度进行合理分配，大大提高了整机的刚性，确保了高速运转、重切时的稳定性，本机床的加工精度为IT5～IT6，表面粗糙度Rａ0.4μｍ（有色金属），Rａ0.8μｍ（黑色金属）。作为通用性极高的机床，特别适用于精密零件的加工。工艺适应性5，效率高，精度高，质量高。可广泛适用于汽、摩、火车轮彀、活塞、轴套等配件、航天、家电、液压气动、轴承、仪器仪表、五金阀门等制造业零件的批量加工，是理想的机械加工设备。
该机床的最大车削直径大，工件最大长度长，其主轴运动的正反转依靠两组机械式摩擦片离合器完成，主轴的制动采用液压制动器，进给运动的纵向左右运动、横向前后运动以及快速移动都集中有数控系统控制。对电气控制的要求是：
（1） 对于长度较长的工件，为了减少辅助工作时间，除了配备一台主轴运动电动机以外，
还应配备一台刀架快速移动电动机。
（2） 对于机床在加工时容易产生高温，故需配备一台普通冷却泵电动机。 （3） 要有一套局部照明装置以及一定工作状态指示灯。
2.2 电气控制线路图的设计
2.2.1主电路设计
（1）主电动机M1的功率较大，超过10KW，但是由于机床加工是在机器启动后才进行，并且要求主轴的正反转，在设计时还应考虑到过载保护，并采用电流表PA监视车销量，就可以得到控制M1的主电路图如附图所示。
（2）对于在加工过程中产生的摩擦问题我在设计时设计了一套液压润滑系统，该系统需要两个电动机M2和M6，电路图如附图所示。
（3）冷却泵电动机M3和刀台快速移动电动机M4的功率都较小，额定电流分别为0.43A和2.7A，为了节省成本和缩小体积，可以分别用交流中间继电器KA3和KA4替代接触器进行控制。由于刀台快速移动电动机M3短时间的运行，故不设过载保护，这样可以得到控制M3和M4的主电路图。电路图如附图所示。 2.2.2控制电源的设计
考虑到安全可靠和满足照明及指示灯的要求，采用控制变压器TC供电，其一次侧为交流380V，二次侧为交流220V、110V和24V，其中220V提供给接触器KM和中间继电器KA的线圈，24V交流安全电压提供给局部照明电路和提供给指示灯电路，具体接线如附图所示。
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2.2.3.局部照明与信号指示灯电路的设计
在操作面板上设有交流电流表PA,它被串联在主轴电动机的主回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使主电动机尽量满载运行，以提高生产效率，并能提高电动机的功率因数。照明灯EL、灯开关SA和照明回路熔断器FU，具体电路见图。
第三章 数控系统选用
3.1数控系统的类型
市场上系统厂家很多，性能大同小异。按控制环路分有开环、闭环和半闭环系统。按功能分有高中低三类。主要生产厂商有：日本FANUC公司、西门子公司、广州数控、华中数控等。
3.1.1开环步进伺服系统
此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因而退出数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床一般采用此类系统。系统分辨率0.01。系统结构如下：
图2开环数控系统工作原理
3.1.2闭环数控系统
此类数控系统以其价格低廉、维修相对简单的优点在市场上得到广泛的应用。由于其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等原因而退出数控系统的主流地位。在我国，经济型数控机床一般采用此类系统。系统分辨率0.01。系统结构如下：
图3闭环数控系统工作原理
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3.1.3半闭环数控系统
半闭环控制方式其闭环环路短，位置反馈元件安装在伺服电机轴端或丝杠端部，用于精确控制电机的角度和速度，然后通过精密滚珠丝杠等机械传动结构实现直线位移。因此可获得稳定的控制特性，达到较高的位置增益而不产生振荡。传动链上有规律的误差可以达到补偿，如螺距及间隙误差等。因此半闭环控制得到广泛的应用。系ss统分辨率0.001。控制结构示意图如下：
图3半闭环数控系统的工作原理
市场上数控系统的类型较多，主要有FANUC 0i系列、西门子802系列、三菱50L系列等。根据价格合理、技术先进、可靠性高的原则来选择数控系统。经综合考虑选用高品质、高可靠、高性能价格比的FANUC 0i数控系统。系统分辨率0.001，控制轴数2轴，可控制两台伺服电机（α6、α12）实现XZ向插补运动，可车削端面、外园、锥度、圆弧面；主轴接口2轴，可控制变频器实现主轴调速；内置PLC简化了外部接线，提高整机的可靠性；图形功能，实现加工时刀具轨迹预览和模拟，显示运行时的故障、伺服波形使维修更方便；通过RS232与PC机相连，实现加工程序的上传与下载；配置主轴编码器能加工多种型式螺纹工件。
3.2 FANUC 0i-A系统
3.2.1伺服电源容量 1.CNC控制单元的电源 控制单元 24VDC±10% 3.5A CRT/MDI单元 0.8A 2.伺服单元的电源
额定电压 三相AC220V －15%～＋10% ±2Hz
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X向伺服电机选择为 α6/2000 1.0KW 电源容量 1.5KVA Z向伺服电机选择为 α12/2000 2.1KW 电源容量 3.3KVA 3.伺服用电源变压器
在一般动作条件下系数取0.6，变压器容量为：（1.5＋3.3）×0.6＝2.88 KVA 3.2.2外围设备 1.显示器
功能：用来显示程序、参数、图形、诊断并支持机床的操作 控制单元通过视频电缆、电源电缆与其相连 2. MDI单元
功能：用来输入加工程序、设置参数等数据输入 控制单元通过MDI电缆与其相连 3. 手摇脉冲发生器（MPG）：
它广泛应用于机床的手动轴操作。MPG每转输出100个脉冲电信号，信号分A、B两路，均为方波信号，其相位差为90度。MPG与CNC通过四根信号线(+5V 0V A B)相联。CNC通过判断其A、B信号相位超前或滞后关系来判断MPG正反转，通过检测MPG所发脉冲个数来控制坐标轴移动的距离。
4.模拟量输出接口（主轴控制接口、进给轴控制接口）
数控系统可输出0--±10V的高分辨率模拟量电压信号，用于控制主轴的转速。控制单元与变频器间模拟量的传输使用双绞屏蔽电缆，且屏蔽层接地。 5。主轴编码器
主轴编码器与主轴同步转动以获得与主轴同步的位置信号。其主要用于螺纹切削、主轴转速监控及主轴准停等。
第四章 数控机床5电控制
4.1变频器、变频电机
技术要求：主传动采用变频分段无级调速，变频调速范围 1：3。 根据技术要求，主电机可采用变频器或主轴伺服单元进行调速控制。
主轴伺服控制：调速范围广全速段机械特性好，具有速度反馈功能速度稳定，能实现
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主轴准停、分度。
KW15105015004500短时过载 15min额定 11NM90603020004000r/min图表 1 伺服主轴电机特性
01500450020004000r/min 变频调速控制：变频器调频范围一般在1---400Hz，低速段机械特性较差，在低频
5Hz以下电机输出扭矩较小。由于无速度反馈功能速度脉动较高。在低速切削时易产生主轴输出扭矩不够和主轴速度下降。从图表2变频电机特性曲线可以看出，变频电机在150转（5Hz）以下运行时特性较软，在150-1500转范围内运行扭矩输出平稳。合理选择电机的运行区间完全可以满足技术要求。根据要求调速范围为1：3，我们选择电机的范围为500—3500转，其运行区间被恒扭矩区完全覆盖，可以满足设计要求.
变频器具有多种保护功能和故障显示功能，如过电压、欠电压、过电流、过热等保护。能方便与CNC系统连接，实现电动机的变速控制。
KW15105015003000额定 11NM6030r/min图表 2变频电机特性曲线
015015003000r/min
由以上分析和实践经验可知：变频电机选择为DP160M－4，变频器选择为FRN 11
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