第6章：加工中心（铣）电气控制系统加工中心是一种高效数控加工机床，一台加工中心可完成由几台普通数控机床才能完成的工作。这种机床一般具有刀库和自动换刀装置，在加工过程中能自动地进行刀具更换工作，以满足不同工序加工的需要。一般进给运动与主轴都采用伺服电机，系统采用品牌产品。本章以实例介绍XH714加工中心的电气控制系统，系统配置Fanuc0i-MC，以便读者了解加工中心电气控制线路中Fanuc数控系统、驱动、I/O接口与电气控制线路之间的关系。XH714数控加工中心分别有数控系统（CNC）,机床控制电气，主轴无极调速、X、Y、Z轴进给驱动，刀库旋转，排屑、冷却及其它控制电路等组成。XH714立式加工中心外观见图6.1。图6.1：XH714立式加工中心外观1-CRT/MDI及机床操作面板；2-主轴；3-主轴箱；4-主轴气缸；5-主轴电动机；6-Z轴伺服电动机；7-电气控制柜；8-回转刀库；9-X轴伺服进给电动机；10-Y轴伺服进给电动机6.1FANUC数控系统概述日本FANUC公司自50年代末期生产数控系统以来，已开发出多种系列的数控系统，在中国CNC市场上处于举足轻重的地位。目前，以0i-MC与0i-MD最为常见。在考虑选择系统的同时还要注意伺服模块及伺服电机的配置，αi在性能质量、跟随性都要高于βi系列。所以选购一台数控机床不要单纯看系统型号还要配置何种伺服驱动系统。0i-MC这是目前在中国市场上销售量最大的一种系统，它是一种采用高速32位微处理器的高性能的CNC。在结构上采用传统的结构方式，即在主板上插有存储器板、I/O板、轴控制模块以及电源单元。只是其主板较其它系列的主板要小得很多，因此，在结构上显得非常紧凑，体积很小，FANUC公司自称为它是世界上最小的系统。0i-MC系列数控系统具有下述特点：图6.2：Fanuc0i-MC数控系统外观图1）本系统是一种小型高精度、高性能的软件固定型CNC。控制电路中采用了高速微处理器、专用LSI（大规模集成电路）、半导体存储器等，这不仅提高了系统可靠性，还提高了系统的性能价格比。2）为了便于系统的维修，内部具备多种自诊断功能：①微处理器不断地监视系统内部的工作状态，并能分类显示CNC内部状态。一旦发生故障，报警指示灯立即发亮，并使CNC停止工作。同时在CRT上可分类显示出故障详细内容；②在CRT显示器上，可显示出从CNC输出或向CNC输入的接通、关断信号；③通过MDI（手动数据输入）可以“位”为单位接通、关断从CNC输出的接通、关断信号。3）可用CRT显示检查数控系统的快速进给速度、加／减速时间常数等各种参数设定值。4）由于采用了高速微处理器的数字式交流伺服系统，无漂流影响，实现了高速、高精度的控制。除了0-C系列的标准功能外，还增加了冲压功能、晶格点阵功能、多段数据加工功能、C轴控制功能等。6.2.1实际FANUC0I-MC系统的接口图6.4：FANUC0I-MC系统的接口1—CP1系统直流24V输入电源接口。2—FUSE系统DC24V输入熔断器（5A）。3—电源单元4—JA7A串行主轴/主轴位置编码器信号接口。5—JD1AI/OLink接口6—JA40模拟量主轴的速度信号接口（0~10V）。7—JD36BRS-232-C串行通信接口（2通道）。8—JD36ARS-232-C串行通信接口（0、1通道）。9—CN2系统操作软键信号接口。10—CA55系统MDI键盘信号接口。11—CA69伺服检测板接口。12—系统电源风扇13—系统存储器电池6.2.3伺服放大器的连接图6.5:伺服放大器外观图伺服放大器也叫伺服驱动器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达。目前主流的伺服放大器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。脉冲宽度调制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变