毕业设计 数控车床主轴设计(4)

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第二章 西门子802S数控车床系统

西门子802S数控车床系统由西门子802S数控系统、步进进给系统、主轴驱动系统、刀架等组成。

2.1 西门子802S的系统

SINUMERIK 802数控系统是西门子公司开发的数控系统，用于数控车床、数控铣床、加工中心、数控磨床等。该系统分为802S、802C、802D三种类型，其中SINUMERl 802S采用步进电动机驱动系统，同时具备一个±10V模拟接口用于连接主轴驱动；SINUMERl 802C采用模拟伺服驱动系统，采用标准的±10V模拟接口，可直接带动模拟驱动；SINUMERl 802D采用数字进给驱动电动机和数字主轴电动机，最多可控制4个数字进给轴和一个主轴。SIEMENS 802S配OP020独立操作面板与MCP机床操作面板，显示器为7in或5.7in单色液晶显示。集成内置式PLC最大可以控制64点输入与64点输出，PLC的I/O模块与ECU间通过总线连接；系统体积小，结构紧凑，性能价格比高。数控系统与外部模块的连接。

见图2-1。

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图2-1 系统结构图

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 2.2 人机界面

数控系统的人机界面由显示器、操作面板、机床控制面板组成，见图2-2。

图2-2 系统操作面板

编程和机床控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED 的用户自定义键。工作方式选择(6 种)，进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作。

2.3 步进进给系统

步进进给系统采用的是（STEPDRIVE C），是单轴型控制器，控制五相步进电机。步进电机的步距角为0.36度。驱动接口采用25芯D型插座。每个驱动器接受三个信号，一个为脉冲信号，一个为方向信号，一个为使能信号。发出的脉冲控制电机运行，每个上升沿使电机向前走一步，脉冲数决定电机转角，脉冲频率决定电机的转速。

2.4 主轴驱动系统

主轴驱动系统采用的是SIEMENS 611U，是目前SIEMENS常用的交流数字式伺服驱动系统，其基本结构与611A相似，采用模块化安装方式，主轴与各伺服驱动单元共用电源。用于进给驱动的伺服驱动模块有单轴与双轴两种结构型式，带有PROFIBUS DP总线接口。驱动器内部带有FEPROM(non-volatile data memory，非易失可擦写存储器)，用于存储系统软件与用户数据，驱动器的调整、动态优化可以在W1NDOWS环境下，通过SimoComU软件自动进行，安装、调整十分方便。驱动

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 器由整流电抗器(或伺服变压器)、电源模块(NE module)、功率模块(Power module)、611控制模块等组成：电源模块自成单元，功率模块、611控制模块、PROFIBUS DP总线接口模块组成轴驱动单元。各驱动器单元间共用611直流母线与控制总线，并通过PROFIBUS DP总线，与SIEMENS 802D/810D/840D系统相连接，组成数控机床的伺服驱动系统。

2.5 刀架控制系统

刀架是经济型的四方位简易刀架，它的机械结构简单，调试和使用方便，结构如2-3所示。其功能为：有四个刀位，能装夹四把不同的功能刀具，方刀架回转90°时，刀具变换一个位置，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制。

图2-3 四工位转位刀架

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第三章 西门子802S数控车床主轴的设计

3.1 设计方案

利用西门子PLC对MICROMASTER 420变频器的控制来驱动主轴电机的运行，从而实现对主轴的控制。变频器UVW三相电与主轴电机相连；变频器PE接地；变频器5端控制主轴正转(KA2制)；变频器6端控制主轴反转(KA3控制)；变频器8端接24V电源；变频器10 11报警输出；变频器3 4端24V电源给定。见图3-1。

N C K

MICROMASTER 420

N C K H L M 正 转 DI/O 反 转 P24 +24V AL0 AL1

图 3-1 主轴电气控制

（1）速度控制

速度控制由NCK实现。速度控制指令（S指令）通过译码以参数的形式把速度值经过D/A变换以0~10V的模拟电压输出，该模拟电压信号送到变频器的模拟量控制端控制电机转速。

（2）方向控制

方向控制由PLC实现。方向控制指令（M03/M04）通过译码以参数的形式把正反转标志传送给PLC，PLC控制程序根据标志位输出正反转控制信号，控制变频器

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