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1、山东英才学院 毕 业 设 计（论 文）题 目95系列发动机连杆专用铣床电控部分的设计及刀具、工具、量具的设计专 业机械设计制造及其自动化专业学生姓名 班级学号200801010217指导教师 指导单位山东英才学院 日期： 年 月 日至 年 月 日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 论文作者签名： 日期： 年 月 日7摘 要 95系列发动机连杆是汽
2、车发动机中的重要零件，在汽车用发动机的设计中占有重要地位，连杆的加工精度直接影响发动机整体性能也就是动力性能、燃油经济性、排放性能、结构、及使用性能。连杆在发动机工作时进行着复杂的摆动运动，同时还承受着活塞传来的气体压力、往复运动惯性力和它本身摆动运动时所产生的惯性力作用，这些作用力的大小和方向不断地变化着。因此，连杆应具有足够的强度和刚度。显然，连杆的制造精度对连杆的使用性能会产生重要的影响。 连杆专用铣床，是生产高精度连杆专用设备。通过连杆专用铣床电控部分的设计可以提高我对机械设计和电控系统的设计能力。使我从原理设计，理论计算，到结构设计，元器件选择。进行一次所学知识的综合性训练。电控部分
3、是组合机床及其自动线的重要组成部分。电控部分与机械、连杆相配合，实现机床的自动循环系统。电控部分主要铣床的操作，运行，实现数字控制。而刀具，工具，量具是加工高精度工件的基础。数控技术作为现代制造业的核心技术之一，在各行各业中得到了广泛的应用，在机械制造行业当中，加工中心由于可以以较高的精度实现多工种的加工经已成为现代制造业不可缺少的加工设备这个课题可提高对电控部分的深入研究，提高电控部分，以及刀具，量具，工具的设计能力，提高我对所学专业知识的综合应用能力。关键词：连杆；专用镗床；数控技术；电气控制；ABSTRACT 95 series of engine connecting rod is a
4、n important part of automobile engine, occupies an important position in the design of automotive engine, connecting rod machining precision directly affects engine performance that is, dynamic performance, fuel economy, emissions performance, structure, and properties. Connecting rod in engine when
5、 working with complex oscillating movements, also under gas pressure, reciprocating motion of the piston from the inertia force and inertia force of the swing movement generated by itself, constantly changing in size and direction of these forces. Therefore, connecting rod should have enough strengt
6、h and rigidity. Obviously, connecting rod manufacturing accuracy of performance will have a major impact on the connecting rod. Special milling machine for connecting rod, connecting rod special is the production of high-precision equipment. By special milling machine for connecting rod of electric
7、control part design can improve the mechanical design and design of electric control system capabilities. I design, calculation, design, component selection. Comprehensive training for once what you have learned. Electronic control components are important components of modular machine tool and auto
8、matic line. Power match control parts and machinery, connecting rod, realizing machine automatic circulation system. Electric control part of milling machine operation, running, digital control. Tools, tools, measuring tools are the basis for processing workpieces with high precision. NC technology
9、as modern manufacturing of core technology one, in industries in the are has widely of application, in machinery manufacturing industry among, processing center due to can to high of precision implementation more types of processing by has became modern manufacturing not missing of processing device
10、 this topics can improve on electric control part of in-depth research, improve electric control part, and tool, measuring tools, tools of design ability, improve I on by learn expertise of integrated application ability. Key words: link; dedicated boring machine; NC technology; electrical controls;
11、目 录第一章 绪论 1.1数控技术的概念与特点 1. 2数控加工在机械制造业中的作用和地位 1. 3数控系统发展趋势第二章 连杆 2.1连杆结构特点 2.2连杆材料及毛坯制造方法 2.3连杆的基准选择 2.4连杆主要加工表面及加工工艺安排 2. 5连杆精铣参数计算第三章 专用铣床的CNC系统 3. 1FANUC数控系统概述 3. 2FANUC数控系统的电路连接第四章 专用铣床电控系统的电气连接 4. 1主轴伺服驱动系统的电气连接 4. 2进给伺服驱动系统的电气连接 4. 3控制面板的电气连接 4. 4位置监测装置的电气连接第五章 专用铣床电控系统的设计 5. 1电控系统的设计要求 5. 2 电
12、控系统设计 5.3功能分析 5.4电气主电路图 5.5伺服电路图 5.6I/O转接端子板电路图 5.7手持单元电路图 5.8输入、输出开关量的定义第六章 专用铣床刀具的选择 6. 1刀具的设计要求6. 2刀具的选择结束语致谢参考文献附录第一章 CNC数控系统概述1.1CNC数控基本概述简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有
13、以下特点（既有优缺点）： 1） 数控机床优点 1、加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。 2、加工精度高。 同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3、劳动强度低。 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不像传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 4、适应能力强。 数控加工系统就像计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。
14、5、工作环境好。 数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。 6、就业容易、待遇高。 由于我国处于数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进，却没有大量熟练数控技术操作的人员参与，因此造成该行业严重缺乏人才。(二)数控机床的缺点 数控机床的主要缺点如下：价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时,手工编程的工作量大。 1.2CNC数控系统组成CNC系统是在传统硬件结构数控（NC）的基础上发展起来的，它主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。CNC系统类型
15、很多，主要有铣床、车床、加工中心等。CNC系统由计算机数控装置（CNC装置）、输入/输出设备、主轴驱动装置和进给驱动装置（包括检测装置）、机床电气逻辑装置等组成，如图1-1所示。图1-1 数控系统结构框图1、 输入/输出装置输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入的内容及数控系统的工作状况可以通过输出装置进行观察。现在数控系统主流的输入/输出装置有磁盘驱动器、通讯网络接口、LCD及各种显示器件等。2、 数控装置数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。其形式可以是由数字逻辑电路构成的专用硬件
16、数控装置或计算机数控装置。前者称为硬件数控装置，或NC装置，其数控功能有硬件逻辑电路实现；后者称为CNC装置，其数控功能有硬件和软件共同实现。数控装置将数控加工程序按两类控制信息分别输出：一类是连续控制量，送往驱动控制装置；另一类是离散的开关控制量，送往机床电器逻辑控制装置。3、 伺服系统 伺服系统(驱动控制单元)位于数控装置和机床本体之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置。进给轴伺服驱动装置由位置控制单元、速度控制单元、电动机和测量反馈单元等部分组成，它按照数控装置发出的位置命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件的移动。主轴驱动装置主要由速度控制单元组成。4、 机床电气控制装置 机床
17、电器控制装置位于数控装置和机床之间，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制信号，换刀功能，工件装夹功能冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以及机床其他辅助功能。其形式可以是继电器控制线路或可编程逻辑控制器(PLC)。 根据不同的加工方式，机床本体可以是车床、铣床、钻床、磨床、镗床、加工中心及电加工机床等。与传统的普通机床相比，数控机床本体的外部造型、整体布局、传动系统、刀具系统及操作机构等方面都应该符合数控的要求。数控机床还配有各种辅助装置，其作用是配合机床完成对工件的加工。如切削液或油液系统中的冷却或过滤装置，油液分离装置，吸尘吸雾装置、润滑装置及辅助主机实现传动和控
18、制的气动、液动装置等。除上述通用辅助设备外，从目前数控机床技术现状看，至少还有五类辅助装置是数控机床应该配备的：对刀仪、自动编程机、自动排屑机、物料储运及上下料装置和交流稳压电源。1.3数控加工在机械制造业中的地位和作用随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。所以数控加工在现在机械制造中有着重要的作用 。1.4数控系统的发展趋势 1.3数控技术发展回顾及未来发展趋势1.3.1数控（NC）阶段（1952-1970年） 早期的计算机运算速度低
19、，这对当时的科学计算和数据处理影响不大，但不能适应机床实时控制的要求。于是，人们不得不采用数字逻辑控制电路，组成机床专用计算机。这种数控装置称为硬件连接数控装置(HARD-WIRED NC)，简称为数控(NC)。随着电子元器件的发展，这个阶段又经历了三代：1952年的第一代 电子管计算机组成的数控装置；1959年的第二代 晶体管计算机组成的数控装置；1965年的第三代 小规模的集成电路计算机组成的数控装置。1.3.2计算机数控（CNC）阶段（1970年-至今） 1970 年研制成功了大规模集成电路，并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算机，其运算速度比以往的计算机有了大幅度的提高，比专用计算
20、机成本低、可靠性提高。于是，小型计算机作为数控系统的核心部件，数控机床进入了计算机数控（CNC）阶段。1971年，美国INTEL公司在世界上的第一次将计算机的两个核心的部件运算器和控制器，采用大规模的集成电路控制技术，将其集成在一块芯片上，称为微处理器（Microprocessor），又称中央处理单元CPU。1974年，微处理器应用于数控系统。 虽然早期的微处理器速度和功能对数控装置来说有局限性，但可以通过多处理器结构来解决相应的问题。由于微处理器是计算机的核心部件，故此时的数控系统仍然成为计算机数控。到了1990年，PC机的性能已发展到很高的水平，可满足数控系统核心部件的要求，而且PC机的生
21、产批量很大，软件资源丰富，价格便宜，可靠性高，数控系统从此进入基于PC的阶段。1.3.3未来的发展 当今的计算机业的高速发展，并且计算机业已经基本成熟，所以数控系统还是以PC为基础，开发以PC为基础的控制器，这种控制器可以将数控系统与PC直接连接，这样可以直接实现数据的传输，大大提高了控制器的能力，还将降低控制器的成本。 控制器还将采用开放式的系统构架，这样数控机床也可以像今日的计算机业一样，用户可以根据需要自行对数控机床的软、硬件进行配置，这样数控机床的功能提升了，价格降低了。同时数控机床还向小型化发展。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代小型计算机数控系统；1974年的第
22、五代微处理器组成的数控系统；1990年的第六代基于PC的数控系统 。 数控系统半个世纪经历了两个阶段六代大发展，只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了数控系统可靠性低、价格昂贵、应用很不方便等极为关键的问题。因此，即使在工业发达国家，数控机床大规模地得到应用和普及也是在20世纪的70年代末、80年代初的事情，也就是说，数控技术的发展和普及经过了近30年。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，数控系统功能不断增多，柔性不断增强，性价比不断提高，当前数控系统正朝着下面几个方向发展。1、高速度、高精度化。数控系统的高速度、高精度化要求数控系统在读入加工指令数据后，能高速计算出伺服电机的位移量，并控
23、制伺服电机高速度准确地运动。此外，要实现生产系统的高速度化，还必须要求主轴转速、进给率、刀具交换、托板交换等实现高速度化。2、智能化。数控系统应用高技术的重要目标时智能化。包括（1）自适应控制技术。（2）附加人机会话自动编程功能。（3）具有设备故障自诊断功能。（4）小型化。（5）计算机群控。（6）具有更高的通信功能。第二章 连杆2.1连杆结构特点 连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中，把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一
24、起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。 在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不平衡质量的
25、凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔(或油槽)，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摆动运动副。 连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精
26、度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。表2-1 连杆的各加工表面粗糙度项 目Ra连杆衬套孔0.63连杆大头孔0.8连杆小头孔加衬套1.25不加衬套0.63连杆大头两端面1.6连杆大头分开面1.6螺栓孔支承端面3.2表2-2 连杆的各加工表面公差项 目公 差 等 级连杆衬套孔IT6连杆大头孔IT6连杆小头孔IT7连杆大小头孔中心距IT8 图2-1 连杆的总成图2.2连杆材料及毛坯制造方法 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMn
27、B等。本课题采用35CrMo（含碳0.32%0.40%，）。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。 连杆毛坯制造方法的选择（本课题选用整体锻造），主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成体。整体
28、锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。 目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。用辊锻法生产的连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于在大批大量生产中应用。辊
29、锻需经多次逐渐成形。 锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。2.3连杆的基准选择1、粗基准的选择 A、以不需加工的杆身侧面作为粗基准面，来加工连杆的两端面，设计基准和定位基准要重合；B、钻小头孔以粗磨后的两端面作为粗基准采用外定位，同时以未加工过的毛面作为粗基准。2、精基准的选择 以加工过的两端面，大小头孔和工艺凸台作为精基准。3、小头孔的加工均采用外定位方式，均以工艺凸台和工艺面作定位基准。2.4连杆主要加工表面
30、及加工工艺安排 连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体的加工，第二阶段为连杆盖的加工，第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准(端面、小孔头和大头外侧面);第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大、小头粗加工、为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗精加工以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包
31、括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按主要表面的粗、精加工来划分连杆的加工阶段的话，可以按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为表面的半精加工、精加工阶段。其加工工艺见附录A。2.4连杆精铣参数计算2.4.1铣削条件本设计是连杆双孔侧平面精铣用数控机床电控部分设计，由附录A知铣削余量为0.5。连杆材料选用35CrMo（含碳0.32%0.40%，）。由连杆毛坯侧面宽度取铣削宽度，背吃刀量。2.4.2铣刀选择1、 几何参数的选择 由铣削条件选择硬质合金端铣刀，YT15涂层硬质合金刀片。表2-3 硬质合金端铣刀几何参数参考值
32、 取刀片几何参数，。2、 铣刀直径选择 （式2-1）表2-4 面铣刀直径数值 由式2-1和表2-4取。3、 铣刀齿数选择硬质合金面铣刀的齿数因粗齿、中齿及细齿而异（表2-5），粗齿面铣刀适于钢件的粗铣；中齿面铣刀适于铣削带有断续表面的铸铁件或对钢件的连续表面进行粗铣及精铣；细齿面铣刀适于在机床功率足够的情况下对铸铁件进行粗铣或精铣。表2-5 硬质合金面铣刀 由表2-5取Z=6，中齿。4、 进给量的选择当选定后，应尽可能取教大的。粗铣时，限制的是铣削力及铣刀容屑空间的大小，当工艺系统的刚性愈好及铣刀齿数愈少时，可取的愈大；半精铣及精铣时，限制的是工件表面粗糙度，粗糙度要求愈小，应愈小。取/z。2
33、.4.3铣削速度计铣削力计算1、 铣削速度计算由表2-6取，。 （式2-2）主偏角修正系数；加工材料强度与硬度改变修正系数；毛坯改变时切削速度修正系数；硬质合金牌号改变时修正系数；铣刀平均寿命。取，min。表2-6 铣削时切削速度计算公式 由 计算得=454m/min。 转速=1446r/min, 取 r/min 。2、 铣削力计算表2-7 铣削力、扭矩及功率计算 由表2-7取，。 （式2-3） 取工件材料系数；前角系数；主偏角系数。 取=1.0，=1.1，=。 由 计算得，取。 。 。 （式2-4） 电动机功率；机械传动轴上功率；生产机械效率；电动机与生产机械之间效率。，一般主运动为回转运动
34、机床，取；取，由式2-4计算。考虑机床安全系数取2，计算。第三章 专用铣床的CNC系统3.1 FANUC数控系统概述20世纪70年代，日本FANUC公司相继推出了FS5、FS7、FS3和FS6系列数控系统，FANUC公司由此逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家。我国在“六五”期间，从FANUC公司引入FS5、FS7、FS3和FS6系列数控系统及直流主轴电动机、直流伺服电动机及驱动系统（包括晶闸管驱动和PWM驱动），从此开始了我国数控系统产业化的历程。1985年FANUC公司推出F0系列数控系统，他的主要特点是体积小、价格低，适用于机电一体化的小型数控机床。F0系列数控系统是一个多微处理
35、器系统。F0A系列主CPU为80186，F0B系列主CPU为80286，0C系列主CPU为80386。F0系列在已有的RS-232C串行接口之外，又增加了具有高速串行接口的远程缓冲器，以便实现DNC运行。F0系列数控系统在硬件组成上以最少的元件数发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速和高集成度微处理器，为满足现代机械加工的高密度、高速度和高效率的要求，在插补、加减速、补偿、编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加型的功能。1）插补功能除了直线、圆弧插补外，还有极坐标插补和样条（NURBS）插补等。NURBS（非均匀有理B样条）是自由曲线（自由曲面）的一种形式，用它可以从数学上简单和直观地描
36、述复杂的三维表面。CNC通过NURBS插补，生成NURBS曲线，并沿着该曲线驱动机床，使加工的工件形状非常接近CAD设计的几何形状。2）切削进给的自动加减速功能，除了插补后加减速之外，还有插补前加减速，有些系统可对零件程序进行多段预读控制，实现切削速度的最佳加减速度。3）补偿功能除了螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿、刀具补偿外，还有坡度补偿、线性度补偿等功能。如FS15系列可进行非线性补偿、静动态惯性补偿值的自动设定和更新等，在一定精度的要求下，可使响应速度大幅度提升。4）编程功能除了常规的G、M、S、T等指令外，利用用户宏程序，用户可进行个性化的作业，编程适合于机床专用加工和测量的循环程序，有
37、些系统还可以进行交互式图样直接编程。5）图形显示功能除了程序显示、梯形图显示、机床数据显示外，还有伺服波显示，即将各种伺服数据，如位置误差、指令脉冲、转矩指令用波形在系统的CRT上显示。6）通信功能除了通过RS-232C接口与微机进行通信外，有些系统还具备网络通信接口，如F10/11/12及FS15系统具有MAP2.1和MAP2.3接口板及配套产品，MAP2.1接口的调制系统是宽带（AM/PSK），传输介质是CATV的75同轴电缆，传输速率为10Mbit/s。MAP3.0接口适用于10 Mbit/s宽带技术和5 Mbit/s载带技术两种传输方法，载带调制解调器已做在MAP3.0接口板上。7）控
38、制功能实现平滑高增益SHG的速度控制，同时大大降低位置指令的延时，缩短定位时间。在系统内部装有能顺序控制的PMC，简化外部强电箱的配置，在MDI/CRT上进行梯形图的编辑和控制。8）诊断功能采用人工智能（专家系统），系统索取有的推理软件，以知识库为根据，分析查找故障原因。FSSB光缆连接线风扇电池存储卡插槽软件伺服检测MCII/O接口 RS232串行主轴/编码器I/O Link JD1A模拟主轴 JD40电源保险电源线图3.1FANUC数控系统总体连接图3.2FANUC数控系统的电路连接FANUC系统是大板结构的数控系统。一般由主电路板、PLC板、附加I/O板、图形控制板和电源组成。主电路板是
39、大印制电路板，其他电路板为小板并插在大电路板上的插槽内。3.2.1总体连接如图3.1所示：电网输入电压经强电柜中的变压器输出220V电压至电源单元，获得直流+24V稳压电源，供CRT/MDI和I/O控制用，主印制电路板上有主CPU、RAM、ROM及外设接口，并带有一个手摇脉冲发生器接口，通过MB87103位置控制用大规模集成电路完成位置控制；PMC印制电路板通过I/O电路与机床外部输入、输出开关及机床操作面板实现开关量控制，并通过接口与系统总线进行数据交换；图形控制及PMC接口印制电路板实现CRT显示及两个手摇脉冲发生器的控制，并通过接口与系统总线进行数据交换；通过增设I/O印制电路板，实现第
40、4轴位置控制的扩展。3.2.2伺服/主轴放大器的连接如图3.2所示：光缆HDI/ASP JJJA40高速跳转信号输入模拟主轴主轴位置编码器接口SPMPSM电抗器MCC220V交流单相220V交流三相急停信号主轴位置编码器主轴电机SVM伺服电机SVM伺服电机SVM伺服电机伺服检查板伺服卡FSSBCOP10A最多4轴图3.2伺服/主轴放大器的连接图数控机床的主轴用于带动刀具旋转，对各种工件进行加工。FANUC 0i系统对主轴的控制有串行控制和模拟控制两种方案。主板（CPU）与串行主轴和基本伺服轴的连接如上图。在串行主轴连接中，主板上的卡槽JA7A与串行主轴模块的卡槽JA7B连接，串行主轴模块的接线
41、插槽JB2与主轴电动机连接，主轴电动机编码器反馈与串行主轴模块的JY2连接。基本伺服轴主要用于机床的坐标轴控制，从主板发出的进给速度和位移指令，经过伺服驱动放大后，控制伺服电动机带动机械传动机构精确实现工作进给和速度控制。基本伺服轴控制由主板上的JS1AJS4A接线插槽分别与伺服模块上的JSB1、JSB2接线插槽连接。在主板与伺服模块的连接过程中需要注意：CNC与放大器之间以及放大器和电动机之间连接所使用的电缆不能超过50m；电流反馈线要求使用中号双绞线，否则易造成系统使用中的不正常噪声和震动。3.2.3I/O的连接I/O分为内置I/O板和通过I/O Link连接的I/O卡或单元，包括机床操作
42、面板用的I/O卡、分布式I/O单元、手脉、PWM等。图3.3 I/O的连接图3.2.4急停的连接 图3.4中的急停继电器的第一个触电接到NC的急停输入（X8.4），第二个触电接到放大器的电源模块的CX3（1，3），对于is单轴放大器，接第一个放大器的CX30（1，3脚），注意第一个CX19B的急停不要接线。注意：所有的急停只能接触点，不要接24V电源。 解除开关继电器电源24V DC急停按钮行程限位开关+X -X +Y -Y +Z -Z +4 -4急停灭弧器CNC控制单元+24VESPi系列控制放大器+24VESPSVMSPM急停1急停2图3.4急停的连接3.2.5电源的连接滤波器220VAC
43、 PSM三相200AC一相200AC SVMON/OFF电路A外部24VDC电源ON/OFF电路BOi 系统 控制单元24VDC输入I/O单元等图5.5电源的连接通电前，断开所有断路器，用万用表依次测量各个电压（AC200V、DC24V）正常之后，再依次接通系统24V，伺服控制电源（PSW）200V、24V。最后接通伺服主回路电源（3相200V）。3.2.6和电脑的连接 OiB/Oi-Mate C可以通过232口和电脑连接，实现DNC加工，如图3.6所示：232通讯电缆Oi 控制单元连接到PC机的9芯片口RD232-1 JD5ARD232-2 JD5B图3.6 和电脑的连接第四章 专用铣床控制
44、系统的电气连接4.1主轴伺服驱动系统的电气连接数控镗床的主轴伺服驱动装置是数控系统指令的接受和执行缓解。主轴伺服控制用于数控机床的主运动，为数控机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。主轴伺服控制的基本要求是：位置精度高，快速响应好，系统稳定性好，高性能的伺服电动机及低速大转矩等。通过交流伺服变频器控制数控机床主轴电动机，可实现对数控机床主轴的无级调速控制。数控机床主轴电气控制的基本结构和他们之间的连接关系如下图所示：图4.1 主轴电气控制结构主轴电动机一般是指单独的驱动电动机，通过直连、带传动或齿轮传动等形式驱动主轴旋转。主轴电动机一般功率很大，因而电动机结构对散热要求更高。根据不同机床的要求，
45、一般分为交流笼型异步电动机、变频主轴电动机、伺服主轴电动机。变频主轴电动机是依据变频器来实现对电动机的调速和控制，与普通异步电动机比较，用于变频主轴的三相异步电动机在结构、材料选择、冷却方式等方面都进行了改进设计，能有效抑制高频谐波，配合精密机械制造使电磁噪声和机械噪声得到有效控制。该专用铣床的主轴驱动采用的是FANUC系列SPM主轴模块。FANUC系列伺服系统分成3个模块：PSM（电源模块），SPM（主轴模块）和SVM（伺服模块）。SPM必须与PSM一起使用。系列SPM主轴模块由主回路，一块主控制板和一块插在主控制板上的驱动板组成，主回路因无整流元件而体积大大缩小，其主要元件为一个智能晶体管模块或3个晶体管模块。电源模块与主轴模块结构基本相同，电源模块将200V交流电整成300V直流电和24V直流电给后面的SPM和SVM使用以及完成回馈制动任务。FANUC系列主轴驱动模块通过串行通信的方式，接受位于储存卡上的主轴控制电路的指令脉冲串，驱动主轴电机工作，完成主轴的速度控制，并利用主轴电动机内装编码器实现同步攻螺纹。FANUC主