发布时间 : 星期三 文章三维雕刻机电气部分毕业论文更新完毕开始阅读0bbfc58e76c66137ee0619c8
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
2.2.3变频器的选择
变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的，正如公式： n=60f(1-s)/p，电机的磁极对数p已经确定，则电机的转速n与电源频率f成正比，通过调节频率来控制电机的转速。本次设计采用的是西门子MM420变频器，如下图所示。
图2-7 MM420结构图
2.2.4电主轴的选择
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”。本次设计为了将雕刻机变得简单和方便使用，故采用电主轴结构。本次设计所采用的电主轴为常州市武进区横林精工电机厂所生产的电主轴，型号及参数如下表所示。
12
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
表2-4电主轴参数表 型号 GDJ-14 轴承 7002C/P4*2 外形尺寸 (Φm/m) Φ80*180 冷却方式 水冷 转 速 （RPM） 10000-24000 润滑方式 油脂 电 压 （V） 380 相 数 3 频 率 （HZ） 400 用 途 雕刻机、数控钻铣 额定功率 （KW） 4 夹 具 （mm） ER16 电主轴使用时，按要求连接电主轴进出水管接头，检查连接处是否漏水和通畅。水冷电主轴的冷却系统系统应于机床的总开关连接；开机后至停机的中间，冷却系统系统应连续工作；冷却液水量按2.5 升/千瓦·分钟计算，冷却液流量按3～6 升/分钟，小的电主轴取小值，大的电主轴取大值；冷却液要求使用单独水箱，冷却液要求每月定期更换；冷却液的温度应低于环境温度3～5℃为宜，最好控制在25℃左右。选择变频器应与电主轴的电压、功率、频率相匹配来配套使用。设置变频器首先设置变频器的基准频率，变频器的基准频率按电主轴的最高频率设置。变频器的最高频率、转折频率和对应的电压按电主轴的频压曲线对应设置；变频器的电流按电主轴的额定电流设置；载波频率按电主轴的功率大小设置，小于10 kw 电主轴按8kHz 设置，大于10kw 电主轴按5kHz 设置；增、减速时间按10s 左右设置，如遇到起动电流超过额定电流而保护时应延长增、减速时间。增、减速时间过短易造成前螺母松动。将变频器与电主轴三相电源连接，其中变频器的三相电源线应焊接在插头1(U1)、2(V1)、3(W1)脚上，4 脚为地线。然后变频器与外接电源连接。接通电源后变频器点动，观察电主轴的旋转方向是否与电主轴指示方向一致，如旋转方向不一致应立即关机改正，电主轴严禁在错误的旋转方向上运转。电主轴与变频器连线不宜超过25m。电主轴在安装刀具时，应清除干净轴头锥孔及弹簧夹头表面的污垢，以免降低精度。装夹、拆卸刀具时应使用专用工具。注意装夹、拆卸时禁止用力过猛。由于精密角接触球轴承油脂润滑的极限转速的限制，电主轴不允许超速运行。超速运行会造成精密角接触球轴承烧坏。电主轴正常工作时做好一听，二摸，三看三个环节。一听电主轴有无异常声出现，发现异常声应及时关机检查。二摸电主轴发热、振动是否稳定，若发热、振动加剧及时关机检查。三看被加工的表面质量是否稳定，如不稳定及时关机检查。
13
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
2.3 控制系统总体设计
2.3.1步进电机的控制电路
本次设计采用共阳极接法，即CP+和DIR+接+24V的电源，CP—和DIR—接PLC，控制电路图如下图所示：
CPU 314-2DP CP+ U 驱CP- V 动器 DIR+ W DIR- 步 进 电 机 +24V +24V 图2-8 步进电机控制图 2.3.2变频器的控制电路
变频器的控制如图所示，由CPU向AIN+输出模拟量实现控制频率，5、6、7三个接口通过程序控制正传、反转和停止。
CPU 314C-2DP AIN+ U 5 变 V 频 6 器 W M M 7- 420 电 主 轴
图2-9 变频器控制图
14
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
2.3.3 PLC的I/O分配表
根据三维雕刻机的要求，得出PLC的I/O分配表。如下表所示。
表2-5 输入接口分配 输入接口分配 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I1.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 表2-6 输出接口分配 输出接口分配 地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.4 Q0.5 内容 X向脉冲输出 Y向脉冲输出 Z向脉冲输出 X向方向控制输出 Y向方向控制输出 地址 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 PQW754 内容 Z向方向控制输出 变频器数字输入信号1 变频器数字输入信号2 变频器数字输入信号3 变频器模拟量输出 内容 X向启动开关 X向停止开关 X向正转开关 X向反转开关 X向快速进给开关 X向中速进给开关 X向慢速进给开关 X向左极限行程开关 X向右极限行程开关 Y向启动开关 Y向停止开关 Y向正转开关 Y向反转开关 Y向快速进给开关 Y向中速进给开关 Y向慢速进给开关 地址 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 内容 Y向左极限行程开关 Y向右极限行程开关 Z向启动开关 Z向停止开关 Z向正转开关 Z向反转开关 Z向快速进给开关 Z向中速进给开关 Z向慢速进给开关 Z向左极限行程开关 Z向右极限行程开关 主轴正转开关 主轴反转开关 主轴加速开关 主轴停止开关
15