三轴数控铣床设计报告(共20页).docx

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控 制 系 统 课 程 项 目
和Y轴驱动电机选型：
X、Y轴为平动，电机驱动力仅需要克服平动所受到的导轨的摩擦力，因此电机所需功能较小。
所需驱动功率P=FV=W×μ×V=5000××6000/(60×1000×1000)KW=
假设电机传动效率为 η=，则电机最小功率为P_1=P/η=
Z轴驱动电机选型：
Z轴电机驱动主轴部件移动时，需要克服工作部件的重力，所需要电机功能较大。
所需驱动功率
假设电机传动效率为 η=，则电机最小功率为P_2=P/η=
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主轴轴驱动电机选型：
依据性能参数设计指示，最大切削力F=1000N，铣刀最大直径d=20mm
所需电机最大转矩T
由公式 得
所需驱动功率
查电机型号选型手册，低功率交流电机的转速较大，没有2840 n/min及以下的，因此，此处电机扭矩计算按电机转速3000 n/min计算：
假设电机传动效率为 η=，则电机最小功率为P_2=P/η=
根据以上计算，X、Y、Z轴的伺服电机选用日本安川品牌的交流伺服电机，主轴选用西门子品牌的三相异步电机。电机型号如下表所示：
轴
型号
转速
功率
扭矩
编码器
X
SGMGH054AAA2S
1500r/min

490Nm
17比特
增量式
Y
SGMGH054AAA2S
1500r/min

490Nm
17比特
增量式
Z
SGMGH20ACB2S
1000r/min

1176Nm
17比特
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增量式
主轴
Y112M-2
2890r/min

Nm
控制精度验算：
设齿轮传动比，丝杆导程为t=6mm，则控制精度为
符合设计精度指示要求。
伺服驱动器与变频器选型
因驱动电机选取的是安川品牌的伺服电机，为了使系统性能更优，方便维护，选取安川品牌的伺服驱动器，型号与伺服电机对应。变频器选型台达品牌的通用型号。如下表所示：
伺服器与变频器型号
轴
品牌
型号
功率
X
安川
SGDM 05AD

Y
安川
SGDM 05AD

Z
安川
SGDM 20ADA
2KW
变频器
台达
VFD750B43A
5KW
电路原理设计
电源供电设计
图2所示是铣床数控系统输入电源电路部分。其中L1、L2、L3为火线，构成三相交流380V供电线；N为零线；PE为地线。一台伺服电机额定电流8A，整个系统估计30A，初定40A
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,选用14平方铜线。电源总开关采用断路器，对电路过载及过流保护。通过三相隔离变压器，将三相交流380V电压转换成三相交流220V电压对伺服电机的供电，，。加入220VAC-24VDC电源模块，将两相220V交流电压转换成24V直流电压，对NUM系统及其PLC输入输出部分供电。
图2 电源供电设计
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图3 驱动电路设计
驱动电路设计
如图3所示，X、Y、Z轴伺服电机连接伺服驱动器，主轴电机连接变频器，变频器的电路接通及正反转控制由NUM系统的PLC输出电路控制。主轴电机由接入变频器，由AC380V供电。冷却液泵采用三相AC380V的电机驱动，功率为