数控机床电气控制系统详解

该设备是一台加工发电机转子线圈有4个主轴的数控专用铣床。电气控制由数控系统、控制电气柜、控制操作站及特殊工艺加工软件组成。数控系统采用SINUMERIK840Dpower-line，具有双通道、双显示单元，使机床操作方便、稳定可靠，充分发挥了生产效率。

（1）数控系统SINUMERIK 840D powerline

1）SINUMERIK 840D数控系统基本配置。SINUMERIKOP015A15in^[1]TFT彩色显示屏操作面板2件；双PCU50.3-P（intel Pentium M处理器，2.0GHz/1GB/2MBL2存储/533MHz，Windows XP操作系统，40GB可更换硬盘，带USB、以太网RJ45接口、RS232C串行接口），MCP483C机床操作面板2件（用于两个操作站）；NCU573.5（pentium Ⅲ933MHz/自带PLC317C-2DP，有多达31个进给轴/主轴，多达10个加工通道和10个工作方式组可供选择使用）；SIMATICS7-300PLCIM361接口模块、SM数字I/O（输入/输出）模块。

2）SINUMERIK840D数控系统基本功能。SINUMERIK840D最新版本铣削加工功能软件，双通道；10数字进给轴+4数字主轴控制，4轴联动控制；双显示操纵单元；刀具半径补偿、刀具长度补偿；反向间隙补偿、多维低头补偿、螺距误差补偿和测量系统误差补偿；零点偏置数量20组；用户R参数数量200个。

（2）数控坐标轴设置

第1号机X轴（立柱沿着机床床身纵向移动）；

Y轴（立柱沿着机床床身横向移动）；

Z轴（立式主轴1垂直移动）；

U轴（卧式主轴垂直移动）；

V轴（卧式主轴滑枕伸缩移动）；

S轴（立式主轴1）；

S₂轴（卧式主轴1）。

第2号机X₁轴（沿着机床床身纵向移动）；

Y₁轴（沿着机床床身横向移动）；

Z₁轴（立式主轴2垂直移动）；

U₁轴（卧式主轴垂直移动）；

V₁轴（卧式主轴滑枕伸缩移动）；

S₁轴（立式主轴2）；

S₃轴（卧式主轴2）。

（3）数控轴配置

1）主轴S、S₁、S₂、S₃采用西门子1PH7交流主轴电动机，电动机内装编码器作位置反馈。

2）进给轴（X、X₁）由西门子1FT6系列交流伺服电动机驱动，公用一根HEIDENHAIN LB382C直线式光栅尺，2个读数头分别对应X、X₁轴，作位置反馈，全闭环控制。

3）进给轴（Y、Y₁、Z、Z₁、U、U₁、V、V₁）由西门子1FT6系列交流伺服电动机驱动（Z、Z₁、U、U₁轴电动机均带电磁抱闸），采用HEIDENHAIR直线式光栅尺作为位置反馈，全闭环控制。

4）配置SIMODRIVE611D数字驱动系统装置（电抗器、电源模块、电压限制模块、控制模块、各伺服电动机功率模块）。

5）数控轴电动机的动力和信号电缆均采用西门子原装配套线缆。

（4）电气控制柜

1）采用威图标准连体结构电控柜、带门式空调器、全密封结构。

2）主要低压电器件（包括空气开关、继电器、接触器等）采用西门子或施耐德产品。

3）每个电气控制柜连体单元均设置照明灯具、供维修用的AC220V电源插座，并由空气开关、熔断器、变压器隔离保护。

4）电气控制柜设置在平行于机床床身的位置，落地安装。

5）电柜内器件排列整齐合理，标识清晰牢固；线标号准确，并与图样相符。(www.xing528.com)

6）电气控制柜采用板前布线方式，行线槽走线。

（5）操作箱站

1）该机床设置2个功能相同的操作箱，可以对整台机床进行编程、操作，也可以独立操作。2个操作箱分别设置在机床的两个立柱上，跟随左右铣头移动，便于机床操作。

2）每个操作箱站配置有15inTFT彩色显示器、机床操作面板、电子手轮、机床操作控制键和运行状态警示器件。

3）主要操作按钮采用西门子或施耐德产品。

4）操作箱上分别设置操作箱的选择开关，在同一时间只能有一个操作箱的操作有效，另一个操作箱的显示状态不变，以免产生误操作。

5）在其中一个操作箱上对机床数据设置三重保护（对另一个操作箱也有效），对机床操作参数的设置和修改方便，而对机床性能有影响的数据必须在专业人员使用钥匙键屏蔽保护后方可进行设置和修改。

（6）机床布线

1）机床所用线缆除西门子专用电缆外，均采用国产优质品牌线缆，并采用包塑金属软管进行保护。

2）机床电器件选择国产优质产品。

3）机床移动部件之间采用金属拖链布线。

4）设置机床安全照明灯具，单个照明灯功率不大于60W/AC24V，由空气开关、熔断器、变压器隔离保护。

5）在电控柜、两个操作箱和床身中段上均设置紧急停止按钮。

6）机床电气控制器件均设置字迹清晰醒目、与原理图一致的永久性标识牌。

（7）机床操作和加工控制软件

1）机床操作。

①机床设置有“自动”和“手动”操作：“自动”操作包含AUTO、MDA、REPOS等操作方式，可以完成程序的自动加工、单程序段、暂停操作等以及其他程序的编辑修改、数据的通信操作。

“手动”操作包含JOG、INC、手轮、手动返回参考点等操作方式，并能根据实际情况采用“手动”方式分步完成工件的加工。

②可以在任何操作方式下，进行手动刀具的夹紧、放松操作。

③可以在任何操作方式下，进行机床的启动、停止；使机床进入睡眠状态，机床重新启动后，其位置保持不变。

④系统将各数控轴分别设置在2个方式组/2个通道中，使得2个立铣装置铣头和2个卧铣头可以同时或分别操作，而不相互干涉。

⑤机床结构特点：具有2个立铣装置的铣头（S、S₁）和2个卧铣头（S₂、S₃），每个铣头轴与各自的进给轴形成一个坐标系。

⑥PLC程序的编辑包含机床运行控制、运行条件控制、操作控制、安全保护控制逻辑。

⑦两个操作箱的操作功能是相同的，但必须进行选择，避免产生误操作。

2）加工控制软件。

①对铜排的加工工序要求和具体尺寸要求编制出加工程序，作为子程序存放在系统的子程序存储区里，根据加工对象进行调用。

②机床运行的连锁保护功能：工件床身上铜排的夹紧、放松、润滑油路等各种操作状态正常后，才允许机床运行程序加工工件。

③可靠的报警系统，能对机床运行状态进行有效的监控。当机床出现故障时，在屏幕上发出简体中文信息显示，以便于查找和处理。

④机床的两个立柱共用一个床身，由一套数控系统控制。因此，在PLC程序的编制中，要充分考虑相互之间的连锁保护。

⑤按照内嵌式水冷却电主轴电动机的冷却控制与监控。