2012毕业设计--XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计

绪论

毕业设计是我们大学生在毕业前进行的一次综合性的总复习，也是一次理论联系实际的练习，是对我们所学专业知识的一次全面的检验，毕业设计是一项综合的系统的工作，它要求我们每个大学毕业生全面系统地运用专业知识，综合现场需要，科学，合理设计，因而它要求具有科学性，合理性和可操作性，

毕业设计是在学习了三年数控维修专业知识以后，对所学知识的一种综合体现，把所学知识能够运用到实际机床的设计中，是在我们学完了大学基础课，技术基础课，以及大部分专业课之后进行的。毕业设计作为大学生离校前的最后一项重要工作，势必有它独特的，无法比拟的作用。

通过对该机床的设计，使我认识到机床必须具备怎样的结构要求和技术要求，要满足其结构和技术要求，我们在实际运用中又应该怎样正确的操作加以保证该要求，在需要维修时，使我们了解到怎样才能正确的找出故障。

本设计主要是对XK7124经济型数控铣床主轴伺服系统及自动拉刀装置的设计。就个人而言，我们应当通过这次毕业设计，得到以下能力方面的锻炼与提升。

1.对机床本身的了解，加强了理论知识与实际中的统一，消除了以前对故障的轻视，调整好自己的心态面对以后的道路。

2.提高自身的设计能力，加强对机床结构的分析和处理能力。

3.学会怎么使用各种手册和专业资料的查询，能够迅速的查询到自己所需的正确数据，并能综合所学知识合理选择。

希望通过这次设计，对自己未来从事的工作打下一定的基础，但由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师多多指教，感激不尽。

目录

第1章 设计方案………………………………………………第7页 第2章 数控铣床的概括………………………………………第7页

2.1 数控机床的演变过程………………………………………第7页 2.2 数控铣床的概括……………………………………………第8页

第3章 数控机床的主传动系统设计…………………………第8页

3.1 对主传动系统的要求………………………………………第9页 3.2主轴部件…………………………………………………第9页

3.2．1轴承……………………………………………………第10页 3.2.2主轴的材料和热处理………………………………………第11页 3.2．3 主轴的润滑与冷却………………………………………第11页 3.2．4主轴箱……………………………………………………第12页 3.2.5传动带…………………………………………………第12页

第四章 自动拉刀装置设计…………………………………第15页

4.1 刀具自动夹紧机构………………………………………第15页 4.2 拉刀装置的工作原理………………………………………第16页

第五章 电气说明书…………………………………………第18页

5．1系统选择：………………………………………………第18页 5.2电机的选择………………………………………………第19页

5.2.1．交流异步伺服系统………………………………………第19页 5.2.2主轴功率的计算……………………………………………第19页

5.3变频器概述及选型原则…………………………………第22页

5.3.1 变频器概述………………………………………………第22页 5.3.2 变频器的选型原则………………………………………第22页 5.3.3EV2000变频器功能与连接…………………………………第24页

5.4强电设计…………………………………………………第30页

5.4.1总电源…………………………………………………第30页 5.4.2控制电源…………………………………………………第30页5.4.3机床直流电源动力回路图……………………………………第31页 5.4.4 电气连接图………………………………………………第34页

第六章 安装及调试…………………………………………第36页

6.1系统的调试………………………………………………第36页

6.1.1、保护级…………………………………………………第36页 6.1.2硬件的安装与连接…………………………………………第37页

6.2 拉刀装置PLC……………………………………………第39页

6.2.1 PLC T型图………………………………………………第39页 6.2.2 PLC 编程…………………………………………………第40页

6.3维护及调试………………………………………………第40页

6.3.1机床电气设备维护…………………………………………第40页 6.3.2主轴驱动系统的调试………………………………………第41页

6.4操作面板及其功能…………………………………………第41页 6.5 操作简介…………………………………………………第46页

设计心得……………………………………………………第47页

第1章 设计方案

方案拟定：

XK7124型数控卧式铣床属于经济型数控铣床，根据此次设计任务书的要求，我们主要设计车床的主轴系统部分与自动拉刀部分。

主轴部分：包括传动部分的设计、编码器的设计选择以及控制部分的设计。 拉刀部分：包括刀架设计及工作原理设计。

此次设计涉及到机床的机械传动部分和电气控制部分，电气部分包括数控装置的选型、主轴伺服（驱动器的选择，主轴电机的选择）、电路图（主轴电路，控制电路，主轴系统的连接概述图等）、电气电路图；机械部分主要包括主轴传动部分，最后就是安装于调试部分，包括主轴的调试、编码器的连接与调试、主轴驱动系统的参数设置与调试等等。

第2章 数控铣床的概括

2.1数控机床的演变过程

数控机床源于20世纪40年代末期，当时美国John.T.Parson公司提出在坐标机床上用脉冲信号控制的加工方法，这就是数控机床诞生的起点。1952年，麻省理工学院研制成功了三坐标连续控制的样机铣床，这就是世界上第一台数控机床。20世纪70年代以后，伴随微电子技术的高速发展，数控机床在经过几代更新变化中得到突飞猛进的发展，应用范围也越来越广，使机械进入了数字制造的时代。

第一代数控机床为提高生产效率不断向超高速方向发展，主轴转速可达15000~100000R/min；进给运动移动速度60~120m/min ,切削进给速度60m/min ，最高加速度10g(g为重力加速度)加工中心换刀时间减少至小于1s。主轴与刀具的接口以先例高速加工的HSK等接中为主，主轴径向跳动小于是2um，轴系不平衡度达到G0.4级。

2.2数控铣床的概括

定义:数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两都的加工工艺基本同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别.

数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。

铣削与车削的原理不同，铣削时刀具回转完成主运动，工件作直线（或曲

线）进给。旋转的铣刀是由多个刀刃组成合而成的，因此铣削是非连续的切削过程。

数控铣床有它特有的应用，对于轮廓复杂或难以控制尺寸的零件，用复杂模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件，需要进行多道工序加工，精度要求高的零件，如模具零件、壳体类零件。

机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。

第3章 数控机床的主传动系统的设计

机床主轴，一般用于给机床加工提供动力，通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所对应的机床是车床类；主轴驱动切削工件旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。主轴电机通常有普通电机与标准主轴电机两种（与之对应的驱动装置也分为开环与闭环两种）。

对于XK7124的传动系统我们选择半闭环控制：

半闭环控制数控机床的特点是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，数控机床与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。半闭环数控机床的工作原理图。由于反馈环内没有包含传动丝杠，数控机床其传动误差照样会影响工作台的位移精度，故称半闭环控制。

度，大大方便了用户的操作。

机床进给伺服机构由NC系统控制，它包括电源模块、NCU模块、驱动模块及

伺服电机。

5.2主轴电机的选择

5.2.1．交流异步伺服系统

交流异步伺服电机通过在三相异步电动机的定子绕组中产生幅值、频率可变的正弦电流，该正弦电流产生的旋转磁场与电动机转子所产生的感应电流相互作用，产生电磁转矩，从而实现电动机的旋转。其中，正弦电流的幅值可分解为给定或可调的励磁电流与等效转子力矩电流的矢量和；正弦电流的频率可分解为转子转速与转差之和，以实现矢量化控制。

交流异步伺服电机通常有模拟式、数字式两种方式。与模拟式相比，数字式伺服加速特性近似直线，时间短，且可提高主轴定位控制时系统的刚性和精度，操作方便，是机床主轴驱动采用的主要形式。然而交流异步伺服存在两个主要问题：一是转子发热，效率较低，转矩密度较小，体积较大；二是功率因数较低，因此，要获得较宽的恒功率调速范围，要求较大的逆变器容量。 5.2.2主轴电机的计算

功率应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力和最大切削转速来计算,设即最大切削速度为500(

)，最大切削力

及

=

=PηK

式中 P——电动机功率；

——切削功率；

η——主传动系统总效率，查机床说明书,一般为0.75～0.85,η=0.8;

——=（N） ——切削速度=500(

)

k——进给系统功率系数，取k=0.96.

==5000?60/60000KW=5KW

P= Pc/ηK=5/(0.8? 0.96)KW =6.510KW 即主轴电机功率选择7.5KW的电机 主轴电机的主参数计算： （1）最大切削力负载转矩

?FmaxPh??T?T Tt=?f1f2??2???i

?? 式中 Fmax——丝杠上的最大轴向负载N Ph ——丝杠导程m。

? ——滚珠丝杠的机械效率。预加

Tf1 ——因滚珠丝杠螺母预加再载荷引起的附加摩擦转矩N. m Tf2 ——滚珠丝杠轴承的摩擦转矩N. m i ——传动比

计算得 Tt =35.154 N.m

(2) 惯量匹配

??? 电动机轴惯量 J1 =m?h?=0.00090 kg.m2

?2?? 滚珠丝杠的惯量 J2=

2?32?d4l=0.00060kg.m2

联轴节的惯量（查表得） J3=0.0005 kg.m2 负载惯量 JL= J1+ J2+ J3=0.0020 kg.m2 所以电动机的惯量 JM应

JL? JM? 4 JL

20?10?4 ? JM ? 90?10?4

所以我根据上面计算的结果我决定主电机采用西门子 a c6/8000i电机 其电机参数; 额定电压 220V 转速 12000rpm 额定转矩 48NM 功率 7.5kw

极数 1. 极数反映出电动机的同步转速，2极同步转速是3000r/min，4极同步

转速是1500r/min，6极同步转速是1000r/min,8极同步转速是750r/min。

绕组的一来一去才能组成回路，也就是磁极对数，是成对出现的，极就是磁极的意思，这些绕组当通过电流时会产生磁场，相应的就会有磁极。

三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极，每个电机每相含有的磁极个数就是极数。由于磁极是成对出现的，所以电机有2、4、6、8……极之分。

2. 若三相交流电的频率为50Hz,则合成磁场的同步转速为50r/s,即3000r/min.如果电动机的旋转磁场不止是一对磁极,进一步分析还可以得到同步转速n与磁场磁极对数p的关系:n=60f/p.f为频率,单位为Hz.n的单位为r/min.；ns与所接交流电的频率 (f)、电机的磁极对数(P)之间有严格的关系，ns＝f/P在中国，电源频率为50赫，所以二极电机的同步转速为3000转/分，四极电机的同步转速为1500转/分，余类推。异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速，异步之名由此而来。异步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在10％以内。由此可知，交流电机（不管是同步还是异步）的转速都受电源频率的制约。因此,交流电机的调速比较困难,最好的办法是改变电源的频率，而以往要改变电源频率是比较复杂的。所以70年代以前，在要求调速的场合，多用直流电机。随着电力电子技术的发展，交流电动机的变频调速技术已开始得到实用。

5.3变频器概述及选型原则 5.3.1 变频器概述

变频器的产生与发展

直至20世纪60年代，随着晶闸管（SCR）功率的不断增大，才使变频调速具有了现实可能性。而使变频调速器达到普及应用的阶段，则是在20世纪90年代，大功率晶体管（GTR）问世之后。到20世纪90年代，场效应晶体管的出现和不断提高，又使变频调速器在各个方面都前进了一步。可见，变频器的生产，成长和发展，是和大功率开关器件的进步密不可分。

在变频器出现前同步电机无法实现调速功能，因此只能在定速传动领域使用三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳，但其结构坚固、经久耐用且价格低廉还是在一些性能较低的传动现场使用。

5.3.2 变频器的选型原则

1、根据电机的规格指标参数选择变频器。变频器在使用过程中带动的是电机，所以，变频器的选型可以从电机的角度来选择型号、规格。那首先，我们就必须先了解电机的各项规格指标参数。每台电机都有它自己出厂的铭牌，从铭牌上，我们不难找到电机的各项参数。这些参数中，我们需要了解的主要参数有：电机的额定电压、额定电流、额定频率、额定转速等。

电机的额定电压：电机的额定电压一般有110V、220V、380V、690V、1140V、6kV等。我公司现生产的变频器电压等级有：220V、380V、690V、1140V。如有其它非标准的电压等级，请及时咨询生产厂家或各地办事处及经销商。

电机的额定电流：电机的额定电流根据电机的功率不同而不同。选择变频器时，变频器的额定电流应大于或等于电机的额定电流，特殊情况应将变频器功率档次放大一档。 100系列可满足0～600Hz电机的需要，如需更高频率，请选用CH_150系列变频器。

电机的额定转速：电机有分为2极、4极、6极、8极等，极数越高，转速

越低，同功率电流也越大。我们一般用的电机的额定转速是1500 rpm对应4极电机。变频器也是根据4极电机来设计的。2极对应3000 rpm、6极对应960 rpm、8极对应720 rpm左右。

2、根据负载特性选择变频器。如负载为恒转矩负载可选择西门子

MMV/MDV,MM420/MM440 变频器，ABB公司ACS400系列变频器等；如负载为风机、泵类负载可选择西门子ECO 、MM430变频器，ABB公司ACS800系列变频器等。

3、 选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10％而温升会增加20％左右。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

4 、当变频器用于控制并联的几台电机时，一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值，要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下，变频器的控制方式只能为V/F 控制方式，并且变频器无法实现电动机的过流、过载保护，此时需在每台电动机侧加熔断器来实现保护。对于一些特殊的应用场合，如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等，此时会引起变频器的降容，变频器需放大一档选择。

5、 使用变频器控制高速电机时，由于高速电动机的电抗小，会产生较多的高次谐波。而这些高次谐波会使变频器的输出电流值增加。因此，选择用于高速电动机的变频器时，应比普通电动机的变频器稍大一些。变频器用于变极电动机时，应充分注意选择变频器的容量，使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外，在运行中进行极数转换时，应先停止电动机工作，否则会造成电动机空转，恶劣时会造成变频器损坏。驱动防爆电动机时，变频器没有防爆构造，应将变频器设置在危险场所之外。

6 、使用变频器驱动齿轮减速电动机时，使用范围受到齿轮转动部分润滑方

Qs2 SA1 SA2 SA3 FU1 FU2 开关 开关 开关 开关 熔断器 熔断器 HZ1-10/3J 10A 500V HZ1-10/3J 10A 500V HZ1-10/3J 10A 500V HZ3-10/3J 60A 500V RL1-60 60A RL1-15 5A 冷却泵开关 换刀制动 圆工作台开关 照明开关 电源总保险 整流电源保险 直流电路保险 控制回路保险 照明保险 M1过载保护 M3过载保护 M2过载保护 控制回路电源 照明电源 整流电源保险 主轴启动 快速进给 M2正转 M2反转 M1启动 快速进给 停止制动 1 1 1 1 1 1 FU3 熔断器 RL1-15 5A 1 FU4 FU5 FR1 FR2 FR3 TC1 TC2 TC3 KM1 KM2 KM3 KM4 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 熔断器 熔断器 热继电器 热继电器 热继电器 变压器 变压器 变压器 接触器 接触器 接触器 接触器 按钮 按钮 按钮 RL1-15 5A RL1-15 1A JR0-20/3 10A JR0-20/3 0.5A JR0-20/3 1.5A BK-150 380/110V BK-50 380/24V BK-100 380/36V CJ0-20 20A 110V CJ0-10 10A 110V CJ0-10 10A 110V CJ0-10 10A 110V LA2 LA2 LA2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2

YC1 YC2 YC3 SQ1 电磁离合器 电磁离合器 电磁离合器 行程开关 Yc-1 Yc-2 Yc-3 LX1-11K 主轴制动 正常进给 快速进给 主轴冲动开关 主轴冲动开关 M2正反转及连锁 1 1 1 1 SQ2 SQ3 SQ4 行程开关 LX3-11K 1 行程开关 SQ5 SQ6

LX2-13L 4 表 附录-3

湖南铁道职业技术学院 毕业设计成绩评定表（一）

指导教师评语：

建议成绩： 指导教师： 年 月 日

湖南铁道职业技术学院 毕业设计成绩评定表（二）

设计评阅人评语：

建议成绩： 设计评阅人： 年 月 日

湖南铁道职业技术学院 毕业设计成绩评定表（三）

答辩记录及意见：

答辩成绩：

学院领导小组审查意见：

成绩评定： 答辩委员会（小组）负责人 年 月 日 负责人：

年 月 日

式的制约。润滑油润滑时，在低速范围内没有限制；在超过额定转速以上的高速范围内，有可能发生润滑油用光的危险。因此，不要超过最高转速容许值。变频器驱动绕线转子异步电动机时，由于绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比，绕线电动机绕组的阻抗小，因此，容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象，所以应选择比通常容量稍大的变频器。变频器驱动同步电动机时，与工频电源相比，会降低输出容量10％～20％，变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。

7、 对于压缩机、振动机等转矩波动大的负载和油压泵等有峰值负载情况下，如果按照电动机的额定电流或功率值选择变频器的话，有可能发生因峰值电流使过电流保护动作现象。因此，应了解工频运行情况，选择比其最大电流更大的额定输出电流的变频器。变频器驱动潜水泵电动机时，因为潜水泵电动机的额定电流比通常电动机的额定电流大， 所以选择变频器时，其额定电流要大于潜水泵电动机的额定电流。当变频器控制罗茨风机或特种风机时，由于其起动电流很大，所以选择变频器时一定要注意变频器的容量是否足够大。

8、 选择变频器时，一定要注意其防护等级是否与现场的情况相匹配。否则现场的灰尘、水汽会影响变频器的长久运行。单相电动机不适用变频器驱动。

在实践中，根据以上原则对变频器选型，可以提高工作效率，减少因选型不当带来的时间上和成本上的损失。

5.3.3EV2000变频器功能与连接

EV2000变频器的选择依据

本次设计通过上所述的变频器选型原则以及本设计系统的功能要求。根据所用电动机的容量EV2000变频器符合本设计要求，并且满足本设计所需要的各项功能。根据所用电机容量查得变频器手册对变频器进行了选择，是否满足设计需求。EV2000变频器（55P及以下）系列额定值如下表所示。

EV2000变频器（55P及以下）系列额定值列表如下

额定容 变频器型号（55P及以下）（G：恒转矩负载；P：风机水泵负载） （kVA） EV2000-4T0055G/0075P EV2000-4T0075G/0110P 8.5/11 11/17 额定输入电流（A） 15.5/20.5 20.5/26 额定输出 适配电机 电流（A） （kW） 13/17 17/25 5.5/7.5 7.5/11

EV2000-4T0110G/0150P EV2000-4T0150G/0185P EV2000-4T0185G1/0220P1 EV2000-4T0220G1/0300P1 EV2000-4T0300G1/0370P1 EV2000-4T0370G1/0450P1 EV2000-4T0450G1/0550P1 17/21 21/24 24/30 30/40 40/50 50/60 60/72 26/35 35/38.5 38.5/46.5 46.5/62 62/76 76/92 92/113 25/32 32/37 37/45 45/60 60/75 75/90 90/110 11/15 15/18.5 18.5/22 22/30 30/37 37/45 45/55 表5-1

在使用EV2000系列变频器时，应注意以下几点： （1）关于电动机及机械负载与工频运行比较，EV2000系列变频器为电压型变频器，输出电压是PWM波，含有一定的谐波。因此，使用时电机的温升、噪声和振动同工频运行相比略有增加。

（2）恒转矩低速运行变频器驱动普通电机长期低速运行时，由于电机的散热效果变差，输出转矩额度有必要降低。如果需要以低速恒转矩长期运行，必须选用变频电机。

（3）当选用适配电机时，变频器能对电机实施热保护。若电机与变频器额定容量不匹配，则务必调整保护值或采取其他保护措施，以保证电机的安全运行。 （4）在50Hz以上频率运行若超过50Hz运行，除了考虑电机的振动、噪音增大外，还必须确保电机轴承及机械装置的使用速度范围。 EV2000变频器的通用规格及配线图

1、EV2000变频器的通用技术规格见下表所示。

EV2000变频器的通用技术规格表

项目 输入 输出 主要额定电压;频率 充许电压工作范围 额定电压 频率 过载能力 调制方式 调速范围 起动转矩 运行转速稳态精度 频率精度 频率分辨率 项目描述 三相，380V～输440V；50Hz/60Hz 电压：320V～460V；电压失衡率：<3％；频率：±5％ 380V 0Hz～650Hz G型：150％额定电流1分钟，200％额定电流0.5秒； P型：110％额定电流1分钟；150％额定电流1秒 磁通矢量PWM调制 1:100 0.50Hz时180％额定转矩 ≤±0.5％额定同步转速 数字设定：最高频率×±0.01％；模拟设定：最高频率×±0.2％ 数字设定：0.01Hz；模拟设定：最高频率×0.1％

控制性能 转矩提升 V/F曲线 加减速曲线 点动 多段速运行 自动节能运行 自动限流 自动转矩提升，手动转矩提升0.1％～30.0％ 四种方式：1种用户设定V/F曲线方式和3种降转矩特性曲线方式（2.0次幂、1.7次幂、1.2次幂） 三种方式：直线加减速、S曲线加减速及自动加减速方式；四种加减速时间，时间单位（分/秒）时间单位（分/秒）可选，最长60小时 点动频率范围：0.20Hz～50.00Hz；点动加减速时间0.1～60.0秒可设，点动间隔时间可设 通过内置PLC或控制端子实现多段速运行 根据负载情况，自动优化V/F曲线，实现节能运行 自动电压调整（AVR） 当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定 对运行期间电流自动限制，防止频繁过流故障跳闸 操作面板给定、控制端子给定、串行口给定，可通过多种方式切运行命令通道 换 数字给定、模拟电压给定、模拟电流给定、脉冲给定、串行口给频率给定通道 定，可通过多种方式随时切换 辅助频率给定 实现灵活的辅助频率微调、频率合成 0～50kHz的脉冲方波信号输出，可实现设定频率、输出频率等物脉冲输出端子 理量的输出 2路模拟信号输出，分别可选0/4～20mA或0/2～10V，可实现设模拟输出端子 定频率、输出频率等物理量的输出 表5-2

2、 EV2000基本运行配线图

适用机型：EV2000-4T0185G1/0220P1～EV2000-4T0450G1/0550P1基本配线图如图6-1所示。

运行功能

图5—1 EV2000变频器基本配线图

变频器主回路输入输出端子及描述

1、适用机型：EV2000-4T0185G1/0220P1～EV2000-4T0450G1/0550P1的主回路端子图如图5—12所示。

RST P P1 (+) (-)UVMOTORWPEPOWER SUPPLY

图5—2主回路端子输入/输出图

2、主回路端子描述

适用机型：EV2000-4T0185G1/0220P1～EV2000-4T0450G1/0550P1的主回路端子描述见下表所示。

主回路端子描述表

端子名称 R、S、T P P1、(+) (-) U、V、W PE 表5-3

3、制动单元的主要功能

制动动作电压可调整；制动电阻工作超时保护；散热器过热保护；模块异常报警指示；故障显示及故障继电器输出指示；制动电阻过热自动断开及继电器报警输出指示。制动单元和变频器、制动单元和制动电阻之间的接线应在5米以内，若超过5米，请使用双绞线。最大使用长度为10米 4、直流电抗器主要功能

EV2000-4T0750G及以上功率等级直流电抗器为标准配置，EV2000-4T0750P及以下功率等级变频器为选配件。为防护电源对变频器的影响，保护变频器和抑制高次谐波，在下列情况下，应配置直流电抗器。

①当给变频器供电的同一电源节点上有开关式无功补偿电容器屏或带有可控硅相控负载时，因电容器屏开关切换引起的无功瞬变致使网压突变和相控负载造成的谐波和电网波形缺口，有可能对变频器的输入整流电路造成损害；

②当变频器供电三相电源的不平衡度超过3％时； ③ 当要求提高变频器输入端功率因数到0.93以上时； ④当变频器接入大容量变压器时，变频器的输入电源回路流过的电流有可能对整流电路造成损害。一般情况下，当变频器供电电源的容量大于550KVA以上时，或者供电电源容量大于变频器容量的10倍时，变频器需要配置直流电抗器

功能说明 三相交流380V输入端子 整流桥正极输出端子 外接直流电抗器预留端子,出厂时用铜排连接 直流负母线输出端子 三相交流输出端子 屏蔽接地端子

主回路配线图及功能 1、主回路配线图

下图5—13中以端子运行命令通道为例，由K4、K5可以对运行方向进行控制，K4端为正转，K5端为反转，COM为公共端。通过K1、K2、K3的不同逻辑组合，可以按下表格选择普通运行频率和1～7段多段频率进行多段速度运行。

QF三相交流电源RSTEV2000M3~PEK1K2K3X1X2X3COMFWDREWCOMK4K5

5—3主回路配线图

2、主回路功能

多功能输入端子X1～X8的功能丰富，可根据需要方便地选择，即通过设定F7.00～F7.07的值可以分别对X1～X8的功能进行定义，设定值与功能见下表所示。

多段速频率运行表

内容 0 3 6 9 对应功能 无功能 多段频率端子3 外部故障常开输入 内容 1 4 7 对应功能 多段频率端子1 加减速时间端子1 外部故障常闭输入 频率递减指令（DN） 三线式运转控制 频率给定通道选择1 内容 2 5 8 14 17 23 对应功能 多段频率端子2 加减速时间端子2 外部复位（RESET）输入 自由停车输入 简易PLC暂停运行指令 外部中断常开触点输入 闭环失效 频率给定通道选择2

外部正转点动输入 10 外部反转点动运行输入 11 12 频率递增指令（UP） 13 15 21 加减速禁止指令 PLC失效 16 22 18 外部中断常闭输入 19 停机直流制动输入（DB） 20

24 频率给定通道选择3 表5-4

5.4强电设计

5.4.1总电源

本机床供电电源为三相~380V（-15%～+10%）/50Hz（±1Hz），机床在接通总电源之前，必须指派专业电气人员，对机床各电气设备进行全面仔细检查：如有元器件受潮、发霉，接线脱落，接插件松动、不牢固等现象，必须妥善处理。然后将电柜与床身、电柜与液压箱之间的互连插头正确插接并旋紧，方可通电。

注意：对于电源电压波动较大及电源电压过高或过低的地区，必须采用稳压电源供电。

机床电源线由电柜的左上角引入，用户必须按现行有关安全技术条件的要求接通动力电源，必须保证机床可靠接地，以防发生意外而导致触电事故。电源开关（QS1）位于电柜的右侧，合上电源开关，则机床控制面板上电源（HL1）指示灯亮、系统启动显示屏亮、机床照明灯亮、电柜排风扇运转。启动液压（SB1），核准电源相序（以液压电机顺时针旋转方向为准）之后，方可进一步试车。

注意：关闭机床时，以免拉弧损坏电源开关，请先停止各伺服轴等主要负载；再按下液压停止按钮（SB2）；最后断开电源开关（QS1）。 5.4.2控制电源

机床的液压电机、冷却电机、排屑电机电源均为三相380V/50Hz，各电机均有短路、过载保护。

控制电路电压为AC220V和DC24V。所有的接触器均为AC220V；中间继电器、电磁阀为DC24V；机床工作灯（EL2）为AC24V。 PLC输入点及部分输出点由专门的DC24V开关电源供给。 5.4.3 机床直流电源动力回路图

图5-4

5.4.4 电气连接图

图5-5

图 5-6

图 5-7

图 5-8

第6章 安装及调试

6.1系统的调试

6.1.1、保护级 存取保护级

保护级 SINUMERIK 802D 具有一套恢复数据区的保护级概念。保护级从0 到7，其中0 是

最高级，7 是最低级。一些功能区(如，程序编辑)的保护级设置在显示车床数据

中(USER_CLASS)。

控制系统为保护级1 到3 设定了缺省密码。必要时授权用户可以更改这些密码。

下表 ——保护级概念 保护级 0 1 2 3 省) 4 到7 口 表6-1

授权操作人员，机床安装员

级1… 3 保护级1 到3 需要输入密码。密码激活后可以修改。例如，如果密码不再知道，必须执行重新初始化(带缺省机床数据导入)。这将使所有密码恢复到该版软件的出厂设定值。除非使用软键“删除口令”来重新设置,否则密码不会改变。重新上电不会重设密码。

保护级4… 7 如果没有设置密码或是接口信号,保护级7 会自动设定。如果没有密码, 可以通过在用户程序的用户接口中设置位来设定保护级4 到7。

2、 生效方式

其方式有修改后立即生效、重新上电后修改生效、待重新配置后变化生效、在复位后修改生效

密码方式 西门子保留 密码：SUNRISE(缺省) 密码：EVENING(缺省) 密码：CUSTOMER(缺员 范围 专家模式 机床生产厂商 授权用户，机床安装没有密码及用户接

6.1.2硬件的安装与连接

在做西门子SINUMERIK802D的连接时我们要做好以下的准备工作。第一、准备好各个硬件安装图纸；第二、准备好相应的工具，和有关说明书；第三、准备好相应的数据通信线如Profibus数据总线等。同时在进行西门子SINUMERIK802D的硬件连接时也要注意有关注意事项，因为数控系是一个高度精密的电子产品模块中含有电敏感器件，在搬运操作器和机床控制面板时，人员在没有防静电保护时，决不要触摸印刷电路板或器件，在连接过程中各个部件要禁止上电。安装控制系统组件时，请按照说明图中注明的尺寸进行，图中标明了安装孔的尺寸。只能使用屏蔽电缆，而且确保屏蔽层与控制器一侧的金属或有镀金层的插头盒相连。

1、安装步骤

1. 安装PCU，KB 和MCP 2. 安装PP72/48

3. 安装驱动器(参见SIMODRIVE611 UE 文献) 4. 连接PCU 和KB 以及MCP 和PP72/48

5. 在PCU、PP72/48 和SIMODRIVE 611UE 之间用现场总线Profibus 进行连接

系统的拆卸请按照相反的顺序拆卸系统的各个组件。拆卸系统时，确保系统已完全停止并和电源断开。

2、接口和电缆PCU 上的接口位置、控制器及显示 PCU 上的用户接口

1、DC24V 电源接口(X8)用于和24V 负载电源连接的3 芯螺钉端子块。 2、Profibus (X4)与Profibus 连接的9 芯D 型孔型插头。 3、COM1 RS232 接口(X6)9 芯D 型针型插头，接口COM2 不起作用。 4、handwheel1到3（手轮1 至3、X14/X15/X16)用于连接手轮的15 芯D 型针型插头。

5、keyboard键盘 键盘连接(X10)6 芯Mini-DIN 6、res复位键 7、跨接线 X311

8、显示错误和状态的4 个发光二极管(面板背面)

3、键盘KB 上的接口 键盘连接6 芯Mini-DIN

4、PP 72/48 上的接口位置、控制器及显示

X1 电源连接(DC24V)用于连接24V 负载电源的3 芯螺钉端子 X2 Profibus用于连接Profibus 的9 芯D 型孔型插头

X111、X222 和X333用于连接数字输入和输出的50 芯扁平电缆插头 显示PP72/48 状态的4 个发光二极管 S1用于设置Profibus 地址的DIL 开关

5、MCP 上的接口

X1201 和X1202用于连接PP 72/48 的50 芯扁平电缆插头

6、各个部件的连接 键盘的连接(KB)

使用提供的电缆将键盘与PCU 连接。多脚插头必须插入键盘。 手轮与PCU(X14,X15,X16)的连接 插头名称： 手轮1(X14) 手轮2(X15) 手轮3(X16)

插头型号： 15 芯D 型孔型插头 最大电缆长度： 3m

6.2 拉刀装置PLC

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