组态三轴加工车床及控制电路的制作方法

本实用新型涉及一种组态三轴加工车床及控制电路，其属于车床加工技术领域。

背景技术：

目前市场上多数钻床为高性能的cnc计算机控制精密的伺服驱动和伺服电机，再加上编码器对cnc的半闭环模拟量反馈控制。三轴数控系统主要应用在立铣机床上，目前fanuc、西门子和国产华中数控的三轴数控技术都很成熟，但价格较高，且由于市场竞争激烈，用户更多的要考虑设计一种低成本的三轴联动数控系统，特别有些三轴数控系统要求的精度并不是很高，如木雕机、铸件的开粗系统三轴精度不超过0.1mm即可，因此设计一个低成本的三轴数控系统是很实用的。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术中存在的不足，提供一种组态三轴加工车床及控制电路。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种组态三轴加工车床，包括三轴车床，所述三轴车床包括三个不同方向的进给装置，所述进给装置包括固定床，所述固定床的上侧设有进给电机和传动丝杠，所述传动丝杠的左端连接进给电机，所述传动丝杠的右端设有固定在固定床上的固定轴承，所述进给电机与传动丝杠之间自左向右还设有电磁抱闸器和刚性联轴器，所述传动丝杠上还设有驱动滑台，所述传动丝杠穿过驱动滑台内部并通过螺纹连接，所述驱动滑台的一侧均匀设有到位传感器。

优选地，所述驱动滑台上侧固定有旋转电机，所述旋转电机的端部连接有钻头。

优选地，所述相邻到位传感器之间的垂直距离为50mm。

优选地，所述三个不同方向的进给装置分别为x轴进给装置、y轴进给装置和z轴进给装置。

一种组态三轴加工车床的控制电路，包括mcgs触摸屏、西门子plc、变频器、旋转电机和进给电机，所述进给电机包括x轴进给电机、y轴进给电机和z轴进给电机，所述旋转电机、x轴进给电机、y轴进给电机和z轴进给电机分别连接一个mm420变频器。

优选地，所述mcgs触摸屏的通信口对应连接西门子plc上的通信口，所述西门子plc上端口l和n分别连接火线和零线，所述西门子plc上的输入端分别通过线圈km1和km2连接零线，所述西门子plc的通信口2连接变频器，所述变频器的输出端分别连接旋转电机、x轴进给电机、y轴进给电机和z轴进给电机，连接旋转电机的变频器的输入端通过开关km1连接三相电源，连接进给电机的变频器的输入端通过开关km2连接三相电源。

优选地，所述进给电机选用三相异步电动机，所述西门子plc选用s7-200。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：选用西门子s7-200型plc和mm420变频器降低成本，可直接使用两者之间存在的专用通信uss协议，该协议最多可支持一台plc串行通信32台变频器，可以高精度的控制变频器且定时反馈接收变频器的参数，由于uss协议是从变频器端半闭环反馈控制，且所有变频器的反馈信号要逐个进行顺序进行，开放修改性好，可以通过不断的校验提高系统精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路控制图。

在图中，1、固定床；2、进给电机；3、传动丝杠；4、固定轴承；5、电磁抱闸器；6、刚性联轴器；7、到位传感器；8、驱动滑台；9、旋转电机；10、钻头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

一种组态三轴加工车床，包括三轴车床，所述三轴车床包括三个不同方向的进给装置，所述进给装置包括固定床1，所述固定床1的上侧设有进给电机2和传动丝杠3，所述传动丝杠3的左端连接进给电机2，所述传动丝杠3的右端设有固定在固定床1上的固定轴承4，所述进给电机2与传动丝杠3之间自左向右还设有电磁抱闸器5和刚性联轴器6，所述传动丝杠3上还设有驱动滑台8，所述传动丝杠3穿过驱动滑台8内部并通过螺纹连接，所述驱动滑台8的一侧均匀设有到位传感器7。

所述驱动滑台8上侧固定有旋转电机9，所述旋转电机9的端部连接有钻头10。

所述相邻到位传感器7之间的垂直距离为50mm。

所述三个不同方向的进给装置分别为x轴进给装置、y轴进给装置和z轴进给装置。

一种组态三轴加工车床的控制电路包括mcgs触摸屏、西门子plc、变频器、旋转电机和进给电机，所述进给电机包括x轴进给电机、y轴进给电机和z轴进给电机，所述旋转电机、x轴进给电机、y轴进给电机和z轴进给电机分别连接一个变频器。

所述mcgs触摸屏的通信口对应连接西门子plc上的通信口，所述西门子plc上端口l和n分别连接火线和零线，所述西门子plc上的输入端分别通过线圈km1和km2连接零线，所述西门子plc的通信口2连接变频器，所述变频器的输出端分别连接旋转电机、x轴进给电机、y轴进给电机和z轴进给电机，连接旋转电机的变频器的输入端通过开关km1连接三相电源，连接进给电机的变频器的输入端通过开关km2连接三相电源。

所述进给电机选用三相异步电动机，所述西门子plc选用s7-200。

实施例1

进给电机2在变频器驱动下通过刚性联轴器6带动传动丝杠3在固定轴承4内转动，驱动滑台8在若干个到位传感器7之间滑动。为了精确控制驱动滑台8的进给距离，进给电机2的电压、电流、电频的实时波动数据通过变频器协议传递给西门子plc，西门子plc计算电机的实时转速和进给距离，并通过到位传感器7不停反馈实际进给距离给plc校正误差。到位后电磁抱闸器5立刻抱闸停止传动丝杠3进给。

实施例2

用户在北京昆仑通态mcgs型触摸屏上设定旋转电机9的转速s和三联动进给速度v1(或联动速度v2)、进给目标x、y、z坐标之后，可以按下启动、停止按钮；触摸屏通过rs485通信线传递给西门子s7-200plc数据v区存储。s7-200plc接收到用户三个数据，启动变频器后换算成四部电机的输出电压u和电频f，变频器按照电压u和电频f开始输出控制进给电机2旋转，并反馈读取每台变频的单相电流i(变频参数r0021)、转速n(变频参数r0025)和转矩m(变频参数r0029)、转速r31(变频参数r0031)参数给plc。plc根据参数反馈计算三轴的进给速度和进给距离并通过plc输入点连接的限位开关校正进给计算误差。

实施例3

换算时，用户设定联动速度v换算出每轴进给速度vx、vy、vz，以x轴为为例：

起点坐标为x1、y1、z1，终点坐标为x2、y2、z2，

vx＝v*(x2-x1)/sqrt[(x2-x1)²+(y2-y1)²+(z2-z1)²]

plc根据上述公式计算出变频器1-3三站应控制电机的进给转速sx、sy、sz；并将速度传递给变频器参数p1080,同时控制变频器启动，并接受变频器反馈速度控制。

由于uss通信协议限制，每台变频必须按程序设计周期(每隔5ms)向plc反馈一次自己的电压(参数r24)、电流(参数r21)、电频(参数r20)、转速(参数r25)等信号。

在plc内将变频器反馈的转速设计s计算为：

s＝r*(380/r24)*(i/r21)*(f/r20)

即实际转速＝额定转速*(额定电流/实时电流)*(额定电压/实时电压)(额定电频/实时电频)

然后根据工作时间结合不同结构的接卸参数进行进给距离计算

l＝s*t*a

t：plc计算电机运行时间

a：转速转化为进给的倍率(与等螺距参数有关)

由上可见，参数反馈很精确，在加上进给轴上增加的到位传感器7校正计算公式，可满足锯床、木雕等需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。