小型数控机床主轴控制系统设计毕业论文

小型数控机床主轴控制系统设计毕业论文内容摘要：

序功能，提高加工精度的补偿功能。 4） 显示器 CRT/MDI 画面清晰，操作方便。 CNC 电路 见其附录 图 1， W1A1 为 CNC 装置。 CNC 装置控制变频器 （ JA11） 、主轴位置编码器(JA12)、手摇脉冲发生器（ W1GP）及强电柜； M1K1 为接通 /断开继电器。 电源电路的 设计 电源电路见附录 图 2,.其中 D1QF1 为电源总断路器，电源 AC380V 供给变频器。 D1TC1 为控制变压器，一次侧为 AC380V，二次侧为 220V，为交流接触器提供电源； D1VC1 为开关电源，为 CNC、 CRT/MDI、中间继电器提供 DC24V 电源。 D1FU FU FU FU FU5 为电路的断路保护。 主轴电路的 设计 主轴电路见附录 图 3，采用变频器（ H1A1）控制，配置 、 2890 r/min 的交流异步电动机（ H1M1），这是一个速度开环控制系统。 CNC 输出的模拟信号（ 0～ 10V）到变频器 1 14端，从而控制电动机的转速，通过设置变频器的参数，实现从最低速到最高速的调速； H1K1 为主轴交流接触器，接通 /断开主轴动力电源；主轴上的位置编码器 H1GP 使主轴能给驱动同步控制，以便加工螺纹； M3K M3K3 为主轴正反转继电器，通过 PLC 实现正反转； M1K2 为急停继电器，当按下急停按钮时，断开主轴电路；当变频器有异常情况时，通过 2 端子输出报警信号到 PLC。 强电控制电路 的 设计 强电控制电路见附录 图 M1SB1 时， SB SB3 为 CNC 接通 /断开按钮，发出急停信号 K2 停止主轴转动，打开电源钥匙 M1SA1,接通中间继电器 K3， AC220V 上电， M3K1为通过 PLC 接通主轴电动机接触器 H1K1 的信号。 PLC 输入 /输出电路 的设计 PLC 的输入电路见附录 图 5， M2SB SB2 为主电动机接通 /断开按钮；按下急停按钮时发出急停信号 M1K2，机床立即停止工作；当机床设备异常，出现一个报警信号时，报警灯亮。 毕业设计（论文）报告纸 共 31 页 第 11 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ PLC 的输出电路见附录 图 6， M3K1 为接通主轴电动机继电器， K K3 为主轴正反转继电器。 电气元件参数的设定 熔断器的选择 1. 熔断器的结构 熔断器在结构上主要是由熔断管，熔体及导电部件等部分组成。 作为熔体串联与电路中，简单而有效的保护电器。 在电路中，当电路发生短路或过载故障时，通过熔体的电流使其发热，但达到熔化温度时，熔体自动熔断，从而分断故障电路，起到过载和短路保护作用。 熔断器的类型分为瓷插式、螺旋式和封闭管式三种。 2． 熔断器的主要参数 额定电压：指熔断器长期工作时和分段后能够承受的电压，其值一 般等于或大于电气设备的额定电压。 额定电流：熔断器长期通过的、不超过允许温升的最大工作电流值。 熔体的额定电流：指长期通过熔体而不是其熔断的最大电流值。 熔体的熔断电流：指通过熔体电流并使其融化的最小电流值。 极限分断能力：指熔断器在故障条件下，能够可靠地分断电路的最大短路电流值。 3． 熔断器的选择 主 要是根据熔断器的种类、额定电压、额定电流、熔体额定电流以及现在电路负载性质决定，具体可按如下原则选择。 1） 熔断器的额定电压应大于或等于电路工作电压。 2） 电路上、下两级都设熔断器保护时，其上、下两级熔体电流大小的比 值不小于 1： 6： 1。 3） 对于电感性负载的电动机电路，只做短路保护而不宜做过载保护。 4） 在电动机回路中作短路保护时，熔体的额定电流可按下列情况确定。 对于单台直接起动电动机，应按下式计算 Ifu=（ ～ ） IN 式中 Ifu———— 熔体的额定电流。 IN电动机的额 定电流。 对于多台直接起动电动机，应按下式计算 Ifu=（ ～ ） I maxN +∑ IN 式中 I maxN 功率最大的一台电动机的额定电流； ∑ IN 其余电动机的额定电流之和。 毕业设计（论文）报告纸 共 31 页 第 12 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 根据接触器所控制负载回路的电压 ,电流及所需触电的数量来选择接触器 .本设计中 D1FU1对用主轴电动机 H1M1 短路保护 ,H1M1 的额定电流为。 计算熔断器 D1FU1 的额定电流为： I= = 故 D1FU1 选用额定电流为 25A 的熔断器。 熔断器 D1FU2 的额定电流为： I=(150247。 380) = 故 D1FU2 选用额定电流为 2A 的熔断器。 熔断器 D1FU3 的额定电流为： I=(100247。 220) = 故 D1FU3 选用额定电流为 2A 的熔断器。 熔断器 D1FU4 的额定电流为： I=12 2247。 220 = 故 D1FU4 选用额定电流为 2A 的熔断器。 熔断器 D1FU5 的额定电流为： I=100247。 24 = 故 D1FU5 选用额定电流为 6A 的熔断器。 接触器的选择 接触器是用来接通或断开电动机或其它负载主电路的控制元件，它是利用电磁力来使开关打开或闭合的电气，适用于频繁操作、远距离控制大电流电路。 接触器按其主触点通过电流的种类不同，分为直流、交流两种，机床上应用最多的是交流接触器。 工作原理是当电磁线圈通电 后，在铁心产生磁通，将衔铁吸和。 主触点在衔铁带动下闭合，接通了主电路，于此同时，辅助触点的动合触点闭合，而动断触点断开，当电磁线圈失电时或电压显著降低时，由于反力弹簧的作用，衔铁被释放，所有触体恢复常态。 1．接触器的主要技术参数 1） 额定电压 指的是主触头的额定工作电压，选用时必须使额定电压与所控电路的电压相符。 交流继电器的额定电压一般为 220V、 380V；直流继电器的额定电压有 220V、 440V、 660V等。 辅助触头的额定电压一般为交流 380V，直流 220V。 2） 额定电流 是指主触头的额定工作电流。 它在一定 条件下（额定电压、使用类别、额定工作制、操作频率等）规定的，保证电气正常工作的电流值。 若工作条件改变则额定电流也将发生变化。 目前中国生产的接触器额定电流的范围为 64000A。 3） 接通和分断能力 指接触器主触点在规定条件下能可靠地接通和分断电流值。 在此电流 毕业设计（论文）报告纸 共 31 页 第 13 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 值下，接触器接通时主触点不应发生熔焊；接触器分断时主触点不应发生长时间的燃弧。 若超出此电流值，其分断则是熔断器、断路器等保护电器的任务。 4） 额定操作频率 指每小时的操作次数。 交流接触器最高为 600次 /h，而直流接触器最高为 1200次 /h。 操作频率直接影响 到接触器的电寿命和灭弧罩的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升。 2． 交流接触器的选择 选择交流接触器时主要考虑主触点的额定电压、额定电流、辅助触点的数量与种类、吸引线圈的电压等级、操作频率等。 1） 根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。 2） 交流接触器的额定电压（指主触点的额定电压）一般为 500V或 380V两种，应大于或等于负载电路的电压。 3） 根据电动机的功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级。 （指主触点的额定电流）有 5A、 10A、 20A、 40A、 60A、 100A和 150A等几种，应大于或等于被控制回路的额定电流。 IC=PN/KUN 式中 IC接触器的主触点电流，单位为 A； PN电动机的额定功率，单位为 KW； UN电动机的额定电压，单位为 V； K经验系数， K=1～。 5） 接触器线圈的电流种类（交流和直流两种）和电压等级应与控制电路相同。 交流接触器线圈电压一般为 36V、 110V、 127V、 220V、 280V等几种。 触点数量和种类应满足主电路和控制电路。 本设计中， M1K1 控制强电电路 220V 电源，需要主触点三对、辅助触点一对，主触点电流为5A，线圈电压为 220V。 依此类推， H1K1 需要主触点三对，主触点电流为 10A，线圈电压 为 220V。 继电器的选择 它是一种自动操纵远程设备的电器，广泛应用于自动控制系统、遥控、遥测系统、电力保护系统以及通信系统中，起着控制、检测、保护和调节的作用，是现在电器装置中最基本的电器之一。 虽然继电器与接触器都是用来自动接通或断开电路，但是他们仍有很多不同之处。 继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此继电器触点容量较下（不大于 5A）。 继电器用途广泛，种类繁多。 按反应的参数可分为电 流继电器、电压继电器、时间继电器、 毕业设计（论文）报告纸 共 31 页 第 14 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 热继电器和速度继电器等；按动作原理可分为电磁式、电动式、电子式等。 按输入信号的不同可以分为电压继电器、中间继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器等。 本设计中，采用的中间继电器 M3K K4 控制主轴电动机 H1M1 的正反转， M1K2 控制主轴电机的急停；变频器的速度设定电压指令为 0～ 10V。 所以 M3K K4 选用的中间继电器常开常闭触点各四对，额定电流为 5A，吸引线圈额定电压为 24V， M1K2 选用的中间继电器常开常闭触点各四对，额定电流为 5A，吸引线圈额定电压 为 24V。 M1K1 控制 NC 的起动 /停止，选用的中间继电器常开常闭触点各四对，额定电流为 5A，吸引线圈额定电压为 24V；控制电机接通的 M3K1选用的中间继电器常开常闭触点各四对，额定电流为 5A，吸引线圈额定 电压为 24V。 控制变压器的选择 变压器式一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。 选择变压器的主要依实际情况选择。 1) 根据实际情况选择一次额定电压 U1（ 380V、 220V），在选择二次额定电压 U2(二次额定值是指初级加额定电压时，二次的空载输出电压， 二次带有额定负载时输出电压下降 5%，因此选择输出额定电压时应略高于份额在额定电压 )。 2) 根据实际负载情况，确定各二次绕组额定电流 I2。 一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。 二次额定容量由总容量确定。 根据经验公式 P=K∑ Pi 式中 Pi电磁元件的吸持功率和灯等负载消耗的功率，单位为 kW； K。