1、郑州铁路职业技术学院毕业设计说明书论文题目: 数控车床加工中心电气柜原理图系 部: 机电工程系专 业: 数控技术 作者姓名: 学 号： 100333032指导教师: 起迄日期：2013 年 3 月 4 日至 2013 年 4 月 15 日目录1、前言（1 ）2、数控的发展史（1）3、数控的分类（3）4、电气设计（4）5、数控实践（6）6、数控实践接线表（7） 7、数控实践故障表查询 （12 ） 8、数控实践的收获（ 17）9、参考文献（ 17）10、致谢（18）前言我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术， “七五”期间组织消化吸收“科技攻关” ，我国数控技术和数
2、控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 39.3%和 34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从 2002 年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004 年中国机床主机消费高达 94.6 亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠
3、缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 一、数控的发展史高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。数控技术的问世已有 40 多年的历史，它是由机械学、控制学、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性新型学科。技术发展的需要对 21 世纪的数控技术提出了更高的要求。一、个性化的发展趋势1.高速化、高精度化、高可靠性高速化：提高进给速度与提高主轴转速。 高精度化：其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(高可
4、靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。2.复合化数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。3.智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。4.柔性化、集成化当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的
5、趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面(工段车间独立制造岛 FA)、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主二、个性化是市场适应性发展趋势当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐。三、开放性是体系结构的发展趋势新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并
6、通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。二、数控的分类数控机床所受控制可分为两类：一
7、类是“数字控制” ，例如，数控机床各坐标轴的移动距离，各轴运行的插补、补偿控制等；另一类是“顺序控制” ，根据机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等的开关量信号，并根据预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的启/停、换向、刀具的更换、工件的夹紧/松开、液压、冷却、润滑系统的运行等进行的控制。数控机床从结构上看通常可分为三部分：CNC 系统（计算机数控系统） ，机床电气，机床本体。对内装式 PLC，它包含在 CNC 系统内部；对于独立式 PLC则一般在机床电气内。从机电的角度看，CNC 系统和机床电气为电 ，机床本体则为机 。在讨论 PLC 时，常以 PLC 为界把数控机床分为“NC 侧”和“MT 侧”
8、（即机床侧）两大部分。 “NC 侧”包括 CNC 系统的硬件软件以及 CNC 系统的外部设备。“MT 侧”则包括机床的机械部分、液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置，以及机床操作面板、继电器线路、机床强电线路等。PLC 处于 NC 与 MT 之间，并对 NC 和 MT 的输入、输出信号进行处理。MT 侧顺序控制的最终对象的数量随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大的差别。一般来说，机床结构越复杂，辅助装置越多，受控对象数量就越多。相比而言柔性制造单元（FMC） 、柔性制造系统（FMS）的受控对象数量多，而数控车床、数控铣床的受控对象数量较少。三、电气设计PLC 控制系统的电气设计包
9、括以下内容：（如下图所示）原理图、元器件清单、电柜布置图、接线图与互连图，如果是定型设备还应包括工艺图，这在其它章节有详细介绍。电气设计时特别要注意以下几点：（1） PLC 输出接口的类型，是继电器输出还是光电隔离输出等。（2） PLC 输出接口的驱动能力，一般继电器输出为 2A，光隔输出为500mA。（3） 模拟量接口的类型和极性要求，一般有电流型输出（-20mA+20mA）和电压型输出（-10V+10V）两种可选。（4） 采用多直流电源时的共地要求。（5） 输出端接不同负载类型时的保护电路。执行电器若为感性负载，需接保护电路。直流可加续流二极管，交流可加阻容吸收电路。（6） 若电网电压波动
10、较大或附近有大的电磁干扰源，应在电源与 PLC 间加设隔离变压器、稳压电源或电源滤波器。（7） 注意 PLC 的散热条件，当 PLC 的环境温度大于 55oC 时，要用风扇强制冷却。四、数控实践 一、实践的一般过程实践的内容广泛，每个实践项目的目的、步骤也有所不同，但基本过程却相类似。为达到每个项目的预期效果，要求每个操作者做到：实践前认真预习，实践中遵守实验实践操作规则，实践结束后认真总结。（一）实践前认真预习，写出预习报告为了避免盲目性，使实践过程有条不紊地进行，在进行每个实践项目前都要仔细阅读实践指导书，复习教材中有关章节的内容，理解实训原理，明确实践目的和要求，对实践步骤做到心中有数。
11、在充分预习的基础上，写出预习报告，预习报告的内容包括：（1）实践项目、目的、要求；（2）实践基本原理，实践步骤和有关注意事项。（二）认真上好实践课，遵守实验实践操作规则上好实践课并严格遵守操作规则，是提高实践效果，保证实践质量的重要前提。因此实践者必须做到以下几点：（1）上实践课时首先要认真听老师讲解，明确实践中的有关问题。（2）在进入指定位置后，首先检查单相 220V 电源和有关开关的位置，检查所需的元器件和连接线是否符合要求。（3）电路的连接必须按实践原理的要求连线，一般不要随意更改。（4）在进行实践电路的调整测试前，必须先调整好直流电源，检查其极性和电压是否符合要求。（5）实践结束后应切
12、断电源，实践结果经老师检查、审阅，合格后方可拆除实践电路，整理仪器和设备。二、实践安全实践安全方面主要分人身安全和设备安全两个方面。实践者必须具备一定的安全常识，遵守实践安全规则，才能避免发生人身伤害事故，防止损害实验实践设备。由于实践设备电源采用三相 380V 供电，为保障实践者的人身安全。必须遵守以下安全规则：（1）实践前应了解电源开关、空气开关的位置，了解其正确的使用方法，检查其是否安全可靠。（2）检查设备的电源线。（3）实践过程中连接或拆除导线必须断电操作，不得有悬空的导线存在，以防止造成短路或触电的危险。五、数控实践接线表如图所示如:信号 端子号说明 备注车床 铣床 车床 铣床 加工
13、中心M M 1 24VDC 地L+ L+ 2 24VDC 输出（作为 X333 输入信号的公共端）I0.0 I0.0 3 急停按钮I0.1 I0.1 4 X 轴“正”向限位开关I0.2 I0.2 5 X 轴“负”向限位开关I0.3 I0.3 6 无 Z 轴“正”向限位开关I0.4 I0.4 7 无 Z 轴“负”向限位开关I0.5 I0.5 8 X 轴参考点开关I0.6 I0.6 9 无 Z 轴参考点开关I0.7 I0.7 10 Z 轴“正”向限位开关 Y 轴“正”向限位开关I1.0 I1.0 11 Z 轴“负”向限位开关 Y 轴“负”向限位开关I1.1 I1.1 12 Z 轴参考点开关 Y 轴
14、参考点开关I1.2 I1.2 13 无 无 伸出到位I1.3 I1.3 14 无 无 缩回到位I1.4 I1.4 15 无 无 松开到位I1.5 I1.5 16 无 无 锁紧到位I1.6 I1.6 17 刀架电机过载无I1.7 I1.7 18I2.0 I2.0 19 驱动器就绪I2.1 I2.1 20 I2/t 报警I2.2 I2.2 21I2.3 I2.3 22I2.4 I2.4 23 冷却液液位过低I2.5 I2.5 24 冷却泵电机过载I2.6 I2.6 25 润滑液液位过低I2.7 I2.7 26 润滑泵电机过载27-30 无定义Q0.0 Q0.0 31 脉冲使能Q0.1 Q0.1 3
15、2 驱动器使能Q0.2 Q0.2 33 控制使能Q0.3 Q0.3 34Q0.4 Q0.4 35 冷却泵Q0.5 Q0.5 36 润滑泵Q0.6 Q0.6 37Q0.7 Q0.7 38Q1.0 Q1.0 39 刀架正转 无 刀库正转Q1.1 Q1.1 40 刀架反转 无 刀库反转Q1.2 Q1.2 41 无 无 刀库伸出Q1.3 Q1.3 42 无 无 刀库缩回Q1.4 Q1.4 43 无 无 刀柄松开Q1.5 Q1.5 44 无 无 刀柄锁紧Q1.6 Q1.6 45Q1.7 Q1.7 46L+ L+ 47、48输出信号的公共端：24VDCL+ L+ 49、50输出信号的公共端：24VDCM
16、M 1 24VDC 地L+ L+ 2 24VDC 输出（作为 X333 输入信号的公共端）I3.0 I3.0 3 刀位检测信号 T1I3.1 I3.1 4 刀位检测信号 T2I3.2 I3.2 5 刀位检测信号 T3I3.3 I3.3 6 刀位检测信号 T4I3.4 I3.4 7 刀位检测信号 T5I3.5 I3.5 8 刀位检测信号 T6I3.6 I3.6 9 刀位检测信号 T7I3.7 I3.7 10 刀位检测信号 T827-30 无定义L+ L+ 47、48输出信号的公共端：24VDCL+ L+ 49、50输出信号的公共端：24VDC六、数控实践故障表查询根据部分电路图查询常见的故障，图
17、如下所示：故 障 现 象序号 故 障 点 车 床 铣 床1 主轴电机电压输出开路 主轴电机不启动2 主轴信号 STF 输出开路 MCPA 模块面板的 Uni-Dir1 接口有 24V 输出，但主轴不能正转3 主轴信号 STR 输出开路 MCPA 模块面板的 Uni-Dir2 接口有 24V 输出，但主轴不能反转4 主轴信号 SD 输出开路 MCPA 模块面板的 Uni-Dir1 和 Uni-Dir2 接口都有 24V 输出，但主轴不能正反转5 主轴信号+V 输出开路 控制信号无输入，变频器外部模拟量控制时主轴不转6 刀架电机电源输出开路（模拟 刀架）刀库正转控制信号 Q1.0 有输出，相应的指
18、示灯亮，但不能换刀无7 主轴模拟量信号 SVC 输出开路 主轴模拟输出信号 SVC 无信号输出，主轴不转8 主轴方向 1 信号输出开路 MCPA 模块面板的 Uni-Dir1 接口没有 24V 输出，主轴不能正转9 主轴方向 2 信号输出开路 MCPA 模块面板的 Uni-Dir2 接口没有 24V 输出，主轴不能反转10 驱动器电源模块 24V 电源输出开路 驱动器电源模块断电不启动，进给驱动面板的 P24 和 M 无24V 电源。注：故障排除后系统需重新上电11 PP72/48 模块 24V 电源输出开路 PP72/48 模块断电不工作，输入信号面板 X24 接口的 24V和 M 无 24
19、V 电源。注：故障排除后系统需重新上电12 NC 电源输出开路 NC 不启动13 驱动器就绪信号输出开路 系统出现 003000 急停、700016 驱动器未就绪报警14 I2/t 报警信号输出开路 系统出现 700016 驱动器未就绪，700017 电源馈入模块I2/T 报警15 手轮 A+信号输出开路 手轮信号 A+输出电压升高，进给轴不动16 手轮电源+5V 输出开路 手轮电源+5V 没有输出，进给轴不动17 冷却泵控制信号输出开路 Q0.4 没有输出，冷却控制无效18 润滑泵控制信号输出开路 Q0.5 没有输出，润滑控制无效19 刀架正转信号输出开路 Q1.0 没有输出，刀架不能正 转
20、 无20 刀架反转信号输出开路 Q1.1 没有输出，刀架不能反 转 无21 急停信号开路 系统出现 003000 急停、700016 驱动器未就绪，I0.0 无 24V电源22 信号 I0.1 输出开路 系统出现 021614 通道 1 轴 X/X1 到达硬件限位开关+ 报警，X 轴不能往正方向运行23 信号 I0.2 输出开路 系统出现 021614 通道 1 轴 X/X1 到达硬件限位开关- 报警，X 轴不能往负方向运行24 信号 I0.3 输出开路 无系统出现 021614 通道 1 轴Z/Z1 到达硬件限位开关+报警25 信号 I0.4 输出开路 无系统出现 021614 通道 1 轴
21、Z/Z1 到达硬件限位开关- 报警26 信号 I0.5 输出开路 X 轴回不了参考点27 信号 I0.6 输出开路 无 Z 轴回不了参考点28 信号 I0.7 输出开路系统出现 021614 通道 1 轴Z/Z1 到达硬件限位开关+ 报警，Z 轴不能往正方向运行系统出现 021614 通道 1 轴Y/Y1 到达硬件限位开关+报警，Y 轴不能往正方向运行29 信号 I1.0 输出开路系统出现 021614 通道 1 轴Z/Z1 到达硬件限位开关- 报警，Z 轴不能往负方向运行系统出现 021614 通道 1 轴Y/Y1 到达硬件限位开关-报警，Y 轴不能往负方向运行30 信号 I1.1 输出开路
22、 Z 轴回不了参考点 Y 轴回不了参考点31 手轮 B+信号输出开路 手轮信号 B+输出电压升高，进给轴不动32 手轮 A-信号输出开路 手轮信号 A-输出电压升高，进给轴动33 手轮 B-信号输出开路 手轮信号 B-输出电压升高，进给轴动34 停止灯信号开路 停止灯不亮，停止按钮起作用35 启动信号开路 启动按钮不起作用36 停止信号开路 停止按钮不起作用37 冷却液液位过低信号 I2.4 输出开路 将 I2.4 钮子开关打上后，系统无 700019 冷却液液位低报警38 冷却泵电机过载信号 I2.5 输出开路 将 I2.5 钮子开关打上后，系统无 700018 冷却泵电机过载报警39 润滑
23、液液位过低信号 I2.6 输出开路 将 I2.6 钮子开关打上后，系统无 700021 润滑液液位低报警40 润滑泵电机过载信号 I2.7 输出开路 将 I2.7 钮子开关打上后，系统无 700020 润滑电机过载报警41 刀具 1 信号输出开路 找不到 1#刀具 无42 刀具 2 信号输出开路 找不到 2#刀具 无43 刀具 3 信号输出开路 找不到 3#刀具 无44 刀具 4 信号输出开路 找不到 4#刀具 无45 刀具 5 信号输出开路 找不到 5#刀具 无46 刀具 6 信号输出开路 找不到 6#刀具 无47 刀具 7 信号输出开路 找不到 7#刀具 无48 刀具 8 信号输出开路 找
24、不到 8#刀具 无七、数控实践的收获掌握了数控机床电气柜控制电路的原理及应用掌握了西门子 802D sl 数控铣床的编程方法和操作方法。掌握了 802D sl 数控系统的数据备份与恢复掌握了识别报警、故障排除、消除报警的一般方法了解了并熟悉 PLC 在数控系统中的应用。熟悉了并掌握西门子 PLC 的指令及编程掌握了加工中心刀具库的应用和换刀控制掌握了车削中心 C 轴功能的应用与调试。掌握了数控四工位电动刀架的控制原理、接线及调试掌握了编码器(圆光栅)的实际应用和螺纹编程加工掌握了变频器的参数设定方法和应用掌握了数控系统通过变频器控制主轴电机的方法掌握了 802D sl 系统数控机床参考点的调试
25、掌握了数控车床的丝杠螺距、传送比等参数的设置了解了数控机床半闭环的构成原理全闭环直接测量系统的工作原理与组成了解了 802D sl 系统交流伺服驱动系统的组成与调试。掌握了数控系统进给轴参数的调试了解了数控铣床输入/输出接口的定义。掌握了数字输入/输出信号的接线与应用掌握了 802D sl 系统用于数控铣床的 PLC 参数的设置了解了数控系统的数据保护、系统保护和 NC 的启动方式。掌握了 802D sl 系统用于数控车床的 PLC 参数的设置。掌握了实训台上电、断电的控制过程。掌握了电气元件在电路中的应用，了解电气原理图。参考文献张超英.数控加工工艺、编程及操作实训.北京：高等教育出版社，1
26、999.刘战术.数控机床操作与加工实训.北京：人民邮电出版社，2006.杨叔子.机械加工工艺师手册.北京机械工业出版社，2002.马贤智.实用机械加工手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.顾京.数控加工编程与操作.北京：机械工业出版社，2003.致谢本任务书是在机电工程系指导老师张老师的悉心指导和亲切关怀下完成的。指导老师严谨求实的态度、高深渊博的专业知识、良好的职业风范和诲人不倦的育人精神，必将使作者终生受益。指导老师对数控专业技术的热爱、对新知识技术的追求、对事业的执着以及谦逊宽厚的为人态度，将会永远成为作者学习的榜样、心中的楷模。在毕业实习阶段，作者在数控技术专业综合能力尤其是对数控电气原理图的分析的能力上有了很大的提高，所取得的进步和成绩都将离不开指导老师在学习上的精心指导和严格要求。在说明书完成之际，谨向指导老师表示真诚的感谢和崇高的敬意！回顾大学三年在郑州铁路职业技术学院的求学之路，心中感慨万千暖暖的涌上心头，这是一片温馨的土地、温暖的校园生活给作者留下了太多美好的回忆，愿在校的各任职老师工作顺利，培育出更多的优异学生，祝愿母校的未来更加的灿本书由本人编写，能力及经验有限，疏漏之处在所难免，望各位老师及高人不吝赐教，本人在此深表感谢！2013 年 3 月 20 日
