CK6136电气结构及原理分析

 CK6136电气结构及原理分析 2．2．1 CK6136数控车床电气控制电路分析 　　　1．电气控制设备主要器件： 　　　数控装置   机床变压器    系统变压器   驱动变压器   　　　变频器   主轴电动机   伺服驱动器   伺服电动机   电源开关及限位开关 　　　机床的控制要求： 　　　CK6136数控车床的主轴旋转运动由主轴电动机完成，通过变频器控制实现主轴无级变速。 　　　Z轴，X轴运动由伺服驱动器带动伺服电动机实现。 　　　2．主回路分析 　　　附录图一为CK6136数控车床电气控制中的380V强电回路，QS1为电源总开关，QF1为总保护开关，QF2、QF3、QF4、QF5分别为主轴强电，刀架电动机，冷却电动机，风扇电动机的空气开关，它们的作用是接能电源及短路过流时起保护电路和元件的作用。KM1，KM2为刀架正反转交流接触器，用于控制刀架正反转，KM3为冷却泵电动机交流接触器，由主触点来控制冷却泵电动机的启动和停止F1，F2，F3为阻容吸收装置，当相应的电路断开后，吸收刀架电动机冷却电动机及电气柜风扇电动机中的能量，避免产生过压而损坏器件。 　　　3．电源电路分析 　　　电源电路由三相380V交流份别进入机床变压器，系统变压器，驱动变压器衙输出各种工作所需要的电压。 　　　①机床变压器：一次侧输入380V，二次侧输出110V和24V。其中110V为中间继电器控制回路供电，24V为机床照明灯和信号灯供电。 　　　②系统变压器：一次侧输入380V，二次侧输出220V分别为GSK928TE系统供电及风扇电动机和RS232转接口电源供电。 　　　③驱动变压器采用Y-y联接，一次侧输入三相380V,二次侧输出三相220V为X轴和Z轴驱动供电。 　　　4．控制电路分析 　　　⑴主轴电动机的控制 　　　①主轴驱动与变频器 　　　主轴驱动系统是数控机床的在功率执行机构，其功能是接受数控系统（CNC）的S码速度指令及M码辅助功能指令，驱动主轴进行切削加工，数控机床对主轴有较高的控制要求。首先要求在力矩、强过载能力的基础上实现宽范围无级调速，其次要求具有准停功能，主轴的驱动可以使用交流变频或交流伺服两种控制方式，交流变频主轴能够实现无级变速但不能准停，需要另外装设主轴的位置传感器配合CNC系统PMC（数控系统内置PLC）的逻辑程序来完成准停速度控制和定位停止，交流伺服主轴本身即具有准停功能，其PLC信号直接连接至CNC系统的PMC，配合简捷PMC逻辑程序即度特点及方便的参数调整功能，能过合理的容量选择电路连接和相关参数调整，使主轴驱动系统满足数控机床的工艺要求和精度要求。 　　　变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。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 　　　②主轴电动机的控制 　　　附录图一中合上QF2空气开关，当变频器未报警，在图六中，当机床未压限位开关、急停未压下时，主轴变频器上加380V电压；若有主轴正转，主轴反转及主轴转速指令时（手动或自动），在图四中数控装置输出点正转22或反转9有效，使对应继电器KA2或KA3线圈通电常开触点闭合，变频器提供正反转信号，主轴转速指令输出对应于主轴转速的直流电压值至主轴变频器上，主轴按指令值的转速正转或反转，当主轴转速达到指令值时，主轴变频器输出主轴转速信号给数控装置，主轴转动指令完成。 　　　主轴启动时间，制动时间由变频器内部参数设定。 　　　⑵伺服电动机的控制 　　　①伺服系统概述 　　　数控机床伺服系统是数控机床的重要组成部分。如果说数控装置是人的大脑，是发布命令的指挥所，那么伺服系统则是人的四肢，是一种执行机构。它忠实的执行由数控装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向、速度与位移量。 　　　②CK6136进给驱动系统   　　　进给驱动系统是用于数控机床工作台坐标或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。主轴驱动控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。一般地，对于进给驱动系统，主要关心它的转矩大小、调节范围的大小和调节精度的高低，以及动态响应速度的快慢。进给驱动系统一般包括速度控制环和位置控制环。按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统、闭环系统和半闭环控制系统。CK6136主要采用半闭环控制系统，在伺服电动机端部安装有编码器引出位置采样点，采样旋转角度进行检测，不是直接检测最终部件的实际位置而是利用旋转角度和丝杠的螺距关系来确定部件的位置。 　　　③刀架坐标运动的控制  当机床正常工作，有手动或自动进给指令时，经过系统处理后转变为刀架的位移和速度信号传送到伺服驱动器，经伺服驱动器处理后得到伺服电动机工作所需的电压控制伺服电动机的工作，为达到精度要求，通过装在伺服电动机端部的编码器将采样信号反馈于CNC系统，从而保证了刀架在进给运动是的位置和速度精度。 　　　⑶ 刀架电动机的控制 　　　当有手动换刀或自动换刀指令时，经过系统处理转变为刀位信号，这时在附录图五中系统输出接点1有效，KA4继电器线圈通电，继电器常开触点闭合，在图三中，KM1交流接触器线圈通电，交流接触器主触点闭合，刀架电动机正转，当系统输入点检测到指令刀具所对应的刀位信号时，系统输出接点1有效撤销，刀架电动机正转停止。接着系统输出点9有效，KA5继电器线圈通电,其常开点闭合，在图三中KM2交流接触器线圈通电，交流接触器主触点闭合，延时一定时间后（该延时由参数设定，并根据现场情况作调整），系统输出9有效撤销，KM2交流接触器主触点断开，刀架电动机反转停止，换刀过程完成。为了防止电源短路和电气互锁，在刀架电动机正转继电器线圈、接触器线圈回路中串入了反转继电器、接触器的常闭点；反转继电器、接触器线圈回路中串入了正转继电器、接触器常闭点。（见附录图三和图五）刀架转位选刀只能一个方向转动，取刀架电动机正转，刀架电动机反转时，刀架锁紧定位。 　　　⑷冷却泵电动机的控制 　　　当有手动或自动冷却指令时，这时在图四中数数控装置输出点8有效，继电器线圈KA1通电其常开点闭合使交流接触器KM3线圈通电，其主触点闭合，冷却泵电动机旋转，带动冷却泵工作。 　　　5．CK6136系统启动过程分析 　　　结合附录图分析，合上附录图中所有空气开关，当机床限位开关未压下，变频器未报警，急停按钮未压下时，合上图一中的电源开关，按下启动按钮SB1时，交流接触器线圈KM4通电并通过其常开辅助触点自锁，控制回路接通110V交流电压，同时数控装置系统电源接通，数控机床开始正常工作。 　　　当按下停止按钮SB2时交流接触器KM4线圈失电，其常开触点断开，控制回路，系统回路电源同时切断，系统关闭。

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