数控机床电气原理设计实训指导书.docx

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数控机床电气原理设计实训指导书

数控铣床电气控制系统设计

学生学号：

学生姓名：

指导教师：

机电工程系

2016年10月24日

数控铣床电气控制设计任务书

1、机床型号、规格及技术要求

机械部分参数

项目

单位

参数

工作台行程

mm

800×500

Z轴行程

mm

650

工作台尺寸

mm

650×400

主轴转速范围

rpm

100~4500

主轴电机功率

kw

2.2~3

快移速度（max）

Z向

m/min

4

X、Y向

m/min

4

伺服电机最小设定单位

mm

0.001

冷却电机

40WAC380三相1400rpm

润滑电机

3WAC220单项PL控制

数控系统

FANUC0imateMD

机床外形尺寸

mm

1500×1200×1650

机床重量

kg

800

进给、主轴电机和驱动选型

名称

型号规格

Z轴电机

FANUCβiS4/4000

Z轴驱动模块

FANUCSVM20i

XY轴电机

FANUCβiS4/4000

XY轴驱动模块

FANUCSVM20i

主轴变频器

SJ100-022HFE

主轴电机

三相异步3kw

2、电源部分

（1）强电回路

机床负载中所有需要用到三相电源的电器的控制及保护电路。

需要用到如空气开关、接触器、灭弧器、变频器、电抗器等电器元件。

（2）控制电源回路

主要有控制变压器提供机床的大部分控制电源，其参数根据负载大小来选择。

为保证数控系统工作的稳定性，数控系统需要单独开关电源供电。

一般控制变压器和开关电源输入电源为AC220V。

1交流控制电路

由接触器组成的强电控制回路，用来控制强电回路中的伺服、主轴、冷却电机及刀架电机强电的通断。

2直流控制电路

由继电器组成的中间控制回路，用来控制接触器的电源及机床运行的逻辑关系。

3、PLC输入输出点的定义

PMC输入信号定义

地址

定义

地址

定义

X8.0

X轴正向超程

X10.4

机床锁住

X8.1

X轴负向超程

X10.5

空运行

X8.2

Y轴正向超程

X10.6

M01有效

X8.3

Y轴负向超程

X11.0

快速倍率波段开关

X8.5

Z轴正向超程

X11.1

X8.6

Z轴负向超程

X11.2

单段

X9.0

X轴返参减速

X11.3

手轮选择（X/Y/Z）

X9.1

Y轴返参减速

X11.4

X9.2

Z轴返参减速

X11.5

进给倍率波段开关

X9.3

打刀缸加紧

X11.6

X9.4

打刀缸松开

X12.0

X9.5

主轴手动松刀

X12.1

X9.6

超程复位

X12.2

工作方式波段开关

X10.0

进给保持

X12.3

X10.1

循环启动

X12.4

X10.2

手动快速

X12.5

润滑液位低

X10.3

存储器开

X8.4

急停

PMC输出信号定义

地址

定义

地址

定义

Y1.0

主轴正转（继电器信号）

Y0.2

单段运行（信号灯）

Y1.1

主轴反转（继电器信号）

Y0.3

M01有效（信号灯）

Y1.2

打刀缸松刀（继电器信号）

Y0.4

空运行（信号灯）

Y1.3

集中润滑（继电器信号）

Y0.5

机床锁住（信号灯）

Y1.4

警示灯红（继电器信号）

Y0.6

循环启动（信号灯）

Y0.0

警示灯黄（继电器信号）

Y1.5

进给保持（信号灯）

Y0.1

警示灯绿（继电器信号）

4、进给驱动及主轴部分

（1）进给驱动单元

主电源输入，三相交流电源200V、50/60Hz；伺服电动机的动力线；主电源MCC控制信号；急停信号；DC24V控制电路电源输入；DC24V控制电路电源输出；伺服高速串行总线（HSSB）；伺服电动机内装编码器信号。

（2）主轴变频器单元

要接基本I/O0~10V模拟电压指令线、电源线、电机电源线，还应接主轴正反转控制线及保护信号线。

5、电路中导线型号选择

（1）导线分类

类别

说明

用法

1

铜或铝圆截面硬线，一般至少16mm2

只用于无振动的安装，连接移动部件

2

铜或铝最少股的绞芯线，一般大于2516mm2

5

多股细铜胶合线

用于有机械振动的安装，连接移动部件

6

多股极细铜软线

用于频繁振动

（2）可参考一下标准选择

单芯电缆

多芯电缆

截面积/mm2

载流容量I2/A

0.5

5.0

---

0.75

7.6

---

1.0

10.4

9.6

1.5

13.5

12.2

2.0

15.6

14.6

2.5

18.5

16.5

（3）单根导线线色的用途的定义

黑色：

交流和直流动力电路

红色：

交流控制电路

蓝色：

直流控制电路

橙色：

由外部电源供电的连接控制电路

6、元器件清单

代号

名称

型号规格

数量

TC1

电抗器

ALI-5.5H2

TC2

控制变压器

AC380V/AC220V/AC80V900W

TC3

伺服变压器

AC380V/AC200V1KW

VC

开关电源

AC220V/DC24C145WS-145-24

NC

数控系统

FANUC0iMateTC

M

伺服电机

FANUCβiS4/4000

SVM

伺服单元

FANUCSVM20i

手持单元

HWL-1003

QF1

空气开关

DZ15-40/39010A

QF2

空气开关

DZ47-635A3P

QF3

空气开关

DZ108-20/221（0.1-0.16A）

QF4

空气开关

DZ108-20/221（0.16-0.25A）

RC

三相灭弧器

JD63561003P-3P

RC

单相灭弧器

JD6310200TF-2P

KM

交流接触器

SIEMENS_3RT5017_AN21

US

变频器

SJ100-022HFE

KA

中间继电器

IDEC_RU25_D24