第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8-3 FANUC 0i数控装置I/O单元视图及其接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 3．FANUC 0i/0i Mate主轴驱动装置 主轴系统主要由主轴驱动装置及主轴电动机组成。FANUC 0i/0i Mate数控装置提供了模拟主轴和串行主轴接口供用户选择。当用户 选择模拟主轴时，一般选用通用变频器作为主轴驱动装置；当用户 选择串行主轴时，FANUC 0i/0i Mate数控系统提供了SPM系列专用 主轴驱动装置。 （1）以三菱FR-S500为例的通用变频器各端子功能如图8－5所示 。其它通用变频器端子功能大同小异。 变频器控制端子说明： STF：正转启动。当STF信号ON时为正转，OFF时为停止指令。 STR：反转启动。当STR信号ON时为反转，OFF时为停止指令。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 电网电压：交流380V(±10%) 电网频率：50Hz（±1Hz） 工作环境温度：5～40度 相对湿度：25°时80% （3）机床电气的构成 1）数控系统CNC 日本FANUC公司：FANUC Oi MATE TC 2）伺服驱动装置及伺服电动机 X轴：B-SVM1-20伺服驱动装置 B8/3000iS伺服电动机 Z轴：B-SVM1-20伺服驱动装置 B8/3000iS伺服电动机 本伺服电动机配有绝对值编码器，在加工过程中有断电保护功能 。 ．
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 （2）SPM系列专用主轴驱动装置 数控系统中的主轴驱动装置主要用于控制驱动加工中心中的主轴 电动机。 FANUC的α系列主轴模块主要分为SPM、SPMC、SPM－HV三种。 1）α系列FANUC 0i主轴驱动装置的型号参数 主轴驱动装置的型号参数如下所示。 SPM口－口口 ① ② ③④ ①主轴驱动装置型号； ②电动机类型，“无”为α系列，C为αC系列； ③额定输出功率； ④输入电压，“无”为200 V，HV为400 V。 2）SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义 SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义如图8－6所示。
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图8－8 FANUC 0i/0i Mate数控系统的综合连接
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图8－9 I/O LINK连接
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 8.1.2 CKA6150数控车床电气控制分析 CKA6150数控车床电气控制分析 6150 1.CKA6150数控车床简介 不同制造厂商制造的CKA6150数控车床选用FANUC OTD，FANUC OiMATE TC，FANUC Oi-TA，FANUCOi-TB、安川J50L、SIEMENS 802D， FAGOR 8025T，FAGOR 8055T等世界知名公司的数控系统。本例 CKA6150数控车床采用FANUC Oi-MATE数控装置；三菱变频器主轴变 速；SVM1-20进给驱动装置等数控系统。 该机床为万能型通用产品。特别适合于军工、汽车、拖拉机、冶 金等行业的机械加工。主要承担各种轴类及盘类零件的半精加工及 精加工。可加工内、外圆柱面、锥面、车削螺纹、镗孔、铰孔以及 各种曲线回转体，可对工件可进行多次重复循环加工。
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图8－4 SVM1-20伺服驱动装置接口信号的定义
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RH、RM、RL：多段数选择。可根据端子RH、RM、RL信号的短路组 合，进行多段速度的选择。根据输入端子功能的选择（Pr.60— Pr.63）可改变端子的功能。 SD：接点（端子STF、STR、RH、RM、RL）输入的公共端子。 10：频率设定用电源，DC5V，允许负荷电流为10mA。 2：频率设定（电压信号）。输入DC0~5V（0~10V）时，输出成比 例：输入5V（10V）时，输出为最高频率。5V/10V切换用Pr.73“0— 5V，0—10V选择”进行。 5：频率设定公共输入端。 FR-S500变频器的有关设置参数请仔细阅读《FR-S500变频器使用 手册》的有关内容。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 (1)机床电气容量及要求 电源总容量：24KVA 满载电流：34A 电源总熔断电流：40A 防护等级：IP54 (2)机床电气主要技术要求 机床供电电源要求采用三相四线制，380V 50Hz交流电。三根相线 （Ll，L2，L3）和一根中性线(N)均从电柜底部引入电气柜内电盘 上的主接线板Ll，L2，L3和PE端子上，出厂前PE和N端子已联接， 只要将供电电源中性线接在PE端上即可。供电电源的电缆或电线的 截面积应采用不小于6mm2导电率高的铜线。保护地线还必须与机床 所设置的专用接地螺钉牢固、可靠地连接，接地电阻R<10Ω。如有 三相五线制的用户，应把供电电源引接在端子上，将接线板上的PE 和N的连线分开，分别接在五线制中的PE和N端子上。
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4. FANUC 0i/0i Mate电源装置 FANUC 0i/0i Mate 数控系统所用的交、直流电源，因数控机床的 复杂程度一般采用普通交、直流稳压开关电源和FANUC专用电源装 置。普通交、直流稳压开关电源造价低，接线简单，广泛用于普通 数控车、铣床；FANUC专用电源装置则多用于加工中心。普通交、 直流稳压开关电源原理、接线请读者自行查阅资料，这里就不介绍 了。 FAUNC 的 α 系 列 专 用 电 源 装 置 主 要 分 为 PSM 、 PSMR 、 PSM—HV 、 PSMV—HV四种，输入电压分为交流200 V和交流400 V两种。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 8.1.1 FANUC 0i/0i Mate 硬件连接简要说明 1．FANUC 0i/0i Mate数控装置 数控系统通常指数控装置、进给伺服系统、主轴系统、电源系统 等的总和。数控装置是数控系统的核心、大脑。 （1）FANUC 0i/0i Mate数控装置的基本组成 FANUC 0i数控装置由主控制单元和I／0单元两个部分构成；FANUC 0i Mate数控装置则把主控制单元和I／O单元合而为一。主控制单 主要包括CPU、内存(系列软件、宏程序、梯形图、各类参数等)、 PMC控制、I／O LINK控制、伺服控制、主轴控制、内存卡I／F、 LED显示等。I／O单元主要包括电源、I／0接口、通信接口、MDI控 制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。 （2）FANUC 0i/0i Mate数控装置主控单元接口信号的定义 FANUC 0i/0i Mate -TC 主面板及主控单元前视图如图8-1所示， 图8-2为其后视图及其接口信号的定义。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 （1）FANUC伺服驱动装置的型号参数 伺服驱动装置的型号参数如下所示。 SVM口-口／口／口 口 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①型号 ②轴数，1：1轴伺服；2：2轴伺服；3：3轴伺服 ③第一轴最大电流； ④第二轴最大电流； ⑤第三轴最大电流； ⑥输入电压，“无”=200V，400V。 (2)SVM1-20伺服驱动装置接口信号的定义 SVM1-20伺服驱动装置接口信号的定义如图8－4所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 基本配置： （1）机床采用卧式平床身结构，床身及床腿采用树脂砂铸造，时 效处理，导轨采用高频淬火，整体刚性强。 （2）主传动采用变频电机，可实现手动三档，档内无级调速。 （3）进给系统采用伺服电机，精密滚珠丝杠，高刚性精密复合 轴承结构。定位准确、传动效率高。 （4）配置立式四工位刀架。 （5）配有独立的集中润滑器对床鞍及机床滑板进行自动润滑。主 轴箱配有独立润滑系统。 （6）机床配有独立的冷却系统。 （7）主控制系统为FANUC Oi-MATE。 （8）大孔径主轴，其主轴通孔直径Φ82，能通过较大直径的棒料 。主轴扭矩大，刚性强，可强力切削。
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Mate数控系统电气控制硬件连接 8.1 FANUC 0i/0i Mate数控系统电气控制硬件连接 国外典型的数控系统有日本的FANUC数控系统，德国的SIEMENS数 控系统等；国内的有华中数控系统等。其中FANUC数控系统有0系列 、11系列等多个系列，而FANUC 0系列应用最为广泛。 FANUC 0系列包括FANUC 0i与FANUC 0i mate两种系统。二者的主 要区别在于，首先使用的电机不同；其次，轴数不同；第三加工精 度 不 同 ； 第 四 FANUC 0i 有 很 多 特 殊 功 能 可 供 选 择 ， 而 FANUC 0i mate则基本没有。所以如果要求不高时，可使用0i-mate系统，如 果要求高则要选择0i数控系统。
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图8-5 FR-S500变频器接线端子说明
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图8－6 SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义
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图8－7 PSM电源装置接口信号的定义
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5. FANUC 0i/0i Mate数控系统的综合连接 FANUC 0i/0i Mate数控系统的综合连接图及其I/O LINK如图8－8 、如图8－9所示。
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图8-1 FANUC 0i/0i Mate - TC 主面板及主控单元前视图
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图8-2 FANUC 0i/0i Mate TC 主控单元后视图及其接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 （3）FANUC 0i数控装置I/O单元接口信号的定义 FANUC 0i数控装置I/O单元视图及其接口信号的定义如图8-3所示 。 2．FANUC 0i/0i Mate进给伺服驱动装置 进给伺服系统主要由各轴进给伺服驱动装置及其伺服电动机组成 。 伺服驱动装置接受从主控制单元发出的进给速度和位移指令信号 ，作一定的转换和放大后，驱动伺服电电动机，从而通过机械传动 机构，驱动机床的执行部件实现精确的工作进给和快速移动。 FANUC的α系列伺服驱动装置主要分为SVM、SVM—HV两种，其中 SVM型的一个驱动装置最多可带三个伺服轴，而SVM—HV型的一个单 独驱动装置最多可带两个伺服轴。而且根据不同的CNC装置使用不 同的接口类型。