数控车床电气控制

陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）毕业设计题目数控车床电气控制系统设计学生姓名:金鑫学号：1407100106班级：数维1001专业：数控设备应用与维护学院：数控工程学院指导教师： 2013 年1 月 4日陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）II 摘要：数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用，数控机床是数控制造业的核心，随着经济的快速发展，机床工业也有了飞跃的发展：体现在新技术的广泛应用和企业效益的明显改善。

目前机床行业的消费主流是数控机床。

从国内外市场对数控机床的需求来看，以后数控机床市场具有以下特征：一是经济型数控机床是以后的主流产品。

二采用新技术，降低成本，提高产品稳定性是企业生存的关键。

本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。

CK6140 数控车床，对其电气系统设计使尤为重要的，其内容包括强电设计、弱点设计、PLC 输入输出及接口设计，绘制出整个机床的电气系统原理图等。

本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。

分为 380V 强电回路，控制回路，PLC输入输出控制，主轴驱动模块和进给伺服驱动模块，并介绍了相关的电气知识。

通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。

关键词：数控系统；数控车床；主电路；控制电路；PLC 控制；电气原理图长春职业技术学院毕业设计（论文）1目录..............................................................2 第一章数控车床的基本组成和工作原理 .................................. 5 1.1 数控车床组成 ................................................5 1.2 数控车床工作原理 (7)1.3 CK6140 数控车床运动分析 ...................................... 8 1.4CK6140 数控车床电气系统简述 .................................. 8 第二章CK6140 数控车床主轴驱动系统 .................................. 11 2.1 变频器的选型方2.2 变频器主轴伺服驱动电路 ..................................... 12 第三章常用电器元件的选型 (13)3.1 低压电器选型的一般原则 ..................................... 13 3.2 断路器的选型 ...............................................13 3.3 电动机保护用自动开关的选型 ................................. 14 3.4 接触器的选型 ...............................................14 3.5 热继电器的选型 (14)3.6 中间继电器 .................................................15 第四章控制系统设计 .................................................16 4.1 CK6140 数控车床数控系统选型 ................................. 16 4.2 FANUC 0i Mate 数控系统的硬件连接 ............................17 4.3 PLC 选型及I/O 接线PLC 输入/输出点 (19)第五章辅助功能部分的设计 (21)5.1 刀架传动系统设计 (21)5.2 冷却系统的设计 (22)总结 ................................................ ............. 24 致谢 ................................................ ........... 25 参考文献 ................................................ ........ 26 长春职业技术学院毕业设计（论文） 2 前言随着我国市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，中、小批量的生产越来越多。

在机械、军工、航空工业，中、小批零件的生产几乎占产品数量75%－80%，而且零件外形越来越复杂，精度要求也越来越高。

传统的机床己不能满足要求，柔性加工的重要性更加突出，数控技术相关装备的需求日益增大。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。

数字控制(Numerical Control 缩写为NC)简称为数控，是指用数字指令来控制一台或多台设备的动作。

它所控制对象有以下几种：1、动作顺序的程序控制。

2、主轴、坐标进给速度、更换刀具、开闭冷却液等辅助功能控制。

3、有关部件位移量和相对位置关系的坐标控制。

数控技术是与机床的控制密切结合而发展起来的，通常把采用数控装置来实现自动化和高效率加工的机床统称为数控机床。

在实现加工合理化及高效率方面，数控机床与普通机床相比具有许多优势，它突出地表现为: 1、数控加工是用机械加工多品种，小批量生产的一种自动化手段。

自动化程度高、加工速度快是数控机床的突出特点。

2、数控加工能保持加工条件不变，而使产品质量稳定。

由于加工所的条件(吃刀深度、进给量、主轴转速、刀具等)都己事先由指令规定，所以无论由谁操作都能得到同一加工质量。

3、数控加工极大地提高外形复杂零件的加工效率和加工精度。

4、通过数控加工的零件，由于提高了工件与基准面相关尺寸的加工精度，有可能大大提高零件装配的互换性，而提高装配质量和效率。

5、由于加工时间固定，有利于管理，更进一步促使加工定量化，以达到生产管理的合理化、标准化。

这为实现计算机管理生产乃至建立计算机集成制长春职业技术学院毕业设计（论文） 3 造系统都打下了坚实的基础。

6、由于操作技术被数据化后，熟练工人就可以减少。

7、可以大幅度减少人为的操作失误，而降低废次品率。

可以不间断地连续加工，从而缩短了加工周期.由于工夹具的标准化，减少了工夹具的需用量。

正是由于数控机床的这些特点，从本世纪五十年代以来，随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展，数控机床也在迅速发展和演变。

世界上的第一台数控机床是由美国在五十年代开发研制的，使用电子管元件，体积庞大。

到六十年代，由于半导体晶体管的开发应用，数控系统的可靠性提高、价格下降。

七十年代随着中小规模集成电路的应用并伴随着纸带传输系统的出现，大大提高了机床的加工效率及使用的灵活性，也使数控机床日趋完善。

八十年代以来，微处理器的发展与应用，数控技术也迎来了计算机数字控制(Computer Numerical Control 缩写为 CNC)时代，随着微处理器的运算速度的不断提高，数控机床的功能和应用范围也在不断的发展与扩大。

从这些年数控机床的发展可以看出，它正向着高精度、多功能、高速化。

1、高精度化当代工业产品对精度的要求越来越高，近十年来，普通数控机床的加工精度已由10μ m 提高到5μ m,精密加工中心则从3～5μ m 提高到1～1.5μ m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μ m）。

超精密加工机床在向更高精度（纳米级）发展的同时，也向高效率、和大型化发展。

与之相适应，在计算机技术发展的推动下，各种加工精度补偿技术得到了应用和发展，机床结构材料也开始普遍采用各种性能稳定、温度影响小的新型材料，如:花岗岩、精密陶瓷等，使得数控机床的各项精度越来越高。

2、高速度化提高生产效率是机床技术发展的永恒主题，这也表现在提高机床主轴的转速上。

中等规格的机加中心的最高转速为4000-6000rpm，到了九十年代，则达到8000-12000rpm;另一方面，坐标轴的快速移动速度的提高，换刀时间和托盘交换时间等非切削时间的缩短，也使机床的加工效率大幅提高。

3、高柔性化当代产品的多样化和个性化，对机床提出了更高的柔性加工要求。

如铣削加工中心可以铣削、钻孔、攻丝等。

这种将各种加工功能在一台机床上进行集成，均是为了在一台机床上实现一次装夹就能完成对零件的不同加工要求，这充分展示了机床加工的柔性，并有利于提高加工精度。

4、高自动化长春职业技术学院毕业设计（论文） 4 自动化是指在全部加工过程中，减少“人”的介入，而能自动地完成规定的任务。

传统的自动化往往与大批量生产联系在一起，使用大量的专用设备和组合机床。

而目前可以通过数控机床和机械加工中心，既可在大批量生产中实现自动化，也可在小批量、多品种产品生产中实现自动化加工。

5、造型宜人化好的数控机床不仅功能齐全、操作安全可靠、性能良好，而且要成为外观宜人和符合操作人体学的一件艺术品。

6、操作简单化从LED 显示到TFT 液晶显示，操作从按大量按钮到菜单选择甚至对话框操作使操作越来越简单，显示信息越来越多、越来越明快。

7、高可靠性大规模集成电路及计算机的应用，使得数控机床越来越可靠。

同时，数控机床的这些特点也使得机床的数控化不仅从传统的铣、锉、车、钻一类切削机床，日益广泛地向磨床、压力机等塑性加工机床、绘图机、气割机等特殊加工设备方面发展,也向柔性制造系统(FMS)，高速机床、专业机床发展。

应用范围日益扩大。

但是，数控机床毕竟是一种高自动化的设备，技术复杂、成本较高，从其使用的经济效益出发，在目前阶段，特别是在我国，仍多用于精度高、形状复杂的批量零件的加工。

相信在不远的将来，随着数控技术的发展，以数控机床为核心的柔性制造系统、无人工厂必将逐步取代现有的生产模式，成为机加行业的主导力量。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。