基于knd2000mc3i系统的数控铣床模拟主轴的设计(附件)【字数：8324】
日 期 对于数控机床来说，主轴是相对非常重要的，数字主轴具有较高的控制精度，加工出的工件的进度也是非常的高，但往往加工一些加工精度要求不高的零件就显得大材小用了，所以机床增加一个模拟主轴是相当有必要的，可以用其加工一些精度要求低的零件，大大的降低了成本，保证经济效应。因此本文主要介绍了基于KND2000mc3i数控系统的模拟主轴的设计，通过PLC编程及变频器来完成模拟主轴的各项功能实现。选择了合适的模拟主轴的电机，FR-D740型的三菱变频器即合适的元器件来完成电路的设计和连接。通过PLC编程软件来控制模拟主轴的正反转和速度。到最后相应参数的设定和调试完成模拟主轴的设计。
目 录 3
一、主要技术参数 4
（一）机床的技术参数 4
（二）变频器及电机规格参数 6
二、模拟主轴主要实现的功能介绍 7
三、模拟主轴控制的电路设计 8
（一）主电路的设计与选型 8
（二）控制电路的设计与选型 9
四、模拟主轴控制的PLC梯形图设计 10
（一）地址分配 10
（二）模拟主轴的旋转与停止功能梯形图设计 11
（三）模拟主轴的倍率控制功能梯形图设计 14
（四）模拟主轴的转速控制梯形图设计 24
（五）变频器的复位功能梯形图设计 27
五、模拟主轴各项功能的调试与验证 27
（一）电路的连接 27
（二）各项参数的设定 28
（三）功能验证 30
总结 31
参考文献 32
谢辞 33
一、主要技术参数
（一）机床的技术参数
表11为所改造铣床的主要规格参数，图11为所改造机床。
表11 铣床的主要规格参数
序号
名称
单位
参数
1
三轴行程（X/Y/Z）
mm
≥600/ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
400/500
2
主轴鼻端至工作台面距离
mm
120(620
3
工作台尺寸（长×宽）
mm
≥750×400
4
最大承载
kg
≥350
5
T 型槽槽数× 槽宽×间距
3×14×125
6
丝杠螺距
mm
16
7
主轴转速
rpm
≥10000
8
主轴锥孔
BT40
9
主轴电机功率
kW
5.5/7.5
10
快速移动速度（X/Y/Z 轴）
m/min
40/40/30
11
切削进给速度
mm/mi n
1(10000
12
定位精度（X/Y/Z）
mm
0.O08
13
重复定位精度（X/Y/Z）
mm
0.O05
14
最大钻孔直径（45 钢）
mm
(30
15
气源/气压
280L/min 6(8bar
16
机床电气总容量
kVA
20
17
冷却箱容积
L
160
18
机床外型尺寸（长×宽×高）
mm
2000×2530×2650
19
机床重量
kg
4000
表12为所改造机床的电气控制单元主要技术规格参数
序号
名称
规格参数
1
数控系统
凯恩帝 K2000MC3i
2
驱动单元
与系统配套交流伺服系统
3
手轮单元
手摇脉冲发生器
4
电源
三相五线 AC 380V±10% 50Hz
5
漏电保护
漏电动作电流≤30mA
表12 机床电气控制单元主要技术规格参数
（二）变频器及电机规格参数
下图12为变频器参照图
图13为模拟主轴的电机，该电机为三相异步电动机，型号：YE290L4， 能效等级：3级，功率:1.5KW,电压：380V，效率：78%，转速：1400r/min， 频率：50Hz，绝缘：F级，功率因数：0.79，电流：3.70A，防护等级：IP54
二、模拟主轴主要实现的功能介绍
模拟主轴是由数控系统提供的（0V10V）的直流模拟电压传递给变频器，再由变频器输出相应的频率和电压控制三相异步电动机，最后实现模拟主轴的旋转。
在MDI工作方式下，打开单段按钮，执行M33 S300; M35；M33 S500；M34 S800；M35。模拟主轴倍率在 100%情况下，模拟主轴正转或反转时，用测速仪测量电机转速，电机转速和旋转方向与实际转速方向相吻合。
在手动工作方式下，按下机床面板F1按键实现模拟主轴的正转，按下机床面板机手动作按键实现模拟主轴的停止和按下机床面板F3按键实现模拟主轴的反转，且相应的按键指示灯点亮，模拟主轴电机运转状态相应。
按下相应按键，实现增速与减速功能，相应按键指示灯点亮，转速与模拟主轴电机转速相吻合，最小倍率为50%，最大倍率为100%，每按下一次按键增加或减少10%。
按下机床面板复位按键，变频器复位，模拟主轴电机相应停止旋转，且能清除变频器上的报警信号。
目 录 3
一、主要技术参数 4
（一）机床的技术参数 4
（二）变频器及电机规格参数 6
二、模拟主轴主要实现的功能介绍 7
三、模拟主轴控制的电路设计 8
（一）主电路的设计与选型 8
（二）控制电路的设计与选型 9
四、模拟主轴控制的PLC梯形图设计 10
（一）地址分配 10
（二）模拟主轴的旋转与停止功能梯形图设计 11
（三）模拟主轴的倍率控制功能梯形图设计 14
（四）模拟主轴的转速控制梯形图设计 24
（五）变频器的复位功能梯形图设计 27
五、模拟主轴各项功能的调试与验证 27
（一）电路的连接 27
（二）各项参数的设定 28
（三）功能验证 30
总结 31
参考文献 32
谢辞 33
一、主要技术参数
（一）机床的技术参数
表11为所改造铣床的主要规格参数，图11为所改造机床。
表11 铣床的主要规格参数
序号
名称
单位
参数
1
三轴行程（X/Y/Z）
mm
≥600/ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
400/500
2
主轴鼻端至工作台面距离
mm
120(620
3
工作台尺寸（长×宽）
mm
≥750×400
4
最大承载
kg
≥350
5
T 型槽槽数× 槽宽×间距
3×14×125
6
丝杠螺距
mm
16
7
主轴转速
rpm
≥10000
8
主轴锥孔
BT40
9
主轴电机功率
kW
5.5/7.5
10
快速移动速度（X/Y/Z 轴）
m/min
40/40/30
11
切削进给速度
mm/mi n
1(10000
12
定位精度（X/Y/Z）
mm
0.O08
13
重复定位精度（X/Y/Z）
mm
0.O05
14
最大钻孔直径（45 钢）
mm
(30
15
气源/气压
280L/min 6(8bar
16
机床电气总容量
kVA
20
17
冷却箱容积
L
160
18
机床外型尺寸（长×宽×高）
mm
2000×2530×2650
19
机床重量
kg
4000
表12为所改造机床的电气控制单元主要技术规格参数
序号
名称
规格参数
1
数控系统
凯恩帝 K2000MC3i
2
驱动单元
与系统配套交流伺服系统
3
手轮单元
手摇脉冲发生器
4
电源
三相五线 AC 380V±10% 50Hz
5
漏电保护
漏电动作电流≤30mA
表12 机床电气控制单元主要技术规格参数
（二）变频器及电机规格参数
下图12为变频器参照图
图13为模拟主轴的电机，该电机为三相异步电动机，型号：YE290L4， 能效等级：3级，功率:1.5KW,电压：380V，效率：78%，转速：1400r/min， 频率：50Hz，绝缘：F级，功率因数：0.79，电流：3.70A，防护等级：IP54
二、模拟主轴主要实现的功能介绍
模拟主轴是由数控系统提供的（0V10V）的直流模拟电压传递给变频器，再由变频器输出相应的频率和电压控制三相异步电动机，最后实现模拟主轴的旋转。
在MDI工作方式下，打开单段按钮，执行M33 S300; M35；M33 S500；M34 S800；M35。模拟主轴倍率在 100%情况下，模拟主轴正转或反转时，用测速仪测量电机转速，电机转速和旋转方向与实际转速方向相吻合。
在手动工作方式下，按下机床面板F1按键实现模拟主轴的正转，按下机床面板机手动作按键实现模拟主轴的停止和按下机床面板F3按键实现模拟主轴的反转，且相应的按键指示灯点亮，模拟主轴电机运转状态相应。
按下相应按键，实现增速与减速功能，相应按键指示灯点亮，转速与模拟主轴电机转速相吻合，最小倍率为50%，最大倍率为100%，每按下一次按键增加或减少10%。
按下机床面板复位按键，变频器复位，模拟主轴电机相应停止旋转，且能清除变频器上的报警信号。
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