毕业设计（论文）-CK6140数控车床机电控制系统设计.docx

控车床机电控制系统设计数控机床是数字控制机床(ComPUternumericalcontrolmachinetools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。CK6140数控车床，其电气系统设计使十分重要的，它包括强电设计、弱点设计、PLC输入输出及接口设计，机床的电气原理图等。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。通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，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。关键字：数控车床；电气控制系统；梯形图；电气原理图；可编程序控制器ABSTRACTCNCmachineisadigitalcontrolmachinetools(Computernumericalcontrolmachinetools)forshort,isaprocesscontrolsystemequippedwithautomatedmachinetools.ThecontrolsystemcandealwithcontrollogicorothersymbolsDirectivecodingprocedures,anddecodingwiththecodeofthedigitalrepresentationoftheinputnumericalcontroldevicethroughthecarrier.Issuedbythearithmeticprocessingvariouscontrolsignalstocontroltheoperationofthemachine,accordingtotheshapeandsizeofthedrawings,andautomaticallybytheCNCmachiningpartsoutofthedevice.CNCmachinesolvestheproblemofcomplexpartsmachining,precisionandlow-volume,multi-species,isaflexible,high-performanceautomatedmachinetools,representsthedevelopmentdirectionofmodernmachinecontroltechnology,isatypicalmechatronicproducts.CK6140CNClathe,electricalsystemdesignmakesitveryimportantthatitincludesstrongelectricaldesign,designweaknesses,PLCinputandoutputandinterfacedesign,machinetools,electricalschematicsandsoon.Thisdesigngivesaschematicdrawingofthewholeprocessofthemachine,thekeypartofamodular,moredetaileddescriptionofthevariouspartsofthefunctionandpurpose.ThroughthisdesignspecificationcanbasicallygrasptheelectricalschematicCNClathes,aswellasbasicelectricalknowledge,sothatreadersareabletounderstandwhetheritisaseriesofCNClathesandelectricalknowledgerelatedtooverallorindividualmodules.KeyWords：CNClathes；ElectricalControlSystem；Ladderdiagram；Thecontrolcircuit；ProgrammableLogicController目录设计错误!未定义书签。数控车床机电控制系统设计1摘要2ABSTRACT3第一章引言61.1 数控技术的概述61.2 数控机床简介61.2.1 数控机床的产生71.2.2 数控机床的特点81.3 数控机床的工作原理和组成81.3.1 数控机床的工作原理81.3.2 数控机床的组成91.4 数控机床和数控技术的发展101.5 CK6140数控车床的主要参数11第二章CK6140数控车床主轴驱动系统132.1 CK6140数控车床运动分析132.2 CK6140数控车床电气系统简述142.3 主轴驱动系统概述142.3.1 主轴电动机152.3.2 主轴电动机选型的要求152.3.3 主轴电动机选型162.4 变频器电动机主轴驱动装置172.4.1 FANUCOiMate主轴驱动装置172.4.2 设备的选型方法182.4.3 变频器主轴伺服驱动电路20第三章CK6140车床的电气控制线路图213.1 CK6140车床电气原理图213.2 继电器线路的分析22第四章CK6140数控车床进给伺服系统设计234.1 机床进给伺服系统概述234.2 CK6140数控车床对伺服驱动进给系统的要求244.3 进给伺服系统的选型与控制原理254.4 伺服电机的选型25第五章CK6140数控车床辅助系统设计255.1 CK6140数控车床辅助系统概述255.2 刀架传动系统设计265.2.1 CK6140数控车床电动刀架的选型265.2.2 电动刀架连接电路275.3 冷却系统的设计295.4 液压系统设计30第六章常用电器元件的选型326.1 低压电器选型的一般原则326.2 断路器的选型326.3 电动机保护用自动开关的选型336.4 熔断器的选型336.5 接触器的选型336.6 热继电器的选型346.7 中间继电器34第七章可编程控制器357.1 可编程控制器概述357.2 可编程控制器的特点367.3 程编控制器的组成及工作方式387.4 I/O分配表397.6 流程图427.7 梯形图437.8 梯形图程序分析467.9 基本功能面板设计537.10 通讯接口53第八章结论55第九章致谢56参考文献57附录58第一章引言1.1 数控技术的概述如今，随着我国社会经济的发展，国内、国际市场竞争越来越激烈，产品更新越来越迅速，中、小批量的生产越来越多。在机械、军工、航空各个行业里，中、小批零件的生产几乎占产品数量75%80%,并且零件外形越来越复杂，其精度要求也越来越高。传统的机床己经不能满足要求，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。数控技术也叫计算机数控技术，它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。其技术范围覆盖很多领域：机械制造技术；自动控制技术；传感器技术；信息处理、加工、传输技术；伺服驱动技术；软件技术等。随着计算机技术和电子技术的发展，以PLC控制、变频调速、触摸屏人机对话、组态监控为主体的新型控制系统广泛应用于各行各业。尤其在工业自动化领域，可编程控制器已成为大多数自动化系统控制的基础，同时也给工业控制带来了前所未有的变化。本次课题是运用三菱PLC对CK6140车床进行电气化改造。1.2 数控机床简介不同制造厂商制造的CK6140数控车床选用FANUCOTD,FANUCOi-MATETC,FANUCOi-TA,FANUCOi-TB>安川J50L、SIEMENS802D,FAGOR8025T,FAGOR8055T等世界知名公司的数控系统。该机床为万能型通用产品。特别适合于军工、汽车、拖拉机、冶金等行业的机械加工。主要承担各种轴类及盘类零件的半精加工及精加工。可加工内、外圆柱面、锥面、车削螺纹、像孔、较孔以及各种曲线回转体，可对工件可进行多次重复循环加工。基本配置：1、机床采用卧式平床身结构，床身及床腿采用树脂砂铸造，时效处理，导轨采用高频淬火，整体刚性强。2、主传动采用变频电机，可实现手动三档，档内无级调速。3、进给系统采用伺服电机，精密滚珠丝杠，高刚性精密复合轴承结构。定位准确、传动效率高。4、配置立式四工位刀架。5、配有独立的集中润滑器对床鞍及机床滑板进行自动润滑。主轴箱配有独立润滑系统。6、机床配有独立的冷却系统。7、主控制系统为FANUCOi-MATE。8、大孔径主轴，其主轴通孔直径60,能通过较大直径的棒料。主轴扭矩大，刚性强，可强力切削。9、独立放置的操纵箱可纵向滑移，便于操作者就近对刀，操纵箱面板采用触摸式按键，美观可靠。10、配有内冷却，抬起刀架更有利于加工工件及防止冷却液飞溅。11、床鞍及滑板导轨结合面采用“贴塑”处理，移动部件可实现微量进给，防止爬行。1.2.1 数控机床的产生随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零件的生产设备一一机床也相应的提出了高性能、高精度与高自动化的要求。大批大量的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为了解决高产优质的问题，多采用专用的工艺装备、专用自动化机床或专用的自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产准备周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长。在机械产品中，单件与小批量产品占到70%80%,这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。特别是一些由曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。数字控制机床，就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。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，使用电子管元件,体积庞大。到六十年代，由于半导体晶体管的开发应用，数控系统的可靠性提高、价格下降。七十年代随着中小规模集成电路的应用并伴随着纸带传输系统的出现，大大提高了机床的加工效率及使用的灵活性，也使数控机床日趋完善。八十年代以来，微处理器的发展与应用，数控技术也迎来了计算机数字控制时代，随着微处理器的运算速度的不断提高，数控机床的功能和应用范围也在不断的发展与扩大。从这些年数控机床的发展可以看出，它向着高精度、多功能、高速