数控立车电气设计任务书Word格式文档下载.docx
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本机床为数控双柱立式铣车床,机床最大加工工件直径5000mm,最大加工高度3200mm,工作台承重50吨。
除需完成普通立式车床所有的车削工序外,还需具有铣镗钻功能。
工作台需精密分度,液压夹紧。
在工作台中心主轴上装有海登海因ROD880编码器作闭环检测,主变速箱上装有西门子6FX2001-2GB02编码器控制每转进给量和恒速切削。
工作台主运动部分:
车削部分有可控硅供电的宽调磁直流电机,通过立式两档齿轮变速带动工作台回转,工作台径向采用高精度双列滚珠轴承定心,轴向采用预载恒流静压导轨承载,底座内有温度计,在操纵台上能读出导轨油温,当油温达到60℃时,工作台自动停止旋转。
分度和铣削圆周进给部分由西门子1FT6105-8AB7交流伺服电机带动,车削运动时铣削分度断开,铣削分度时车削断开。
机床具有一个垂直刀架,滑枕在刀架体内垂直运动(Z轴),垂直刀架沿横梁导轨作水平运动(X轴),横梁沿立柱导轨作上下移动。
X、Z轴均采用预载恒流静压导轨,X轴为全闭环结构,采用海登海因光栅尺作为检测元件,Z轴为半闭环结构,各自由西门子1FT6105交流伺服电机驱动。
Z轴电机要求带断电制动装置,以防因滑枕自重下落。
X轴电机要求轴端带密封装置。
两轴均采用一级齿轮减速,经滚珠丝杠副传动。
两轴联动由电气控制。
滑枕具有液压平衡装置。
刀架滑枕中心有一旋转轴可以安装铣刀或直角铣头等附件,进行铣端面和镗孔等工序。
铣削主轴电机采用西门子1PH7163交流主轴电机,铣轴上装有6FX2001-2GB02编码器,滑枕内有刀具自动夹紧及放松机构。
进行铣削加工时,工作台旋转运动(C轴)参与进给。
X、Z、C可三轴联动。
横梁升降是通过安装在立柱顶梁上交流电机驱动,即由交流电机先后通过顶梁中部的减速箱和顶梁两头的传动箱,带动位于左右立柱的两个普通丝杆同步转动,实现横梁升降。
横梁采用液压松开,蝶型弹簧夹紧。
横梁夹紧油泵站安装在横梁上。
机床右边配有一个独立的升降走台,可以沿水平方向伸缩,沿垂直方向升降,在地面和升降走台上均有集中控制的操作台。
机床配有冷却回收装置,该装置放置在地坑中。
机床数控系统为西门子840D系统。
10.4英寸TFT彩显。
铣轴驱动装置采用西门子611D驱动系统。
西门子840D数控系统电源和其他电源相互独立。
固定在独立升降走台上的按钮站为机床的主操作站,包括全部操作功能及10.4英寸彩色液晶显示器。
工作环境按下述条件设计,超出此范围由用户提出要求:
①电源:
60Hz、3相380V±
10%,控制电源220V110V,直流电源:
24
②海拔:
≤1000M
③环境温度:
0℃~48℃。
④相对湿度:
≤85%
⑤空气介质:
无粉尘,无有害气体、液体。
2.机床电机型号、性能及用途
1.工作台主传动直流电机:
型号Zc250/10S安装型式IMV-15电机轴向上(南洋电机厂)N=55Kw,n=84~600~2100rpm。
2.X轴进给电机:
SIEMENS交流伺服电机,型号1FT6105-8AC7M0(60)=41.5Nmnmax=2000rpm轴端密封,直光轴,标准精度。
3.Z轴进给电机:
SIEMENS交流伺服电机,型号1FT6105-8AC7M0(60)=41.5Nmnmax=2000rpm轴端密封,直光轴,标准精度,带制动。
4.刀架铣主轴电机:
SIEMENS交流主轴电机,型号:
1PH7163-2ND03-0C-C0-1MV3N=22/27KW,n=1000~6500rpm轴端密封,带键轴。
5.工作台分度电机:
SIEMENS交流伺服电机,型号:
1FT6108-8AB7M0(60)=58Nmnmax=1500rpm轴端密封。
配SPG180-MF1齿轮减速箱(减速比1:
4),减速箱出轴为轴端密封,直光轴,标准精度。
6.铣变速箱润滑油泵电机:
A02-7114N=0.25KWn=1400rpmB5。
7.主变速箱润滑、换档、分度油泵电机:
Y90S-4N=1.1Kwn=1400rpm,已成套外购,电气明细表不提。
8.工作台卡紧油泵电机:
9.横梁夹紧油泵站油泵电机:
Y802-4N=0.75KWn=1380r/min,已成套外购,电气明细表不提。
10.平衡油缸油泵电机:
Y112M-4N=4Kwn=1430rpm,已成套外购,电气明细表不提。
11.铣头放松油泵电机:
Y90L–4N=1.5KWn=1400rpm,已成套外购,电气明细表不提。
12.横梁升降导轨润滑电机:
Y90L-4N=1.5KWn=1400rpm,已成套外购,电气明细表不提。
13.横梁升降电机:
Y160M-4N=11KWn=1460r/minB3卧式。
14.滑座多头泵电机:
Y90L-4N=1.5Kw,n=1400rpm,已成套外购,电气明细表不提。
15.横梁接油盒抽油电机Y801-4N=0.55KWn=1390rpmB35卧式。
16.工作台静压油泵站上静压油泵电机Y132S-4N=5.5KWn=1440r/min,已成套外购,电气明细表不提。
17.升降走台升降交流电机ZD32-4N=4.5KWn=1380r/min安装型式立式带法兰,锥形转子制动。
18.升降走台水平移动交流电机RNFM1-56R-480N=0.75KWn=3.1r/min(带减速箱)。
19.附件夹紧油泵电机:
1.1KW1430rpm
20.铣分度消隙电机:
Y100L1-4N=2.2KWnmax=1430rpm已成套外购,电气明细表不提。
3.机床的调速范围对电气要求
3.1主传动车削
主传动直流电机型号Zc250/10S卧式,机座带底脚,端盖带凸缘(南洋电机厂)规格参数为:
N=55KW,n=67.2~600~2100rpm。
工作台的两档转速为:
Ⅰ档:
0.4~3.57~9.5,Ⅱ档:
1.6~14.29~40,总调速范围为100,机械调速档2档,降速比为1:
4。
第Ⅰ挡机械降速比为1:
168,第Ⅱ挡降速比为1:
42。
采用旋转手柄在一个机械档范围内无级调速,选择Ⅰ,Ⅱ机械档带灯按钮,在齿轮变换机械时要求电机转速在60rpm时用第Ⅰ档机械档自动旋转,使变速完后齿轮啮合正常,由限位开关终止工作台低速运转,当变速齿轮未全部对齐时,不允许工作台正常运转,在数控车削时要求工作台能够按编程规定自动停车变换机械档,不要在一个程序内中间加手动操作。
车螺纹和端面恒速用的位置编码器安装在主变速箱内,工作台转一转,位置编码器转一转。
3.2工作台铣削分度部分:
工作台圆周铣进给和分度时,工作台低速运转范围为:
0.001~1rpm,降速比为1:
375。
机床进行钻孔加工、非环槽铣削时,工作台应夹紧。
工作台圆周铣进给和分度运动用ROD880角度编码器安装在工作台中心,作全闭环检测。
编码器电缆要求轴端出线。
3.3刀架滑座、滑枕进给部分
全部用电机调速。
进给范围:
0.1~1000mm/min
0.01~50mm/r
快速移动速度:
X、Z轴6000mm/min(此时电机速度控制在1500rpm)
最小增量位移:
0.001mm
刀架和滑枕进给数控坐标轴X轴采用全闭环。
X轴测量元件为HEIDENHAIN光栅尺LB382(ML=2840,L=3116),Z轴采用半闭环。
X、Z轴电机每转均为执行元件移动4mm;
速度表示方法在CRT上数码显示,操作方式除采用数控双柱车铣立车传统操作方式外,粗加工有时用手动操作。
3.4刀架铣轴铣变速箱传动部分
刀架铣主轴电机为SIEMENS交流主轴电机,N=22/27KW,n=1000~6500rpm。
用户要求的铣轴转速为10~1200rpm。
刀架铣轴的两档转速为:
10~199~335,Ⅱ档:
36~714~1200,机械调速档2档,第Ⅰ挡机械降速比为1:
1.4,第Ⅱ挡降速比为1:
5,要求电机最高转速限制在1680rpm。
3.5独立升降走台运动部分
独立升降走台垂直运动速度:
1445mm/min。
独立升降走台水平运动速度:
1000mm/min。
4.移动部件的动作过程
4.1横梁沿立柱导轨上升或下降(行程2000mm)
动作次序:
a)横梁上升:
按上升按钮,横梁卡紧油泵站的油泵开动,电磁阀通电,横梁侧顶松开,横梁卡紧松开,横梁升降导轨润滑油泵开动,横梁上升到所需高度,松开按钮,润滑断油,然后横梁侧顶油缸顶紧,横梁侧顶动作完成后,横梁夹紧;
b)横梁下降:
按下降按钮,横梁卡紧油泵站的油泵开动,电磁阀通电,横梁侧顶松开,横梁卡紧松开,横梁升降导轨润滑油泵开动,横梁下降到所需高度,松开按钮,横梁回升10-20mm,润滑断油,横梁先顶紧再夹紧,动作完成。
横梁上下行程极限位置装有极限位置开关,横梁升降电机要有电流表指示读数。
4.2刀架(滑座)沿横梁导轨水平移动(行程2750mm):
有手动和自动循环,手动应有进给、快速和增量位移,快速和进给应有修调。
自动循环的功能由所选择的数控功能而定,行程的极限位置用限位开关控制,还应有固定参考点的位置开关。
刀架移动中,伺服电机速度控制在1500rpm以内。
4.3滑枕垂直移动(行程1600mm)
有手动和自动循环,手动应有进给,快速和增量位移,快速和进给应有修调。
自动循环的功能由所选择的数控功能而定。
滑枕驱动电机速度控制在1200rpm以内,且一定要带断电防滑制动器,以防滑枕自动下落。
滑枕的极限位置用行程开关控制,在滑枕上升到极限行程位置前80mm处安排参考位置,用位置开关控制。
4.4升降走台移动(水平行程2000mm垂直行程1800mm)
升降走台水平和垂直移动极限位置均由行程开关控制。
5.机床数控功能(自动循环或半自动循环)
本机床要求能用手动或程序输入完成下述功能:
1.车铣内外圆柱、端面、台阶、切槽和端面恒速。
2.用直线插补或圆弧插补车铣内外圆锥或回转曲面。
3.用每转走刀量车铣圆柱螺纹、锥螺纹或平面螺纹。
4.刀架两个方向移动滚珠丝杠螺距补偿,能够贮存自动进行误差补偿。
5.X、Z坐标轴和工作台圆周铣进给(分度)C轴能进行反向间隙补偿。
6.刀尖半径补偿。
7.能进行刀具位置图象和数字显示,换刀后要求能准确返回原来的位置。
8.能将程序进行图象演示,进行程序检测、调试。
9.各种操作所需数据及机床故障位置,在CRT上能够显示(故障自诊断功能)
10.可用零点偏移补偿工件位置,可设定工件坐标系,绝对尺寸和相对尺寸,在编程过程中可混合使用,公制、英制可转换。
11.应有故障显示灯或报警指示灯。
6.机床联锁设置
本机床设置必要联锁和保险如下:
1.机床加工时,横梁不允许移动,反之亦然。
2.横梁行程开关极限位置能自动断开移动电机,但反向可开动。
3.立柱和横梁卡紧时,升降电机不允许起动。
4.横梁移动时刀架要返回参考点,滑枕要缩回到参考点。
5.刀架和滑枕移动及铣传动轴旋转时,横梁不许移动,反之亦然。
6.工作台夹紧时,主电机及工作台铣进给电机均不允许开动。
7.工作台主传动电机与变速箱啮合开关(控制齿轮啮合平齐)互联,但点动除外。
8.工作台主传动电机与静压导轨供油联锁,导轨无油电机不能启动,温度计超过500C时有报警讯号显示,600C时自动停电机,主电机与主轴润滑联锁,无润滑油电机不能启动,变速时主电机应慢速回转。
9.主电机应与车削方式互联,工作台变档机能不能在车削过程中进行切换,主变速箱变档时,主电机应慢速回转。
10.刀架和滑枕伺服电机与极限行程开关联锁,但反向可以开动。
11.参考点位置与水平和垂直设定的软限位点要一致。
12.刀架和滑枕各自的静压及传动件的润滑未开动时,刀架不能水平移动或滑枕不能垂直移动,升降丝杆和立柱导轨面未润滑时,横梁不能升降,滑枕移动时,丝杆的定程定量润滑应加计数器控制供油量。
13.铣主轴变档机能不能在铣削过程中切换。
14.铣进给机能消隙机能与工作台铣削方式互联。
15.铣轴停止与主轴编码器互联。
16.交换铣头与松刀机能互联。
17.所有带讯号的滤油器堵塞时,均应停止该油泵电机。
18.刀架在水平面内移动伺服电机不允许超载工作。
滑枕垂直移动伺服电机短期超载不允许超过200%,主传动交流电机短期超载不允许超过25%,要有限流保护。
19.钮把开关在正常位置时,升降走台水平移动不允许在工作台正常运转时移向工作台面上空。
钮把开关扳到特殊位置时,水平走台可以开向工作台面上空,此时工作台不在正常运转状态下,当工作台正常运转后,水平走台不允许再向工作台中心开进,也不允许走台下降,但可以上升和向远离工作台中心退出。
20.升降走台水平前进中遇到障碍物时,限位开关自动断开移动电机,工作台和进给均应停止。
21.升降走台急速下降超过8mm/min速度时,机械保险自动制动,并用限位开关断开电机线路,锥形转子自动制动。
22.在任何状态下进给运动的停止不能迟于主运动。
23.工作台静压泵站油箱上均有液位开关。
当油平面低于某油位时,油箱自动供油停止,并报警。
7.电气操纵装置及按钮设置
机床设置两个操作站,一个在升降走台上,一个在地面上,主要分工是工作台点动按钮,电源照明,冷却液开关等按钮安装在地面操纵台上,与数控有关的自动和手动进给操纵按钮及CRT均安装在升降走台的操纵箱上。
另有一部分按钮,如主运动的正反点动,正常运转或停止,升降走台操纵按钮开关,也必须重复安置在升降走台操纵箱上,这样便于一边观察工作,一边操作按钮。
1.工作台转动机械档I、II选择按钮带灯光显示。
2.工作台顺时针或逆时针点转达和正常动转按钮带灯光指示。
3.工作台转速显示,主电机电流表。
4.进给保持按钮、自动循环起动按钮,X轴Z轴功能键、工作方法选择开关、进给倍率开关、快速倍率开关、增量与手摇脉冲发生器方式选择。
5.铣削主轴变速,机械档Ⅰ、Ⅱ分极,正反转按钮,铣轴转速显示,铣削电机电流电压表,铣轴调速运转和定向停止按钮。
6.刀架对刀照明按钮。
7.各种润滑及油缸动作显示状态及开关。
8.机床电源接通润滑供油正常按钮带绿色灯光指示。
9.工作台静压泵站流量选择按钮。
10.工作台温度显示仪。
11.横梁上升、下降。
12.横梁升降电机电流表。
13.升降走台,上升、下降,水平前后移动按钮。
14.换刀夹时的夹紧与松开按钮。
15.机床总停。
16.其它适合于在地面操纵的开关和按钮。
电柜所需的控制开关等。
所有数控柜全部安放在地面上,按钮的设置由电气设计。
8.其他说明
本任务书附传动系统图、液压原理图、外观图等,为电气设计时参考。
与技术协议有冲突之处,以技术协议为准。
机床设计是一个逐渐完善的过程,电气设计先可实施初步方案设计,待机械设计完成再行修改,因此也不可能把任务书一次很详细很完善地提出来,敬请谅解。
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