數(shù)控機(jī)床第8章-數(shù)控機(jī)床電氣控制電路設(shè)計(jì)與案例(2015-08)

【教學(xué)重點(diǎn)】

數(shù)控機(jī)床電氣控制電路是由CNC、伺服系統(tǒng)、PLC和機(jī)床電氣的主電路、電源電路和典型電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)繼電控制電路以及抗電磁干擾和安全防護(hù)等電路綜合設(shè)計(jì)而成。在學(xué)習(xí)完前7章數(shù)控技術(shù)基本原理與典型數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本章通過西門子808D系統(tǒng)在CK6140數(shù)控車床上應(yīng)用和FANUC0i-MateMD系統(tǒng)在XK714A數(shù)控銑床上應(yīng)用的典型設(shè)計(jì)案例，介紹了數(shù)控機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)思路、步驟與方法以及數(shù)控機(jī)床電氣原理圖工程畫法等，從“系統(tǒng)”的角度上做到識(shí)圖、懂圖，有利于讀者進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的安裝、調(diào)試與維修工作。【教學(xué)內(nèi)容】

8.1數(shù)控機(jī)床電氣控制電路概述

8.1.1數(shù)控機(jī)床電氣控制電路構(gòu)成與功能

8.1.2數(shù)控機(jī)床電氣控制電路圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)

8.1.3抗電磁干擾電路設(shè)計(jì)

8.2西門子808D系統(tǒng)CK6140數(shù)控車床電氣控制電路的設(shè)計(jì)

8.2.1CK6140數(shù)控車床控制要求

8.2.2CK6140數(shù)控車床設(shè)計(jì)方案

8.2.3CK6140數(shù)控車床電氣控制電路的設(shè)計(jì)

8.3FANUC0i-MateD系統(tǒng)XK714A數(shù)控銑床電氣控制電路的設(shè)計(jì)

8.3.1XK714A數(shù)控銑床控制要求

8.3.2XK714A數(shù)控銑床設(shè)計(jì)方案

8.3.3XK714A數(shù)控銑床電氣控制電路的設(shè)計(jì)【教學(xué)課時(shí)】6課時(shí)周德卿2015.818.1數(shù)控機(jī)床電氣控制電路概述8.1.1數(shù)控機(jī)床電氣控制電路構(gòu)成與功能

數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床電氣控制電路以數(shù)控計(jì)算機(jī)與伺服系統(tǒng)為控制核心，內(nèi)置PLC及其接口為信息交換中心，輔以機(jī)床電氣的主電路、電源電路和典型電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)繼電控制電路等，完成零件輪廊插補(bǔ)計(jì)算與坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)控制，以及機(jī)床輔助功能(M、S、T)順序控制。數(shù)控機(jī)床電氣控制電路由數(shù)控機(jī)床電氣控制電路是由CNC電路、PLC電路、伺服系統(tǒng)電路、機(jī)床電氣主電路、電源電路和典型電動(dòng)機(jī)繼電控制電路以及抗電磁干擾、安全防護(hù)等電路綜合設(shè)計(jì)而成。圖8-1示出了某數(shù)控車床的機(jī)床電氣主電路與繼電控制電路原理圖(主軸為手動(dòng)分檔變速)。周德卿2015.82圖8-1某數(shù)控車床的機(jī)床主電路與繼電控制電路原理圖周德卿2015.83①主電路如圖8-1左半部分所示。該電路是指3相交流380V電源和起拖動(dòng)作用的電動(dòng)機(jī)之間的電路，它由電源開關(guān)、熔斷器、斷路器或電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的過流過壓觸點(diǎn)、熱繼電器的熱元件、交流接觸器的主觸點(diǎn)、電動(dòng)機(jī)以及其它要求配置的電器如電源變壓器、控制變壓器、變頻器、交流開關(guān)穩(wěn)壓電源等電氣元件連接而成。

這些電氣元器件的選型，按電路的工作電壓、工作負(fù)載和過流、過壓等保護(hù)要求進(jìn)行。在數(shù)控機(jī)床中主電路用來實(shí)現(xiàn)電能的分配，提供機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、輔助控制電動(dòng)機(jī)和液壓、氣動(dòng)裝置等的動(dòng)力電源，並具有短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)等功能。

為了消除外電網(wǎng)波動(dòng)和干擾電磁波影響數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行，有的系統(tǒng)要求在三線交流電源進(jìn)線上加電抗器和電磁濾波噐。在控制要求較高的伺服系統(tǒng)三相電源回路中，一般要通過伺服隔離變壓器供電。

主電路除伺服變壓器外還有機(jī)床控制變壓器，用作繼電控制電路的電源，一般初級(jí)輸入為AC380V，次級(jí)輸出有AC220V、AC24V等，分別接至繼電控制電路、交流開關(guān)穩(wěn)壓電源和機(jī)床局部照明電源等。

交流開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入為AC220V交流電壓，輸出為+24V、+5V直流電壓，供給CNC、伺服驅(qū)動(dòng)器、I/0接口單元等工作直流電源。對(duì)于主回路中容量較大、頻繁通/斷的交流電動(dòng)機(jī)的控制接觸器回路，為了防止其對(duì)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，一般要加裝阻容吸收器（滅弧器）。周德卿2015.84

②

繼電控制電路如圖8-1右半部分所示。該電路主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的主軸正反轉(zhuǎn)、刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)和其它輔助電動(dòng)機(jī)如冷卻、潤(rùn)滑、液壓、排屑、機(jī)械手等電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。

該電路的控制原理同典型的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)控制電路，只是控制觸點(diǎn)的信號(hào)來自CNC數(shù)控單元和I/0接口單元輸出電路中的直流繼電器的常開（或常閉）觸點(diǎn)，如圖8-1中控制主軸電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的直流繼電器KA1、KA2；控制刀架電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的直流繼電器KA4、KA5等，均是由PLC相應(yīng)輸出接口控制的。

同理，為抗電磁干擾需在三相交流接觸器出線端并聯(lián)阻容吸收器如FV2、在直流繼電器線圈兩端需并聯(lián)反向二極管，以抑制直流繼電器線圈通斷時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)。周德卿2015.85

③

CNC接口及系統(tǒng)連接電路、主軸與進(jìn)給伺服系統(tǒng)接口及連接電路。這些電路對(duì)不同的系統(tǒng)有著不同的接口與連接，詳見第7章第7.2節(jié)“典型數(shù)控系統(tǒng)和通信接口與系統(tǒng)連接”。

④PLCI/0接口單元的輸入輸出電路。該電路用來完成NC側(cè)、機(jī)床側(cè)、機(jī)床控制面板、電氣柜內(nèi)繼電控制電路等機(jī)床順序控制開關(guān)信號(hào)的連接。由于在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部是直流弱電信號(hào)，而機(jī)床電氣控制電路是交流強(qiáng)電信號(hào)，為防止電磁場(chǎng)干擾或工頻電壓串入計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中，接口一般都采用光電耦合器進(jìn)行隔離，如第7章圖7-20所示電路。由于I/0接口點(diǎn)數(shù)較多，特別是大型加工中心高達(dá)數(shù)百點(diǎn)，怎樣與CNC數(shù)控單元及內(nèi)置的PLC通信連接上就成了大問題。

一些普及型的數(shù)控系統(tǒng)如西門子808D系統(tǒng)往往采取點(diǎn)到點(diǎn)的匯點(diǎn)/源式的輸入輸出連接方式，雖然直接但是難以在CNC數(shù)控單元背面狹小空間內(nèi)布置更多的端子排或插座等形式接口。

近年來，在開發(fā)的新系統(tǒng)中如西門子828D、FANUC0i-C/D系統(tǒng)，多已采用了Profibus、FSSB、DriveCliq或I/0Link等串行異步通信總線連接方式，解決了CNC、PLC的I/0輸入輸出信號(hào)傳輸問題。不僅減少了電纜連接、安裝連接容易，而且特別適合CNC數(shù)控計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)傳輸，信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院涂垢蓴_性能也大為提高，電路連接也簡(jiǎn)捷。周德卿2015.868.1.2數(shù)控機(jī)床電氣控制電路圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.一個(gè)完整的數(shù)控機(jī)床電氣控制電路圖設(shè)計(jì)應(yīng)包括：

①電氣原理圖(含主電路、繼電控制電路、CNC與伺服系統(tǒng)電路、PLCI/0電路等原理圖)；

②電氣安裝圖(含電氣柜正面或背面電路板、床頭數(shù)控操作箱、機(jī)床側(cè)電動(dòng)機(jī)、位置傳感器和電磁閥等安裝圖)；

③電氣接線圖(含電氣柜與機(jī)床側(cè)電氣設(shè)備、液壓和氣動(dòng)設(shè)備或元件的接線圖等)；

④PLC機(jī)床順序控制梯形圖；

⑤電氣設(shè)備、電氣元器件材料表和選型有關(guān)計(jì)算等。限于篇幅和課程分工，本書重點(diǎn)講述機(jī)床電氣控制電路原理圖，其它部分讀者應(yīng)在“機(jī)床電氣與PLC控制”課程中學(xué)習(xí)。周德卿2015.872.數(shù)控機(jī)床電氣控制電路原理圖繪制要點(diǎn)如下：（1）電路圖中的電氣元器件圖形符號(hào)和標(biāo)注文字等，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中其它電氣器件如電抗器、伺服變壓器、交流開關(guān)穩(wěn)壓電源、阻容吸收器等，則給出產(chǎn)品外形和電氣符號(hào)及有關(guān)接線圖。（2）一般將主電路、控制電路、CNC控制系統(tǒng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路、PLCI/0接口電路等分開繪制。（3）為便于接線施工，常在電路原理圖中標(biāo)注導(dǎo)線截面和電纜型號(hào)；對(duì)電氣元件的技術(shù)數(shù)據(jù)，除在電氣元件明細(xì)表中標(biāo)明外，對(duì)主參數(shù)也可用小號(hào)字標(biāo)在電氣元件代號(hào)或其圖形符號(hào)下方。如圖8-1中，主軸電動(dòng)機(jī)主技術(shù)數(shù)據(jù)為：功率3kW、轉(zhuǎn)速2930r/min，斷路器QF2容量為10A等.（4）為便于閱讀和查找電路各支路聯(lián)系和聯(lián)鎖關(guān)系，可將電路原理圖分成若干圖區(qū)。一般將整張圖紙下方橫坐標(biāo)方向等分為1、2、3…10，縱坐標(biāo)方向等分為A、B、C…G，如圖8-1所示。在每個(gè)接觸器文字符號(hào)下方畫兩條豎線，分成左、中、右3欄，主觸點(diǎn)在圖區(qū)中位置標(biāo)在左邊，常開觸點(diǎn)標(biāo)在中間，常閉觸點(diǎn)標(biāo)在右邊，對(duì)備用觸點(diǎn)標(biāo)為“×”也可不標(biāo)。例如交流接觸器KM1的三個(gè)主觸點(diǎn)標(biāo)為D3，表示在本章圖紙D行3列區(qū)位。對(duì)繼電器線圈沒有主觸點(diǎn)線，其它與接觸器相同。如果圖紙有多張，為表示聯(lián)鎖觸點(diǎn)在其它圖紙上，可在觸點(diǎn)前面加注圖紙張數(shù)號(hào)如1、2、3…。例如2/D8，表示該聯(lián)鎖觸點(diǎn)在第2張圖紙的第D行8列。周德卿2015.88（5）電路圖中電氣元器件常態(tài)位置。在識(shí)讀電路原理圖時(shí)，規(guī)定器件的可動(dòng)部分常表示的是在電器非激勵(lì)或呈斷電不工作狀態(tài)的位置。為與電氣繼電控制電路統(tǒng)一標(biāo)注，在PLCI/0輸入開關(guān)信號(hào)中，應(yīng)盡量用常開觸點(diǎn)，如用常閉觸點(diǎn)輸入，梯形圖中應(yīng)表示為常開接點(diǎn)。

(6)PLC繼電器輸出觸點(diǎn)容量一般很小，電阻負(fù)載為2A/每點(diǎn)，感性負(fù)載為80VA，AC120/240V。如果直接帶交流接觸器與電磁閥等負(fù)載，由于是感性負(fù)載，在通斷頻繁時(shí)極易燒壞PLC內(nèi)部繼電器輸出觸點(diǎn)，需專業(yè)維修人員維修。所以PLC繼電器輸出電路一般不采取直接帶交流接觸器線圈，特別是大功率的接觸器，而是通過DC24V直流中間繼電器過渡。常采用插接式帶浪涌抑制二級(jí)管和工作指示燈的小型直流中間繼電器，查找故障和更換容易。器件外形、結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)見圖8-2。

圖8-2插接式小型直流中間繼電器和電路符號(hào)周德卿2015.898.1.3抗電磁干擾電路設(shè)計(jì)

由上述，數(shù)控機(jī)床電氣控制電路是由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與繼電電氣控制等電路組成的，前兩者是由微處理器電路構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制為主，俗稱“弱電電路”；而最后者是由開關(guān)、按鈕、斷路器、繼電器、接觸器、變壓器、電動(dòng)機(jī)等低壓電器組成的，俗稱“強(qiáng)電電路”。而CNC就安裝在床頭操縱箱中，強(qiáng)電電氣設(shè)備包括弱電轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電的伺服放大器、變頻器等則均安裝在機(jī)床旁邊的電氣柜中，大功率伺服變壓器也安裝在電氣柜近旁;

當(dāng)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)起來后、電器設(shè)備頻繁的通斷、電動(dòng)機(jī)速度及正、反轉(zhuǎn)頻繁的變化等，均會(huì)引起電磁場(chǎng)激烈的變化，在電路里由于浪涌（沖擊）電壓、弧光放電等均會(huì)產(chǎn)生瞬變強(qiáng)脈沖串等干擾電磁波;

再加上大多機(jī)械制造業(yè)廠家擁有各類數(shù)控機(jī)床數(shù)十臺(tái)甚至上百臺(tái)，對(duì)數(shù)控計(jì)算機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器等以“弱電”為主的設(shè)備會(huì)造成強(qiáng)烈的電磁干擾，影響數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。因此在數(shù)控機(jī)床電氣控制電路的設(shè)計(jì)中，必須十分注重抗電磁干擾設(shè)計(jì)!周德卿2015.8101.接地設(shè)計(jì)

接地是安全保護(hù)與抗干擾的重要設(shè)計(jì)，在數(shù)接機(jī)床中分為保護(hù)接地、工作接地和屏蔽接地。(1)保護(hù)接地電氣設(shè)備保護(hù)接地是一種保護(hù)人身和設(shè)備安全、免遭雷擊、漏電、靜電等危害的基本安全措施，機(jī)床的床身、電氣設(shè)備金屬外殼等、電控箱的金屬底板與外殼等應(yīng)與真正大地連接。圖8-4保護(hù)接地連接圖8-3TN-S接地形式周德卿2015.811(2）工作接地

為了保證設(shè)備的正常工作，如直流電源常需要有一極接地，作為參考零電位，其他極與之比較，形成直流電壓，例如±15V、±5V、±24V等；信號(hào)傳輸也常需要有一根線接地，作為基準(zhǔn)電位，傳輸信號(hào)的大小與該基準(zhǔn)電位相比較，這類地線稱工作地線。在系統(tǒng)中一定要注意工作地線的正確接法，否則非但起不到作用反而可能產(chǎn)生干擾，如共地線阻抗干擾、地環(huán)路干擾、共模電流輻射等等。圖8-5單點(diǎn)接地幾種形式周德卿2015.812(3）屏蔽接地

為了抑制噪聲，電纜、變壓器等的屏蔽層需接地，相應(yīng)的地線稱為屏蔽地線。在低阻抗網(wǎng)絡(luò)中，低電阻導(dǎo)體可以降低干擾作用，故低阻抗網(wǎng)絡(luò)常用作電氣設(shè)備內(nèi)部高頻信號(hào)的基準(zhǔn)電平（如機(jī)殼或接地板），連接時(shí)應(yīng)標(biāo)明符號(hào)“”作為屏蔽地。以屏蔽電纜為例，數(shù)控系統(tǒng)中有很多弱信號(hào)傳輸線，傳輸模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，如CNC到伺服驅(qū)動(dòng)信號(hào)線、編碼器反饋電動(dòng)機(jī)位置與速度的信號(hào)線等，它們極易受干擾必須使用屏蔽電纜。

圖8-6屏蔽電纜接地方式a)屏蔽層單端接地b)變頻器電動(dòng)機(jī)電纜雙端接地a)b)周德卿2015.8132.采用隔離變壓器供電設(shè)計(jì)

隔離變壓器是一種應(yīng)用相當(dāng)廣泛的電源線抗干擾器件，它最基本的作用是實(shí)現(xiàn)電路與電路之間的電氣隔離，從而解決地線環(huán)路電流帶來的設(shè)備與設(shè)備之間的干擾。同時(shí)，隔離變壓器對(duì)于抗共模干擾、瞬變脈沖串干擾和雷擊浪涌干擾也能起到很好的抑制作用。為加強(qiáng)屏蔽效果，隔離變壓器的中間屏蔽層需接地。在數(shù)控系統(tǒng)中，常用的隔離變壓器有伺服變壓器和控制變壓器，其產(chǎn)品與電氣符號(hào)如圖8-7所示。

伺服變壓器用于伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力電源供電，將3AC380V交流電壓變?yōu)樗欧?qū)動(dòng)器所需要的動(dòng)力電源如～380V、～200V和～400V的交流電壓。

控制變壓器則用于主電路的控制電路和經(jīng)整流、穩(wěn)壓電路后，供給電氣設(shè)備如CNC、電磁閥、信號(hào)燈、照明燈等直流電源，功率較小只有幾百瓦，一般安裝在電氣柜內(nèi)。控制變壓器的初級(jí)為3AC～380V，次級(jí)通常有～220V、～36V、～24V等多種電壓繞組。

其中～220V支路可通過交流開關(guān)穩(wěn)壓電源，變?yōu)镈C24V，以給CNC、SV和PLCI/0接口等單元供電。交流開關(guān)穩(wěn)壓電源內(nèi)部無工頻變壓器，內(nèi)部電路工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，耗能低、效率高(比普通線性變壓器高近一倍),交流開關(guān)穩(wěn)壓電源產(chǎn)品和電氣符號(hào)見圖8-8。周德卿2015.814

圖8-7伺服變壓器和控制變壓器產(chǎn)品圖與電氣符號(hào)圖a)、b)伺服變壓器產(chǎn)品圖和電氣符號(hào)圖b)、c)控制變壓器產(chǎn)品圖和電氣符號(hào)圖圖8-8交流開關(guān)穩(wěn)壓電源產(chǎn)品和電氣符號(hào)圖a)交流開關(guān)穩(wěn)壓電源產(chǎn)品圖b）電氣符號(hào)圖周德卿2015.8153．對(duì)感性負(fù)載加吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲設(shè)計(jì)

在數(shù)控機(jī)床電氣控制電路中，有很多感性負(fù)載如繼電器、接觸器、電磁閥、電動(dòng)機(jī)等，它們?cè)谕〝鄷r(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖噪聲，特別是大功率器件產(chǎn)生反電勢(shì)與沖擊電流很大。這些會(huì)影響弱電電路設(shè)備的正常工作，必須在感性負(fù)載處加續(xù)流二極管或阻容吸收電路以抑制瞬態(tài)噪聲。其吸收電路的接線方法如圖8-9所示。

a)圖是I/0輸出接口直流線圈并聯(lián)續(xù)流二極管；

b)圖是交流接觸器線圈并聯(lián)阻容吸收器；

c)圖是在三相交流接觸器至電動(dòng)機(jī)相線上并聯(lián)阻容吸收器。阻容吸收電路俗稱滅弧器(因能吸收接觸器接點(diǎn)在斷路時(shí)產(chǎn)生的弧光而得名)，在安裝時(shí)應(yīng)盡量靠近感性負(fù)載，常見阻容吸收器產(chǎn)品如圖8-10所示。周德卿2015.816圖8-9感性負(fù)載并聯(lián)吸收器件和電氣符號(hào)圖a)I/0輸出接口直流線圈并聯(lián)續(xù)流二極管，b)交流接觸器線圈并聯(lián)阻容收收器c)三相交流接觸器至電動(dòng)機(jī)相線上并聯(lián)阻容吸收器圖8-10阻容吸收器（滅弧器）產(chǎn)品外形圖a)單相阻容吸收器b)三相阻容吸收器周德卿2015.8174．電抗器與電源濾波器電路設(shè)計(jì)

通常工廠供電由市電網(wǎng)經(jīng)配電站分配到各車間或分廠，然后分配到各設(shè)備。因電網(wǎng)支路多、設(shè)備多，特別是大型設(shè)備功率大，當(dāng)起停或調(diào)速時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊很大，造成三相電源不平衡、波形畸變、疊加的高次諧波多和功率因素差，這對(duì)數(shù)控機(jī)床特別是對(duì)高精尖大型數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。例如數(shù)控系統(tǒng)所使用的伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器等控制裝置，因?yàn)槎季哂蠵WM逆變主回路，為保護(hù)整流側(cè)器件，要求在三相交流動(dòng)力電源進(jìn)線端安裝電抗器。所以，西門子公司和FANUC公司一般在其中、高檔數(shù)控系統(tǒng)中，均配套供應(yīng)電抗器和濾波器。如圖8-11a)所示的三相交流電抗器，結(jié)構(gòu)類似于變壓器，只不過是3個(gè)電感線圈串接在三相交流電源進(jìn)線中。電源濾波器則是由電感、電容、電阻構(gòu)成的，它不僅可以阻止電網(wǎng)中的噪聲進(jìn)入設(shè)備，也可以抑制設(shè)備產(chǎn)生的噪聲污染電網(wǎng)。圖8-11b)示出了它的電氣圖形符號(hào)與接線。周德卿2015.818圖8-11電抗器與電源濾波器與電氣符號(hào)及接線圖

a)電抗器b)電氣符號(hào)及接線圖周德卿2015.8198.2西門子808D系統(tǒng)CK6140數(shù)控車床電氣控制

電路的設(shè)計(jì)8.2.1CK6140數(shù)控車床控制要求

1.機(jī)床特點(diǎn)

CK6140數(shù)控車床屬于平床身的普及型數(shù)控車床，如圖8-12所示。該車床主軸采用了大直徑內(nèi)孔，三支承結(jié)構(gòu)，進(jìn)口主軸軸承，能承擔(dān)強(qiáng)力、精密切削，可完成內(nèi)外圓柱面、錐面、球面、螺紋及各種曲線回轉(zhuǎn)體表面車削加工。圖8-12CK6140數(shù)控車床機(jī)床由底座、床身、主軸箱、大拖板(縱向拖板)、中拖板(橫向拖板)、電動(dòng)刀架、尾座、防護(hù)罩、電氣柜、CNC操縱箱、冷卻泵、潤(rùn)滑泵、照明等部分組成，有的還有液壓卡盤和液壓頂尖。CK6140數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖8-13所示，主要有主軸傳動(dòng)和刀架進(jìn)給兩大傳動(dòng)系統(tǒng)。

周德卿2015.820圖8-12CK6140數(shù)控車床周德卿2015.821圖8-13CK6140數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖周德卿2015.822CK6140數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)---是由交流異步電動(dòng)機(jī)M2，通過帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸，然后用兩級(jí)齒輪變速與變頻調(diào)速相結(jié)合的方法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以滿足機(jī)械零件切削加工中對(duì)功率與轉(zhuǎn)速的需求。在主軸的尾端還裝有主軸速度編碼器Gs，通過l：l同步帶輪與主軸同步旋轉(zhuǎn)，用于速度測(cè)量和螺紋加工，以使Z向進(jìn)給軸速度與主軸速度同步。

刀架進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)---是由縱向X軸和橫向Z軸伺服電動(dòng)機(jī)M3、M4，分別通過滾珠絲杠來驅(qū)動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)的。運(yùn)動(dòng)位置由內(nèi)裝于電動(dòng)機(jī)尾端同軸上的光電編碼器Gx、Gz測(cè)量與反饋，以按零件輪廓曲線的插補(bǔ)軌跡使刀架作合成矢量運(yùn)動(dòng)，在主軸配合下完成零件的自動(dòng)加工。為了保護(hù)機(jī)床和回參考點(diǎn)還在X軸與Z軸拖板旁邊安裝了X+、X-，Z+、Z-超限行程開關(guān)SQ1、SQ3，SQ4、SQ6和X0、Z0回參考點(diǎn)開關(guān)SQ2、SQ5，它們一般采用組合推壓桿式行程開關(guān)或組合式電感式接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)控車床自動(dòng)換刀---是其基本功能。一般有四方刀架、六方刀架和旋轉(zhuǎn)刀架，分別安裝了4把、6把和多把切削刀具。本機(jī)床是四方刀架，在CNC的內(nèi)置PLC控制下按T指令控制換刀電動(dòng)機(jī)，由實(shí)時(shí)刀位出發(fā)向正方向旋轉(zhuǎn)尋找要換刀的目的刀位，到達(dá)后完成換刀(一般限定15秒內(nèi)完成，否則報(bào)警換刀失敗)，然后電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)反轉(zhuǎn)完成刀具鎖緊(一般只有1-1.5秒，長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)要發(fā)熱燒毀)。刀位檢測(cè)是由刀位發(fā)訊電子盤上的霍爾開關(guān)T1、T2、T3、T4完成的，它安裝在刀架頂端蓋內(nèi)。

此外，該機(jī)床還有M6冷卻液泵電動(dòng)機(jī)，M7潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)等，它們?cè)赑LC控制下按輔助功能M相關(guān)指令完成控制。周德卿2015.823①機(jī)床床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑φ410mm；床鞍上最大回轉(zhuǎn)直徑φ180mm；最大車削直徑φ240；最大車削長(zhǎng)度750mm；②伺服進(jìn)給系統(tǒng)行程：X軸250mm，Z軸800mm；滾珠絲杠螺距：X軸5mm，Z軸10mm；進(jìn)給力矩:X軸6N.m

，Z軸10N.m；快移速度:X軸4m/min，Z軸8m/min；③主軸系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)功率：5.5KW，交流異步電動(dòng)機(jī)；主軸轉(zhuǎn)速范圍：L:70～560，H:560～1440rpm(2檔手動(dòng)齒輪變速與變頻無級(jí)調(diào)速結(jié)合)；④定位精度：X軸0.03mm，Z軸0.04mm；⑤重復(fù)定位精度：X軸0.012mm，Z軸：0.016mm；⑥刀架裝置：電動(dòng)立式四工位刀架，刀方尺寸：25mm×25mm；刀具容量4把，要求能手動(dòng)與按T指令自動(dòng)換刀。2.控制要求周德卿2015.8248.2.2CK6140數(shù)控車床設(shè)計(jì)方案1.系統(tǒng)選型

CK6140數(shù)控車床屬于普及型車床，主要承擔(dān)盤、軸類機(jī)械零件車削加工，速度與精度要求均不高。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求普通車床定位精度在0.03mm左右，重復(fù)定位精度在0.01mm左右，快移速度在6～8米/分。因此，一般普及型數(shù)控系統(tǒng)均可滿足要求，價(jià)格/性能比就成了主要選型依據(jù)。經(jīng)調(diào)研，國(guó)產(chǎn)廣州數(shù)控公司的GSK980T、北京凱恩蒂公司KND100T、華中數(shù)控公司的HNC-21/22等系統(tǒng)價(jià)格便宜、功能齊全，近年來技術(shù)進(jìn)步也很快，均推出了它們的改進(jìn)型產(chǎn)品。國(guó)外系統(tǒng)如FANUC0i-MateTD是0i-TD功能精簡(jiǎn)型系統(tǒng)，精度高、功能強(qiáng)，但價(jià)格與機(jī)械部分相比仍嫌偏高。而西門子公司的808D系統(tǒng)，則是近年來針對(duì)數(shù)控車、銑床推出的高性能經(jīng)濟(jì)型數(shù)控新產(chǎn)品。8O8D系統(tǒng)是基于顯示面板處理器單元即PPU數(shù)控單元和CNC/LCD/MDI三合一緊湊型設(shè)計(jì)，具有高輪廓精度、高動(dòng)態(tài)特性和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。該產(chǎn)品在價(jià)格上與802S、802C數(shù)控系統(tǒng)大體相當(dāng)，但是在性能上卻要優(yōu)異得多，詳見第7章7.1.2節(jié)所述。周德卿2015.825

808D車床數(shù)控系統(tǒng)組成的各單元與系統(tǒng)連接原理如圖8-14所示。

808D數(shù)控系統(tǒng)的CNC，輸出數(shù)字脈沖插補(bǔ)指令信號(hào)，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)系統(tǒng)一樣是通過脈沖/方向接口將位置和速度信息傳遞給V60型驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)行速度調(diào)節(jié)和功率放大，然后驅(qū)動(dòng)的是lFL5型永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)而不是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，并且有內(nèi)置的2500p/r的TTL編碼器，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的位置與速度信號(hào)反饋給V60驅(qū)動(dòng)器，構(gòu)成了速度、電流閉環(huán)控制。這樣的伺服方案可達(dá)到最佳的性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能和較高精確度。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則考慮到價(jià)格性能比因素，未使用808D配套的伺服主軸，而采用三菱公司的FR-A740-7.5K-CH型通用變頻器。由808的PPU數(shù)控單元輸出0-10V模擬量信號(hào)，經(jīng)過變頻器進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)和功率放大，驅(qū)動(dòng)Y132M-4型鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，與兩級(jí)齒輪傳動(dòng)配合構(gòu)成兩檔速度調(diào)節(jié)，外裝1024p/r編碼器測(cè)量并反饋主軸速度至PPU數(shù)控單元。此外，PPU數(shù)控單元內(nèi)置了SIMATICS7-200型PLC，具有6000步梯形圖指令，采用與802S、802C系統(tǒng)相同的點(diǎn)到點(diǎn)匯點(diǎn)/源式接口與連接方式，能完成刀架自動(dòng)換刀、主軸速度與正、反轉(zhuǎn)控制、冷卻液和潤(rùn)滑等輔助功能的順序控制。808D數(shù)控系統(tǒng)的通信接口與系統(tǒng)連接見第7章7.2.3節(jié)所述。顯然，808D數(shù)控系統(tǒng)性能與安裝調(diào)試對(duì)CK6140這樣的普及型數(shù)控車床是很適用的。周德卿2015.826圖8-14808D車床數(shù)控系統(tǒng)組成各單元與系統(tǒng)連接原理圖周德卿2015.8272.設(shè)備選型

由以上分折，CK6140型車床數(shù)控系統(tǒng)各單元設(shè)備選型如下：數(shù)控系統(tǒng)：SINUMERIK808D車削版，帶水平機(jī)床控制面板.

伺服驅(qū)動(dòng)：X軸與Z軸伺服驅(qū)動(dòng)選擇與8O8D配套的SINAMICSV60型驅(qū)動(dòng)器及1FL5型交流永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)，內(nèi)置2500p/r的TTL編碼器。按進(jìn)給切削力矩和進(jìn)給速度要求選擇伺服電動(dòng)機(jī)，X軸伺服電動(dòng)機(jī)；1FT5，6Nm，2000r/min；Z軸電動(dòng)機(jī)：1FT5，10Nm，2000r/min。主軸驅(qū)動(dòng):

對(duì)于數(shù)控車床系統(tǒng)，為解決低速大力矩切削問題，常采用減速齒輪有級(jí)調(diào)速與通用變頻器無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的方案。本車床主軸電動(dòng)機(jī)采用Y132M-4型普通三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，Pe=5.5kW、Ie=13.2A、ne=1440r/min，配套三菱公司的FR-A740-7.5K-CH型通用變頻器，與齒輪變速系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)主軸兩檔轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍：L:70～560，H:560～1440r/min。為了在螺紋車削時(shí)不亂扣，進(jìn)給速度與主軸速度必須同步，一般要外置安裝主軸速度檢測(cè)與反饋編碼器（1024p/r），通常用1：1同步帶輪靠裝主軸。

PLC輔助控制：PPU數(shù)控單元內(nèi)置了SIMATICS7-200型PLC，具有6000步梯形圖指令和適合車削或銑削應(yīng)用而配置的72/48數(shù)字I/O接口?？赏瓿绍嚧驳都茈妱?dòng)機(jī)的自動(dòng)換刀控制、冷卻液控制、超限行程與回參考點(diǎn)控制、主軸速度與正、反轉(zhuǎn)控制等機(jī)床輔助功能的順序控制。其它選型：刀架電動(dòng)機(jī)：三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，Pe=120W、Ie=0.2A、ne=1400r/min。冷卻泵電動(dòng)機(jī)：三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，Pe=90W、Ie=0.18A、ne=1400r/min。潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)：AC220V，35W，0.3A，1350r/min。周德卿2015.8288.2.3CK6140數(shù)控車床電氣控制電路的設(shè)計(jì)

CK6140數(shù)控車床電氣控制電路包括主電路電路圖、控制電路電路圖、主軸驅(qū)動(dòng)電路圖、X軸和Z軸伺服驅(qū)動(dòng)電路圖以及PLC的I/0輸入輸出信號(hào)電路圖等，本案例繪出了6張電路設(shè)計(jì)圖，編號(hào)為CK6140-1～CK6140-6，圖8-15～圖8-20所示。工廠原用工程圖是A4圖幅，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)展看和施工。本書為了方便讀者看圖、讀圖、尋找連鎖關(guān)系和減少篇幅，對(duì)圖表示的內(nèi)容按功能進(jìn)行了合并畫法，并在連鎖接點(diǎn)下面進(jìn)行標(biāo)示。例如第2張電路圖“控制回路電路”的刀架正轉(zhuǎn)接觸器KM3線圈通電后，3個(gè)常開主觸點(diǎn)閉合，刀架電動(dòng)機(jī)M5正轉(zhuǎn)。該連鎖接點(diǎn)位置在第l張電路圖紙的第D行第7列圖區(qū)，表示為1/D7。為減小幅面，簡(jiǎn)化了圖框；為電路圖面清晰，略去了導(dǎo)線截面等圖示。周德卿2015.829圖8-15CK6140數(shù)控車床主電路電路圖(CK6140-1)周德卿2015.830圖8-16CK6140數(shù)控車床主回路與控制回路電路圖(CK6140-2)周德卿2015.831圖8-17CK6140數(shù)控車床主軸驅(qū)動(dòng)控制電路圖(CK6140-3)周德卿2015.832圖8-18CK6140數(shù)控車床X軸伺服驅(qū)動(dòng)電路圖(CK6140-4)周德卿2015.833圖8-19CK6140數(shù)控車床Z軸伺服驅(qū)動(dòng)電路圖(CK6140-5)周德卿2015.834圖8-20CK-6140數(shù)控車床PLC的I/0輸入輸出信號(hào)電路圖(CK6140-6)周德卿2015.8356.PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)

CK6140數(shù)控車床內(nèi)置PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)，包括操作面板、主軸速度與正反轉(zhuǎn)控制、伺服進(jìn)給使能控制、X軸和Z軸超限行程保護(hù)、回參考點(diǎn)以及安全保護(hù)等梯形圖程序設(shè)計(jì)。因比較復(fù)雜，請(qǐng)讀者參考書后有關(guān)PMC控制的參考資料。7.其它設(shè)計(jì)

①抗干擾設(shè)計(jì)。從以上電路看，CNC數(shù)控計(jì)算機(jī)與很多設(shè)備相連，有眾多接口進(jìn)行信號(hào)傳輸，有強(qiáng)電也有弱電，有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)，而且系統(tǒng)對(duì)速度與精度要求很高，所以CNC系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)極為重要，需要特別注意抗干擾設(shè)計(jì)問題（詳見8.1.3節(jié)）。例如本設(shè)計(jì)采取了地線PE的系統(tǒng)連接，從控制器到電動(dòng)機(jī)及變壓器的鐵芯都接PE；從CNC發(fā)出到伺服驅(qū)動(dòng)器的指令信號(hào)和由編碼器反饋的速度與位置信號(hào)，都是弱電易受干擾的信號(hào)，設(shè)計(jì)中均使用了屏蔽電纜傳輸，金屬屏蔽網(wǎng)需接地；對(duì)交流接觸器或直流繼電器在通斷時(shí)，易產(chǎn)生弧光或反電勢(shì)干擾，設(shè)計(jì)中分別采用了滅弧器和反向二極管進(jìn)行吸收與旁路；對(duì)要求較高的伺服系統(tǒng)電源，一般都采用專用伺服變壓器與外電網(wǎng)隔離，甚至在電源進(jìn)線上加裝電抗器、濾波器，以濾去外電網(wǎng)進(jìn)來的干擾波。

②電氣控制柜設(shè)計(jì)。電控柜內(nèi)布置有主軸變頻器、X軸和Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器、PLC的I/0接口板、隔離變壓器、交流開關(guān)穩(wěn)壓電源、電源總開關(guān)和主回路的各支路斷路器、交流接觸器、直流繼電器以及電氣柜進(jìn)出線接線端子板等電氣元件，它們都是數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，伺服變壓器因體積大還要通風(fēng)散熱，一般置于柜外。電控柜要注意通風(fēng)和防塵設(shè)計(jì)，各部件和元器件之間要有合理間距，以便于散熱和維修。此外電控柜要與車間保護(hù)地PE連接，柜內(nèi)走線一般使用走線槽，但要注意高、低壓分開；交、直流分開；強(qiáng)電、弱電分開等原則，以最大限度的減少干擾。8.3FANUC0i-MateD系統(tǒng)XK714A數(shù)控銑床電氣控制電路的設(shè)計(jì)8.3.1XK714A數(shù)控銑床控制要求1.機(jī)床特點(diǎn)

XK714A數(shù)控銑床，呈十字型床身布局。如圖8-21所示，該銑床主要由底座、立柱、工作臺(tái)、主軸箱、電氣控制柜、CNC系統(tǒng)、冷卻、潤(rùn)滑等部分組成。機(jī)床的立柱、工作臺(tái)安裝在底座上，前床身橫置工作臺(tái)，與主軸軸線重直，可作X、Y坐標(biāo)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸箱連接滑臺(tái)在立柱上下移動(dòng)，做Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。因主軸配重有平衡裝置，能確保Z軸運(yùn)行平穩(wěn)。圖中沒有加防護(hù)罩。主軸箱上裝有打刀缸機(jī)構(gòu)，配有刀具松/緊電磁閥，控制氣動(dòng)系統(tǒng)在手動(dòng)/MDI方式下，實(shí)現(xiàn)夾緊或松開加工刀具，打刀缸產(chǎn)品及氣動(dòng)系統(tǒng)如圖8-22所示。為了在換刀時(shí)，先將主軸錐孔內(nèi)的灰塵清除，還配備了主軸吹氣電磁閥。在主軸箱上裝有打刀缸氣缸行程開關(guān)，以控制氣缸的夾緊與松開。在換刀操作時(shí)，不允許執(zhí)行零件輪廓程序，這些都由PLC控制。

周德卿2015.837圖8-21XK714A數(shù)控銑床圖8-23XK714A數(shù)控銑床傳動(dòng)簡(jiǎn)圖周德卿2015.838圖8-22打刀缸產(chǎn)品與氣動(dòng)系統(tǒng)圖a)打刀缸產(chǎn)品圖b)打刀缸氣動(dòng)系統(tǒng)圖周德卿2015.839

XK714A數(shù)控銑床傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖8-23所示。主要有刀具進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)兩大傳動(dòng)系統(tǒng)。刀具進(jìn)給是由X、Y坐標(biāo)軸伺服電動(dòng)機(jī)M2、M3驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)與Z坐標(biāo)軸伺服電動(dòng)機(jī)M4驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)合成運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。

機(jī)床工作臺(tái)左、右運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄坐標(biāo)，由伺服電動(dòng)機(jī)通過同步帶帶動(dòng)滾珠絲杠和螺母驅(qū)動(dòng)。工作臺(tái)前、后運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閅坐標(biāo)，由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)同步齒形帶、帶輪和滾珠絲杠與螺母驅(qū)動(dòng)。它們均由直線滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向與支承。主軸箱的上、下運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閆坐標(biāo)，其運(yùn)動(dòng)由帶抱閘的伺服電動(dòng)機(jī)通過同步齒形帶及帶輪、滾珠絲杠和螺母驅(qū)動(dòng)，Z軸需要帶抱閘的伺服電動(dòng)機(jī)，是為了防止斷電時(shí)由于滑臺(tái)自重會(huì)順豎直的滾珠絲杠向下滑動(dòng)的問題。

機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主要提供在恒功率轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的零件切削，由三相異步電動(dòng)機(jī)M1經(jīng)同步帶及帶輪傳至主軸，采用通用變頻器或伺服主軸驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)主軸的無級(jí)調(diào)速。

為保護(hù)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)安全，各坐標(biāo)軸還設(shè)有組合式行程開關(guān)，如“回參考點(diǎn)”開關(guān)SQ2(X0)、SQ5(Y0)、SQ8(Z0)；“超程報(bào)警”開關(guān)SQ1(X+)、SQ3(X-)；SQ4(Y+)、SQ6(Y-)；SQ7(Z+)、SQ9(Z-)。“超程急?！遍_關(guān)SQ10(X++)、SQ11(X--)；SQ12(Y++)、SQ13(Y--)；SQ14(Z++)、SQ15(Z--)。此外，還有冷卻泵和潤(rùn)滑泵，解決刀具的切削冷卻和機(jī)床的潤(rùn)滑問題，它們分別由三相異步電動(dòng)機(jī)M5、M6驅(qū)動(dòng)；主軸風(fēng)機(jī)M7、驅(qū)動(dòng)器風(fēng)機(jī)M8，解決電機(jī)散熱問題。周德卿2015.8402.控制要求（1）機(jī)床參數(shù)工作臺(tái)尺寸(長(zhǎng)×寬)：1270×400mm；工作臺(tái)最大承載：380kg；工作臺(tái)最大行程：X=800mm；Y=400mm；Z=500mm；工作臺(tái)T形槽(寬×個(gè)數(shù))=16mm×3；工作臺(tái)高度=900mm

主軸錐度：BT40；主軸端到工作臺(tái)距離85-585mm；主軸中心至立柱面：423mm；工作臺(tái)內(nèi)側(cè)至立柱面85-535mm；（2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)行程：X軸800mm，Y軸400mm，Z軸500mm；進(jìn)給力矩:X軸7N.m

，Y軸7N.m

，Z軸11N.m；快移速度:X軸/Y軸/Z軸:10m/min；進(jìn)給速度：6～8m/min；（3）主軸系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)功率：5.5KW，交流異步電動(dòng)機(jī)；主軸轉(zhuǎn)速范圍：恒功率調(diào)速范圍為：60～4500r/min，最高轉(zhuǎn)速：10000r/min；（4）定位精度：X軸/Y軸/Z軸:0.01mm/300mm；（5）重復(fù)定位精度：X軸/Y軸/Z軸：0.007mm；周德卿2015.8418.3.2XK714A數(shù)控銑床設(shè)計(jì)方案1．系統(tǒng)選型

XK714A數(shù)控銑床屬于普及型銑床，主要承擔(dān)中、大批量復(fù)雜形狀表面和型腔類零件的銑削加工。對(duì)精度與速度有一定要求，且價(jià)格不能太高，要與普及型加工中心拉開一定檔次。適合此要求并被廣為采用的數(shù)控系統(tǒng)是日本FANUC公司的FS0i-MateMD系統(tǒng)，近年來西門子公司的808D系統(tǒng)的總線型版808DADVANCE也受到歡迎。這兩個(gè)系統(tǒng)都采用了它們高檔系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)，如80位浮點(diǎn)數(shù)納米級(jí)插補(bǔ)計(jì)算軟件，數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)放大器、高速矢量控制伺服技術(shù)和總線技術(shù)等，因此系統(tǒng)精度高、速度快、可靠性高。例如FS0i-MateMD就是FS-0iD的功能精簡(jiǎn)型。將進(jìn)給軸數(shù)由4軸減為3軸，取消Ethernet以太網(wǎng)接口，將原配套的αi高性能型模塊式的伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)，改換為βi經(jīng)濟(jì)型一體式結(jié)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)。而且由于采用了FSSB伺服總線(光纖電纜)和I/0Link輸入/輸出總線，使安裝與調(diào)試大為簡(jiǎn)化，可靠性大為提高。因此，F(xiàn)S0i-MateMD系統(tǒng)很適合普及型數(shù)控銑床和普及型加工中心使用，控制精度與速度都能達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普及型數(shù)控銑床的要求。周德卿2015.8422.設(shè)備選型

由以上分析，XK714A數(shù)控銑床數(shù)控系統(tǒng)各單元設(shè)備選型如下：數(shù)控系統(tǒng)：FS0i-MateMD銑削版，3軸3聯(lián)動(dòng)和1個(gè)主軸，帶水平機(jī)床控制面板和全部連接電纜。伺服驅(qū)動(dòng)：X軸、Y軸、Z軸伺服驅(qū)動(dòng)選擇與FS0i-MateMD配套的βiS型（低壓200V）一體式結(jié)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器SVPM320/20/20-5.5i：該型驅(qū)動(dòng)器是3個(gè)進(jìn)給軸+l個(gè)主軸整體結(jié)構(gòu)。按進(jìn)給切削力矩和進(jìn)給速度要求選擇伺服電動(dòng)機(jī)：X軸/Y軸永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)，β8/3000is，7Nm，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min；Z軸永磁同步電動(dòng)機(jī)：β12/3000is，11Nm，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min，帶DC24V制動(dòng)器。主軸驅(qū)動(dòng):

對(duì)于數(shù)控銑床的銑削加工一般切削量不大，對(duì)低速切削大力矩要求不高，一般不采用減速齒輪有級(jí)調(diào)速，通常采用模擬主軸的通用變頻器無級(jí)調(diào)速或采用數(shù)字串行主軸。本銑床主軸采用β6/10000i型數(shù)字串行主軸一體式驅(qū)動(dòng)器SVPM320/20/20-5.5i，驅(qū)動(dòng)β6/10000i型5.5kW三相交流感應(yīng)主軸電動(dòng)機(jī)，連續(xù)30分鐘輸出功率7.5kW，恒功率轉(zhuǎn)速范圍為60-4500r/min，轉(zhuǎn)出轉(zhuǎn)矩為26.3N.m，最高轉(zhuǎn)速10000r/min。周德卿2015.843PLC輔助控制（FANUC又稱PMC）：

FS0i-MateMD的數(shù)控單元內(nèi)置了OiMate-DPMC/L型PLC，程序容量為8000步，DI/D0為1024/1024點(diǎn)，可完成銑床的換刀控制、冷卻液控制、超限行程與回參考點(diǎn)控制、主軸速度與正、反轉(zhuǎn)控制等機(jī)床輔助功能的順序控制。其它選型：冷卻泵電動(dòng)機(jī)：Y2-801-2，三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定功率0.75kW，1.83A，2830r/min；潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)：A02-5624，三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定功率90W，0.4A，1400r/min。此外，還有打刀缸換刀夾緊/放松電磁閥與吹氣電磁閥等。周德卿2015.8443.機(jī)床控制面板

根據(jù)本銑床操作特點(diǎn)，為降低成本擬自行設(shè)計(jì)機(jī)床控制面板，與CNC面板一體放置在床頭操縱箱中，其布置如圖8-24所示。

在機(jī)床控制面板背面設(shè)計(jì)了一個(gè)印制電路板，操作按鍵直接焊接在印制板上。電源開、電源關(guān)、進(jìn)給倍率修調(diào)開關(guān)和方式選擇開關(guān)、程序保護(hù)開關(guān)、循環(huán)啟動(dòng)和進(jìn)給保持按鈕以及手輪等電氣器件則裝在面板上，然后通過裝于