ck6140數(shù)控車床電氣控制設(shè)計(jì)

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1、 電 子 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 論文題目：CK6140電氣控制設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心（或辦學(xué)單位）：電子科技大學(xué)四川科技職業(yè)學(xué)院助學(xué)點(diǎn) 指導(dǎo)老師：楊曉華 職 稱： 副教授 學(xué)生姓名：孫若旂 學(xué) 號(hào): Z010812371002 專 業(yè)：機(jī)械制造與自動(dòng)化 電子科技大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院 制 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 2014年 09月 1日 電 子 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 題目： CK6140電氣控制設(shè)計(jì)

2、 任務(wù)與要求： 1.分析CK6140的電氣控制原理和設(shè)計(jì)CK6140的電氣控制工程圖 2.了解電氣控制元件的選型方法和工作原理 3.掌握控制電路分析方法并繪制CK6140的電氣控制工程圖 時(shí)間： 2014 年 7 月15 日 至 2014 年 9月 11 日 共 8 周 學(xué)習(xí)中心：（或辦學(xué)單位）電子科技大學(xué)四川科技職業(yè)學(xué)院助學(xué)點(diǎn) 學(xué)生姓名：孫若旂 學(xué) 號(hào)：Z010812371002 專業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 指導(dǎo)單位或教研室：電子科技大學(xué)四川科技職業(yè)學(xué)院助學(xué)點(diǎn) 指導(dǎo)

3、教師： 楊曉華 職 稱：副教授 電子科技大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院 制 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 2014年 09月 1日 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表 日期 工作內(nèi)容 執(zhí)行情況 指導(dǎo)教師簽名 7月1日-7月10日 進(jìn)行畢業(yè)資料的收集和整理 7月10日-7月25日 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7月25日-8月5日 經(jīng)中斷檢查后，對(duì)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行修改及完善 8月5日-8月25日 論文的構(gòu)思、修改及撰寫 8月27日 論文的打印及裝訂 8月29日前 將論文由網(wǎng)上發(fā)給指導(dǎo)教師 9月11日 論文提交

4、 指導(dǎo)教師對(duì) 進(jìn)度計(jì)劃實(shí) 施情況總評(píng) 簽 名： 年 月 日 本表作為評(píng)定學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一。 摘要 數(shù)控技術(shù)發(fā)展飛速的今天，數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，數(shù)控機(jī)床是數(shù)控制造業(yè)的核心，本文主要介紹了對(duì)數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程。 CK6140數(shù)控車床，對(duì)其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)使尤為重要的，其內(nèi)容包括強(qiáng)電設(shè)計(jì)、弱點(diǎn)設(shè)計(jì)、PLC輸入輸出及接口設(shè)計(jì)，繪制出整個(gè)機(jī)床的電氣系統(tǒng)原理圖等。 本設(shè)計(jì)給出了整個(gè)機(jī)床的原理圖繪制過(guò)程，重點(diǎn)部分模塊

5、化，較詳細(xì)地介紹了各個(gè)部分的功能及用途。分為 380V強(qiáng)電回路，控制回路，PLC輸入輸出控制，主軸驅(qū)動(dòng)模塊和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)模塊，并介紹了相關(guān)的電氣知識(shí)。 通過(guò)本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)可以基本上掌握數(shù)控車床的電氣原理，以及基本的電氣常識(shí)，使讀者無(wú)論是從整體上還是各個(gè)模塊中都能夠了解到數(shù)控車床相關(guān)的一系列電氣知識(shí)。 關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控車床；主電路；控制電路；PLC控制；電氣原理圖 Abstract The numerical controls that the technique development fast today, the numerical

6、 controls technique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machine is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control the processed that the electricity system of lather design. CK614

7、0 NC lathe, as to it's the electricity system design make is important, its contents includes a strong electrically design, weakness design, PLC importation output and Interface design, draw the electricity system principle diagram of a the whole tool machine etc.. This principle diagram which desi

8、gns to the whole tool machine draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation outputs a control, the principal axis drives a mold

9、piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge. Through this design system can basically control numerical control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lathe

10、r related series of electricity knowledge from wholly the top still each mold piece. Key Words：NC system; NC lathe; Main circuit; Control circuit; PLC control; Electric principle charts 目錄 第一章 前 言 1 第一節(jié) 數(shù)控車床的發(fā)展及方向 1 第二節(jié) CK6140主要功能及配置 3 第三節(jié) CK6140車床

11、的型號(hào)意義及參數(shù) 4 第四節(jié) CK6140車床的基本組成 5 第五節(jié) 數(shù)控車床CK6140的工作原理 7 第二章 CK6140的西門子數(shù)控系統(tǒng)的選用 8 第一節(jié) 西門子數(shù)控系統(tǒng)概述 8 第二節(jié) 西門子數(shù)控系統(tǒng)802D在CK6140車床上的選用 9 第三章　CK6140的常用電氣元件的選用 11 第一節(jié) CK6140的交流電動(dòng)機(jī)選取 11 第二節(jié) CK6140的斷路器的選擇方法 12 第三節(jié) CK6140的熔斷器選用 15 第一小節(jié) 熔斷器選型依據(jù) 15 第二小節(jié) 熔斷器選用類型 16 第四節(jié) 接觸器的選用 17 第五節(jié) 繼電器的

12、選用 19 第一小節(jié) 時(shí)間繼電器的選用 19 第二小節(jié) 熱繼電器的選用 20 第三小節(jié) 中間繼電器的選用 20 第六節(jié) 電氣柜的選用 21 第一小節(jié) 電氣柜的內(nèi)布局設(shè)計(jì) 21 第二小節(jié) 電氣柜的內(nèi)布局設(shè)計(jì) 21 第四章CK6140的PLC控制電路設(shè)計(jì) 22 第一節(jié)CK6140對(duì)電氣控制線路方案設(shè)計(jì)的要求 22 第二節(jié) 主要的電氣元件選用明細(xì)表 23 第三節(jié) 主回路設(shè)計(jì) 24 第四節(jié) PLC控制回路設(shè)計(jì) 26 第一小節(jié) 主軸電動(dòng)機(jī)M1的PLC控制 28 第二小節(jié) 刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC控制 28 第三小節(jié) 其它部分控制

13、電路 29 第五章 繪制綜合電氣控制原理圖 29 結(jié)束語(yǔ) 31 謝辭 32 參考文獻(xiàn) 33 電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）　　　　　　　　　　　　　　　　CK6140電氣控制設(shè)計(jì) 第一章 前 言 第一節(jié) 數(shù)控車床的發(fā)展及方向 20世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。 采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在40年代初，由美國(guó)北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation

14、）實(shí)現(xiàn)的。他們?cè)谥圃祜w機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。1946年世界上誕生了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上。1952在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)的機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化. 在此以后，從1960年開(kāi)始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。然而數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲

15、面零件。然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒(méi)有得到推廣使用。 70年代，出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路和小型計(jì)算機(jī)，特別是微處理器的研制成功，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)體積小、運(yùn)算速度快、可靠性提高、價(jià)格下降，使數(shù)控系統(tǒng)總體性能、質(zhì)量有了很大提高，數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)有了新的突破，同時(shí)隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡(jiǎn)稱為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。從這些年數(shù)控機(jī)床的發(fā)展可以看出，它正向著高精度、多功能、高速化。 （1） 1、高精度化 （2） 當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品對(duì)

16、精度的要求越來(lái)越高，近十年來(lái)，普通數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密加工中心則從3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)（0.01μm）。超精密加工機(jī)床在向更高精度（納米級(jí)）發(fā)展的同時(shí)，也向高效率、和大型化發(fā)展。 （3） 2、高速度化 （4） 提高生產(chǎn)效率是機(jī)床技術(shù)發(fā)展的永恒主題，這也表現(xiàn)在提高機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速上。中等規(guī)格的機(jī)加中心的最高轉(zhuǎn)速為4000-6000rpm，到了九十年代，則達(dá)到8000-12000rpm;另一方面，坐標(biāo)軸的快速移動(dòng)速度的提高，換刀時(shí)間和托盤交換時(shí)間等非切削時(shí)間的縮短，也使機(jī)床的加工效率大幅提高。 （5） 3、高柔性化 （

17、6） 當(dāng)代產(chǎn)品的多樣化和個(gè)性化，對(duì)機(jī)床提出了更高的柔性加工要求。如銑削加工中心可以銑削、鉆孔、攻絲等。這種將各種加工功能在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行集成，均是為了在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成對(duì)零件的不同加工要求，這充分展示了機(jī)床加工的柔性，并有利于提高加工精度。 （7） 4、高自動(dòng)化 （8） 自動(dòng)化是指在全部加工過(guò)程中，減少“人”的介入，而能自動(dòng)地完成規(guī)定的任務(wù)。傳統(tǒng)的自動(dòng)化往往與大批量生產(chǎn)聯(lián)系在一起，使用大量的專用設(shè)備和組合機(jī)床。而目前可以通過(guò)數(shù)控機(jī)床和機(jī)械加工中心，既可在大批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，也可在小批量、多品種產(chǎn)品生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。 （9） 5、造型宜人化 （10） 好的數(shù)控機(jī)床不

18、僅功能齊全、操作安全可靠、性能良好，而且要成為外觀宜人和符合操作人體學(xué)的一件藝術(shù)品。 （11） 6、操作簡(jiǎn)單化 （12） 從LED顯示到TFT液晶顯示，操作從按大量按鈕到菜單選擇甚至對(duì)話框操作使操作越來(lái)越簡(jiǎn)單，顯示信息越來(lái)越多、越來(lái)越明快。 （13） 7、綠色化 （14） 21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中不使用切削液進(jìn)行的切削。不過(guò)，對(duì)于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用

19、，故又出現(xiàn)了使用極微量潤(rùn)滑（MQL）的準(zhǔn)干切削。 （15） 8、高可靠性 （16） 大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得數(shù)控機(jī)床越來(lái)越可靠。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床的這些特點(diǎn)也使得機(jī)床的數(shù)控化不僅從傳統(tǒng)的銑、銼、車、鉆一類切削機(jī)床，日益廣泛地向磨床、壓力機(jī)等塑性加工機(jī)床、繪圖機(jī)、氣割機(jī)等特殊加工設(shè)備方面發(fā)展,也向柔性制造系統(tǒng)(FMS)，高速機(jī)床、專業(yè)機(jī)床發(fā)展。 第二節(jié) CK6140主要功能及配置 CK6140數(shù)控臥式車床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，導(dǎo)軌采用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，X軸燕尾槽導(dǎo)軌經(jīng)超音頻淬火,可進(jìn)行機(jī)械零件的粗加工及精加工，結(jié)構(gòu)可靠，操作方便，經(jīng)濟(jì)使用?？刂葡到y(tǒng)功

20、能齊全，可靠性高。該機(jī)床可滿足眾多行業(yè)的需要，如：汽車、拖拉機(jī)、軍工、機(jī)械等行業(yè)。本機(jī)床特別適合軸類、盤類零件的內(nèi)外圓柱的表面、錐面、螺紋、鉆孔、鉸孔及曲面回轉(zhuǎn)體等零件進(jìn)行高效、大批量的車削加工. 基本配置： （1）機(jī)床采用臥式平床身結(jié)構(gòu)，床身及床腿采用樹(shù)脂砂鑄造，時(shí)效處理， 導(dǎo)軌采用高頻淬火，整體剛性強(qiáng)。 （2）主傳動(dòng)采用變頻電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)三檔，檔內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速。 （3）進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服電機(jī)，精密滾珠絲杠，高剛性精密復(fù)合軸承結(jié)構(gòu)。定位準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率高。 （4）配置立式四工位刀架。 （5）配有獨(dú)立的集中潤(rùn)滑器對(duì)床鞍及機(jī)床滑板進(jìn)行自動(dòng)潤(rùn)滑。主

21、軸箱配有獨(dú)立潤(rùn)滑系統(tǒng)。 （6）機(jī)床配有獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)。 （7）主控制系統(tǒng)為SIEMENS 802D。 （8）大孔徑主軸，其主軸通孔直徑Φ60，能通過(guò)較大直徑的棒料。主軸扭矩大，剛性強(qiáng)，可強(qiáng)力切削。 第三節(jié) CK6140車床的型號(hào)意義及參數(shù) 按照金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法，ck6140含義如下： C：類型號(hào)，車床類；K：數(shù)控，6：組別代號(hào)，表示落地及臥式車床組； 1：系列代號(hào)，代表臥式車床系；40：主參數(shù)，最大加工直徑為400mm。 CK6140基本技術(shù)參數(shù) 床身上最大回轉(zhuǎn)直

22、徑（mm） φ400 滑板上最大回轉(zhuǎn)直徑(mm) φ180 頂尖間距離(mm) 570 橫向X軸/縱向Z軸最大行程(mm) 245/435 X/Z軸快速進(jìn)給(m/min) 6/8 主軸轉(zhuǎn)速范圍（無(wú)級(jí)）(r.p.m) 180-3000 主軸錐孔/主軸通孔直徑(mm) MS6#/φ52 最大刀具尺寸(mm) 20×20 刀架 排刀架或電動(dòng)刀架可由用戶選 最小輸入單位(mm) 0.001 重復(fù)定位精度(mm) 0.007/0.008 加工零件的表面粗糙度 ≤Ra0.8μm(有色金屬) ≤Ra1.6μm(鋼件) 尾座套筒直徑/行程

23、(mm) φ65/100 尾座套筒錐孔 MS4 機(jī)床外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)(mm) 1815×1170×1640 機(jī)床凈重（整體床座）(kg) 1950 第四節(jié) CK6140車床的基本組成 數(shù)控車床一般由程序載體、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置（或稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床機(jī)械部件及測(cè)量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控車床的組成（圖1-6）。 ⑴、程序載體 在零件加工程序中，包括機(jī)床上刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)（進(jìn)給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運(yùn)動(dòng)等

24、。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲(chǔ)在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過(guò)數(shù)控機(jī)床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。 ⑵、CNC單元 CNC單元是數(shù)控機(jī)床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個(gè)部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 ⑶輸入/輸出設(shè)備 輸入裝置將各種加工信息傳遞于計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已淘汰，后發(fā)展成盒式磁帶，再發(fā)展成鍵盤、磁盤等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現(xiàn)通用DN

25、C網(wǎng)絡(luò)通訊串行通信的方式輸入。 輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機(jī)床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機(jī)床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時(shí)間后，再將輸出與原始資料作比較、對(duì)照，可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。 ⑷伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。它的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)脈沖信號(hào)使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)微小距離。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，整個(gè)機(jī)床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)直接影響機(jī)床

26、加工的速度、位置、精度、表面粗糙度等，是數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵部件。 ⑸驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 最后加工出圖紙所要求的零件。伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置可合稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī)床工作的動(dòng)力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施，所以，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。 ⑹可編程控制器（PLC） 可編程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設(shè)備

27、的邏輯置的目的是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開(kāi)關(guān)控制。PLC己成為數(shù)控機(jī)床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制。 ⑺測(cè)量反饋裝置 測(cè)量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測(cè)距儀、磁柵等。通常安裝在機(jī)床的工作臺(tái)或絲杠上，它把機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，以控制機(jī)床向消除該誤差的方向移動(dòng)。 (9)機(jī)床機(jī)械部件 數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置、自動(dòng)換刀裝置（ATC）等組成。 第

28、五節(jié) 數(shù)控車床CK6140的工作原理 電 氣 回 路 輔 助 裝 置 PLC 主軸伺服單元 操 作 面 板 主軸驅(qū)動(dòng)裝置 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 測(cè)量反饋裝置 進(jìn)給伺服單元 輸入/輸出 設(shè) 備 CNC單元 機(jī) 床 機(jī) 械 部 件 圖1-5 如圖1-5在數(shù)控車床上加工零件通常經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟： （1）首先根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。 （2）用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單； 或用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。 （3）將加工程序的內(nèi)容以代碼形式

29、完整記錄在信息介質(zhì)（如穿孔帶或磁帶）上。 （4）通過(guò)閱讀機(jī)把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸送給數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過(guò)數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的數(shù)控單元（MCU）。 （5）數(shù)控裝置將所接受的信號(hào)進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號(hào)形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng) 發(fā)出執(zhí)行的命令。 （6）伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動(dòng)車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使車床自動(dòng)完成相應(yīng)零件的加工。 第二章 CK6140的西門子數(shù)控系統(tǒng)的選用 第一節(jié) 西門子數(shù)控系統(tǒng)概述 數(shù)控

30、系統(tǒng)（CNC）是按照零件加工程序的數(shù)值信息指令進(jìn)行控制，使機(jī)床完成工作運(yùn)動(dòng)并加工零件的一種控制系統(tǒng)。德國(guó)SIEMENS公司是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的世界著名廠家，從20世紀(jì)70年代以來(lái)問(wèn)世，，西門子數(shù)控系統(tǒng)(SINUMERIK)發(fā)展了很多代。目前在廣泛使用的主要有802、810、840等幾種類型。本次設(shè)計(jì)采用SIEMENS 802D.其構(gòu)成只需很少的部件。SINUMERIK系列數(shù)控產(chǎn)品，能滿足各種控制領(lǐng)域不同的控制需求開(kāi)放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，適于操作、編程和監(jiān)控。 西門子數(shù)控系統(tǒng)組成: 西門子數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)控機(jī)床用可編程控制器（PLC）、驅(qū)動(dòng)裝置、CNC裝置組成。 1、數(shù)控機(jī)床用可編程

31、控制器（PLC） 采用PLC提高了CNC系統(tǒng)的靈活性、可靠性和利用率，并使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 2、驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置由執(zhí)行元件（如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交/直流伺服電動(dòng)機(jī)）和相應(yīng)的控制電路組成，包括機(jī)床的主驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置接受來(lái)自CNC裝置的位置指令脈沖或速度控制指令，由控制單元控制電動(dòng)機(jī)，按指令要求驅(qū)動(dòng)機(jī)床相關(guān)的運(yùn)動(dòng)部件，已指定速度進(jìn)行位置移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。 3、CNC裝置 CNC裝置由硬件和軟件組成。硬件由微處理器、存儲(chǔ)器、位置控制、輸入輸出接口組成。軟件在硬件的支持下運(yùn)行，離開(kāi)軟件硬件將無(wú)法工作。在系統(tǒng)軟件的控制下，CNC裝置對(duì)輸入的加工程序自動(dòng)進(jìn)行處理并發(fā)出相應(yīng)的控制指令及驅(qū)動(dòng)控

32、制信號(hào)。 第二節(jié) 西門子數(shù)控系統(tǒng)802D在CK6140車床上的選用 由于作為在學(xué)校學(xué)生實(shí)訓(xùn)使用的機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)選用應(yīng)從伺服系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和使用的普遍性，最適于操作性去考慮。國(guó)外典型的數(shù)控系統(tǒng)有日本的FANUC數(shù)控系統(tǒng)，德國(guó)的SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)等；國(guó)內(nèi)的有華中數(shù)控系統(tǒng)等。但各個(gè)系統(tǒng)廠商的CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各有不同，但基本原理大體一樣。CK6140數(shù)控車床是廠家為擴(kuò)大在珠三角與長(zhǎng)三角我國(guó)兩大經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)為數(shù)眾多的民營(yíng)、私營(yíng)中小型加工制造業(yè)企業(yè)所開(kāi)發(fā)的數(shù)控車床，電氣設(shè)計(jì)的目標(biāo)是滿足這類企業(yè)對(duì)機(jī)床電氣高可靠性，高穩(wěn)定型，電氣使用壽命長(zhǎng)等要求。因此，CK6140選用的數(shù)控系統(tǒng)首要應(yīng)具有的

33、優(yōu)點(diǎn)是高經(jīng)濟(jì)性也就是高性能價(jià)格比，其次此數(shù)控系統(tǒng)也應(yīng)具有高度的通用性、比較豐富的數(shù)控功能、高可靠性、維修簡(jiǎn)單方便、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊高集成度、操作方便易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。 最適于操作性： 為了教學(xué)方便，必須考慮數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范化和最適于操作性西門子系統(tǒng)經(jīng)過(guò)三十年來(lái)的發(fā)展和積累 相比FANUC系統(tǒng)強(qiáng)大的個(gè)性化功能 ，其數(shù)控系統(tǒng)由于具有高度的模塊化、開(kāi)放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，所以適于操作、編程和監(jiān)控。 伺服系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和使用的普遍性： 由于學(xué)生教學(xué)實(shí)訓(xùn)對(duì)加工精度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求不高，直接影響數(shù)控系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)的選用。伺服系統(tǒng)又是數(shù)控系統(tǒng)核心。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的原理可分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)兩大類。經(jīng)濟(jì)

34、型數(shù)控系統(tǒng)從控制方法來(lái)看，一般指開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)在外部因素影響的情況下，機(jī)床不動(dòng)作或動(dòng)作不到位，但系統(tǒng)已當(dāng)機(jī)床到達(dá)了指定位置，此時(shí)機(jī)床的加工精度將大大降低。但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、工作穩(wěn)定可靠、調(diào)試及維修均很方便，加之價(jià)格十分低廉。 因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、維修調(diào)試方便、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但受步進(jìn)電機(jī)矩頻特性及精度、進(jìn)給速度、力矩三者之間相互制約，性能的提高受到限制。要考慮學(xué)生以后出去普遍接觸的系統(tǒng)，所以，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)普遍使用于數(shù)控線切割及一些速度和精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、銑床等，固選用開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 從西門子系統(tǒng)選用的經(jīng)濟(jì)性和普遍性考慮應(yīng)選用802D系統(tǒng) 目前在廣

35、泛使用的主要有西門子數(shù)控系統(tǒng)有802、810、840等幾種類型（圖2-2）。SIEMENS 802系列系統(tǒng)包括802S/Se/Sbase line、802C/Ce/Cbase line、802D等型號(hào)，它是西門子公司20世紀(jì)90年代末開(kāi)發(fā)的集CNC、PLC于一體的經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)。系統(tǒng)性能價(jià)格比較高，比較適合于經(jīng)濟(jì)型、普及型車、銑、磨床的控制，近年來(lái)在國(guó)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控機(jī)床上有較大量的使用。SIEMENS 802系列數(shù)控系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高；此外系統(tǒng)軟件功能也較強(qiáng)。 圖2-2 第三章　CK6140的常用電氣元件的選用 第一節(jié)

36、 CK6140的交流電動(dòng)機(jī)選取 數(shù)控車床電動(dòng)機(jī)的選取應(yīng)從下面三個(gè)方面考慮 1.方便調(diào)速，為了適應(yīng)不同工件材料及刀具等各種切削工藝要求，并具有足夠的剛度和抗振性，主軸必須具有一定的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)選用合理的切削用量，從而獲得最佳切削效率、加工精度和表面質(zhì)量。調(diào)速范圍的指標(biāo)，主要由各種加工工藝對(duì)主軸最低速與最高速的要求來(lái)確定。 2.電機(jī)功率要求主軸有足夠的驅(qū)動(dòng)功率或輸出扭矩，能在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能提供切削所需的功率或轉(zhuǎn)矩，特別是滿足機(jī)床強(qiáng)力切削時(shí)的要求。并且有一定的過(guò)載能力和較硬的調(diào)速機(jī)械特性，即在負(fù)載變化的情況下（如斷續(xù)切削時(shí)），電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小。即要求在大力矩、強(qiáng)過(guò)載能力的基

37、礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)寬范圍無(wú)級(jí)變速 3.動(dòng)態(tài)響應(yīng)性要求主軸升降速時(shí)間短，調(diào)速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。對(duì)有的機(jī)床需同時(shí)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切削，則要求換向時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加減速控制，即要求有四象限驅(qū)動(dòng)能力。 下面以主軸交流電機(jī)為例。結(jié)合CK6140實(shí)際參數(shù)，查機(jī)電一體化手冊(cè)車削功率在5-8kw之間根據(jù)切削功率PC與主傳動(dòng)鏈的總效率η估算,即P=。主傳動(dòng)鏈的功率效率η=0.7—0.85， 數(shù)控車床多采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和較短的機(jī)械傳動(dòng)鏈，效率較大，因此取=0.78,則估計(jì)P在6.41kw~10.25kw.之間。 數(shù)控車床的加工范圍一般都比較大，切削功率PC可根據(jù)有代表性的加工情況，由其主切削抗力 PC=KW ---主切削

38、力的切向分力，N； ---切削速度N??； 查金屬切削手冊(cè)知，以硬質(zhì)合金刀具車削合金結(jié)構(gòu)鋼為例，數(shù)控車床有代表型的主切削力的切向分力大約在2500左右，切削速度取90—250r/min，則知道 PC=2500120/60000=5kw P==6.4kw 考慮到空轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率損失，如各傳動(dòng)件在空轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的摩損功耗，傳動(dòng)件的攪油和克服空氣阻力功率以及其其它動(dòng)載荷的摩擦損耗等。 CK6140數(shù)控車床床是中等規(guī)格數(shù)控車床，參照國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床的電動(dòng)機(jī)功率，此機(jī)床可以選取7.5kw的電動(dòng)機(jī)，考慮到數(shù)控機(jī)床變速范圍比較大，選用交流變頻電動(dòng)機(jī)TLD12-YVP112，標(biāo)稱功率7.

39、5kw，額定轉(zhuǎn)矩60N?m 。如上述方法同理推出 M2刀架電動(dòng)機(jī)： YLJ-3-48 180W 1500r/min M3床頭潤(rùn)滑電機(jī) ：AQ3-U814 250W 1400r/min M4變頻電機(jī) ： 125FZY2 25W M5冷卻泵電機(jī)： ACP-25 120W 3000r/min 第二節(jié) CK6140的斷路器的選擇方法 低壓斷路器也稱為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，可用來(lái)接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來(lái)控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。它功能相當(dāng)于閘刀開(kāi)關(guān)、過(guò)電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護(hù)器等電器部分或全部的功能總和，是

40、低壓配電網(wǎng)中一種重要的保護(hù)電器。 低壓斷路器具有多種保護(hù)功能(過(guò)載、短路、欠電壓保護(hù)等)、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω?、操作方便、安全等?yōu)點(diǎn)，所以目前被廣泛應(yīng)用。斷路器其保護(hù)裝置由三部部分組成，斷路器主要由3個(gè)基本部分組成，即觸頭、滅弧系統(tǒng)和各種脫扣器，脫扣器又包括過(guò)電流脫扣器、欠電壓脫扣器、熱脫扣器、分勵(lì)脫扣器和自由脫扣器。圖3-2是斷路器圖形符號(hào)。 圖3-2 低壓斷路器的種類繁多，按其用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為DW型框架式（或稱萬(wàn)能式）斷路器、DZ型塑料外殼式（或稱裝置式）斷路器、DS型直流快速斷路器和DWX型/DWZ型限流式斷路器

41、等。 斷路器選型應(yīng)從如下三方面考慮 1. 額定電壓不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓 2. 額定電流不小于長(zhǎng)期通過(guò)的最大負(fù)載電流。 3. 應(yīng)滿足操作方便和符合機(jī)床安裝要求。 由于框架式斷路器規(guī)格、體積都比較大些，主要用作配電線路的保護(hù)開(kāi)關(guān)，而塑料外殼式斷路器相對(duì)要小，除用作配電線路的保護(hù)開(kāi)關(guān)外，還可用作電動(dòng)機(jī)、照明電路及電熱電路的控制，因?yàn)闄C(jī)床采用380V 的交流電壓輸入，且斷路器用作不頻繁地接通和斷開(kāi)電路， 所以低壓斷路器的類型選擇為塑料外殼式。因此數(shù)控機(jī)床主要使用塑料外殼式斷路器。 目前數(shù)控機(jī)床常用的有DZ5、DZ20、DZXl9、DZ108和C45N（目前已升級(jí)為C65N）等

42、系列產(chǎn)品 DZ5系列斷路器為例其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-1。 表1-1 DZ5系列低壓斷路器主要技術(shù)數(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定 電壓 (V) 額定 電流 （A） 極數(shù) 脫扣器 類別 熱脫扣器 額定電流 (A) 電磁脫扣器 瞬時(shí)動(dòng)作整定值 （A） DZ5-20/200 交流 380 20 2 無(wú)脫扣器 — — DZ5-20/300 3 DZ5-20/210 2 熱脫扣器 0.15(0.10~0.15) 0.20(0.15~0.20) 為熱脫扣器額定電流的8~12倍（出廠時(shí)整定于10倍） DZ5-20/310 3 DZ5-20

43、/220 直流 220 2 電磁脫扣 0.30(0.20~0.30) 0.45(0.30~0.45) 1(0.65~1) 1.5(1~1.5) 3(2~3) 4.5(3~4.5) 10(6.5~10) 15(10~15) 為熱脫扣器額定電流的8-12倍（出廠時(shí)整定于10倍） DZ5-20/320 3 DZ5-20/230 2 復(fù)式脫扣 DZ5-20/330 3 根據(jù)以上表格QF1 選型： QF1 后接的負(fù)載：X、Z 軸的伺服驅(qū)動(dòng)，總功率為5.5kw；主軸驅(qū)動(dòng)，功率為5.5kw； 冷卻泵I，冷卻泵II，潤(rùn)滑電機(jī)等，總功率為2.0kw。

44、 P(kw) =5.5+5.5+2.0=13.0(kw) I(QF1)=P/U=13*1000/380=34.2A 所以選用額定電流為63A、額定電壓為380V 的斷路器DZ15-63/3。 QF2 的選型： QF2 后接的負(fù)載：電源模塊PSM，為伺服驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)供電，總功率為11kw； 主軸風(fēng)扇功率為120w。 P(kw) =11+0.12=11.12(kw) I(Q

45、F2)=P/U=11.12*1000/200=55.6A 所以選用額定電流為100A、額定電壓為380V 的斷路器DZ15-100/3。 ′ = 同理QF3 選型為額定電流為1A、額定電壓為380V 的斷路器DZ47-1/3。 QF4 選型為額定電流為3A、額定電壓為380V 的斷路器DZ47-3/3。 QF5 選型為額定電流為5A、額定電壓為380V 的斷路器DZ47-5/3。 第三節(jié) CK6140的熔斷器選用 第一小節(jié) 熔斷器選型依據(jù) 熔斷器由熔體(俗稱保險(xiǎn)絲)和安裝熔體的熔管(或熔座)兩部分

46、組成。其中熔體是關(guān)鍵部分，它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件，熔體是由低熔點(diǎn)的金屬材料(如鉛、錫、鋅、銅、銀及其合金等)制成，其形狀有絲狀、帶狀、片狀等；熔管的作用是安裝熔體及在熔體熔斷時(shí)熄滅電弧，多由陶瓷、絕緣鋼紙或玻璃纖維材料制成。而且熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉的保護(hù)電器。主要用作電路或用電設(shè)備的短路保護(hù)，有時(shí)對(duì)嚴(yán)重過(guò)載也可起到保護(hù)作用。它串聯(lián)在電路中，當(dāng)通過(guò)的電流大于規(guī)定值時(shí)，使熔體熔化而自動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰? 熔斷器的圖形及文字符號(hào)如圖 1-7所示 圖 1-7 熔斷器的圖形及文字符號(hào) 熔斷器按結(jié)構(gòu)分有：

47、半封閉瓷插式、螺旋式、無(wú)填料封閉管式和有填料封閉管式熔斷器.。 1.插入式熔斷器(無(wú)填料式) 常用的有RC1A系列，主要用于低壓分支路及中小容量的控制系統(tǒng)的短路保護(hù)，亦可用于民用照明電路的短路保護(hù)。 RC1A系列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它由瓷蓋、底座、觸點(diǎn)、熔絲等組成，其價(jià)格低，熔體更換方便，但它的分?jǐn)嗄芰Φ汀? 2.螺旋式熔斷器 螺旋式熔斷器由瓷底座、熔管、瓷帽等組成。瓷管內(nèi)裝有熔體，并裝滿石英砂，將熔管置入底座內(nèi)，旋緊瓷帽，電路就可以接通。有RL1、RL2、RL6、RL7等系列，其中RL6、RL7系列熔斷器分別取代RL1、RL2系列，常用于配電線路及機(jī)床控制線路中作短路保護(hù)。螺旋式快速熔斷

48、器有RLs2等系列，常用作半導(dǎo)體元器件的保護(hù)。螺旋式熔斷器分?jǐn)嚯娏鬏^大，可用于電壓等級(jí)500V及其以下、電流等級(jí)200A以下的電路中，作短路保護(hù)。 3.無(wú)填料封閉管式熔斷器 常用無(wú)填料封閉管式熔斷器有RM1、RMl0等系列，無(wú)填料密閉式熔斷器將熔體裝入密閉式圓筒中，分?jǐn)嗄芰ι孕?，用?00V以下，600A以下電力網(wǎng)或配電設(shè)備中，主要用于作低壓配電線路的過(guò)載和短路保護(hù)。無(wú)填料封閉管式熔斷器分?jǐn)嗄芰^低，限流特性較差，適合于線路容量不大的電網(wǎng)中，其最大優(yōu)點(diǎn)是熔體可很方便拆換。 4.有填料封閉管式熔斷器 常用有填料封閉管式熔斷器有RT0、RTl2、RTl4、RT15等系列，引進(jìn)產(chǎn)品有

49、德國(guó)AEG公司的NT系列。有填料熔斷器一般用方形瓷管，內(nèi)裝石英砂及熔體，分?jǐn)嗄芰?qiáng)，用于電壓等級(jí)500V以下、電流等級(jí)1KA以下的電路中。有填料封閉管式熔斷器主要作為工業(yè)電氣裝置、配電設(shè)備的過(guò)載和短路保護(hù)，亦可配套使用于熔斷器組合電器中。有填料快速熔斷器RS0、RS3系列，用作硅整流元件和晶閘管元件及其所組成的成套裝置的過(guò)載和短路保護(hù)。 第二小節(jié) 熔斷器選用類型 熔斷器選用主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)的特性和短路電流的大小選擇熔斷器的類型。 對(duì)不同性質(zhì)的負(fù)載，如照明電路、電動(dòng)機(jī)電路的主電路和控制電路等，應(yīng)分別保護(hù)，并裝設(shè)單獨(dú)的熔斷器。 CK6140

50、數(shù)控機(jī)床照明電路的熔斷器選擇 主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小選擇熔斷器的類型。對(duì)于容量小的機(jī)床照明支線，常采用熔斷器作為過(guò)載及短路保護(hù)，因而希望熔體的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。通常選用鉛錫合金熔體的RQA系列熔斷器。 CK6140數(shù)控機(jī)床控制電路的熔斷器選擇 對(duì)于較大容量的電動(dòng)機(jī)控制電路，則應(yīng)著重考慮短路保護(hù)和分?jǐn)嗄芰ΑC(jī)床上常用RL1系列的螺旋式熔斷器和RC1系列的插入式熔斷器。基于數(shù)控車床供電電壓為380V,螺旋式熔斷器可用于電壓等級(jí)500V及其以下、電流等級(jí)200A以下的電路中，作短路保護(hù)。由于螺旋式熔斷器瓷帽項(xiàng)部有玻璃圓孔，其內(nèi)部有熔斷指示器，當(dāng)熔體熔斷時(shí)，指示器跳出。螺旋式熔斷

51、器具有較高的分?jǐn)嗄芰?，限流性好，有明顯的熔斷指示，可不用工具就能安全更換熔體，固選用RL1、RL2系列螺旋式熔斷器，常用于配電線路及機(jī)床控制線路中作短路保護(hù),在機(jī)床中被廣泛采用。 第四節(jié) 接觸器的選用 接觸器是數(shù)控機(jī)床電氣控制中重要的電器，它是利用電磁吸力和彈簧反力的配合作用，實(shí)現(xiàn)觸頭閉合與斷開(kāi)，是一種電磁式的自動(dòng)切換電器。 接觸器可以頻繁地接通或分?jǐn)嘟恢绷麟娐罚⒖蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于其它負(fù)載。接觸器不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)操作及欠壓和失壓保護(hù)功能，而且具有控制容量大、過(guò)載能力強(qiáng)、工作可靠、操作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、設(shè)備

52、簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，所以它是機(jī)床電氣控制線路中使用最廣泛的電器元件。接觸器按其分?jǐn)嚯娏鞯姆N類可分為直流接觸器和交流接觸器按其主觸點(diǎn)的極數(shù)可分單極雙極、三極、四極、五極幾種，單極、雙極多為直流接觸器。數(shù)控機(jī)床主要使用交流接觸器。在機(jī)床控制上，交流接觸器應(yīng)用得最為廣泛。所以本次設(shè)計(jì)主要選用交流接觸器。 圖1-13 交流接觸器外形 接觸器在選用時(shí)主要依據(jù)其技術(shù)參數(shù)，一般遵循以下原則： ①根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)選擇接觸器的類型。 ②接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于主電路的工作電壓。 ③接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控電路的額定電流。 ④接觸器的線圈電壓必須與

53、接人此線圈的控制電路的額定電壓相等。 ⑤接觸器的觸點(diǎn)數(shù)量和種類應(yīng)滿足主電路和控制線路的需要。 但是在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)床的不同控制電路的電機(jī)的參數(shù)要求合理選用。 我國(guó)生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJ10，CJ12，CJX1，CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品，目前CJ10、CJ20在機(jī)床上使用較多。下圖是CJ10、CJ20的比較 主電機(jī)控制電路的交流接觸器的選擇： 對(duì)于重任務(wù)型電機(jī)，由于CK6140屬于中小型機(jī)床，它的主電機(jī)等的平均操作頻率超過(guò)100次／min，運(yùn)行于起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反向制動(dòng)、反接制動(dòng)等狀態(tài)，可選用CJl0Z、CJl2型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容

54、使用。選用時(shí)，接觸器額定電流大于電機(jī)額定電流。 機(jī)床上的電氣控制輔助裝置的交流接觸器選擇： 電動(dòng)機(jī)的操作頻率不高的電氣元件，如機(jī)床上的冷卻液泵、風(fēng)機(jī)、制冷泵等，接觸器額定電流大于負(fù)荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJ10、CJ20等。 交流接觸器的額定電流應(yīng)依照以下公式計(jì)算： 式中：IKM為接觸器主觸頭電流 Pn為負(fù)載的額定功率 Un為負(fù)載的額定電壓 K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1～1.4 例如KM2 控制冷泵I，其功率為600W； I=P/U=600/380=1.6A. 所以，選擇額定電壓為380V、主觸頭額定電流為10A 的接觸器CJ20-10。

55、 第五節(jié) 繼電器的選用 第一小節(jié) 時(shí)間繼電器的選用 時(shí)間繼電器是一種接收信號(hào)后，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后才能輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)觸頭延時(shí)接通或斷開(kāi)的繼電器，稱為時(shí)間繼電器,符號(hào)是KT。 常用的時(shí)間繼電器主要有電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式、晶體管式等。其中，電磁式時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但體積和重量較大，延時(shí)較短(如JT3型只有O．3～2-49s)，且只能用于直流斷電延時(shí)；電動(dòng)式時(shí)間繼電器的延時(shí)精度高，延時(shí)可調(diào)范圍大(由幾分鐘到幾小時(shí))，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴。目前在電力拖動(dòng)線路中，應(yīng)用較多的是空氣阻尼式時(shí)間繼電器，空氣阻尼式時(shí)間繼電器結(jié)

56、構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，延時(shí)范圍較寬（0.4～180s），但是延時(shí)誤差較大，難以精確地整定延時(shí)時(shí)間，常用于延時(shí)精度要求不高的交流控制電路中。常用型 號(hào)是JS7-A系列。 第二小節(jié) 熱繼電器的選用 熱繼電器是一種利用流過(guò)繼電器的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)而反時(shí)限動(dòng)作的保護(hù)電器，它主要用作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡運(yùn)行及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。使用最多、最普遍的是雙金屬片式熱繼電器的JR16B系列，電流征定范圍廣，并有溫度補(bǔ)償裝置，適用于長(zhǎng)期工作或間歇工作的交流電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù) ，且具有斷相運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)裝置。 熱繼電器的選用原

57、則; 熱繼電器選用是否得當(dāng)，直接影響著對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)的可靠性。 ①選擇熱繼電器的結(jié)構(gòu)形式。 ②根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)確定熱元件的額定電流。 熱元件的額定電流一般可按下式確定： Ier =(0.95～1.05) Ie 式中：Ier——熱元件的額定電流； Ie ——電動(dòng)機(jī)的額定電流。 對(duì)于啟動(dòng)頻繁、工作環(huán)境惡劣的電動(dòng)機(jī)，則按下式確定： Ier =(1.15～1.5) Ie 第三小節(jié) 中間繼電器的選用 中間繼電器本質(zhì)上是電壓繼電器，內(nèi)置常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)，其根據(jù)外界輸入的一定電信號(hào)，使其線圈導(dǎo)通

58、，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)電回路的控制，以達(dá)到弱電控制強(qiáng)電的目的。但還具有觸頭多、觸頭能承受的電流較大（額定電流5-10A），動(dòng)作靈敏（動(dòng)作時(shí)間小于0.05s）等特點(diǎn)。起著中間傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多條線路的作用。選用中間繼電器的主要依據(jù)是控制線路所需觸頭的多少和電源電壓等級(jí)。目前機(jī)床電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的中間繼電器有JT3、JT4、JZ7、JZ8. 第六節(jié) 電氣柜的選用 第一小節(jié) 電氣柜的內(nèi)布局設(shè)計(jì) 強(qiáng)電控制柜主要用來(lái)安裝機(jī)床強(qiáng)電控制的各種電氣元件，除了提供數(shù)控、伺服等一類弱電控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路過(guò)載、欠壓等電氣保護(hù)外，主要在PL

59、C的輸出接口與機(jī)床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元件之間起連接作用，控制機(jī)床裝置，如各種交流電動(dòng)機(jī)，液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離合器等。此外，它也與機(jī)床操作臺(tái)有關(guān)手動(dòng)按鈕連接。電氣控制柜內(nèi)部由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開(kāi)關(guān)、接線端子和各類電氣保護(hù)元件等構(gòu)成， 電氣柜內(nèi)部布局設(shè)計(jì)得合理與否關(guān)系到電氣控制系統(tǒng)的制造、裝配質(zhì)量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)及其工作的可靠性、操作、調(diào)試、維護(hù)等工作的方便及質(zhì)量。內(nèi)部布局采用總體集中設(shè)計(jì)。 總體設(shè)計(jì)要使整個(gè)電氣控制系統(tǒng)集中、緊湊，同時(shí)在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動(dòng)大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠(yuǎn)的地方或隔離起來(lái)；對(duì)于多工位的大型設(shè)備，還

60、應(yīng)考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開(kāi)關(guān)、緊急停止控制開(kāi)關(guān)應(yīng)安放在方便而明顯的位置。由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個(gè)完整的電氣控制系統(tǒng)時(shí)，就必須劃分組件。把功能類似的元件組合在一起；盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同時(shí)把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中。減輕了機(jī)床的電氣維修工藝難度 ?第二小節(jié) 電氣柜的內(nèi)布局設(shè)計(jì) ?電氣控制柜內(nèi)部的布局布線很重要，好的布局布線不僅方便于生產(chǎn)和維護(hù)，更可以提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)柜的復(fù)雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據(jù)電氣原理圖的接線關(guān)系整理出各部分的進(jìn)出線號(hào)，并調(diào)整它們之間的連接方式。電氣控制柜

61、各部分及組件之間的接線方式一般應(yīng)遵循以下原則：? ??(1)開(kāi)關(guān)電器、控制板的進(jìn)出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進(jìn)出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子；? ??(2)電氣柜、控制柜、柜(臺(tái))之間以及它們與被控制設(shè)備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯(lián)接器連接；? ?(3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應(yīng)采用各種類型的標(biāo)準(zhǔn)接插件連接。 (4)電氣柜、控制柜、柜(臺(tái))內(nèi)的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過(guò)渡連接線應(yīng)采用端子排過(guò)渡連接，端頭應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接線端子處理。 (5)讓強(qiáng)弱電控制器分離，以減少干擾；?? (6)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、

62、重量相近的電器組合在一起； ??(7)為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在起。 根據(jù)以上原則選用如圖3-6-2所示電氣柜 圖3-6-2 第四章CK6140的PLC控制電路設(shè)計(jì) 第一節(jié)CK6140對(duì)電氣控制線路方案設(shè)計(jì)的要求 隨著電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、和機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝不斷發(fā)展，各種控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，可供選擇的電氣控制方案也越來(lái)也多，因此合理選擇電氣控制電路方案是簡(jiǎn)便、可靠、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)工藝的重要步驟。 最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求： 通過(guò)分析的CK6140電

63、氣傳動(dòng)形式, 采用繼電器—接觸器控制系統(tǒng)。因而進(jìn)給軸采用交流伺服電機(jī)控制，主軸交流電機(jī)由變頻器控制，能實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，以及主軸高低速換檔功能；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)冷卻、潤(rùn)滑和沖屑功能， 從經(jīng)濟(jì)可靠性考慮： 應(yīng)盡量減少控制電路中的電流,電壓種類,控制電壓應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí).電氣控制電路力求簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)，盡量減少電器元件的品種,數(shù)量和規(guī)格 同一用途的器件盡可能選用同品牌,型號(hào)的產(chǎn)品,并且電器數(shù)量減少到最低限度.本次設(shè)計(jì)交流接觸器全部采用CJ-10A.按鈕都采用LA型。 同時(shí) 盡量減少電器元件觸頭的數(shù)目.在控制電路中,盡量減少觸頭是為了提高電路運(yùn)行，盡量減少通電電器的數(shù)目,以利節(jié)能與延長(zhǎng)電器元件

64、壽命,減少故障.。 從安全工藝性考慮： 電氣控制電路應(yīng)具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié),常用的有漏電保護(hù),短路,過(guò)載,過(guò)電流,過(guò)電壓,欠電壓與零電壓,弱磁,聯(lián)鎖與限位保護(hù)等. ,要考慮操作,維修與調(diào)試的方便。符合人機(jī)關(guān)系要求。 第二節(jié) 主要的電氣元件選用明細(xì)表 符號(hào) 元件名稱 型號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 作用 M1 主軸 電動(dòng)機(jī) YP132u-4FB 7.5KW 1450r/min 1 工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的進(jìn)給 M2 刀架電動(dòng)機(jī) YLJ-3-48 180W 1500r/min 1 控制刀架的快速移動(dòng) M3 床頭潤(rùn)滑電機(jī) AQ3-U81

65、4 250W 1400r/min 1 潤(rùn)滑油泵的啟停 M4 變頻電機(jī) 125FZY2 25W 1 M5 冷卻泵電機(jī) ACP-25 120W 3000r/min 1 供給冷卻液 KM1 交流接觸器 CJ0-10A 110V 10A 1 控制主軸電動(dòng)機(jī)M1 KM2 交流接觸器 CJ0-10A 110V 10A 1 控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2 KM3 交流接觸器 CJ0-10A 110V 10A 1 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3 QS 低壓斷路器 DZ5-20 380V 20A 1 電源總開(kāi)關(guān) KA 中間繼電器 JZ7 1

66、10V 10A 6 加強(qiáng)控制 SB1 按鈕 LA型 500V 5A 1 主軸停止 SB2 按鈕 LA型 500V 5A 1 主軸啟動(dòng) SB3 按鈕 LA型 500V 5A 1 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3 點(diǎn)動(dòng) SA1 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) HZ2-10/3 10A,三級(jí) 1 控制冷卻泵電動(dòng)機(jī) SA2 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) HZ2-10/3 10A,三級(jí) 1 控制照明燈 FR1 熱繼電器 JR16-20/30 15.4A 1 M1 過(guò)載保護(hù) FR2 熱繼電器 JR2-1 0.32A 1 M2 過(guò)載保護(hù) TC 變壓器 JBK2-100 380/110/24/6 1 控制與照明用變壓器 FU 熔斷器 RL1 40A 1 全電路的短路保護(hù) FU1 熔斷器 RL1 4A 1 M2、 M3 的短路保護(hù) FU2 熔斷器 RL1 2A 1 控制回路的短路保護(hù) FU3 熔斷器 RL1 1A 1 指示燈回路短路保護(hù) EL 照明燈 K-1，螺口 40W 36V 1 機(jī)床局部照明