PLC三轴加工机床控制系统设计+梯形图(3)
三文十字滑台主要由铝型材工作台、X轴运动方向的滚珠丝杠机构和Y轴运动方向的滚珠丝杠机构所组成。实训桌主要由铝型材桌面板和桌组成，用于承重、固定十字滑台。
十字滑台的主要功能就是能够在水平面进行任意轨迹的运动，在实际生产加工中就是能够按照工件实际需要的加工路径进行高精度的切削加工。
工作台主要功能是用来固定工件或夹具等，工作台上面的T型为工件的拆装提供了便利。滚珠丝杠是机械运动的执行机构，它的运动方式是电机轴和丝杠通过弹性联轴器联接，当电机转动时，丝杠和电机以同方向同转速转动，因为丝杠位置不变，所以套在丝杠上的螺母块就会移动，并且随着电机转动方向和转速的变化螺母块的移动方向和移动速度也跟着变化，那么安装固定在螺母块上的安装架和固定安装在安装架上的工作台就随同螺母块一起运动。如图1-3所示。
图1-3 丝杆部件总装图
滚珠丝杠可以将旋转运动转变为直线运动，也可以将直线运动转变为旋转运动，而且由于传送时摩擦损失比较小，所以滚珠丝杠的传送效率很高。
在滚珠丝杠直线运动机构的两端的极限位置上装有两个限位开关，可以有效保护机械设备和电气设备在运动过程中由于超程而损坏。
主要技术指标如下：
a 横向行程：250（mm）
b 纵向行程：250（mm）
1.3.2 课题研究的主要内容
本课题主要以三轴十字滑台（KNT-PHT3三轴加工系统）为设计对象，三轴十字滑台能够完全模拟工业加工生产中数控车床工作台（或雕刻机）的运动状态，三轴十字滑台的机械运动执行机构为滚珠丝杠设计，在了解机械系统的基础上，明确三轴驱动方案，根据运动轨迹加工的控制要求，设计三轴加工系统的电气线路接线图，编制实现一定加工轨迹的控制程序。
2 三轴加工系统的电气方案选择
三轴加工机床能否正常工作驱动系统和控制系统是至关重要的两个部分，本章将着重介绍。驱动系统一般分为步进驱动和伺服驱动两种类型，步进驱动系统的性能好坏，不仅取决于步进电机本身的好坏，还取决于步进电机驱动器的性能；伺服驱动技术作为数控机床、工业机器人及其它产业机械控制的关键技术之一，在国内外普遍受到关注。伺服驱动器按照其控制对象由外到内分为位置环、速度环和电流环，相应伺服驱动器也就可以工作在位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。伺服系统又分为直流伺服系统和交流伺服系统。控制系统是保证三轴加工机床正常安全加工的关键，现在市场上主流的控制系统有单片机和PLC两种。它们都有着处理速度快、可靠性高、环境适应性能力强的优点，但两者还是有很多的不同点。
2.1 步进驱动方式
2.1.1 步进驱动系统结构
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。换句话说步进伺服是通过脉冲信号进行驱动控制的开环装置。[3]在正常工作时，当步进驱动器收到脉冲信号，就使步进电机转动，一个脉冲信号让步进电机转过一个固定的角度，被称为“步距角”。也就是说，步进电机的正反转、停止和转速只和步进电机驱动给出的脉冲数和脉冲频率有关，和负载无关。这样，只要能控制脉冲数就能达到位置精确的控制，同理，只要能控制脉冲的频率就能达到对电机调速的调节。步进伺服系统结构框图如图2-4所示。
步进伺服系统结构框图
2.1.2 步进电机工作原理
通常步进电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。
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