数控机床电气部分改造与分析

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1、数控机床电气部分改造与分析　　摘要：目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床来替换根本不现实，而且替换下来的旧机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控化改造之路。利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台新高效、多功能的数控机床，其投资少，见效快，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法，也是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。　　关键词：数控机床；电气部分；改造　　1SINUMERIK802Sbase1ine数控系统特点　　SINUMERI

2、K802Sbaseline数控系统集成了所有的CNC，PLC，HMI，I/O于一个单一的部件，其主要特点如下：　　（1）可独立于其他部件进行安装。　　（2）操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED的用户自定义键。　　（3）SINUMERIK802Sbaseline的输入/输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。输出同时工作系数为0.5时负载能力可达0.5A。　　（4）SINUMERIK802Sbaseline可控制三个进给轴

3、和一个伺服主轴或变频器。提供脉冲及方向信号的步进驱动接口，还提供一个±10V的接口用于连接主轴驱动；5　　（5）SINUMERIK802Sbaseline的控制软件已经存储在数控部分的Flash.EPROM（闪存）上，Toolbox软件工具（调整所用的软件工具）包含在标准的供货范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。程序的变化和新程序软件存储。　　2电柜设计及电源选用　　2.1在设计电柜时应注意以下事项：　　（1）电柜应有冷却或通风装置，在使用风扇时必须在进气窗口安装防尘过

4、滤网；　　（2）电柜中的所有部件必须安装在无油漆的镀锌金属板上；　　（3）电柜的防护等级为IP54；　　（4）接地应遵守国标：机械安全机械电气设备第1部分：通用技术条件；　　（5）电柜中布线时，交流电源线（如85VAC，220VAC，380VAC以及变频器到主轴电机的电缆）必须与24VDC电缆和信号线电缆分开走线；　　（6）系统直流稳压电源24VDC之前需接入隔离变压器（控制变压器380VAC一220VAC，JBK3.400VA）。步进驱动85VAC必须采用独立的隔离变压器（驱动变压器380VAC85V

5、AC，JBK3系列）。两个变压器的初级不可以接入到380VAC的同一相。　　（7）现场没有良好接地的情况下，控制变压器必须为浮地设计，但此时任何与CNC控制器连接的外设（如PC等），其220VAC电源必须连接到控制变压器。　　2.224VDC电源选用5　　CNC控制器采用24V直流供电，系统可在24V-15%至+20%之间正常工作。直流电源的质量是系统稳定运行的关键。24V直流电作为低压电源必须具有可靠的电隔离特性。数字输入和输出所需的24VDC用独立的24V直流电源，而不能与CNC控制器共用同一个24

6、VDC稳压电源。所有输入信号必须为电平信号，即“0”电平[-3V～5VDC]和“1”电平[11V～30VDC]。悬空和高阻信号均为“0”电平。　　3回参考点配置　　对于使用步进电机的进给轴，尽管没有测量系统，但也必须有回参考点过程。为了确定参考点位置，每个坐标轴必须配备一个接近开关（PNP型常开，即24VDC电平输出），用于产生返回参考点的零脉冲。返回参考点的配置形式有两种：分别为双开关方式和单开关方式。为了提高返回参考点的速度、精度和可靠性，决定采用双开关方式，如图3.1所示。该方式可高速寻找减速开关

7、，然后低速寻找接近开关。　　系统在返回参考点时有两种采样接近开关的方式，如图3.2所示。　　（1）系统采样接近开关上升沿，以上升沿有效电平作为参考点脉冲，如a）所示；　　（2）系统在采样完上升沿后，系统控制坐标继续运动，记录上升沿参考脉冲后的运动距离，同时采样接近开关的下降沿。在采样到下降沿后计算两沿的中点，以此作为坐标的参考点，如b）所示。　　4主轴变频器的选用5　　数控车床属于高精度、快响应的恒功率负载加工设备，应尽可能选用矢量控制高性能型通用变频器，而且中、小容量变频器以电压型变频器为主。有反馈矢

8、量控制方式虽然是运行性能最为完善的控制方式，但由于需要增加编码器等转速反馈环节，不但增加了费用，而且编码器的安装也比较麻烦。所以，除非对加工精度有特殊要求，一般没有必要选择此种控制方式。目前，无反馈矢量控制方式的变频器已经能够做到在0.5Hz时稳定运行。所以，完全可以满足主运动系统的要求。而且无反馈矢量控制方式能够克服U/f控制方式的缺点，因此可以说，是一种最佳选择。数控车床属于连续运转，连续运转时所需的变频器容量（kVA）计算式如下：