2009屆畢業(yè)生畢業(yè)論文題目：CK6150數(shù)控車床的電氣操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2012年06月10日摘要數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力的水平。伺服系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件，它的特性一直是影響數(shù)控機(jī)床加工性能的重要指標(biāo)。伺服系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)分支，通常采用閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)來控制被控對(duì)象的某中狀態(tài)，使其能自動(dòng)、連續(xù)、精確的復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化規(guī)律。其中交流伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的主流伺服系統(tǒng)。在數(shù)控產(chǎn)品應(yīng)用廣泛。同時(shí)，PLC在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢(shì)是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。它是工業(yè)控制的核心部分。PLC（可編程邏輯控制器），一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。在機(jī)床的實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，為了提高數(shù)控機(jī)床加工的精度，對(duì)其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重。PLC在數(shù)控車床中的具體應(yīng)用于車床的輔助功能控制。本文主要講以采用西門子S7-200型PLC和西門子611A伺服驅(qū)動(dòng)來完成CK6150數(shù)控車床的輔助控制功能。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；交流伺服系統(tǒng)；可編程邏輯控制器；輔助控制功能CK6150designofelectriccontrolsystemofNClatheAbstractNumericalcontroltechnologyisthebasisformachineautomation,isthecoretechnologyofnumericalcontrolmachinetool,itsstrategicpositionandStatelevelsrelatedtothenationallevelofcomprehensivenationalstrength.KeyfeaturesasaCNCmachinetoolservosystem,itscharacteristicshavebeeninfluencingtheperformanceofCNCmachinetoolkeyindicators.Isabranchoftheautomaticcontrolsystemofservosystem,typicallyuseclosed-loopcontrolstructuretocontrolthecontrolledobjectinaState,enablingittoautomatic,continuous,accuratereproductionoftheinputsignalchanges.MainstreamliftingisACservosystemofCNCmachinetoolservosystem.CNCproductswidely.Atthesametime,PLCapplicationinindustrycontrolfieldmoreandmorewidespread,itcontrolperformanceandhardwarecosts,andsoisthecomprehensiveadvantagesofotherindustrialproductsisdifficulttocomparewith.Itisacorepartoftheindustrialcontrol.PLC(programmablelogiccontroller),adigitalelectronicsystemofarithmeticoperations,anddesignedspecificallyforapplicationinindustrialenvironments.Itusesaprogrammablememoryforitsinternalstoredprocedures,andperformlogicaloperations,ordercontrol,timing,countingandarithmeticoperations,suchasuser-orientedinstruction,throughdigitaloranalogueinput/outputcontrolofvarioustypesofmachineryorproductionprocesses.WiththedevelopmentofPLCtechnology,whichintermsofpositioncontrol,processcontrol,dataprocessingapplicationsmoreandmore.Inthecourseofpracticaldesignandproductionofmachinetools,inordertoimprovetheprecisionofnumericalcontrolmachinetool,foritsselectionofpositioningcontroldeviceisparticularlyheavy.ApplicationofPLCinnumericalcontrollatheintheaccessibilityofthelathecontrol.ThisarticlefocusedontheuseofSiemensS7-200Siemens611A-PLCandservodrivetocompletetheCK6150CNClathecontrolfunction.Keywords:CNCtechnology；ACservosystems；Programmablelogiccontrollers；SecondarycontrolfunctionsTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論4\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的主要簡(jiǎn)介-6\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的基本組成6\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的技術(shù)參數(shù)6\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床控制要求簡(jiǎn)述7\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)9\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床伺服驅(qū)動(dòng)裝置9\o"CurrentDocument"數(shù)控車床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求10\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的控制電路工作原理11\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的主控制電路11\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床CNC接口和控制電路11\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的PLC控制電路13\o"CurrentDocument"5可編程控制器在CK6150數(shù)控車床的輔助控制功能的設(shè)計(jì)16\o"CurrentDocument"可編程控制器的概述16可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)16可編程控制器的組成及工作方式16\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的PLC控制主程序17\o"CurrentDocument"CK6150數(shù)控車床的PLC控制主要子程序18液壓卡盤和液壓尾座控制子程序18冷卻和潤(rùn)滑控制子程序20換刀控制子程序-21主軸控制子程序-22急停、進(jìn)給保持控制子程序23\o"CurrentDocument"結(jié)論24\o"CurrentDocument"致謝25\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)261緒論隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。由于數(shù)控技術(shù)是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，因此#實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。機(jī)械制造的競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)控的競(jìng)爭(zhēng)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大變化。數(shù)控技術(shù)的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來深刻的變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計(jì)；數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，CAD/CAM、FMS、CIMC等技術(shù)都是建立在數(shù)控技術(shù)之上，離開了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無(wú)本之木；數(shù)控技術(shù)是國(guó)防現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略物質(zhì)和商業(yè)貿(mào)易的重要構(gòu)成，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家把數(shù)控機(jī)床視為具有高技術(shù)附加值、高利潤(rùn)的重要出口產(chǎn)品，世界貿(mào)易額逐年增加。日本由于數(shù)控技術(shù)高度發(fā)展使其制造業(yè)迅速崛起，美國(guó)要挽回其失去的地位，歐洲要適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，從而以數(shù)控技術(shù)為主要標(biāo)志的現(xiàn)代制造技術(shù)成了美國(guó)、日本和歐洲等工業(yè)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。由于數(shù)控產(chǎn)業(yè)的企業(yè)行為，而在某種程度上體現(xiàn)了政府意志，其發(fā)展快慢有賴于政府的支持。中國(guó)政府也已充分意識(shí)到發(fā)展數(shù)控技術(shù)的重要性，正積極采取各種有效措施大力發(fā)展中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，把發(fā)展數(shù)控技術(shù)作為振興機(jī)械工業(yè)的重中之重?cái)?shù)控機(jī)床就是在數(shù)字控制下，能在尺寸精度和幾何精度兩方面完成金屬毛坯零件加工成所需要形狀的工作母機(jī)的總稱。數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流裝備，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展經(jīng)歷了30年跌宕起伏,已經(jīng)由成長(zhǎng)期進(jìn)入了成熟期，可提供市場(chǎng)1,500種數(shù)控機(jī)床，覆蓋超重型機(jī)床、高精度機(jī)床、特種加工機(jī)床、鍛壓設(shè)備、前沿高技術(shù)機(jī)床等領(lǐng)域，產(chǎn)品種類可與日、德、意、美等國(guó)并駕齊驅(qū)。特別是在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控超重型機(jī)床、立式臥式加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床領(lǐng)域部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。其中，五軸（坐標(biāo)）聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床技術(shù)的制高點(diǎn)標(biāo)志之一。它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工，是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門迫切需要的關(guān)鍵加工設(shè)備。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：（1）在功能發(fā)展方向上。用戶界面圖形化；科學(xué)計(jì)算可視化；數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能；多媒體技術(shù)。（2）在結(jié)構(gòu)體系發(fā)展方向上。模塊化、專門化與個(gè)性化；智能化；網(wǎng)絡(luò)化和集成化。3）高速、高效、高精度、高可靠性發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展階段，研究開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)、應(yīng)用數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成了各企業(yè)的自發(fā)行為，數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展速度逐年加快，多軸、全功能中高檔數(shù)控系統(tǒng)及交、直流伺服系統(tǒng)相繼研制成功，F(xiàn)MS和CIMS也先后投入使用，數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品正朝著國(guó)際先進(jìn)水平邁進(jìn)，逐漸的縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，我國(guó)數(shù)控技術(shù)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。CK6150數(shù)控車床的主要簡(jiǎn)介CK6150數(shù)控車床的基本組成CK6150數(shù)控車床有機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)幾部分組成。機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，由基礎(chǔ)件（如床身、底座等）和運(yùn)動(dòng)件（如工作臺(tái)、主軸箱等）組成。它不僅要實(shí)現(xiàn)有數(shù)控裝置控制的各種運(yùn)動(dòng)，而且還要承受包括切削力在內(nèi)的各種力，因此機(jī)床本體必須保證有良好的幾何精度、足夠的剛度、小的熱變形、低的摩擦力，才能有效保證數(shù)控機(jī)床的加工精度。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，用來輸入、存儲(chǔ)零件加工程序，并根據(jù)零件加工程序進(jìn)行計(jì)算、插補(bǔ)等處理，發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床各部件的動(dòng)作，完成零件加工的控制。CK6150數(shù)控車床采用不含PLC的FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)，需要獨(dú)立配置可編程控制器來完成輔助功能的控制。伺服驅(qū)動(dòng)裝置的作用是把來自數(shù)控裝置的信號(hào)進(jìn)行功率放大，通過執(zhí)行元（如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)等）和機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，是機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件帶動(dòng)刀具相對(duì)于工件按規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件加工。CK6150數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)CK6150數(shù)控車床電氣控制設(shè)備主要器件"號(hào)規(guī)桂備汁1[3ASEN3bL矩制票鴕DASEK軟驅(qū)單兒DaSENM交換/<C30220V30QW詞脫揑制電贏尸艾迫源機(jī)■L効L摟創(chuàng)搭|洞i3.'I'.OV25OW/24VJOOWDASPN照肚匚也浙43PAC3SIV22OV23kv.'5AC22(VDCMVL45WD.^EN3i^LxPLC坨屮X讎njJJi6DASBN-I6WMX.齊軸電制L何般垂』耀e>asus7何僵吐動(dòng)機(jī)5CGI10A6-30<7.5N-m)dasrng山服電幼機(jī)呂匚GlJQAIO-LSCIN丄rti}工訓(xùn)進(jìn)陪|丄動(dòng)機(jī)DASEN

CK6150數(shù)控車床部分技術(shù)參數(shù)理丨丨w<min@500氐鞍上最戈〕；1轉(zhuǎn)門能minC256LVLflLll\拖板上SM"削門論mill星250巔艾.1t1他mmiOWattLtiRm主軸趣札門昶]ULll52二忖I頭冊(cè)弍IS0702/TINu.6Mill轉(zhuǎn)越汕iiinn■HI-2COO；「潮ir/niLinn1.700-2000中連r/iiiim95*14200r/mim斗I2Q±$IhL^j機(jī)萬(wàn)j啞tw于一兀變頻》]1.1L11尼座酬$」■程（卩動(dòng)、aiiLti.20圧用套倚鞭扎M1畑快速移動(dòng)速肛X扈恥AQ貝寸min21)^20X|i.jf；h!価ZI'UfJf'i']ULllSCO卜丄木工仃精度mm(l.dluZmmp.IllII機(jī)嗣.豆肚位輅廈XmmD.0107min(WW機(jī)旅址寸1XWXHmim2l.?-.L2jOO>i1-600tJlJk￡呎住?000機(jī)床掙重哲⑷CK6150數(shù)控車床控制要求簡(jiǎn)述液壓?jiǎn)?dòng)/停止由按鈕SB3、SB2控制，NC啟動(dòng)/停止由按鈕SB5、SB4控制。SA1為照明開關(guān)，SB1為外部急停按鈕。當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，按下急停按鈕SB1,切斷控制回路電源。機(jī)床控制面板如圖圖機(jī)床控制面板CK6150數(shù)控車床的主軸采用分檔變速，三個(gè)手動(dòng)擋與四個(gè)自動(dòng)檔組成12檔變速，四個(gè)自動(dòng)檔由MDI按鍵或零件程序中的S1、S2、S3、S4指令指定，主軸啟動(dòng)/停止受M03/M05指令控制。液壓卡盤的松開、夾緊有腳踏開關(guān)SQ1控制。液壓尾座可點(diǎn)動(dòng)伸出（點(diǎn)動(dòng)左SB7）、連續(xù)伸出（連續(xù)左SB6）、連續(xù)退回（連續(xù)右SB8）。冷卻液的開關(guān)由按鈕SA2和程序中的M08（開）、M09（關(guān)）共同控制。導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用定時(shí)控制，每30分鐘一次。刀架的控制由MDI按鍵或程序中的T1、T2、T3、T4指令指定。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給，也可以連續(xù)自動(dòng)進(jìn)給，有CNC裝置控制。如果超過正負(fù)向限位，則產(chǎn)生急停報(bào)警，按住超程解除按鈕SB9后才可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)。CK6150數(shù)控車床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CK6150數(shù)控車床伺服驅(qū)動(dòng)裝置伺服（Servo）系統(tǒng)又叫隨動(dòng)系統(tǒng)，是一種能夠跟隨指令的變化而動(dòng)作的自動(dòng)控制裝置，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法不同，可以分為機(jī)械隨動(dòng)（仿形）系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、電器伺服系統(tǒng)等，CK6150采用電器伺服系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床上，CNC裝置發(fā)布命令的“大腦”而伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的四肢，是一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它能夠準(zhǔn)確的執(zhí)行來自CNC裝置的運(yùn)動(dòng)指令。CK6150數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)包括進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服（驅(qū)動(dòng)）系統(tǒng)，前者是以機(jī)械位移（位置控制）為直接控制目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，用來加工輪廓；后者以速度控制為主，提供切削過程中需要的轉(zhuǎn)矩和功率。伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、位置檢測(cè)裝置等組成。伺服驅(qū)動(dòng)裝置的主要功能是功率放大和速度調(diào)節(jié)，將弱信號(hào)轉(zhuǎn)換為強(qiáng)信號(hào)，并保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。伺服電動(dòng)機(jī)用來將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，多動(dòng)機(jī)械部件移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。數(shù)控的伺服驅(qū)動(dòng)控制線路與普通機(jī)床電路有所不同，除了常用的電氣控制線路外，它還有數(shù)控裝置。普通車床與數(shù)控車床的主要區(qū)別是數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速和刀架的進(jìn)給全部自動(dòng)完成，即根據(jù)編程指令按要求執(zhí)行。數(shù)控裝置是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的核心，機(jī)床的操作由此發(fā)出。驅(qū)動(dòng)裝置位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，包括進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)控制電機(jī)不同，其控制電路形式也不同。步進(jìn)電機(jī)有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，直流伺服電機(jī)有直流伺服驅(qū)動(dòng)裝置，交流伺服電機(jī)有交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置。機(jī)床電氣控制裝置數(shù)控裝置和機(jī)床本體之間，它主要接收數(shù)控裝置發(fā)出的開關(guān)命令。CK6150數(shù)控車床采用主軸變頻調(diào)速，機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由變頻主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)，經(jīng)三聯(lián)齒輪變速將運(yùn)動(dòng)傳至主軸，并得到低速、中速和高速三段范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)變速。機(jī)床進(jìn)給為兩軸聯(lián)動(dòng)，配有四工位電動(dòng)刀架，可滿足不同需要的加工。Z坐標(biāo)為大拖板左右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)由GK6063-6AC31交流永磁伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直聯(lián)實(shí)現(xiàn)；X坐標(biāo)方向?yàn)橹型习迩昂筮\(yùn)動(dòng)方向，其運(yùn)動(dòng)由GK6062-6AC31交流永磁伺服電動(dòng)機(jī)通過一對(duì)齒輪帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)得以實(shí)現(xiàn)。為保證車削加工螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)一圈，刀架移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。主軸箱的左側(cè)安裝了一光電編碼器配合縱向進(jìn)給交流伺服電動(dòng)機(jī)，主軸至光電編碼器的齒輪傳動(dòng)比是1:1.CK6150數(shù)控車床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求CK6150數(shù)控車床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求是：調(diào)速范圍寬，在大的速度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。一般要求調(diào)速比可達(dá)1:10000,最低穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度nWmin。負(fù)載特性硬，抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，能保證切削過程中受負(fù)載沖擊時(shí)速度不變，尤其在低速時(shí)應(yīng)有足夠的負(fù)載能力。反應(yīng)速度快。一般要求伺服響應(yīng)時(shí)間為幾十毫秒，伺服電機(jī)角加速度±4000rad/s,即從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速1500r/min所需時(shí)間不大于。準(zhǔn)確度高。定位精度和重復(fù)定位精度可達(dá)到，甚至微米。CK6150數(shù)控車床的控制電路工作原理CK6150數(shù)控車床的主控制電路I卜￡FVJ肋芝?-54W愷芝-n—!Uri狐電機(jī)$owI卜￡FVJ肋芝?-54W愷芝-n—!Uri狐電機(jī)$ow圖CK6150數(shù)控車床的主控制電路在圖所示的主回路中，三相交流電源通過自動(dòng)空氣開關(guān)QF1引入，進(jìn)過自動(dòng)控制開關(guān)QF2-QF6分配給M1-M5交流異步電動(dòng)機(jī)回路。自動(dòng)空氣開關(guān)具有短路保護(hù)功能，并能夠起到一定的過載保護(hù)功能。KM1為液壓電動(dòng)機(jī)Ml的啟動(dòng)和停止控制接觸器。KM2、KM3、KM4為主軸電動(dòng)機(jī)M2的高速、低速控制接觸器；當(dāng)KM2吸合KM3、KM4斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)M2定子繞組呈三角形接法，4極低速運(yùn)行；當(dāng)KM3、KM4吸合KM2斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)M2定子繞組呈雙星形接法，2極高速運(yùn)行。KM5為冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3的啟動(dòng)和停止控制接觸器。KM6、KM7為刀架電動(dòng)機(jī)M4的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制接觸器。KM8為潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)M5的啟動(dòng)和停止控制接觸器。FR1、FR2、FR3分別為M1、M2、M3電動(dòng)機(jī)的過載熱保護(hù)熱繼電器，由于刀架電機(jī)和潤(rùn)滑電機(jī)的工作時(shí)間很短，所以不需要加過載保護(hù)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在總電源回路和主軸電動(dòng)機(jī)回路中設(shè)置了阻容吸收電路FV1—FV6。CK6150數(shù)控車床CNC接口和控制電路

圖（a）機(jī)床的整體原理框圖由于CK6150數(shù)控車床采用了不含PLC的FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)，因需要獨(dú)立配置可編程控制器來完成輔助控制功能的控制。如圖（a）,系統(tǒng)采用了西門子S7-200型可編程控制器和西門子611A伺服驅(qū)動(dòng)。LilQ3■yu-ld皆桿SullIL_Lr二壬畐an-rLMISI鄭IEIISI4J-ELIUEJ口匚匸

踰LilQ3■yu-ld皆桿SullIL_Lr二壬畐an-rLMISI鄭IEIISI4J-ELIUEJ口匚匸

踰Mil2口■現(xiàn)厘肛irmii蘭曲沖就ICMea4圖（b）CK6150數(shù)控車床CNC接口和控制電路原理圖在圖（b）所示的伺服驅(qū)動(dòng)接口、CNC接口和控制回路中，伺服驅(qū)動(dòng)器采用三相交流380V電源供電，三相電源經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān)QF7引入；FARGOR8025數(shù)控系統(tǒng)采用單相交流220V電源供電，電源經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān)QF8引入；控制回路采用單相交流110V電源供電，380V電源經(jīng)過自動(dòng)空氣開關(guān)QF9引入后，經(jīng)過變壓器T1和自動(dòng)空氣開關(guān)QF10向控制回路供電。KM9為伺服驅(qū)動(dòng)器、FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)、S7-200可編程控制器和直流24V開關(guān)電源的電源控制接觸器。在系統(tǒng)上電后，按下液壓?jiǎn)?dòng)按鈕SB3,接觸器KM1吸合并自鎖，液壓泵電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓泵開始工作。按下NC按鈕啟動(dòng)SB5，接觸器KM9吸合并自鎖，伺服驅(qū)動(dòng)器、FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)、S7-200可編程控制器和直流24V開關(guān)電源同時(shí)得電，F(xiàn)AGOR8025數(shù)控系統(tǒng)開始自檢。FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)自檢結(jié)束后，在沒有外部急停報(bào)警的情況下，從I/O1口輸出X軸、Z軸伺服使能信號(hào)，通過繼電器KAI、KA2轉(zhuǎn)接后，分別接通611A伺服驅(qū)動(dòng)電源X331、X332的65、9端，伺服驅(qū)動(dòng)器開始工作。當(dāng)手動(dòng)方式點(diǎn)動(dòng)或者自動(dòng)執(zhí)行程序進(jìn)給時(shí)，如果來自PLC的進(jìn)給保持信號(hào)無(wú)效，則數(shù)控系統(tǒng)通過I/O1口輸出0V-10V模擬給定信號(hào)到611A伺服驅(qū)動(dòng)器的X331、X332的56、14端，伺服驅(qū)動(dòng)器開始工作，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)M6、M7運(yùn)轉(zhuǎn)。在伺服電動(dòng)機(jī)上，同軸安裝兩個(gè)傳感器，一個(gè)是轉(zhuǎn)子位置和速度測(cè)量傳感器T,另一個(gè)是用于位置測(cè)量反饋的旋轉(zhuǎn)編碼器G。兩個(gè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和速度反饋信號(hào)分別接到伺服驅(qū)動(dòng)器的X331、X332上，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的位置測(cè)量反饋信號(hào)接到FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)的A1、A3接口。在伺服驅(qū)動(dòng)器上電后，也要進(jìn)行自檢，如果自檢正常，則輸出一個(gè)伺服準(zhǔn)備好開關(guān)信號(hào)給PLC的。在工作過程中，611A具有電機(jī)過熱、過載保護(hù)功能，一旦檢測(cè)到電機(jī)過熱，過熱保護(hù)繼電器動(dòng)作，向PLC的發(fā)出伺服熱保護(hù)信號(hào)，產(chǎn)生急停報(bào)警。其他像主軸啟/停、換擋，換刀等輔助動(dòng)作，由FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)通過I/O1、1/02接口將工作方式、輔助控制命令等信號(hào)送到PLC處理控制。有些輔助動(dòng)作的處理控制結(jié)果還要有PLC送回?cái)?shù)控系統(tǒng)的I/O1接口，通過進(jìn)給保持信號(hào)同步程序的執(zhí)行。CK6150數(shù)控車床的PLC控制電路

dlMwwpcLETrvio-KFVilFViJtFVI5rvugi：vnKMHkmtPpJVDIJQWAM?冃吝xfnsi&7KM的ED]ID2ID3ID41ID5叭弭72MBIA1!I北2I!1iIL&dlMwwpcLETrvio-KFVilFViJtFVI5rvugi：vnKMHkmtPpJVDIJQWAM?冃吝xfnsi&7KM的ED]ID2ID3ID41ID5叭弭72MBIA1!I北2I!1iIL&H7■KfiffizJF<5§uMQklI'pj百LAWM2OL(billI<'l?OEJ■I!J015Ob存01.?COM?030JMI2.-Dl!w—1"jjCNcwaFi?y.朗世x—EM22m?呈歹一林茂A!]3：SB71機(jī)權(quán)鈿1鄉(xiāng)fbWhKM1」>KW2」/KM3,#T1一才口一SQ2S4JI*wQ5時(shí)N*-■i7sftlIifi點(diǎn)iSW；HiUfi、MSTOI■MS.T02■-MKT4MMEQMST2012.4-I2n?12.612.7圖CK6150數(shù)控車床的PLC控制電路工作原理圖在圖所示的PLC控制電路中，有西門子S7-200系列CPU226（24V直流入/16繼電器出）主單元和EM221（8入）直流24V輸入擴(kuò)展單元、EM222（8出）繼電器輸出擴(kuò)展單元組成56點(diǎn)可編程控制器。冷卻液開關(guān)SA2、尾座操作按鈕SB6-SB8、超程接觸按鈕SB9分別接到PLC的輸入端，用于手動(dòng)操作。液壓電機(jī)控制接觸器輔助觸點(diǎn)KM1、主軸電機(jī)控制接觸器輔助觸點(diǎn)KM2、KM3分別接到PLC的輸入端，用于連鎖控制。四個(gè)刀位檢測(cè)開關(guān)T1-T4分別接到PLC的輸入端，用于換刀控制。X軸、Z軸正負(fù)向限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ4、SQ5分別接到PLC的、輸入端，用于超程報(bào)警?！八欧?zhǔn)備好”信號(hào)和“電機(jī)過熱”信號(hào)分別接到PLC的、輸入端，用于急停報(bào)警。來自FAG0R8025數(shù)控系統(tǒng)的MST選通信號(hào)、工作方式(JOG)信號(hào)、NC急停信號(hào)和復(fù)位信號(hào)、輔助功能編碼(MST01-MST20)信號(hào)分別接到PLC的、輸入端，用于輔助功能控制。各輸入節(jié)點(diǎn)的公共端1M-4M均與24V開關(guān)電源的輸出負(fù)極M相連?？删幊炭刂破鞯睦^電器輸出的公共端COM1與控制電路的6號(hào)線相連，當(dāng)油泵電機(jī)啟動(dòng)后，控制回路的交流110V電源加到COM1端，通過PLC的繼電器輸出分別控制接觸器線圈KM2-KM8的通電/斷電，從而控制主電機(jī)高速/低速、冷卻電機(jī)啟動(dòng)/停止、刀架正傳/反轉(zhuǎn)、潤(rùn)滑電機(jī)啟動(dòng)/停止。PLC的繼電器輸出的公共端COM2和的公共端COM3與24V開關(guān)電源的正極輸出L+相連。PLC的繼電器輸出分別控制24V直流電磁閥YV1-YV4和電磁鐵YA1-YA3的通電/斷電，從而控制卡盤的夾緊/松開、位座的伸出/退回、主軸高速擋/低速擋和主軸的剎車制動(dòng)。PLC的繼電器輸出分別控制24V指示燈HL2-HL6的通電/斷電，分別用于急停報(bào)警、卡盤夾緊、X軸超程、Z軸超程和尾座頂緊的指示。PLC的繼電器輸出與FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)I/O1口的14端相連，用于將外部急停報(bào)警信號(hào)送給數(shù)控系統(tǒng)。PLC的繼電器輸出與FAGOR8025數(shù)控系統(tǒng)I/O1口的15端相連，用于將進(jìn)給保持信號(hào)送給數(shù)控系統(tǒng)，同步零件程序的執(zhí)行。5可編程控制器在CK6150數(shù)控車床的輔助控制功能的設(shè)計(jì)可編程控制器的概述可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)可編程控制器是一種專門用于工業(yè)環(huán)境的、以開關(guān)量邏輯控制為主的自動(dòng)控制裝置。它具有存儲(chǔ)控制程序的存儲(chǔ)器，能夠按照控制程序，將輸入的開關(guān)量（或模擬量）進(jìn)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等處理后，以開關(guān)量（或模擬量）的形式輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC被廣泛應(yīng)用到自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，它具有以下特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。用軟件實(shí)現(xiàn)大量的開關(guān)量邏輯運(yùn)算，克服了因繼電器觸點(diǎn)接觸不良而造成的故障；輸入采用直流低電壓，更加可靠安全；面向工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應(yīng)于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的繼電器控制和一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。（2）編程簡(jiǎn)單，易于掌握°PLC采用梯形圖方式編寫程序，與繼電氣控制邏輯的設(shè)計(jì)相似，具有直觀、簡(jiǎn)單、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。（3）功能完善，靈活方便。隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，其功能更加完善，不僅具有開關(guān)量邏輯控制功能和步進(jìn)、計(jì)數(shù)功能，而且還具有模擬量處理、溫度控制、位置控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。即可單機(jī)使用、也可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，即可集中控制，也可分布控制或者集散控制。而且在運(yùn)行過程中，可隨時(shí)修改控制邏輯，增減系統(tǒng)的功能。（4）體積小、質(zhì)量輕、功率低。由于采用了單片機(jī)等集成芯片，其體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低。可編程控制器的組成及工作方式PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，是有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。其中一套PLC系統(tǒng)在硬件上是有中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源、I/O擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成，在軟件上系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等，用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用PLC的編程語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序?？删幊炭刂破髟谶M(jìn)入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，及按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開始掃描，并周而復(fù)始的重復(fù)進(jìn)行。PLC的掃描過程包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。CK6150數(shù)控車床的PLC控制主程序

由于CK6150數(shù)控車床的輔助控制邏輯較為復(fù)雜，單純用接觸器-繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)比較困難，因此采用了獨(dú)立于CNC之外的S7-200可編程控制器來完成輔助控制功能。遵循結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則，PLC程序采用“主程序-子程序”結(jié)構(gòu)，以方便PLC程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。srt-wsrt-w圖數(shù)控車床PLC控制主程序梯形圖圖是CK6150數(shù)控車床的PLC控制主程序梯形圖。在PLC主程序中，首先把CNC送到IB3口的MST代碼（BCD碼）與63（3FH）相連，屏蔽掉、，并在M選通、S選通、T選通信號(hào)的作用下，分別將M代碼轉(zhuǎn)存到MB1，S代碼轉(zhuǎn)存到MB2,T代碼轉(zhuǎn)存到MB3；而后，無(wú)條件（）調(diào)用主軸控制子程序、液壓卡盤和液壓尾座控制子程序、冷卻和潤(rùn)滑控制子程序、換到控制子程

序、急停和進(jìn)給控制子程序。CK6150數(shù)控車床的PLC控制主要子程序液壓卡盤和液壓尾座控制子程序NehwElJOG方貳憶久定釉伶轉(zhuǎn)fQO?QaiM31-n歸腳踏幵關(guān)門血輸岀脈抻就鄧,IJ4|',123|，緲也M0.3NchWfkl輪幵狀態(tài)(Q1.0-C)時(shí)*MtQIQ範(fàn)位Qh光戴Ndworl3攝開戟態(tài)212"時(shí).蔓位QI1徂拖Q1」.桶開NNwrli4卡盤魁i(Q3訃時(shí)，兜第捋亦Q2.I.Ql.fl9S.ITI(3NcTwjrk5手功口5廳式幣.點(diǎn)動(dòng)左訛2、ii^10.U崗曲忡出Q1Q頂尖擢示Q工2Nelwrk6甲動(dòng)［2.3武下，連無(wú)右怕.3”尾厘退冋QIJQIJ圖數(shù)控車床液壓卡盤、液壓尾座控制PLC子程序梯形圖圖是液壓卡盤和液壓尾座控制子程序梯形圖，這兩種動(dòng)作的控制都是在手動(dòng)JOG()方式下進(jìn)行的。液壓卡盤的夾緊和松開是有一個(gè)腳踏開關(guān)SQ7控制的，第一次踩踏時(shí)夾緊，第二次踩踏時(shí)冷卻和潤(rùn)滑控制子程序冷卻和潤(rùn)滑控制子程序松開，因此先將這個(gè)開關(guān)的閉合信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，然后用脈沖去置位、復(fù)位、，或者復(fù)位、置位。液壓尾座的伸出和退回由按鈕SB6()、SB7()、SB8控制。按下連續(xù)左按鈕，尾座伸出，有效并自鎖，同時(shí)解除，尾座連續(xù)伸出。按下點(diǎn)動(dòng)左按鈕，尾座伸出，有效，同時(shí)解除，尾座伸出，放開后尾座伸出解除，尾座停止。按下連續(xù)右按鈕，尾座退回，有效并自鎖，同時(shí)解除,尾座連續(xù)退回。換刀控制子程序換刀控制子程序I1U[-1?I1U[-1?i,iNcnvwkl自動(dòng)幵啟掙絆J2J：_I粘吠2Mb巾i阻環(huán)nCM㈣卜HCMEdTj）自動(dòng)農(nóng)洞再卻Nervvorki手動(dòng)凈卻幵心底右動(dòng)為卻開M0.2、更停無(wú)敢亡尬幵吟卻鍛Q0210.0NctiTOrii<潤(rùn)楷健時(shí)W冊(cè)T37TNTOM1/+100-PTS制滑間隔延時(shí)和妙忡T17T3S—I'hJTON―1r1W1-ISOOO-PTNc^-ork6如妣孟池停報(bào)瞥?毎地分神祠港一衣T71羅|嚴(yán)）圖數(shù)控車床冷卻和潤(rùn)滑控制PLC子程序梯形圖冷卻液的開/關(guān)有手動(dòng)按鈕SA2（）和M功能指令M08、M09共同控制。自動(dòng)方式（=0）時(shí),在M選通信號(hào)的作用下，判斷MB1的值，如果等于08，則置位，如果等于09，則復(fù)位；手動(dòng)按鈕SA2閉合（=1）或者=1時(shí)，開啟冷卻。潤(rùn)滑泵的啟動(dòng)/停止有定時(shí)器T37（10秒鐘）、T38（30分鐘）控制，在無(wú)急停報(bào)警的情況下，每30分鐘潤(rùn)滑一次，每次10分鐘。jMTONPITI11?,.Vi1i7i陽(yáng)if11『t1f11<\獨(dú)zfcLMTM01MD^LBENQI11?,.Vi1i7i陽(yáng)if11『t1f11<\獨(dú)zfcLMTM01MD^LBENQIHOUT^EiwfkZ斕曲】*J]1i]fej—IIMXJV.BEHEH&；11-時(shí)VRBiENOFhfQt3!12-I-MOV.BOSEN-O1INCJUTl-MIW^elworla|Zf>Hft1部JIt￡Jl：s-HI-MIUMm1tt

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―--B.QfiCQHSietn口de9叮?#T!B&H003TfIF卜Q04(J20TO伍w廷時(shí)時(shí)閥對(duì)盛気銀呂茅鍍■丘H停止T40(J20圖CK6150數(shù)控車床自動(dòng)換刀控制子程序梯形圖在圖中，用字節(jié)傳送指令將當(dāng)前刀位開關(guān)信號(hào)（）轉(zhuǎn)換成當(dāng)前刀號(hào)代碼a-4）存放到MB4中；當(dāng)執(zhí)行換到指令時(shí)，在T選通信號(hào)的作用下，將指令刀號(hào)MB5與當(dāng)前刀號(hào)MB4進(jìn)行比較，如果不相等則置位、復(fù)位，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)，刀架開始旋轉(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)到預(yù)定的刀位時(shí)，當(dāng)前刀號(hào)MB4與指令刀號(hào)MB3相等，復(fù)位，刀架停止正轉(zhuǎn)，在閉合脈沖的作用下，置位，刀架電機(jī)開始反轉(zhuǎn),刀架下降鎖緊，定時(shí)器T40延時(shí)4秒鐘后，復(fù)位，換刀動(dòng)作結(jié)束。急停、進(jìn)給保持控制子程序急停、進(jìn)給保持控制子程序主軸控制子程序MB2MB2M-BI^M01伽一_-M(3、aJ105YchJMjrk]M?sMSft.(fUJO.NCa.#lM^由果帯ill".上?誹止尬住制I】MB1IJ2Mfl.L105T/卜Th121I2.fiWfiworlJ￡1、ltaiKJ*Q^iMW砒—SR—I—IMU2t?4—121I2.fiWfiworlJ￡1、ltaiKJ*Q^iMW砒—SR—I—IMU2t?4—=|^-BW昭啟g卷S4H.―—'B4Nmti曲3si,SJn.AAiSBaMB3———BNES2NclwirliS2,Miq,耳許4商耳MB2N<lIC)—--?ygtr已牟■嚴(yán)■QC虻華T$I1fMlC?ILt—C)T±lIBTON圖數(shù)控車床主軸控制PLC子程序梯形圖圖是主軸啟動(dòng)/停止和換擋變速控制子程序梯形圖。首先執(zhí)行S指令，指定速度檔，然后執(zhí)行M03指令，置位，根據(jù)S指令代碼MB2不同，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出組合（、、），從而啟動(dòng)主軸按預(yù)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)執(zhí)行M05、M30（MB1=48）指令，或者NC復(fù)位急停時(shí)，復(fù)位，主軸停止并接通剎車制動(dòng)電磁鐵（）制動(dòng)，制動(dòng)2秒后，定時(shí)器T41動(dòng)作，釋放制動(dòng)電磁鐵。NccwoikNccwoik\用糊跟位11弟E岫趾位H?5、油泵序止曲、主軸進(jìn)義或剛傀Mil轉(zhuǎn)就。，外鄙如①戈113KJ.5TL1I\L―1I111、1INTONr顯一PT