立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 分類號(hào)：TH122題 目: 立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)作 者 姓 名： 陶 誠(chéng) 學(xué) 號(hào)： 2013080834 學(xué) 院： 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名： 楊 權(quán) 王 松 指導(dǎo)教師職稱： 助 教 工程師 2017年5月摘 要 本文介紹了立式數(shù)控銑床的一些基本概況，敘述了機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)方面的原理以及類型，分析了各種傳動(dòng)方案的機(jī)理。立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括了主軸電動(dòng)機(jī)、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)兩部分。 本文詳細(xì)地介紹了立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，該立式數(shù)控銑床主軸變速箱是靠齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的，主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)形式采用集中式

2、傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。另外文中還介紹了立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)各種傳動(dòng)方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較、主傳動(dòng)方案的選擇和確定、主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、主軸組件的設(shè)計(jì)、軸承的選用及潤(rùn)滑、關(guān)鍵零件的校核以及主軸電動(dòng)機(jī)的控制等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：立式數(shù)控銑床；主傳動(dòng)系統(tǒng)；主軸組件；軸承ABSTRACTThis paper introduces the general situation of the basic vertical CNC milling machine, this paper expounds the principle and type of the machine tool mai

3、n drive system, analyzes the mechanism of various kinds of transmission scheme.The main drive system of vertical nc milling machine consists of two parts: main shaft motor and spindle drive system.Vertical CNC milling machine are introduced in detail in this paper the design process of the main tran

4、smission system, the vertical CNC milling machine spindle is by the gear transmission gearbox, spindle box transmission system adopts gear drive, drive mode adopts centralized transmission, spindle drive system using sliding multigang gear.This paper introduces the vertical CNC milling machine main

5、drive system of the comparison of the advantages and disadvantages of various transmission schemes, the choice and determination of main transmission scheme, the design and calculation of main drive variable speed system, the design of spindle component, the selection of bearing and the key parts of

6、 lubrication, checking and spindle motor control, etc.Key words：Vertical nc milling machine; Main drive system; The spindle component; bearing 目 錄緒論11 立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定21.1 對(duì)立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介21.2 對(duì)立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求21.3 主傳動(dòng)的類型及方案選擇21.4 本章小結(jié)32 主傳動(dòng)變速系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算42.1 計(jì)算切削功率42.2 計(jì)算主傳動(dòng)功率52.3 分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及主軸電動(dòng)機(jī)的功率的確定

7、52.4本章小結(jié)73 主軸組件設(shè)計(jì)83.1概述83.2主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.3主軸強(qiáng)度的校核123.4本章小結(jié)164 軸承的設(shè)計(jì)174.1概述174.2軸承的類型選擇174.3 軸承游隙等級(jí)的選擇174.4 軸承的壽命計(jì)算174.5軸承裝置的設(shè)計(jì)184.6本章小結(jié)215 數(shù)控銑床主軸電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)225.1控制方式選擇225.2 PLC的簡(jiǎn)單介紹225.3主軸電動(dòng)機(jī)控制235.4本章小結(jié)24結(jié)論25參考文獻(xiàn)26致 謝27宿州學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論緒論制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，它的發(fā)展水平標(biāo)志了該國(guó)或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平和國(guó)防實(shí)力。國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底就是各國(guó)制造生產(chǎn)能力及

8、機(jī)械制造裝備的競(jìng)爭(zhēng)。機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，而數(shù)控機(jī)床是高精度、高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)、外數(shù)控機(jī)床正朝著高性能、高精度、高效率、高柔性、高自動(dòng)化和模塊化方向迅速發(fā)展。數(shù)控機(jī)床，顧名思義，是一類由數(shù)字程序?qū)崿F(xiàn)控制的機(jī)床。與人工操作的普通機(jī)床相比，它具有適應(yīng)范圍廣、自動(dòng)化程度高、柔性強(qiáng)、操作者勞動(dòng)強(qiáng)度低、易于組成自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床也就是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯處理具有使用號(hào)碼或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。數(shù)控銑床是一種加工功能非常強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控銑床也像通用銑床那樣可分為立式、臥式和立臥兩用式數(shù)控銑床，各類銑床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，其功能也有所不同。隨著科

9、學(xué)技術(shù)的極速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越合理，其性能、精度和效率日趨提高，生產(chǎn)類型由大批大量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。所以，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工相應(yīng)地提出了高精度、高柔性與高度自動(dòng)化的要求。在機(jī)床行業(yè)，由于采取了數(shù)控技術(shù)，使得許多以前在普通機(jī)床上無(wú)法完成的工藝內(nèi)容得以完成，大量普通機(jī)床為數(shù)控機(jī)床所代替，這就極大地促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。綜上所述，數(shù)控機(jī)床在促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，提高人類生存質(zhì)量以及創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)等方面都起著非常重要的作用。26宿州學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)變速系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算1 立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定1.1 對(duì)立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)

10、動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速和變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工作、并能方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)等。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括了電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上較簡(jiǎn)單，因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠种鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)極調(diào)速來(lái)承擔(dān)，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級(jí)或三極齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。在主傳動(dòng)系統(tǒng)方面，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)目前數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電機(jī)已不再采用普通的交流異步電機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機(jī)，它們已經(jīng)逐步被新型的交流調(diào)速電機(jī)和直流調(diào)速電機(jī)所代替。(2)轉(zhuǎn)速高，功率大。(3)變速范圍大

11、。(4)主軸速度的變換迅速可靠。1.2 對(duì)立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求 （1）主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。（2）主電動(dòng)機(jī)具有足夠大的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足動(dòng)力要求。（3）主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗振性，并且噪聲要小，傳動(dòng)效率要高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。（4）操縱靈活可靠，潤(rùn)滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。1.3 主傳動(dòng)的類型及方案選擇 數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的

12、要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)凋速系統(tǒng)。為了適應(yīng)不同的加工要求，主傳動(dòng)系統(tǒng)目前主要有三種變速方式：1具有變速齒輪的主傳動(dòng)這是大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多的一種變速方式。通過(guò)幾對(duì)齒輪降速，增大輸出扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性的要求，見(jiàn)圖1-1所示。一部分小型數(shù)控機(jī)床也采用此種傳動(dòng)方式以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。圖1.1具有變速齒輪的主傳動(dòng)2通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)通常選用同步齒形帶或多楔帶傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式多見(jiàn)于數(shù)控車床，它可避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，見(jiàn)圖1-2所示。 圖1.2 通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)3由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)這種主傳動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，即電

13、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接裝在主軸上，因此大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸的精度影響較大。如圖1-3所示。圖1.3 由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)近些年來(lái)，出現(xiàn)了一種新式的內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸，即主軸與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子合為一體。其優(yōu)點(diǎn)是主軸組件結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣量小，可提高起動(dòng)、停止的響應(yīng)特性，并利于控制振動(dòng)和噪聲。缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量亦使主軸產(chǎn)生熱變形。因此，使用內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸的關(guān)鍵問(wèn)題是溫度控制和冷卻。1.4 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定，本次設(shè)計(jì)采用了變速齒店主傳動(dòng)系統(tǒng)。使主軸獲得較高的轉(zhuǎn)速和較大的轉(zhuǎn)矩。2 主傳動(dòng)變速系統(tǒng)主要

14、參數(shù)計(jì)算2.1 計(jì)算切削功率 2.1.1切削力的計(jì)算銑削時(shí)的切削力，公式如下 （2-1）式中：銑削時(shí)的主切削力（N）； 加工材料影響的系數(shù)； 每齒進(jìn)給量（mm）； 背吃刀量（mm）； 銑削寬度； 銑刀齒數(shù)； 銑刀直徑(mm)。用直徑=50mm的四齒錐柄立銑刀，銑刀寬=40mm的剛工件，=0.05mm，=4mm，=68mm， 計(jì)算得：=132N2.1.2切削功率的計(jì)算切削時(shí)所消耗的功率稱為切削功率。切削功率的公式計(jì)算： （2-2）式中：切削功率（kw）；切削力（N）；切削速度（m/min）。根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)典型加工條件以及鋼材料的銑削速度范圍，取=100m/min計(jì)算得：=2.2kw 2.1.3

15、主軸轉(zhuǎn)速范圍的確定主軸最高轉(zhuǎn)速為，最低轉(zhuǎn)速為2.2 計(jì)算主傳動(dòng)功率 用下列粗略估算主電動(dòng)機(jī)的功率 （2-3）式中：為銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)總機(jī)械效率，主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，；主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，。 取主傳動(dòng)的總效率=0.7 則初選電動(dòng)機(jī)功率 取 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為； 額定最高轉(zhuǎn)速為2.3 分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及主軸電動(dòng)機(jī)的功率的確定由2.2中初選電動(dòng)機(jī)功率為4kw，計(jì)算轉(zhuǎn)速依據(jù)如下公式計(jì)算: （2-4）則電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍:主軸恒功率調(diào)速范圍:因此主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率圍，所以在電動(dòng)機(jī)與主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)功率變速范圍。 2.3.1 確定變速級(jí)數(shù)

16、Z如取變速箱的公比 則由于無(wú)級(jí)變速時(shí) 故變速箱的變速極數(shù) 可取Z=3 （2-5）雖然此方法功率特性圖示連續(xù)的、無(wú)缺口(即沒(méi)有功率降低區(qū))和無(wú)重但是Z=3，變速箱機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。因此為簡(jiǎn)化變速箱機(jī)構(gòu)，取Z=2。 2.3.2 電動(dòng)機(jī)的功率的確定由公式（25）可知，應(yīng)增大 即 所以比大很多。缺口處的功率為 所以選用的交流變頻電動(dòng)機(jī)。則缺口處的功率為。有很大的改善。 2.3.3 電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)：電機(jī)采用CTB系列變頻電機(jī),型號(hào)：CBT43P5BXB504,主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）電壓:三相380V/50Hz；（2）變頻調(diào)速范圍:5100Hz無(wú)級(jí)調(diào)速,550Hz恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,50100Hz恒功率調(diào)速

17、,級(jí)數(shù)為4級(jí),額定轉(zhuǎn)速1440r/min;（3）電機(jī)應(yīng)能承受額定轉(zhuǎn)矩的60%過(guò)載,歷時(shí)1min,低速時(shí)轉(zhuǎn)矩平滑,無(wú)爬行現(xiàn)象;（4）CTB系列變頻電機(jī),型號(hào)：CBT43P5BXB504 圖2.1 電動(dòng)機(jī)外形圖 2.3.4 分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)變速機(jī)構(gòu)的確定本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)具有兩檔速度，低檔轉(zhuǎn)速為，高檔轉(zhuǎn)。顯然如果要求巧內(nèi)作恒功率的不停車變速可用高檔。轉(zhuǎn)速圖和功率特性圖如圖2.2所示。圖2.2轉(zhuǎn)速圖和功率特性圖2.4本章小結(jié) 本章通過(guò)對(duì)切削規(guī)律和主傳動(dòng)功率的計(jì)算，分級(jí)變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及主軸電動(dòng)機(jī)功率的確定得出主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的主要參數(shù)。宿州學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 主軸組件設(shè)計(jì)3 主軸組件設(shè)計(jì)3

18、.1概述主軸部件設(shè)計(jì)是機(jī)床重要部件之一，它是機(jī)床的執(zhí)行件。它的功用是支撐并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成型運(yùn)動(dòng)。 3.1.1軸的分類軸是機(jī)械傳動(dòng)的一個(gè)重要零件，一般作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件常要裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其承載在載荷可分為：1.轉(zhuǎn)軸工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩。2.心軸用于支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件，只承受彎矩。3.傳動(dòng)軸傳遞扭矩。在高速傳動(dòng)的軸不僅要考慮軸的材料、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度，而且要防止軸的振動(dòng)（動(dòng)平衡）。此外，注意軸上零件的固定，結(jié)構(gòu)工藝性，熱處理等要求。作為制造機(jī)器的機(jī)器上的軸，設(shè)計(jì)的主要原則是剛度原則,本次設(shè)計(jì)選擇轉(zhuǎn)軸。 3.1.2主軸材料軸的材料主要是碳

19、鋼和合金鋼。數(shù)控主軸主要傳遞扭矩，且在高速旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生大量的熱，產(chǎn)生一定的軸伸長(zhǎng)，其他零件的變形，從而影響加工精度和表面質(zhì)量。從多方面考慮選用40Cr為本次數(shù)控銑床主軸材料。3.2主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。 主軸部件的工作性能對(duì)整機(jī)性能和加工質(zhì)量以及機(jī)床生產(chǎn)率有著直接影響，是決定機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。因此，對(duì)主軸部件有較高的要求。 3.2.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求（1）旋轉(zhuǎn)精度 主軸的旋轉(zhuǎn)精度指裝配后，在無(wú)載荷、低轉(zhuǎn)速條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動(dòng)。其主要取決于主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。（2）剛度

20、 主軸部件的剛度指其在外加載荷的作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性形變時(shí)，在位移方向上所施加的作用力來(lái)定義。如圖4-1所示。主軸部件的剛度是主軸、軸承等剛度的綜合反映。因此，主軸的尺寸和形狀、軸承的類型和數(shù)量、預(yù)緊和配置形式、傳動(dòng)件布置形式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量都影響主軸部件的剛度。圖3-1 主軸形變 （3）抗振性 （4）溫升和熱變形 軸的設(shè)計(jì)也和其他的零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力的計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝性等方面的要求。軸的結(jié)構(gòu)不合理會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很重要。軸的工作能力

21、計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。對(duì)于機(jī)械裝備則需剛度計(jì)算，防止工作時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形，影響加工精度和表面質(zhì)量。 3.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素:（1）軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；（2）軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量和軸連接的方法；（3）載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；（4）軸的加工工藝。不論什么條件,軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下條件：（1）軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置,周向和軸向要有準(zhǔn)確的定位；（2）軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；（3）軸應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和制造工藝性。 3.2.3草擬軸上零件的裝配方案 圖4.2 主軸裝配圖預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、

22、順序和關(guān)系，如下圖立式數(shù)控銑床主軸的裝配。前軸承（前支撐）、套筒、軸承、套筒（曲路密封）與端蓋（曲路密封）齒輪（動(dòng)力輸入部分）、圓螺母、軸承（后支撐）、端蓋、依次從軸的后端向前端安裝。 3.2.4軸上零件的定位 為防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向和周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng),軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)要求外,都必須進(jìn)行軸向和周向定位,以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 1.零件的軸向固定:通常由軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母來(lái)保證； 2.零件的周向固定:周向固定的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。常用周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過(guò)盈配合等,其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。 3.2.5 各軸段直徑與的

23、確定由軸的結(jié)構(gòu)和拉刀方式確定出軸的最小直徑：立式數(shù)控銑床主軸必須制成空心軸，且又因?yàn)闉榭招妮S的內(nèi)徑與外徑d 之比，為了保證軸的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度,通常在之間,取為0.6。故d=50mm。按軸上零件的裝配方案和定位要求，從處起逐一確定各軸段的直徑。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)確定，或參考同類機(jī)器用類比的方法確定。有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件的部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選的配合公差。且在這樣的軸段需0.5mm的碳氮共滲層。為了使帶輪、軸承等有配合要求的零件裝配拆卸方便，并減少配合面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑，發(fā)揮軸肩的作用。 確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可

24、能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還需要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件必要的空隙來(lái)確定的。為了保證軸向定位可靠與帶輪等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短23mm，所以取Dmax=78mm. （1）主軸懸伸量a與前端軸頸D1之比可按下表3.1選擇：表3.1 主軸懸伸量與前端軸頸之比機(jī)床和主軸的類型a/D1通用和精密機(jī)床，自動(dòng)車床和短主軸端銑床，用滾動(dòng)軸承和支架0.51.5中等長(zhǎng)度和較長(zhǎng)主軸端的車床和銑床，懸伸較長(zhǎng)的精密鏜床 和內(nèi)圓磨床1.252.5孔加工機(jī)床應(yīng)用加工細(xì)長(zhǎng)孔的機(jī)床，由加工技術(shù)決定，需要有長(zhǎng)的懸伸刀桿或主軸可移動(dòng)，因切削較長(zhǎng)而不適用

25、于有高精度要求的機(jī)床>2.5取a=65mm（2）主軸合理跨距的選擇：在具體設(shè)計(jì)時(shí)，常常由于結(jié)構(gòu)上的限制，實(shí)際跨距最佳合理跨距。這樣就造成主軸組件的剛度損失。在設(shè)計(jì)中一般認(rèn)為時(shí)，剛度損失不大（5%左右）。應(yīng)該認(rèn)為在合理范圍之內(nèi)，稱之為合理跨距，合理跨距是一個(gè)區(qū)域。 3.2.6 提高主軸強(qiáng)度的措施軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行考慮，以利提高軸的承載的能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量，降低制造成本。 （1）合理布置軸上零件以減小軸的載荷。為了減小軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式，力求縮短支承跨距及懸臂長(zhǎng)

26、度。通常軸是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞也常常發(fā)生在此處。軸肩要采用較大的R減小應(yīng)力集中；選擇合適的配合關(guān)系；可在輪轂或軸上開(kāi)減載槽；切制螺紋處的應(yīng)力集中較大，應(yīng)避免在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。 （2）改進(jìn)軸的表面質(zhì)量提高軸的疲勞強(qiáng)度。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的，提高軸的疲勞強(qiáng)度。表面強(qiáng)化處理的方法有：表面高頻淬火；表面滲碳、氮化；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。 3.2.7 軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性指軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于加工和裝配軸上的零件，生產(chǎn)率高，成本低。一般說(shuō)，軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。因此，在滿足使用要求的前

27、提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45°的倒角；需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽；需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：圖3.3 主軸結(jié)構(gòu)示意圖3.3主軸強(qiáng)度的校核常見(jiàn)軸材料見(jiàn)表3.2所示。表3.2 常見(jiàn)軸材料軸的材料Q235-A、20Q275、354540Cr15-2520-3525-4535-45A0149-126135-112126-103112-97 3.3.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算下面這種方法只是按軸所承受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還承受有不大的彎矩時(shí)，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常用這種方法初

28、步估算軸徑。對(duì)于不大重要的軸，也可作為計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 （3-1）式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa； T軸所受的扭矩，單位為Nmm； 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為； n軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； P軸傳遞的功率，單位為kw； d計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa。由上式可的直徑 （3-2）式中: 對(duì)于空心軸 （3-3）應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑d>100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑應(yīng)增大7%。對(duì)于直徑d<100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑應(yīng)增大5%-7%有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%-15%。然后將軸徑圓

29、整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。應(yīng)當(dāng)注意，這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。 3.3.2 強(qiáng)度校核計(jì)算軸的精確計(jì)算主要是軸的強(qiáng)度和剛度校核計(jì)算，且在滿足軸的強(qiáng)度和剛度要求，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行軸的振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況,采取相應(yīng)的計(jì)算方法,并恰當(dāng)?shù)剡x用許用應(yīng)力。BT30銑床機(jī)械主軸既承受彎矩又承受扭矩,應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算,需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精確校核計(jì)算。1. 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算。 （3-4）式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa；T軸所受的扭矩，單位為Nmm；d計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa；軸的抗扭截面系

30、數(shù)，單位為。由 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得為45MPa；由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得；。將以上各值代入式（34）得： =4.7MPa 2. 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算：過(guò)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸上零件的位置，外載荷和支反力的作用位置都已確定，算出軸上載荷。由金屬切削手冊(cè)表得： 表3.3 參數(shù)表 項(xiàng)目參數(shù) 數(shù)值出處<<金屬切削手冊(cè)>>D50mm表9-7B 30mm表9-4 S0.1mm/齒表9-11t8mmt=0.02*DZ4表9-7由金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表得查手冊(cè)表1-2逆銑時(shí)得;, , 所以, 求出支反力：已知 ; 聯(lián)立解得： 剛度校核計(jì)算:軸在載荷作用下,將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超

31、過(guò)了允許的限度,就會(huì)影響軸上零件的正常工作,甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。對(duì)于制造產(chǎn)品的銑床主軸來(lái)說(shuō)剛度是關(guān)鍵。由誤差復(fù)映原理可知,剛度較差的機(jī)床造出的產(chǎn)品,根本就談不上精度。因此,本次設(shè)計(jì)的BT40主軸必須校核剛度。軸的彎曲剛度以撓度和偏轉(zhuǎn)角來(lái)度量的;扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量。主要任務(wù)是:計(jì)算主軸在受載時(shí)的變形量,并控制其在允許范圍內(nèi)。剛度校核計(jì)算：階梯軸的剛度條件： 式中：T 扭矩，單位為Nmm； G 剪切彈性模量，單位為，對(duì)于各種鋼材，； 極慣性矩，單位為； L 階梯軸受扭矩的長(zhǎng)度，單位為mm； Z 階梯軸受扭矩軸段數(shù)； 、 階梯軸第i段上的扭矩、長(zhǎng)度、慣性矩； 。由機(jī)械設(shè)計(jì)查得°

32、;/m，顯然，。故滿足剛度條件。3.4本章小結(jié) 主軸部件設(shè)計(jì)是機(jī)床重要部件之一，它是機(jī)床的執(zhí)行件。本章確定了主軸部件的設(shè)計(jì)，主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。宿州學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 軸承的設(shè)計(jì)4 軸承的設(shè)計(jì)4.1概述由于在高速機(jī)械上使用的軸承對(duì)于轉(zhuǎn)速的要求很高，國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸承無(wú)法滿足本次設(shè)計(jì)要求，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求選取國(guó)外生產(chǎn)的FAG型號(hào)軸承為本次設(shè)計(jì)所用軸承。4.2軸承的類型選擇通過(guò)本次設(shè)計(jì)的BT40銑床機(jī)械主軸的受力分析可知：軸承在工作過(guò)程中，既受徑向載荷又受軸向載荷。因此，本次設(shè)計(jì)必須選用角接觸球軸承。由于本次設(shè)計(jì)的主軸為高速機(jī)械主軸，所以對(duì)主軸軸承要求較高，國(guó)

33、內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸承以無(wú)法滿足本次設(shè)計(jì)，所以選擇國(guó)外的FAG型號(hào)軸承作為本次設(shè)計(jì)所選軸承。4.3 軸承游隙等級(jí)的選擇為了提高主軸的剛度和抗振性，BT40銑床主軸采用三支承方式，且前后為主要支承，中間支撐為輔助支承。但是三支承方式對(duì)三支承孔的同軸度要求較高，制造裝配較復(fù)雜。主軸承也應(yīng)消除間隙或預(yù)緊，且輔助支承必須選用較大游隙的軸承。因此，前、后軸承選4組游隙并預(yù)緊，輔助支承選用4組游隙。4.4 軸承的壽命計(jì)算軸承在承受負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于套圈滾道面及滾動(dòng)體滾動(dòng)面不斷地受到交變負(fù)荷的作用，即使在正常的使用條件下，也會(huì)因材料疲勞使?jié)L道面及滾動(dòng)面出現(xiàn)疲勞損傷。即使是結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、加工方法等完全相同的軸承，在同

34、樣條件下旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承的（疲勞）壽命仍會(huì)出現(xiàn)較大的差異。于是就將一批相同的軸承在同樣條件下分別旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中90%的軸承不出現(xiàn)滾動(dòng)疲勞損傷的總旋轉(zhuǎn)數(shù)稱做“軸承的基本額定壽命”（即可靠性為90%的壽命)。這些損傷可以通過(guò)做好軸承的選擇、安裝和潤(rùn)滑等加以避免。本次設(shè)計(jì)所以軸承的壽命符合要求。軸承布局 表4.1 常用軸承布局方式配置方式可達(dá)到的轉(zhuǎn)速系數(shù) 0.850.800.75 0.650.72為了適應(yīng)高速運(yùn)行同時(shí)保證一定的剛度，本次設(shè)計(jì)采用面對(duì)面設(shè)置。按軸承參數(shù)可知，軸承的極限轉(zhuǎn)速為22000r/min配置選第五種，其速度系數(shù)為0.65，則可得最高轉(zhuǎn)速為所以完全可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為4000r/min的設(shè)計(jì)要

35、求。又因?yàn)檩S承支點(diǎn)跨距較大，溫升較高，所以本設(shè)計(jì)采用一端固定，一端游動(dòng)的軸承固定方式。并且是三支承方式。4.5軸承裝置的設(shè)計(jì)要想保證軸承順利的工作、，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)該正確設(shè)計(jì)軸承的裝置。軸承裝置的設(shè)計(jì)主要是正確解決軸承的安裝、配置、緊固、調(diào)節(jié)、潤(rùn)滑、密封等問(wèn)題。下面提出一些設(shè)計(jì)中注意的要點(diǎn)。 4.5.1軸承的配置一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組成。合理的軸承配置應(yīng)考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后導(dǎo)致將軸承卡死等因素。常用的軸承配置方法有以下三種:1.雙支點(diǎn)單向固定。這種軸承配置常用兩個(gè)反向安裝的角接觸球軸承或圓錐滾子軸

36、承，兩個(gè)軸承各限制一個(gè)方向的軸向移動(dòng)。2.單支點(diǎn)雙向固定。對(duì)于跨距較大（如大于350mm）且工作溫度較高的軸，其熱伸長(zhǎng)量大，應(yīng)采用一支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)。作為固定支承的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向都要固定。作為補(bǔ)償軸的熱膨脹的游動(dòng)支承，若使用的是內(nèi)外圈不可分離型軸承，只需固定內(nèi)圈，其外留在座孔內(nèi)應(yīng)可以軸向游動(dòng)。 3.兩端游動(dòng)支承對(duì)于一對(duì)人字齒輪軸，由于人字齒輪本身的相互軸向定位作用，它們的軸承內(nèi)外圈的軸向緊固應(yīng)設(shè)計(jì)成只保證其中一根軸相對(duì)機(jī)座有固定的軸向位置，而另一根軸上的兩個(gè)軸承都必須是游動(dòng)的，以防止齒輪卡死或人字齒的兩側(cè)受力不均勻。首先通過(guò)BT40主軸的工作情況

37、來(lái)說(shuō)，是內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，外圈固定。BT40主軸的轉(zhuǎn)速為8000r/min，額定轉(zhuǎn)矩為42，屬于高速中載的工作條件。由于高速旋轉(zhuǎn)，軸承等安裝在軸上的零件會(huì)和軸有摩擦，并產(chǎn)生大量的熱。雖然水冷卻系統(tǒng)能帶走一部分熱能，但仍會(huì)導(dǎo)致因溫升而產(chǎn)生熱伸長(zhǎng)。因此，必須采用“一支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)”的軸承配置形式。作為固定支承的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，內(nèi)外圈在軸上都要固定。而作為補(bǔ)償軸的熱膨脹的游動(dòng)支承，固定內(nèi)圈，外圈在坐孔內(nèi)可以游動(dòng)，給軸的熱膨脹留余空間。在本次設(shè)計(jì)中，受力不是很大，選取前三后二的支承方式。 4.5.2軸承的配合配合的目的是使軸承內(nèi)圈或外圈牢固地與軸或外殼固定，以免在相互配合面上出現(xiàn)不利的

38、軸向滑動(dòng)。這種不利的軸向滑動(dòng)會(huì)引起異常發(fā)熱、配合面磨損（進(jìn)而使磨損鐵粉侵入軸承內(nèi)部） 以及振動(dòng)等問(wèn)題，使軸承不能充分發(fā)揮作用。因此對(duì)于軸承來(lái)說(shuō)，由于承受負(fù)荷旋轉(zhuǎn)，一般必須讓套圈帶上過(guò)盈使之牢固地與軸或外殼固定。配合的選擇一般按下述原則進(jìn)行：根據(jù)作用于軸承的負(fù)荷方向、性質(zhì)及內(nèi)外圈的哪一方旋轉(zhuǎn)，則各套圈所承受的負(fù)荷可分為旋轉(zhuǎn)負(fù)荷、靜止負(fù)荷或不定向負(fù)荷。軸承負(fù)荷大或承受振動(dòng)、沖擊負(fù)荷時(shí)，其過(guò)盈須增大。非分離型軸承（例如深溝球軸承）內(nèi)外圈都采用靜配合，則軸承安裝、拆卸極為不便，最好將內(nèi)外圈的某一方采用動(dòng)配合。所以本次設(shè)計(jì)的外圈為過(guò)硬配合，軸承內(nèi)圈采用動(dòng)配合，負(fù)荷性質(zhì)的影響 軸承負(fù)荷根據(jù)其性質(zhì)可分為內(nèi)圈

39、旋轉(zhuǎn)負(fù)荷、外圈旋轉(zhuǎn)負(fù)荷及不定向負(fù)荷。 4.5.3 軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還具有散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。所以本次設(shè)計(jì)根據(jù)工作情況選用脂潤(rùn)滑。脂潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高，能夠承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，方便簡(jiǎn)單。表4.2 使用于脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑的植界限（表值）軸承類型脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油浴滴油循環(huán)油（噴油）油霧深溝球軸承16254060>60調(diào)心球軸承16254050角接觸球軸承16254060>60圓柱滾子軸承12254060>60圓錐滾子軸承10162330調(diào)心滾子軸

40、承8122025推力球軸承461215 4.5.4軸承的密封為了使軸承保持良好的潤(rùn)滑條件和正常的工作環(huán)境，充分發(fā)揮軸承的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命，必須對(duì)滾動(dòng)軸承具有適宜的密封。軸承的密封可分為自帶密封和外加密封兩類。所謂軸承自帶密封就是把軸承本身制造成具有密封性能裝置的。這種密封占用空間很小，安裝拆卸方便，造價(jià)也比較低。自帶密封又分為非接觸式與接觸式兩種:（1）非接觸式密封 非接觸式密封就是密封件與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件不接觸，且有適當(dāng)間隙的密封。這種形式的密封，在工作中幾乎不產(chǎn)生摩擦熱，沒(méi)有磨損，特別適用于高速和高溫場(chǎng)合。（2）接觸式密封 接觸式密封就是密封與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件相接觸且沒(méi)有間隙的密封。

41、這種密封由于密封件與配合件直接接觸，在工作中摩擦較大，發(fā)熱量亦大，易造成潤(rùn)滑不良，接觸面易摩損，從而導(dǎo)致密封效果與性能下降。4.6本章小結(jié) 由以上理論本次設(shè)計(jì)主要采用非接觸式密封,優(yōu)點(diǎn)在于在工作中幾乎不產(chǎn)生摩擦熱，沒(méi)有磨損，特別適用于高速和高溫場(chǎng)合。前端軸承受力較大,且要求較高故采用間隙密封加一個(gè)甩油環(huán)密封可靠。后端軸承要求稍低一點(diǎn)兒,選用曲路密封。曲路密封是由旋轉(zhuǎn)的和固定的密封零件之間拼合成的曲折的縫隙所形成的?？p隙中加入潤(rùn)滑脂,可以增加密封效果。根據(jù)部件的結(jié)構(gòu)曲路 是布置為軸向的.采用軸向曲路時(shí),端蓋應(yīng)為剖分式,當(dāng)軸因溫度變化而伸縮或采用調(diào)心軸承感作支承時(shí),都有旋轉(zhuǎn)片與固定片相接觸的可能.

42、根據(jù)實(shí)際情況本次設(shè)計(jì)采用接觸式密封。宿州學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)控銑床主軸電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5 數(shù)控銑床主軸電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1控制方式選擇本次設(shè)計(jì)選用可編程控制器（Programmable Logic Controller）PLC控制變頻電機(jī)帶動(dòng)主軸工作。PLC適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝備。它能夠完成較精確地轉(zhuǎn)?？刂?。5.2 PLC的簡(jiǎn)單介紹 5.2.1 可編程控制器的由來(lái) 可編程控制器（Programmable Controller）簡(jiǎn)稱PC，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī) （Personal Computer）相區(qū)別，也可簡(jiǎn)稱為PLC。是為工業(yè)控制應(yīng)用而

43、設(shè)計(jì)制造的。在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。 5.2.2 可編程控制器的現(xiàn)狀世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 5.2.3 可編程控制器的分類PLC一般可按I/O點(diǎn)數(shù)和結(jié)構(gòu)形式分類。1 按I/O總點(diǎn)數(shù)分類（1）小型PLC 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下，用戶存儲(chǔ)器容量在2KB以下。小型PLC適用于開(kāi)關(guān)量控制場(chǎng)合。（2）中型PLC 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在2561024點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量在28K

44、B。中型PLC除具有上述邏輯運(yùn)算功能外，還有模擬量輸入、輸出、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)通信等功能。（3）大型PLC 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)上，最多可達(dá)8192點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器容量在8KB或8KB以上。這種PLC有豐富的I/O 模塊，能適應(yīng)各種控制要求。2 按結(jié)構(gòu)形式分類（1）整體式將PLC的中央處理器單元、輸入、輸出部件安裝在一塊印刷電路板上，并連同電源一起裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，形成一個(gè)箱體。（2）機(jī)架模塊式把PLC的各個(gè)部分制成獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的模塊，主要有CPU模塊（包括存儲(chǔ)器）、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊以及其他各種模塊直接插入機(jī)架底板的插座上即可。 5.2.4 可編程控制器的特點(diǎn)（1）可靠性

45、高，抗干擾能力強(qiáng)這是選擇控制裝置的首要條件?？删幊炭刂破魃a(chǎn)廠家在硬件方面和軟件方面上采取了一系列抗干擾措施。硬件措施：屏蔽、濾波、隔離軟件措施：故障檢測(cè)、信息保護(hù)和恢復(fù)、警戒時(shí)鐘（死循環(huán)報(bào)警）、程序檢驗(yàn)（2）使用靈活，通用性強(qiáng)產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，用戶可靈活選用。軟接線邏輯使得PLC能簡(jiǎn)單輕松的實(shí)現(xiàn)各種不同的控制任務(wù)，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。（3）編程方便，易于掌握 采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語(yǔ)言，直觀易懂；近年來(lái)又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語(yǔ)言 (SFC Sequential Function Chart) ，也稱功能圖，使編程更簡(jiǎn)單方便。 （4）接口簡(jiǎn)單、安裝，維

46、護(hù)方便 、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可編程控制器可直接與現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電設(shè)備相連接，接口電路模塊化，與被控制對(duì)象的硬件連接方式簡(jiǎn)單，接線少、便于維護(hù)。體積小、重量輕、便于安裝。有完善的自診斷和監(jiān)視功能。可編程控制器對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)，通信狀態(tài)，異常狀態(tài)和 I/O 點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示?？梢苑奖愕牟槌龉收显颍杆僮鞒鎏幚?。 （5）功能完善，性價(jià)比高除基本的邏輯控制，定時(shí)計(jì)數(shù)，算術(shù)運(yùn)算外，配合特殊功能模塊可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制， PID 運(yùn)算，過(guò)程控制，數(shù)字控制等功能，還可與上位機(jī)通信、遠(yuǎn)程控制等。 5.2.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石化、電力機(jī)械制造、汽車制造、環(huán)保及娛樂(lè)等各行各業(yè)。5.3主軸電動(dòng)機(jī)控制PLC發(fā)出Y0主軸正轉(zhuǎn)（或Y1主軸反轉(zhuǎn)）信號(hào)以及主軸轉(zhuǎn)速指令時(shí)，代表主軸轉(zhuǎn)速的直流電壓值就會(huì)送入主軸變頻器，主軸變頻器按代表主軸轉(zhuǎn)速的直流電壓值控制主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）起動(dòng)。主軸正轉(zhuǎn)（或反轉(zhuǎn)）起動(dòng)至指定轉(zhuǎn)速時(shí)，主軸變頻器輸出主軸速度到過(guò)信號(hào)給PLC，完成主軸起動(dòng)過(guò)程。主軸的起動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間由主軸變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定。如圖6.3所示。（a）接線圖 （b）梯形圖 （c）助記符語(yǔ)言圖5.3