、超超载保护护，此时时需在每每台电动动机侧加加
37、熔断器器来实现现保护。5、对于于一些特特殊的应应用场合合，如高高环境温温度、高高开关频频率、高高海拔高高度等，此此时会引引起变频频器的降降容，变变频器需需放大一一档选择择。6、使用用变频器器控制高高速电机机时，由由于高速速电动机机的电抗抗小，会会产生较较多的高高次谐波波。而这这些高次次谐波会会使变频频器的输输出电流流值增加加。因此此，选择择用于高高速电动动机的变变频器时时，应比比普通电电动机的的变频器器稍大一一些。7、变频频器用于于变极电电动机时时，应充充分注意意选择变变频器的的容量，使使其最大大额定电电流在变变频器的的额定输输出电流流以下。另另外，在在运行中中进行极极数转换换时，应应先停止止
38、电动机机工作，否否则会造造成电动动机空转转，恶劣劣时会造造成变频频器损坏坏。8、驱动动防爆电电动机时时，变频频器没有有防爆构构造，应应将变频频器设置置在危险险场所之之外。9、使用用变频器器驱动齿齿轮减速速电动机机时，使使用范围围受到齿齿轮转动动部分润润滑方式式的制约约。润滑滑油润滑滑时，在在低速范范围内没没有限制制；在超超过额定定转速以以上的高高速范围围内，有有可能发发生润滑滑油用光光的危险险。因此此，不要要超过最最高转速速容许值值。10、变变频器驱驱动绕线线转子异异步电动动机时，由由于绕线线电动机机与普通通的鼠笼笼电动机机相比，绕绕线电动动机绕组组的阻抗抗小，因因此，容容易发生生由于纹纹波电
39、流流而引起起的过电电流跳闸闸现象，所所以应选选择比通通常容量量稍大的的变频器器。11、变变频器驱驱动同步步电动机机时，与与工频电电源相比比，会降降低输出出容量11020，变变频器的的连续输输出电流流要大于于同步电电动机额额定电流流与同步步牵入电电流的标标幺值的的乘积。12、变变频器驱驱动潜水水泵电动动机时，因因为潜水水泵电动动机的额额定电流流比通常常电动机机的额定定电流大大，所以以选择变变频器时时，其额额定电流流要大于于潜水泵泵电动机机的额定定电流。13、当当变频器器控制罗罗茨风机机或特种种风机时时，由于于其起动动电流很很大，所所以选择择变频器器时一定定要注意意变频器器的容量量是否足足够大。1
40、4、选选择变频频器时，一一定要注注意其防防护等级级是否与与现场的的情况相相匹配。否否则现场场的灰尘尘、水汽汽会影响响变频器器的长久久运行。15、单单相电动动机不适适用变频频器驱动动。2.4.3变频频器主轴轴伺服驱驱动电路路如图上图图3-11所示，采采用三相相交流3380VV电源供供电；速速度指令令由0、L脚输入入(在数控控车床上上一般由由数控装装置或PPLC的的模拟量量输出界界面输入入)，指令令电压范范围是00-100V；主主轴电动动机的启启动/停止以以及旋转转方向由由继电器器KA11、KA22控制，当当KA11闭合时时电动机机正转，当当KA22闭合时时电动机机反转，若若KA11、KA22同时
41、都都断开或或闭合则则电动机机停止，也也可以定定义为KKA1控控制电动动机的启启动和停停止，KKA2控控制电动动机的旋旋转方向向。变频频器根据据输入的的速度指指令和运运行状态态指令输输出相应应频率和和幅值的的交流电电压，控控制电动动机旋转转。第三章 CKK61440数控控车床进进给伺服服系统设设计3.1 机床床进给伺伺服系统统概述伺服控制制系统是是联接数数控系统统与机床床的枢纽纽，其性性能是影影响数控控机床精精度、稳稳定性、可可靠性、加加工效率率等方面面的重要要因素。机床进给给伺服系系统主要要由伺服服驱动控控制系统统与机床床进给机机械传动动机构两两大部分分组成。对对于数控控机床伺伺服控制制系统，
42、按按其反馈馈信号的的有无，分分为开环环和闭环环两种位位置控制制方式。位位置控制制系统是是由伺服服驱动器器中的位位置控制制模块、速速度控制制模块、位位置检测测及反馈馈控制等等各部分分组成。开开环位置置控制不不需要位位置检测测及反馈馈，闭环环位置控控制需要要位置检检测及反反馈。位位置控制制反馈能能够精确确地控制制机床运运动部件件的运动动，快速速而准确确地跟踪踪指令运运动。根据其位位置检测测信号所所取的位位置不同同，它又又分为半半闭环与与全闭环环两种。所所谓半闭闭环控制制系统即即采取的的反馈检检测元件件是与伺伺服电机机同轴连连接地旋旋转编码码器，其其直接与与伺服电电机转子子后部相相连接，与与伺服电电
43、机构成成一体。因因为编码码器不能能直接反反映机床床各个进进给轴的的实际位位置，而而是反映映电机的的旋转速速度和圈圈数。此此种控制制方式的的机床其其机械运运动部分分（如传传动丝杠杠和工作作台）的的机械误误差没有有因反馈馈而获得得改善。但但是对于于这些机机械误差差，可以以在CNNC系统统中通过过反向间间隙补偿偿和螺距距误差补补偿来大大大减小小，所以以使用这这种控制制方式的的机床也也可达到到很高的的精度。对对于全闭闭环系统统需要采采用直线线位置检检测装置置，现在在生产中中多用光光栅尺或或磁尺作作为全闭闭环系统统的位置置检测装装置。3.2 CKK61440数控控车床对对伺服驱驱动进给给系统的的要求1调
44、速速范围要要宽调速范围围是指进进给电动动机提供供的最低低转速和和最高转转速之比比，即。在各种数数控机床床应用中中，由于于加工用用刀具、被被加工材材料、主主轴转速速以及零零件加工工工艺要要求不同同，为保保证在任任何情况况下都能能得到最最佳切削削条件，要要求进给给驱动系系统必须须具有足足够宽的的无级调调速范围围（通常常大于11：1000000），尤尤其在低低速（如如转速小小于0.1r/minn）时，要要仍能平平滑运动动而无爬爬行现象象，2定位位精度高高使数控机机床加工工零件主主要是为为了保证证加工质质量的稳稳定性、一一致性，减减少废品品率；就就决复杂杂曲面零零件的加加工问题题；解决决复杂零零件的加
45、加工精度度问题，缩缩短制造造周期等等。因此此，要求求进给驱驱动系统统具有较较好的静静态特性性和较高高的刚度度，从而而达到较较高的定定位精度度，以保保证机床床具有较较小的定定位误差差与重复复定位误误差（目目前进给给伺服系系统的分分辨率可可达到11m或00.1m，甚甚至0.01m），同同时进给给驱动系系统要有有较好的的动态性性能，以以保证机机床具有有较高的的轮廓跟跟随精度度。3有足足够的传传动刚性性和较高高的速度度稳定性性4快速速回应，无无超调为了提高高生产率率和保证证加工质质量，除除了要求求有较高高的定位位精度外外，还要要求有良良好的快快速回应应特性，即即要求跟跟踪指令令信号的的回应要要快。因因
46、为数控控系统在在启动、制制动时，要要求加、减减加速度度足够大大，以缩缩短进给给系统的的过渡过过程时间间，减小小轮廓过过渡误差差。5低速速大扭矩矩，超载载能力强强一般来说说，伺服服驱动器器具有数数分钟甚甚至半小小时内11.5倍倍以上的的超载能能力，在在短时间间内可以以超载44-6倍倍而不损损坏。6可靠靠性高要求数控控机床的的进给驱驱动系统统可靠性性高，工工作稳定定性好，具具有较强强的温度度、湿度度、振动动等环境境适应能能力和很很强的抗抗干扰能能力。3.3 进给给伺服系系统的选选型与控控制原理理进给伺服服系统主主要由各各轴进给给伺服驱驱动装置置及其伺伺服电动动机组成成。伺服驱动动装置接接受从主主控
47、制单单元发出出的进给给速度和和位移指指令信号号，作一一定的转转换和放放大后，驱驱动伺服服电电动动机，从从而通过过机械传传动机构构，驱动动机床的的执行部部件实现现精确的的工作进进给和快快速移动动。 FANUUC的系列伺伺服驱动动装置主主要分为为SVMM、SVVMHV两两种，其其中SVVM型的的一个驱驱动装置置最多可可带三个个伺服轴轴，而SSVMHV型型的一个个单独驱驱动装置置最多可可带两个个伺服轴轴。而且且根据不不同的CCNC装装置使用用不同的的界面类类型。3.4 伺服服电机的的选型FANUUC 00i MMATEE系统是是高性价价比高可可靠性的的CNCC系统，它它可以配配置 FFANUUC 公公司的、C和系列的的伺服电电机、一一般来说说 FAANUCC系统在在选择伺伺服电机机时要计计算负载载力矩、负负载惯量量、加速速力矩和和最大切切削力矩矩等因素素，在计计算的过过程中综综合考虑虑伺服电电机的性性能参数数是否满满足各因因素