ca6140车床fanuc数控改造电气部分研究设计系统选型及强电设计论文

ca6140车床fanuc数控改造电气部分研究设计系统选型及强电设计论文内容摘要：

210mm 主轴内孔直径 52mm 毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 主轴转速 正转 24 级 10～ 1400r/min 反转 12 级 14～ 1580r/min 主电机型号 Y132M4B3 左 主电机功率、转速 ,1450r/min 润滑冷却系统 润滑叶片泵型号 R121 润滑叶片泵流量 5L/min 冷却泵型号 AOB25 冷却泵流量 25L/min 机床轮廓尺寸（长宽高） 2418 1000 1267mm 机床净重 1990 ㎏ 原机床传动系统 原机床的传动系统主要由两大部分组成。 一是主运动传动链，它的功能是把动力源 (电动机 )的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并 满足卧式车床主轴变速和换向的要求。 二是进给运动传动链，它用来实现刀架的纵向和横向移动及车螺纹运动，运动及动力是由电动机经主轴箱、主轴、进给运动传动链、溜板传至刀架。 原机床电气控制 图 21 CA6140 车床电气控制线路 毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 原机床电气控制线路图如图 21:其中， Ml 为主电机。 M2 为控制冷却液的冷却泵。 M3 为控制 溜板横、纵向移动的快速电机。 主电路分析 三相交流电源通过转换开关 QSl引入，主轴电动机 M1由接触器 KM1 控制起动，热继电器 FR1为主轴电动机 Ml 的过载保护。 冷却泵电机 M2 由接触器 KM2控制起动，热继电器 FR2 为冷却泵电机 M2的过载保护。 接触器 KM3为控制刀架快速移动电机 M3起动用，因快速移动电机 M3是短期工作，故可 不设过载保护。 控制电路分析 控制变压器 TC 二次侧输出 110V 电压，作为控制回路的电源。 (1) 主轴电动机 Ml 的控制。 按下起动按钮开关 SB2，接触器 KM1 的线圈得电吸合， KM1 主触头闭合，主轴电动机 Ml 起动。 按下蘑菇形停止按钮开关 SB1，电动机停转。 (2) 冷却泵电动机 M2的控制。 只能在接触器 KM1 得电吸合，主轴电动机 Ml 起动后，合上开关 SA，使接触器 KM2线圈 得电吸合，冷却泵电动机 M2才能起动。 (3) 刀架快速移动电动机的控制。 刀架快速移动电动机 M3 的起动，是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮开关 SB3 来控制，它与交流接触器 KM3 组成电动控制环节。 将操纵手柄扳到所需的方向，压下按钮开关 SB2，接触器 KM3 得电吸合，电动机 M3获电起动，刀架就 向指定方向快速移动。 照明、信号灯电路分析 控制变压器二次侧分别输出 24V和 6V 电压，作为机床照明灯和信号灯的电源。 EL 为机床的低照明灯，由开关 QS2 控制， HL为电源信号灯。 CA6140 普通车床数控化改造的可行性论 证 机床改造的基本原则是 :把技术可行性和经济合理性有机的结合起来。 所谓机床数控化改造的可行性论证就是指从技术和经济两个方面对机床数控化改造进行论证，判断进行数控化改造是 否合理，改造方案是否最佳。 技术可行性的指标之一是技术实用性。 经济合理性就是以最少的投资获取最大的效益。 技术可行性论证 机床改造的技术可行性论证就是对机床改造在技术上是否能够保障改造成功以及从改造后维护角度论证。 具体的应从机床本身、加工对象、技术性和市场可供性等毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 四方面分析 : 一、机床本身分析 能否进行机床数控化改造主要取决于机床 本身的条件，如 :机床磨损程度、刚度等以及机床的技术寿命。 1. 机床磨损程度、刚度 我校 CA614O 是 1995 年 5月出厂，主要用来学生实习，没有批量生产过产品，机床本身机械部分磨损很小，导轨和齿轮等的磨损也不大，根据改造前对原机床精度检测，可见原机床综合精度比较高。 机床几何精度仍等于原新机床的精度，所以原机床从磨损程度上看能够保证。 普通机床结构上有先天性不足，刚度低、抗振性差、滑动摩擦阻力较大及传动元件存在间隙等。 在后面改造中将有目的改造其中部分结构，以满足数控机床最基本的要求。 2. 技术寿命的计算 机 床的技术寿命是指从机床开始使用到因技术落后而被淘汰所经历的时间。 随电子技术和计算机技术的发展，加速了机电产品的更新换代，原机床结构复杂而且自动化程度低，所以只适用于单件、小批量生产及修配车间。 现在数控机床以其高自动化、高精度化、高速化及高复合化的发展趋势，数控化率逐年提高，大有取代普通机床的趋势，而且数控机床的数控装置 (CNC)技术寿命一般为 2～ 3年，数控技术发展迅猛。 故为了改善原机床性能满足教学和加工要求，对原机床进行数控化改造，同时也延长了原机床的技术寿命。 二、加工对象分析 机床的加工对象分析主要涉及 被加工对象的几何参数及公差要求。 零件的几何形状决定了所选数控系统应具备的功能，公差范围决定了数控系统的控制精度、脉冲当量。 改造后的数控车床，主要用来学生实习，其加工范围为车台肩、外圆、内孔、螺纹、锥形体、球体、切槽、切断等及带有复杂型面的卡盘类零件。 加工精度要求小于，现在市场上出售的一般经济型数控系统其脉冲当量为 ～ ，能够满足上述型面的加工要求，在技术上 是可行的。 三、技术性分析 目前，我国在机床的数控化改造方面有许多成功的经验可供参考，机床的数控化改造技术方面也有一定的基 础，充分利用现有的成功经验与技术基础并结合我们的具体条件，完成本课题在 技术上也是可行的。 四、市场可供性 所谓市场可供性就是研究市场是否能够方便及时地提供改造用的各种备件，以保毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 证备件的供应。 机床数控化改造计划实施应有本地区机电一体化供应的基本条件，这样不仅改造周期短，而且有利于保证维修及技术咨询服务。 就本机床改造而言，市场上已建立了一套机电一体化配套产品代理机构，并且我校毗邻北京，选购元器件非常方便，对于 CA6140 改造而言市场可供性好。 综上所述，对原机床进行数控化改造符合技术可行性要求。 毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 3 数控系 统选型 进行改造的 CA6140 普通车床是沈阳第一机床厂 1995 年 5 月出厂的一台卧式车床，其电气元件老化严重，故障率很高，且配件供应短缺，故障停机时间 越来越长，即可靠性大副下降，严重制约了我校教学活动的正常进行。 为适应技能实训的需要，机床改造时必须需将电气系统全部更换，达到或接近新机床的可靠性，其首要工作就是数控系统选型。 数控系统选型原则 在进行数控系统选型时，一般应遵从性价比高、综合成本低这两个主要的原则，在这两个原则的指导下对众多的数控系统进行比较，选择最合适的数控系统。 性价比高的原则 一 般在选择数控系统时，应考虑数控系统的先进性，不要选那些已经或将要被淘汰的产品，这样用不了多长时间又要进行更新，而要尽量选择先进的、能代表当前主流 技术的产品。 先进的产品代表更加强大的功能，但并不是越先进的越好，随着性能的提高，其价格必然越贵，但是在实际应用中，众多强大的功能是否必要，要视使用情况而 定。 不要一味追求高性能而增加投入，应该在选择性能优良产品的同时，考虑价格因素， 对产品的性能价格比进行比较，在同样能满足技术要求的情况下，选择价格低的产品。 综合成本低的原则 所谓综合成本，是指除产品本身的价值外， 其配套的配件采购、维修成本，因故障停机导致的时间成本，以及寿命周期等等。 在进行数控系统选型时，要充分考虑以上因素，选择故障率低、配件价格低、售后服务及时、寿命周期长的产品。 国内外数控系统比较 国内外主要数控系统产品介绍 我国国内目前研制开发与生产的 CNC 装置基本上分为两大类 :一类是从国外引进技术及许可证制造的产品，如北京数控设备厂 (BESK)生产的 FANUCBESK0MateE。 另一类是在引进、消化、吸收的基础上自选研制、开发、生产的数控装置，如 :华中数 控生产的华中Ⅰ型、华中Ⅱ型。 目前，国 内领先的几家数控系统生产单位有华中数控、沈阳计算所、辽宁精密机器厂、广州数控等等。 毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 近年来，我国引进了一些国外的数控系统，具有代表性的有日本 FANUC 公司和德国 SIMENS 公司的产品，另外还有美国 AllenBradley(AB)公司、西班牙 FAOGO 公 司、法国 NUM 公司的产品，详见表 3— 1。 表 3— 1 国内外主要数控系统产品系列 生产厂家 产品系列 日本 FANUC 公司 0、 1 16 德国 SIMENS 公司 8 8 850、 880、 840 法国 NUM 公司 10 10 1060、 1050 美国 AB公司 B8400、 B8600MT/TC、 B8600AT90、 B8600/WS 西班牙 FAOGO 公司 80 802 8050 国内外数控系统的优劣 对比国内外性能相当的数控系统，可以发现其优缺点明显，见表 3— 2。 表 3— 2 国内外数控系统优缺点 优点 缺点 国内产品 有中文显示，操作方便 无配套大转矩、大功率伺服电机 价格低 可靠性低，故障率高 备件供应、售后服务及时 寿命短 国外产品 性能更全面，配套齐全 价格高 可靠性高，故障率低 备件供应、售后服务慢 使用寿命长 部分产品无中文显示 从表 3— 1 可以看出，国外产品在性能、可靠性、使用寿命上占有很大优势，国内产品虽然完全可以满足我们的加工要求，但有一个致命的弱点；即这些厂家还没有生产大 转矩、大功率伺服电机的能力。 当然，也可以选择国内的数控系统配国外的伺服电机和伺服系统。 但在同一台设备上同时配用几个厂家的数控系统、伺服系统以及伺服电机的 做法是不明智的，不同厂家的产品不能完全兼容，会导致故障频繁，降低使用效率，同 时增加维护成本。 因此在国内厂家没有解决大转矩、大功率伺服电机加工能力 之前，不要选择国产的数控系统。 最终我们将机床电气改造数控系统的选择定位在采用国外系统上。 典型数控系统的分析比较 FANUC 数控系统 毕业设计说明书论文 1961660126 课件之家的资料精心整理好资料 日本 FANUC 公司是专门从事生产数控系统及工业机器人的著名厂家。 该公 司自 50 年代末期生产数控系统以来，己开发出 40 多种系列的数控系统，特别 是 70 年代中期开发出 FS FS7 系统以后，生产的系统都是 CNC 系统，也是从 此开始， FANUC 公司的 CNC 系统大量进入中国市场，在中国市场处于举足轻重的 地位。 FANUC 产品序列如表 3— 3所示 表 3— 3 FANUC 产 品序列表 年代 FANUC 产品 70 年代 FS FS7 80 年代 F F11 90 年代末 F0、 F15 目前 0i/0i MateC、 0i/0i MateB、 16i/18i/21i MODEL B 下面对目前应用最多的 0i 系统和最新推出的系统作简单的介绍。 表 3— 4 FANUC 各系统比较 系统 0i 0iMate 16iB 18iB 21iB 控制轴数 4 3 8 8 5 表 3— 5 FANUC16i/18i/21iB 系统性能 项目 性能 高速、高精度、高效率 高精度的纳米 超精加工 CNC 系统 最尖端的伺服技术（ HRV 控制） 缩短循环时间的高性能 PMC 丰富的网络功能 以太网为标准配置 灵活应用网络的集中管理软件包 优异的操作性 便于操作和编程的支援工具 利用安装在液晶装置上的存储卡进行输入 /输出 小型、省接线 CNC 控制部和液晶显示部集成一体 通过超高速串行通信减少电缆 基于欧洲安全标准的双检安全性 维护性 利用因特网的远程诊断 以会话方式诊断报警的故障诊断 SIMENS 数控系统 毕业设计说明书论文 1961660126 课件之。