X6130铣床的数控化改造设计独家优秀】

1 摘要 数控技术作为现代制造业的核心技术之一，在各行各业得到了广泛的应用，在机械制造行业当中， 数控铣床 由于可以以较高的精度实现多工种加工已经成为现代机械制造业中不可缺少的加工设备。据原有的普通铣床 床，将其数控化改造确定电动机的功率，根据其具体结构选择合适的变频器，流驱动器等，根据精度的要求和转速，确定机床的电器设计和私服系统的设计，并进行一定的参数效核，并完成改造后机床部件的结构设计 ； 完成铣床数控化的电气设计 ； 完成电器原理设计和机床结构设计 ； 完成改造所需的电器部件的选择和其参 数的效核 ； 完成相应的设计说明书 ； 完成于本设计相关的论文一篇 ； 完成铣床的结构设计，以装么配图的方式表述 ； 完成改造后的装配图。 关键词 ： 数控技术； 铣床 ； 改造 ； 控制电路 2 ne of C as in of in to in to to to of DC to to of W of of of of of of to to a in to do of 3 目 录 摘要 . 1 . 2 第 1章 绪论 . 5 控铣床 . 5 控铣床的简介 . 5 . 5 . 5 控铣床的分类 . 6 控铣床的用途和工艺特点 . 6 . 7 . 7 . 7 . 7 . 8 第 2章 总体改造方案的设计 . 9 6130普通铣床的用途 . 10 . 10 . 10 . 12 . 12 . 12 . 13 . 14 . 15 . 17 第 3章 电气原理图设计 . 19 . 19 4 . 20 . 21 . 22 轴电机电路 . 23 置 . 24 置 . 25 章小结 . 26 第 4章 数控铣床内置 . 26 绍 . 26 件的安装 . 28 目管理 . 30 建立新项目 . 31 保存项目 . 32 系统通讯 . 32 控铣床系统 ，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提山了更高的性能指标； 迅速发展和 将对数控机的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日益完盖，数控技术的应用领域日益扩大。数控铣床是在数控加丁中心领域中最具代表性的一种典型机床，在数控机床中所占的比率最大，数控加工中心、柔性制造单元等都是数控铣床基础上派生或发展起来的。它具有功能性强、加工范围广、工艺较复杂等特点，主要用于各种复杂的平面、轮廓、曲面等零件的铣削加工，同时还可以进行钻、扩、镗、攻螺纹等加工，在航空航天、汽车制造、机械加工和 模具制造业中应用非常广泛 1。 数控 铣 床加工零件的主要过程主要包括一下内容： （ 1）根据被加工零件的图样与工作方案，用规定的代码与程序格式，将刀具的移动轨迹、加工工艺过程、工艺参数、切削用量等编写成数控系统能够识别的指令形式，即编写加工程序。 （ 2）将所编写的加工程序输入数控装置。 （ 3）数控装置对输入的程序（代码）进行译码、运算处理，并像各坐标轴的伺服驱动装置和辅助功能控制装置发出相应的控制信号，以控制车床各部件的运动。 （ 4）在运动过程中，数控系统需随时检测车床坐标轴的位置、 行程开关的状态等，并与程序的要求相比较，以决定下一步动作，直到加工出合格的零件。 （ 5）操作者随时对车床的加工情况、工作状态进行观察和检查，必要时还需要对车床动作和加工程序进行调整，以保证车床安全、可靠的运行 2。 数控铣床一般由数控系统、机床基础部件、主轴箱、进给伺服系统及辅助装置等几大部分组成。 (1)数控系统 6 数控系统是机床运动控制的中心，通常数控铣床都配有高性能、高精度、集成软件的微机数控系统，具有直线插补、圆弧插补、刀具补偿、固定循环、用户宏程序等功能，能完成绝 大多数的基本铣削以及镗削、钻削、攻螺纹等循环加工。 (2)机床基础部件 通常是指底坐、立柱、工作台、横梁等，是整个机床的基础和框架。 (3)主轴箱 包括主轴箱和主轴传动系统，用于装刀具并带动刀具旋转、主传动大多采用专用的无级调速电动机驱动。 (4)进给伺服系统 由进给电动机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，其主轴垂直方向进给运动及工作台的横向和纵向进给运动均由各自的交流伺服电机来驱动。 (5)辅助装置 包括液压、气动、润滑、冷却系统和排屑 、防护等装置。 控铣床的分类 数控铣床品种繁多，规格不一，可按通用铣床的分类方法分为以下 3类： (1)数控立式铣床：数控立式铣床主轴轴线垂直于水平面，这种铣床占数控铣床的大多数，应用范围也最广。日前三坐标数控立式铣床占数控铣床的大多数，一般可进行三轴联动加工。 (2)卧式数控铣床：卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范同和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转台或万能数控转台的方式来实现四轴和五轴联动加工。这样既可以加工工件侧面的连续同转轮廓，又可以实现在一次装夹中通过转 台改变零件的加工位置也就是通常所说的工位，进行多个位置或工作面的加工。 (3)立卧两用转换铣床：这类铣床的主轴可以进行转换，可在同一台数控铣床上进行立式加工和卧式加工，同时具备立卧式铣床的功能 3。 控铣床的用途和工艺特点 铣床是用铣刀进行铣削加的机床，铣床的加工情况如图 1示。在铣床上，用不同铣刀可以对平面、斜面、沟槽、台阶、 尾槽等表面进行加工，另外配上分度头或叫回转台还可以加工齿轮、螺旋面、花键轴、凸轮等各种成型表面。故铣床的万能性强，应用范围很广。铣床的主参数是工作台 面宽度及长度。 铣床的工艺特点如下： 7 (1)铣床的主轴带动铣刀作旋转主运动； (2)铣刀是多齿、多刃连续进行切削； (3)多数铣床由工作台带动工件作直线进给运动； (4)铣刀在切削时，每个刀齿的切削过程是断续的，同时参加切削的齿数是变化的，每个刀齿的切削厚度也是变化的，因此容易引起机床振动； (5)铣削时，铣刀同时参加切削的齿数较多，便于采用较大的铣削速度和进给量，因而生产效率高 4。 国的数控产业 当前，我国的数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时 期。也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术上（包括核心技术），已达到国外先进水平。日前，已新开发出数控系统 80种。自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。 当前，我国数控机床产业面临的挑战是国内市场占有率偏低。据有关资料表明，1999年国产数控机床的市场占有率仅为 造成这种严峻的形势，除客观原因外，主要是产品的质量、可靠性 不过硬。“十五”期间，我国机械制造工业止朝着精密化、柔性化、集成化、自动化、智能化方面迅速发展，国内数控机床需求强劲，我国数控机床产业适逢极好的发展机遇。然而，我国加入 ，国外生产的数控机床将会更多的进入我国市场，市场竞争更为激烈。提高国产数控机床市场占有率，关键在于提高质量和可靠性。几年来，经过对国内外数控机床的机械结构剖析和使用性能的调研，探索和总结了数控机床机械结构设计和制造的新技术 5。 现时主要存在有以下几个问题： (1)缺乏产业规模 (2)缺乏发展数控产业的政策和技术配套体系 (3)缺乏 技术创新，产品更新和产业调整的内在往动力 (4)面临同外强手竞争的巨大压力 随着科学技术的发展、制造技术的进步和人类生活水平的提高，以及社会对产品质量和品种的多样化的要求趋势日益增强。中、小批量生产的比例明显增加，对 8 数控机床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望市场能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地构筑面向用户的控制系统，并大幅度地降低维护和培训的成本，同时还要求具有网络功能，以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。特别是进入 20 世纪 90 年代以来，随着国际上计算机 技术突飞猛进的发展，数控技术正在不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就。目前，国外数控机床的性能正朝着高速化、高精度、高效率、高柔性、高自动化、高可靠性、智能化、复合化、网络化、开放式体系结构等方向迅速发展，这将对数控机床机械结构设计和制造的质量和可靠性提出更高的要求。“十五”期问，我国机械制造行业必须瞄准国际数控机床发展的科学前沿，开拓创新，消化吸收国外先进技术，开创我国数控机床设计和制造技术的新局面 6。 控机床的优点 （ 1）加工对象改型的适应性强 由于在数控机床上改变加工零件时，只需要 重新编制程序就能实现对零件的加工，它不同于传统的车床，不需要制造、更换许多工具、夹具和检具，更不需要重新调整车床。因此，数控车床可以快速的从加工一种零件转变为加工另一种零件，这就为单间，小批以及试制新产品提供了极大的便利。它不仅缩短了生产准备周期，而且节省了大量工艺装备费用。 （ 2）加工精度高 数控车床是以数字形式给出的指令进行加工的，由于目前数控装置的脉冲当量（即每输出一个脉冲后数控机床移动的部件相应的移动量）一般达到 且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数 控车床能达到比较高的加工精度和质量稳定性。这可是由数控车床结构设计采用了必要的措施，以及机电结合的特点决定的。首先是在结构上引入了滚珠丝杠螺母机、各种消除间隙的结构等，使机械传动的误差尽可能小；其次是采用了软件精度补偿技术，使机械误差进一步减小；第三是用程序控制加工，减少了人为因素对加工精度的影响。这些措施不仅保证了较高的加工精度，同时还保证了较高的质量稳定性。 （ 3）生产效率高 零件加工所需要的时间包括机动时间与辅助时间两部分。数控车床能有效的减少这两部分时间，因而加工生产率比一般车床高的多。数控车床主轴 转速和进给量的范围比普通车床的范围大，每一道工序都能选用最有力的切削用量，良好的结构刚性允许数控车床进行大切削用量的强力切削，有效的节省了机动时间。数控车床移动部件的快速移动和定位采用了加速与减速的措施，因而选用了很高的空行程运 9 动速度，消耗在快进、快退和定位的时间要比一般车床少的多。 数控车床的加工精度比较稳定，一般只做首件检验或工序间关键尺寸的抽样检验，因而可以减少机停检验的时间。在使用带有刀库和自动换刀装置的数控车削中心的数控车床时，在一台机床上实现了多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产效率 的提高就更为明显。 （ 4）自动化程度高 数控车床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均大为减少，劳动条件也得到相应的改善。 （ 5）良好的经济效益 使用数控车床加工零件时，分摊在每个零件上的设备费用是比较昂贵的。但在单件、小批量生产条件下，可以节省工艺装备费用、辅助生产工时、生产管理费用以及降低废品率等，因此能够获得良好的经济效益。 （ 6）有利于生产管理的现代化 用数控车床加工零件，能够准确的计算工件加工的工时，并有效的简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。这些特点都有利于使生产管理现代化 7。 第 2 章 总体 改造 方案的设计 10 6130 普通铣床的用途 原 式万能升降台铣床是属于通用机床，主要适用于加工单件、小批量生产和工具修理部门，也可以用于成批生产部门。可利用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、成型铣刀和端面铣刀等，铣削各种平面、斜面、成型表面、沟槽及齿轮等。还可以利用分度头，可以加工各种螺旋槽。对于它的数 控化改造用于扩大加工范围，提高加工精度，提高工作效率，满足生产急需是非常必要的，从经济角度上也是可行的。 体设计任务 将原来的 改造成加工精度高、定位准确、可靠，扩大其加工范围，提高加工效率，各性能参数有所提高，使其可以铣削圆弧面与斜面等形状复杂的高精度零件 (如凸轮轴 )。 体设计方案 经济型数控铣床的改造，为了保证被改造后的性能不低于原铣床，选 X、 平拖动力按 15算，则所需的功率为： P=5果采用步进电机作为伺服驱动元件，步进电机达不到此功率要求。 例如： 200应式步进电机，最大静转矩为 最高运行频率为11000s，步距角为 1/6，若取最高工作频率下的工作扭矩为静扭矩的 1/4，则高速小的功率为： 因此，如果选用步进电机，必须相应地降低机床的某些性能，主要是快 速性。另一方面由于步进电机在低速工作时有明显的冲动，易自激振荡，而且激振频率很可能落入铣削加工所用的进给速度范围内，着对加工极为不利，造成工件超差。此外，由于步进电机没有过载能力，高速时扭矩下降很多，容易丢失，大功率步进的驱动较困难等，选用步进电机驱动是不合适的。 若采用直流或交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难得多，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于所改造数控铣床工件的加工 精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。 11 若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制 ,其性能介于开环和闭环之间 过载能力强 ,有采用反馈控制因此性能远优于步进电机的开环控制 ;反馈环节不包括大部分机械传动元件 ,调试比闭环简单 ,系统的稳定性较易保证 ,所以比闭环容易实现 调试比开环控制的步进电机要困难些 ,设计上也有自身的特点 交流调试逐渐扩大了其使用范围 ,似乎有取代直流伺服的趋势 技术难度高 ,普及不广 ,而且价格高 机原理接近于直流电机 ,控制系统技术比较成熟 ,普及广。 用直流伺服电动机的半闭环伺服系统的组成如图 2控装置 后转换成位置误差的模拟电压。这个电压是速度指令电压。速度指令电压与速度反馈电压在速度控制器内比较和放大后转换成速度控制电压并输给伺服电动机，使电机得到一定的转速。直流伺服电动机的基本性能是：转速决定于输入电压，电流决定于负载力矩。因此，输入直流伺服电动机的，必须是速度模拟电压。速度环的作用在于把位置误差模拟电压变成一个比较稳定的速度模拟电压。 速度反馈的作用在于使转速稳定。位置控制则用以检查伺服电动机的转角是否符合位置指令的要求。 图 2闭环伺服系统的组成 图 2控装置来的位置指令 图 2闭环伺服系统原理 位置反馈系统检测出的实际位置检测值 中比较。其差值为位置偏差值 D。 放大后成为速度指令值 D、 是数字量。 数 /模 (D/A)转换器 3 成为模拟电压 置偏差越大，则要求伺服电动机的转速越高，这时的 越 大。因此， 速度指令电压。 12 速度反馈电压 内比较，其差值为速度偏差电压 置速度反馈的目的是稳定电动机的转速。由于伺服电动机的转速还受负载的影响，当负载发生变化（如切深发生变化）时，电动机转速将发生变化。加上速度反馈后转速可以比较稳定。速度偏差电压 放大后，成为速度控制电压 个电压加在伺服电机 6上，使它得到角速度 m。与伺服电动机相联系的有速度反馈装置 7和位置反馈装置 8。速度反馈装置发出与伺服电动机转速成正比的速度反馈电压 速度指令电压 。位置反馈装置 8发出与伺服电动机的转角成正比的实际位置检测值 位置指令值 纵向 进给 系统的设计 给系统 设计 进给运动是由 私服 电动机由一级消隙齿轮经滚珠丝杠螺纹副，带动工作台移动。其中在纵向进给系统的改造布置中，滚珠丝杠、轴承支架固定在工作台上，随工作台移动。步进电动机经降速齿轮和滚珠丝杠的螺母固定在床鞍上，通过滚珠丝杠的转动，实现工作台与床鞍之间的相对移动。滚珠丝杠螺母副，它的特点是在具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦，丝杠与螺母之间基本上为 滚动摩擦。 滚珠丝杠螺母副的优点有： 1） 传动效率高，摩擦损失小，使用寿命长。 2） 给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空程死区，防止失步；定位精度高，刚度好。 3） 有可逆性 丝杠和螺母都可以作为主运动件，故可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动。 4） 运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 现在以工作寿命和实际加工过程中的最大铣削力为基础进行设计计算，以确保平常工作状态下的工作安全和可靠 。 工件材料为 ： 40锻件并调质 铣削宽度 ： 22 13 铣削深度 ： 5 刀具直径 d ： 32 齿切厚 ： 刃齿数 Z ： 4 刀具材料为 ：高速刚立铣刀 1500N 用高速钢立铣刀逆铣合金刚时 ,工件的切削力可查 数控机床书 中得 : 纵向进给力 （取中间值： 1500=1650N 横向进给力3 5 0 （取中间值： 1500=直进给力2 0 （取中间值： 1500=375N 故可知在插补平面内的合 力为 : 22 =1734N 那么丝杠所受的平均工作载荷： 22 1 7 4 3 1 1 6 233 N 所以丝杠轴向所受载荷 )( 其中 oF=275N 14 纵向工作台及夹具重量 2200N 为颠覆力矩影响系数 取 为当量摩擦系数 M 取 么 1162 + (2200+1275) =1903N 初始估计丝杠的基本导程为 80 现在根据最大当量动载荷计算公式： f 式中： 9.0N ）， 1903 寿命值，可据公式 61060 n 为丝杠平均转速（ r / 11 0 0 0 * 2 28=156.3 r/中： 01000 15 取最高进给速度 m a x 2 . 5 ( m i n )V m m的 12则： 61060 T 使用寿命时间，据查经济型数控机床设计手册取 T=15000小时 L 66 0 1 5 6 . 3 1 5 0 0 010 而， f 3 1 4 0 . 6 2 5 1 9 0 3 1 . 20 . 913194N 的计算 根据机械设计原理滚珠丝杠的传动效率的计算公式为： 丝杠的螺旋升角，由以上参数表知， = 339 摩擦角，滚珠丝杠副的摩擦角 10 则可得： )01392393 =97% 刚度验算滚珠丝杠受工作负荷 起的导程的变化量 01 /中：弹性 模量对于钢为： E=21 26 /10 滚珠丝杠横截面积： F（ 2 而： F=22322d =94 2 16 则： 01 /61 9 0 3 0 . 8 1 0 . 2 1 02 1 1 0 7 . 1 珠丝杠受扭矩引起的导程变化量 2L 很小，可以忽略，故1； 故导程的变形误差为： 11 0 0 1 0 0 1 0 . 20 . 8 =12.8 m /m 查表得 1 15 m /m ，故刚度足够。 稳定性的验算临界压缩载荷的验算 由于纵向（ 滚珠丝杠两 端采用的是滚珠丝杠螺纹副固定，丝杠一般不会受压，又由于机床的原普通丝杠的直径大于滚珠丝杠的直径，故稳定性一定能满足要求。 临界转速的验算 由计算得已知丝杠平均工作转速为 1 5 6 . 3 m i n 1 0 0 m i nn r r 因此，必须进行临界转速的验算，即：2m a 其中式中符号表示： m a 0 0 0 * 2 . 5 3 1 2 . 5 m i a 2f 丝杠支承方式系数取 f （因为没有受压） 910 22225 = 3417 丝杠的长度。 l = 工作最大行程 + 螺母长 度 + 两端余量（取 40 螺母长度由机床零部件设计上可查得，丝杠设计部分 l = 680 + （ 131 + 40） 2 = 680 + 342 = 1022撑跨距 1l 取 1l= 1100 临界转速计算长度 680 + 131 + 40 + 1100 10222= 811 + 40 + 39 = 8904 . 7 3 0 . 0 3 499100 . 8 9 2 =9533 /可见满足： m a x 3 1 2 . 5 / m i n r所以满足稳定性的要求。 给系统 计算 (1)计算工作台、丝杠以及齿轮折算到轴上的惯量 根据机电一体化基础所 提供的计算公式： 2221 21式中：( 2 ； 21,大齿轮的惯量 )( 2 ； ( 2 ； (N , 2156 ； P ( ； 18 齿轮及丝杠转动惯量的计算：由于有些传动件（如齿轮、丝杠等）的转动惯量不易精确计算，可将其等效成圆柱体来近似计算。 圆柱体的转动惯量可依据公式：324 式中： 材料密度 )( 3对钢取 35108.7 ； d 圆柱体直径 )(对于齿轮、丝杠等就是其等效直径 )； l 圆柱体长度 )(对于齿轮、丝杠等就是其等效齿宽或长度 ) 则： 32 1411 543 . 1 4 7 . 8 1 0 8 5 . 032 20 7 K g 32 2422 543 . 1 4 7 . 8 1 0 1 3 . 3 4 . 532 21 8 K g 3240 543 . 1 4 7 . 8 1 0 5 1 0 2 . 232 20 9 K g 则可算得： 2221 21 221 2 2 0 0 0 . 80 . 1 5 7 1 . 0 7 8 0 . 4 8 91 . 6 7 9 . 8 2 3 . 1 4 22 5 K g ，内循环浮动返向器 纵向进给 铣削圆周力：500N 则有 纵向进给 丝杠牵引力： 19 +G =1500+4410 562N 则有负载力矩： T = 其中： F 可取安全系数极限值 有：= a m a xm a x 1000 1 0 0 0 1 . 6 26676 0 6 0 0 . 0 1 z 第 3 章 电气原理图设计 述 本数控铣床是采用德国西门子 统控制的三轴机，将所有 通讯任务集成于一个单一的部件。免维护的 件集成了 口用于驱动和 I/O 模块并具有速装结构的超薄操作面板。作为驱动系统 分配独立的接口，因而各轴驱动的功率独立配置。 指令集可直接适用于 20 机床。系统不仅能够执行通常的 件加工程序，而且可以使用非西门子的 G 代码。 采用主要元部件 a) 制系统、三轴驱动电机。 b) 主轴采用 1流主轴电机及相应的驱动装置，或变频主轴。 c) 全数控键盘（水平结构）。 d) 通过 接的 I/O 模块 8。 e) 通过 接的 用驱动系统。 f) 电子手轮。 整个系统接线框 图如下图 示： 图 统接线框图 电路 数控铣床主电路主要包括电源的进线，总开关，冷却、润滑、排屑、刀库等辅助功能的电机连接，如果因伺服动力电不是 380V，还需要动力变压器和控制变压器的变压电路。 由图 以看到，该机床采用三相五线制供电，电网三相 380V 电 21 总开关 入至电气柜，给各支路供电， 有分离脱扣，当打开控制柜时，行程开关 闭触点断开， 开，实现了机床关机。机床排屑、冷却、润滑及刀库电动机都配有过载保护开关 作用相当于 作用。限压保护器件，起到在电动机频繁起停时起防干扰作用。 伺服供电是为 X/Y/Z 三轴伺服驱动器供电。控制电源是为了供给整个数控系统制电源、 输入输出供电和继电器供电。 图 电路 制电路 数控铣床控制电气图主要完成数控系统上下电的控制，主电路接触器和电磁阀控制。如下图 示 如下图 示，依靠 出继电器 现了排屑电机正反转的控制。依靠 出继电器 现了刀库电机正反转的控制。依靠 成冷却电机的控制。依靠 出继电器 成润滑泵电机 22 的控制。依靠 出继电器 成刀库电磁阀的放松控制。依靠 出继电器 成刀库电磁阀的夹紧控制。依靠 出继电器 成铣床主轴电磁阀的夹紧控制。 图 制电路 服电气图 数控系统是通过输出模块 别对 X、 Y、 Z 轴伺服驱动器进行控制，通过脉冲的形式达到控制的要求。图 系统 服驱动器的接线图。 23 图 服电路 如图 示， X、 Y、 Z 轴伺服驱动器 口输入为三相 220V 交流电，通过空气开关 制其上电与否。 服驱动器的控制端为 照对应的针脚和数控系统伺服控制端口进行正确的接线。伺服驱动器 口为伺服电机编码器接入端口。 B+和 U、 V、 W 接伺服电机。 轴电机电路 数控铣床主轴电机通过变频器控制主轴的转速和主轴的正反转、为了能够精确的控制主轴的转速，这个我们用模拟量控制，通过旋转编码器组成一个闭环回路，其具体电路如图 示 24 图 轴电路 如上图 示， 变频器上电，变频器模拟量输入端口接 口，编码器接数控系统 60 端口，其中编码器连线要用双绞屏蔽线，这样是为了防止干扰。 置 入电路 系统内集成电路 一个模块上有 个接口，每个接口有 8 个数字量输入点，一共 24 个数字量输入点。通过端子转换器连接到各输入元件上。 图 接口 入信号电气图，输出接口功能在图中上方已经标明，维修时根据其功能来查找所对应的输入信号。例如如果机床无法停机，分 析时首先依据电气图，找到急停按钮的分配输入点，输入点为 后利用 /O 状态或梯形图查看 否已经输入，或利用万用表检测常闭触点两个点是否导通。 25 图 置 字量输入端口 置 出电路 系统内集成电路 一个模块上有 个接口，每个接口有 8个数字量输出点，一共 16 个数字量输出点。通过端子转换器连接到各接线端子和输出继电器上。 图 接口 出信号电气图，输出接口功能在图中上方已经标明，维修时根据其功 能来查找所对应的输入信号。例如如果机床冷却功能故障，分析时首先依据电气图，找到冷却输出的地址为 出的继电器为 后利用 ，或利用万用表检测继电器圈是否已经闭合，触点是否已经接通。 26 图 置 出电路 章小结 本章主要是对整个数控系统系统硬件电路进行设计，包括系统主电路、控制电路、伺服电机、主轴电机电路、内置 、输出电机进行设计。通过本章的设计，让我们对整个系统系统硬件接线进行跟详细的了解。 第 4 章 数控铣床内置 制系统设计 绍 西门子系列不可缺少的编辑工具，是集编辑，通讯， 27 调试，诊断为一体的软件，是西门子系列软件中主动脉。 如下特点。 1能够应用于系统各种型号。 2. 利用 优越性，使操作性飞跃上升，能够将 成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。 (1) 标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的 话，就不需要认识软组件的号码而能够根据标示制作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。 (2) 功能块 功能块是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文文件，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软组件就能够灵活利用了。 4. 能够简单设定和其它站 点的链接由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。 5. 可编程控制器 接方式。 (1) 串行通讯口 (2) 3) 以太网通信 (4) 通信 (5) 线通信 (6) 线通信 6. 丰富的 调试 功能 (1) 由于 运 用了梯形 图逻辑测试 功能，能 够 更加 简单 的 进 行 调试 作 业 。 (a) 没 有必要再和可 编 程控制器 连 接。 28 (b) 没 有必要制作使用的 顺 序程序。 (2) 在 帮 助中有 误， 特殊 继电 器 /特殊寄存器的 说 明，所 以对 于 在 线 中 发生错误， 或者是程序制作中想知道特殊 继电 器 /特殊寄存器的 内 容的情 况 下提供非常大的便利。 (3) 资 料制作中 发生错误 情 况时 ， 会显 示是什么原因或 是显 示消息，所以 数 据制作的 时间 能 够 大幅 度缩 短。 件的安装 安装 件步骤如下： 启动 统，找到 件夹里 03010307 文件夹下的 标，双击 标 ， 进 入安 装向导 界面，在出 现 的“ 从 以下列表中 选择 安 装语 言”中 选择 “英 语 ”后，按“确定”， 如 图 示 图 选择设置语言 在随后出现的友好欢迎界面“ 按照默认，按下“ 钮，示。接着会出现“ 面中，同意协议选择“ 钮，如图 示。 29 图 装欢迎界面 图 软件证书确认协议 会 出 现 “ 册 信息提示 栏， 在此填上自己的姓名与公司，确认 后按下“ 钮 ，如 图 示 图 户注册信 息提示界面 然后会出现“ 面，如图 示，按下“ 钮改变安装路径，按下“ 钮返回上一步，可以改变用户信息，再此不改变默认安装路径，直接按下“ 入“ 面，将多种安装语言全部勾选后按下“ 钮，进入安装环节，如图 示。 30 图 择安装路径 图 选择安装语言 图 软件安装 图 安装完成 安装环节需要等待几分钟，之后会出现“ 面，点击“ 成安装，如图 示