1、容提要：CK063（數控車床電氣系統的安裝與調試主要由三部分組成：主軸控制系統、進給軸控制系統、自動換刀裝置。 1主軸控制系統采用三相異步電動機拖動，由安川變頻器控制，其動 力U V、W三相電源由變頻器提供， 主軸電機的轉速由數控系統輸出，再經變頻器控制主軸轉速，主軸參數設置分為變頻器參數的設置和系統參數的設置。2進給軸控制系統：刀架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成。縱向滑板安裝再在床身導軌上，可以沿床 身縱向運動，橫向滑板安裝在縱向滑板上能沿滑板導軌進行橫向運動。X軸、Z軸采用廣數伺服電機驅動由廣數伺服驅動器控制包括硬件連接和信號連接3自動換刀裝置：數控刀架安裝在車床滑板上在加工

2、中實現換刀，主要包括：刀架電氣原理、刀架機械原理、刀架電機、 刀架系統參數的設定等組成。這篇論文對我三年半的大學學習做一次全面的總結。關鍵詞：變頻器調速、4工位電動刀架、系統參數設置、霍爾原件、刀架電機目錄第一章：總體設計的確定1.1 、數控車床的控制對象1.2 、機床的配置1.3 、技術要求第二章：選擇與使用元器件2.1 、機床數控系統的選擇2.2 、機床電氣原件的選擇2.3 、機床電器柜的接線第三章：CK063C數控機床主要控制對象3.1 、主軸控制系統3.1.2 、控制原理3.1.3 、主軸變頻器參數的設置3.2 、進給軸控制3.3 、自動換刀裝置3.3.1 、刀架總述3.3.2 、換刀

3、的機械原理3.3.3 、刀架的電氣原理3.3.4 、刀號檢測原件3.3.5 、刀架電路第四章：系統參數的設置4.1 、刀具參數設置4.2 、主軸參數設置4.3 、進給軸參數設置4.4 、回零設置第五章：故障現象分析Ze/r' 、.、:第六章：機床的開機調試附錄：機床電氣原理圖CK063（數控車床電氣系統的安裝與調試第一章：總體設計的確定1.1 數控機床的控制對象數控車床主要用于中小型軸類零件的加工。 這些零件工藝上要求機床完成的 工作容有：1能夠控制主軸正反轉，實現不同切削速度的主軸速度，實現的方法用變頻器去控制主軸的 正反轉與無級調速 2. 刀架能實現縱向和橫向進給運動， 實現方法在

4、每個進給軸上安裝一交流 伺服電動機用伺服去控制 X軸、Z軸方向的進給與后退，3在換刀點自動改變四個刀位，完 成選擇刀具的功能實現的方法： 選用四工位電動刀架來完成刀具的自動換刀， 這些就是數控 系統需要控制的對象。1.2 機床的配置：系統為：GSK928TE車床系統驅動器為：廣數DA98A系列伺服電機為：廣數 110SJTMO40D主軸電機為：三相交流異步電動機主軸變頻器為：安川變頻器檢測裝置為：光電編碼器，接近開關。數控刀架為： 4工位電動刀架1.3 技術要求： 1主軸轉速圍： 100-15002Z 軸行程圍： -0344-0052.5423X 軸行程圍：-0142.606 -0066.81

5、24在手動方式下調試主軸方向上的進給與后退5在手動方式下完成機床的回零6在手動與指令輸入方式下調試主軸的正反轉與主軸的無級變速7在手動與指令輸入方式下完成刀具的自動換刀第二章：選擇與使用元器件2.1 數控系統的選擇數控系統是數控機床的靈魂。 其性能的穩定性直接影響零件加工精度、 位置精度精度及 操作者的人身安全。數控機床的價格主要由數控系統來決定。數控系統從功能上可分為抵擋、中檔、高檔，從使用的角度出發我選擇了廣數GSK928TE車床系統，給系統采用先進的開放式體系結構置式工業PC。配置7.5吋彩色顯示屏和工程面板。集成進給軸接口。置固化PLC與一體，具有RS232通訊功能具有低價格， 該系統

6、性能配置靈活易于使用可靠性高的特點兩進給軸具有 自動加工換刀、車螺紋等功能是教學生產兩用型的數控系統。2.2機床電氣元件選擇1. 伺服驅動器：型號 DA98A10 軟件版本 V2.3適配電機： 110SJT-M040D輸入電源 3相 220V 正負 10%工頻： 50Hz/60Hz2. 伺服電機 type ： 110SJT-MO40DUn220v, In4.5ATn：4N.M Nn2500rpmNmax : 3000rpm生產商：數控設備3隔離變壓器： BS-120 三相隔離變壓器輸入： 380V 50/60Hz輸出： 220V生產商：數控設備4控制變壓器：初級 220V 工頻 50Hz 次級

7、 110V生產商：優利機械電子5交流接觸器：型號（ CJX4 D） -120 生產商：二一三機床電器廠 6中間繼電器： OMRON 型號： MY2NJ MY4NJ 7空氣斷路器：型號 DZX4-40 交流三相 380V交流單向 220V8變頻器：安川變頻器型號： CLMR-V7AT41P5SPEC:41P50INPUT:AC3PH 380-460 50/60Hz 7ALOTNO:NRV7A44-OX49開關電源：型號 D-30B生產商：西普爾電子2.3電氣控制柜連線：見附圖電氣原理圖第三章CK0630主要控制對象3.1主軸控制系統主軸采用三相交流異步電動機拖動，由安川變頻器控制控制，其動力三相

8、電源由變頻器提供，主軸電機的正反轉由數控系統輸出。再經變頻器控制主軸電機轉速。由數控系統經X7的13管腳（SVC和25管教（0V）輸出一個（0-10V ）的模擬電壓給變頻器的 FR/FC 端子，電壓不同對應于電機的轉速就不同。控制原理：在機床面板上按下主軸正轉按鈕時，X7接口上22號管腳x系統側24V變為OV, KA3線圈得電，變頻器上S1與SC構成回路主軸正轉當按下主軸反轉按鈕時，X7接口上9號管腳系統側由24V變為0V, 22號管腳由0V變為24V 主軸正轉停止。KA4線圈得電，S2與 SC構成回路，主軸反轉。當按下主軸停止按鈕按鈕，KA3 KA4失電，主軸停止FR/RC由系統x7口輸出主

9、要用于主軸的無級調速，下圖給出了轉速隨電壓變化的函數（系統P10號參數設置為3000轉每分）轉速（轉每100100024002800分）電壓（V）0.343.227.959.27結論：系統輸出電壓隨電機轉速變化而變化3.1.3 主軸變頻器參數的設定。變頻器手動控制變頻器手動控制用于變頻器的試運行，每按一下DSPL鍵，變頻器操作面板上“指示燈”依次點亮，當最后一個指示燈亮時按下DATA鍵用于變頻器參數的設定。N01=8表示清空為出廠默認值N02=0表示操作面板有效。此時可以手動調參數N03=0表示頻率值為旋鈕來設置N05=0可正反轉N05=1不能反轉按下DSPL當F/R燈亮時可以通過手動來調節電

10、機的正反轉N09與 N11為設定主軸的最高轉速所對應的電機頻率。N09與 N11變頻器默認為60Hz例如：主軸最高轉速為 1500轉每分，主軸與電機的傳動比為1：2.電機額定轉速為 1400轉每分，工頻為50Hz,求電機頻率。3000/1400=x/50X=107Hz因為最大電壓由限制了最高頻率，所以先設置 N09 在設置 N11N09=N11=107HzN16=15 N16為設置主軸電機加速時間N17=3 N17為設置主軸電機制動時間變頻器的聯機調試N01=8設置為出廠默認值N02=2 控制端子有效，此時可以進行聯機調試N03=2 表示控制端子的指令電壓有效（接收系統給的0-10V 模擬電壓

11、）N05=（可反轉N09 N11同上N 1 6、 N 1 7根據實際需要設定3.1.4 主軸系統參數的設定P10=1500 設置主軸的最高轉速，系統在使用變頻器控制控制主軸，主軸齒輪檔位處于高檔位，系統輸出10V模擬電壓機床所對應的最高轉速變頻器的 頻率圍為 0.2-400HzP12第零位設為1主軸轉速為0-10V模擬電壓（變頻器調速主軸）P11 D2=1 1 主軸編碼器每轉脈沖數為 1024脈沖/ 轉。（要求主軸轉速大于 120轉/分，否則不能正常檢查3.2 進給軸控制Z軸、X軸采用廣數伺服電機驅動，由廣數伺服驅動器控制，其動力由R S、T三相隔離變壓器提供三相交流 220V電壓。伺服電機控

12、制刀架的 Z軸。X軸縱向、橫向的進給與后退 （正反轉）及進給速度和進給量由數控系統發出，他們與數控系統的接口為X4、X5接口。伺服的啟動與停止電路思路：按下SB3后KA5的電并吸合，自鎖“啟動指示燈”亮，按下SB2后 KA5失電“啟動指示燈”滅，”停止指示燈”亮，只要開關電源工作。則“停止指示燈”一直亮X軸、Z軸的接線圖思路：1從三相電源上引出三根火線 L1、L2、L3由QF5到KM倒三相隔離變壓器輸出三相交流220V到X軸、Z軸2從伺服驅動器的 R、S、T三相交流220V電源上任意引兩根線作為伺服驅動器的控制電 壓在和對應的X、Z軸并聯起來3伺服電機上的編碼器把反饋回來的信號傳送給伺服驅動器

13、構成一個閉環控制系統。信號連接原理圖。如圖所示GSK928TE控系統與 GSKDA98交流伺服驅動器的接線圖（X軸、Z軸）3.3 自動換刀裝置3.3 1刀架總述數控刀架安裝在數控車床的滑板上。 它上面可以裝夾多把刀具， 在加工中實現自動換刀 刀架的作用是裝夾車刀，孔加工刀具及螺紋刀具并能準確迅速的選擇刀具進行對工件的切 削。刀架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成，縱向滑板安裝在床身導軌上， 可以沿床身縱向運動， 橫向滑板安裝在縱向滑板上， 能沿縱向滑板的導軌進行橫向運動， 刀 架滑板的作用時安裝在其上是刀架刀具在加工中實現縱向和橫向的進給運動。3.3.2 換刀的機械原理按下換刀鍵或輸

14、入換刀指令后， 電機正轉，通過聯軸器， 蝸桿帶動渦輪，螺紋帶動螺母 刀架體松開并上抬， 轉位、 找刀刀架體的上方有一發信盤， 盤中每一到刀位都安裝一霍爾開 關刀架體旋轉到一刀位時。 該刀位的傳感器件向數控系統發出信號， 數控系統將收到的實際 刀位信號與指令刀位信號進行比較， 當兩信號相同時， 說明刀架體已旋轉到所選刀位， 數控 系統控制繼電器 KA1釋放，繼電器 KA2得電吸合，換刀電動機反轉，粗定位銷在在彈簧的作 用下進入粗定位盤的凹槽中進行粗定位， 由于粗定位槽的限制刀架體不能反轉只能在該位置 垂直落下， 刀架體和刀架底座的端面齒嚙合， 實現精確定位， 電動機做適當的延時。繼續反 轉，當兩

15、端面齒增加到一定夾緊力。刀架體被鎖緊時。電動機停止轉動，換刀結束。3.3.3 刀架電氣原理按下換刀鍵或輸入換刀指令。 系統X7接口的22管腳由24V高電平變為0V低電平KA1線圈 得電，KA啲觸點閉合KM線圈得電，KM2主觸點閉合電機得電且正轉（抬刀、轉位）當4個刀位的某一個霍爾開關靠近磁鋼時該刀位信號由高電平變為低電平（由診斷可以看出） 并且反饋給數控系統。數控系統將此信號和輸入的信號進行比較如果不同就繼續正轉如果相同， 系統X7接口的22號管腳就變為高電平。 同時9號管腳由高電平變為低電平KA1線圈斷電，KA2線圈得電KM線圈得電，KM主觸點閉合，實現刀架的反轉鎖緊。反轉時間由系統的14號

16、參數設置。時間到后，KA2線圈斷電。KM接觸器斷電，電機停止3.3.4 刀號檢測原件（霍爾開關）一結構：在圖中，霍爾開關有三個接線端 1 、 3之間是 24VDC， 2端是信號輸出端。二作用：檢測刀位信號， 當上刀體轉到某一刀位時，磁鋼與發信盤相對應， 該刀位為低 電平。 與系統的輸入指令性比較， 當實際刀號與輸入指令相一致， 則轉到位向系統發出到位 信號，若不一致則繼續找刀， 如果某個刀位上得霍爾開關損壞數控裝置將檢測不到刀位信號， 會造成刀架體連續旋轉。不定位。3類型： NPN、 PNP3.3.5 刀架電路1在刀架電路中為什么要加電容器？這就要從電機的結構說起， 我們知道單相電機是不能自行

17、啟動的要使它啟動必須得加啟 動繞組， 而啟動繞組與工作繞組共用同一電源， 要使兩繞組中的電流不同相就得加裝電容器使啟動繞組電流超前工作繞組電流 90度2刀架電路分析當KM閉合：U3 V3為工作繞組U3 W為啟動繞組當KM閉合：U3 W3為工作繞組U3 V3為啟動繞組結論：1KM2 KM兩個交流接觸器起到一個倒相序作用。即讓電源的相序發生變化2刀架電機的轉向由電源的相序決定，當電源的相序發生變化時電機轉向也會發生相應的變化第四章 系統參數的設定4 1刀具參數設置： P13=4 電動的刀架上的最大刀位數由機床配置決定P14=10 0.1X10=1 秒刀架反轉時間P11 D4=1 系統使用普通低電機

18、回轉刀架4.2 主軸參數設置在前面章節已設置故不 在設置發4.3 進給軸參數的設置 P01=- -0344P02= 0052.54P03= -0142.606P04= 0066.812P01、 P02,Z 軸正負方向行程限位P03、 P04X 軸正負方向行程限位4.4 回零設置 P11 號參數 D0D1P12號參數D7位第五章 故障現象分析1 按下啟動按鈕機床未動作分析： 用萬用表測量后發現伺服啟動按鈕的常開與常閉按鈕接錯解決的辦法，按正確的接線結好即可2急停報警分析：產生此故障由兩個：一 X6接口未接好。二x6上的15、16管腳上的急停沒有和機 床面板上的急停按鈕相連，解決的辦法， X6上的15、16腳外接急停鍵信號，開路表示“急停 狀態”常態時與0V接通。例如15、16腳短接3按下主軸按鈕主軸運行正常但繼電器指示燈不亮分析：