數(shù)控機床課程設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控技術發(fā)展飛速的今天，數(shù)控技術在現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用，數(shù)控機床是數(shù)控制造業(yè)的核心，本文主要介紹了對數(shù)控車床的電氣系統(tǒng)設計的過程。</p><p>　　數(shù)控車床，對其電氣系統(tǒng)設計使尤為重要的，其內(nèi)容包括強電設計、弱點設計、PLC輸入輸出及接口設計，繪制出整個機床的電氣系統(tǒng)原理圖等。<

2、;/p><p>　　本設計給出了整個機床的原理圖繪制過程，重點部分模塊化，較詳細地介紹了各個部分的功能及用途。分為 380V強電回路，控制回路，PLC輸入輸出控制，主軸驅(qū)動模塊和進給伺服驅(qū)動模塊，并介紹了相關的電氣知識。</p><p>　　通過本設計說明書可以基本上掌握數(shù)控車床的電氣原理，以及基本的電氣常識，使讀者無論是從整體上還是各個模塊中都能夠了解到數(shù)控車床相關的一系列電氣知識。<

3、/p><p>　　關鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控車床；主電路；控制電路；PLC控制；電氣原理圖</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The numerical controls that the technique development fast today, the numerical controls techn

4、ique at the modern manufacturing industry exertive more and more importance function, numerical control tool machine is number control a manufacturing industry of core, this text mainly introduced logarithms to control t

5、he processed that the electricity system of lather design.</p><p>　　CK6140 NC lathe, as to it's the electricity system design make is important, its contents includes a strong electrically design, weakne

6、ss design, PLC importation output and Interface design, draw the electricity system principle diagram of a the whole tool machine etc..</p><p>　　This principle diagram which designs to the whole tool machine

7、 draws process and the point parts of mold piece turn and compared to in detail introduce each function and use of part. Is divided into the 380 Vs strong electricity back track, control back track, the PLC importation o

8、utputs a control, the principal axis drives a mold piece and enters to servo drive a mold piece, and introduced related electronic knowledge.</p><p>　　Through this design system can basically control numeric

9、al control the electricity principle of lather, and basic electronic common sense, make the reader regardless can understand numerical control the lather related series of electricity knowledge from wholly the top still

10、each mold piece.</p><p>　　Key Words：NC system; NC lathe; Main circuit; Control circuit; PLC control; Electric principle charts</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論2

11、</p><p><b>　　1.1 引言2</b></p><p>　　1.2 數(shù)控機床概述2</p><p>　　1.3數(shù)控車床主簡介4</p><p>　　第二章 數(shù)控車床的基本組成和工作原理5</p><p>　　2.1 數(shù)控車床組成5</p><p>　

12、　2.2 數(shù)控車床工作原理6</p><p>　　2.3 數(shù)控車床運動分析6</p><p>　　2.4 數(shù)控車床電氣系統(tǒng)簡述7</p><p>　　第三章 數(shù)控車床主軸驅(qū)動系統(tǒng)9</p><p>　　3.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述9</p><p>　　3.1.1主軸電動機9</p><p&g

13、t;　　3.1.2主軸電動機選型的要求：9</p><p>　　3.1.3主軸電動機選型9</p><p>　　3.2變頻器電動機主軸驅(qū)動裝置10</p><p>　　3.2.1 三菱 D700主軸驅(qū)動裝置10</p><p>　　3.2.2 設備的選型方法11</p><p>　　3.2.3 三菱D70

14、0變頻器11</p><p>　　3.2.4 變頻器主軸伺服驅(qū)動電路13</p><p>　　第四章 數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)設計14</p><p>　　4.1 機床進給伺服系統(tǒng)概述14</p><p>　　4.2 進給伺服系統(tǒng)的選型與控制原理14</p><p>　　4.3 伺服電機的選型15</p&

15、gt;<p>　　4.3.1負載力矩的計算15</p><p>　　4.3.2負載慣量的計算16</p><p>　　4.3.3加速力矩的計算17</p><p>　　第五章 數(shù)控車床輔助系統(tǒng)設計19</p><p>　　5.1數(shù)控車床輔助系統(tǒng)概述19</p><p>　　5.2 刀架傳動系統(tǒng)

16、19</p><p>　　5.2.1數(shù)控車床電動刀架19</p><p>　　5.2.2 電動刀架連接電路19</p><p>　　第六章 數(shù)控車床控制界面設計21</p><p>　　6.1 VB設計優(yōu)點21</p><p>　　6.2數(shù)控車床控制面板概述21</p><p>　　第

17、七章 數(shù)控車床控制器的設計24</p><p>　　7.1數(shù)控控制器概述24</p><p>　　7.1．1可編程控制器（PLC）的特點：24</p><p>　　7.1.2可編程控制器的組成及工作方式：25</p><p>　　7.2 PLC選型及I/O接線圖25</p><p>　　7.3 PLC程序設

18、計26</p><p>　　第八章 結(jié) 論28</p><p>　　參 考 文 獻29</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)、國際市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新更為

19、迅速，中、小批量的生產(chǎn)越來越多。在機械、軍工、航空工業(yè)，中、小批零件的生產(chǎn)幾乎占產(chǎn)品數(shù)量75%－80%，而且零件外形越來越復雜，精度要求也越來越高。傳統(tǒng)的機床己不能滿足要求，柔性加工的重要性更加突出，數(shù)控技術相關裝備的需求日益增大。</p><p>　　數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備

20、，其技術范圍覆蓋很多領域：</p><p>　?。?）機械制造技術；</p><p>　?。?）信息處理、加工、傳輸技術；</p><p>　　（3）自動控制技術；</p><p>　?。?）伺服驅(qū)動技術；</p><p><b>　?。?）傳感器技術；</b></p><p&

21、gt;<b>　　（6）軟件技術等。</b></p><p>　　1.2 數(shù)控機床概述</p><p>　　數(shù)字控制(Numerical Control縮寫為NC)簡稱為數(shù)控，是指用數(shù)字指令來控制一臺或多臺設備的動作。它所控制對象有以下幾種：</p><p>　　1、動作順序的程序控制。</p><p>　　2、主軸、坐

22、標進給速度、更換刀具、開閉冷卻液等輔助功能控制。</p><p>　　3、有關部件位移量和相對位置關系的坐標控制。</p><p>　　數(shù)控技術是與機床的控制密切結(jié)合而發(fā)展起來的，通常把采用數(shù)控裝置來實現(xiàn)自動化和高效率加工的機床統(tǒng)稱為數(shù)控機床。在實現(xiàn)加工合理化及高效率方面，數(shù)控機床與普通機床相比具有許多優(yōu)勢，它突出地表現(xiàn)為:</p><p>　　1、數(shù)控加工是用機械

23、加工多品種，小批量生產(chǎn)的一種自動化手段。自動化程度高、加工速度快是數(shù)控機床的突出特點。</p><p>　　2、數(shù)控加工能保持加工條件不變，而使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于加工所的條件(吃刀深度、進給量、主軸轉(zhuǎn)速、刀具等)都己事先由指令規(guī)定，所以無論由誰操作都能得到同一加工質(zhì)量。</p><p>　　3、數(shù)控加工極大地提高外形復雜零件的加工效率和加工精度。</p><p>　

24、　4、通過數(shù)控加工的零件，由于提高了工件與基準面相關尺寸的加工精度，有可能大大提高零件裝配的互換性，而提高裝配質(zhì)量和效率。</p><p>　　5、由于加工時間固定，有利于管理，更進一步促使加工定量化，以達到生產(chǎn)管理的合理化、標準化。這為實現(xiàn)計算機管理生產(chǎn)乃至建立計算機集成制造系統(tǒng)都打下了堅實的基礎。</p><p>　　6、由于操作技術被數(shù)據(jù)化后，熟練工人就可以減少。</p>

25、<p>　　7、可以大幅度減少人為的操作失誤，而降低廢次品率?？梢圆婚g斷地連續(xù)加工，從而縮短了加工周期.由于工夾具的標準化，減少了工夾具的需用量。</p><p>　　正是由于數(shù)控機床的這些特點，從本世紀五十年代以來，隨著電子、計算機、自動控制以及精密機械與測試技術的不斷提高和發(fā)展，數(shù)控機床也在迅速發(fā)展和演變。世界上的第一臺數(shù)控機床是由美國在五十年代開發(fā)研制的，使用電子管元件，體積龐大。到六十年代，

26、由于半導體晶體管的開發(fā)應用，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性提高、價格下降。</p><p>　　七十年代隨著中小規(guī)模集成電路的應用并伴隨著紙帶傳輸系統(tǒng)的出現(xiàn)，大大提高了機床的加工效率及使用的靈活性，也使數(shù)控機床日趨完善。八十年代以來，微處理器的發(fā)展與應用，數(shù)控技術也迎來了計算機數(shù)字控制(Computer Numerical Control縮寫為CNC)時代，隨著微處理器的運算速度的不斷提高，數(shù)控機床的功能和應用范圍也在不斷的發(fā)

27、展與擴大。</p><p>　　從這些年數(shù)控機床的發(fā)展可以看出，它正向著高精度、多功能、高速化。</p><p><b>　　1、高精度化</b></p><p>　　當代工業(yè)產(chǎn)品對精度的要求越來越高，近十年來，普通數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密加工中心則從3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0

28、.01μm）。超精密加工機床在向更高精度（納米級）發(fā)展的同時，也向高效率、和大型化發(fā)展。與之相適應，在計算機技術發(fā)展的推動下，各種加工精度補償技術得到了應用和發(fā)展，機床結(jié)構(gòu)材料也開始普遍采用各種性能穩(wěn)定、溫度影響小的新型材料，如:花崗巖、精密陶瓷等，使得數(shù)控機床的各項精度越來越高。</p><p><b>　　2、高速度化</b></p><p>　　提高生產(chǎn)效率是機

29、床技術發(fā)展的永恒主題，這也表現(xiàn)在提高機床主軸的轉(zhuǎn)速上。中等規(guī)格的機加中心的最高轉(zhuǎn)速為4000-6000rpm，到了九十年代，則達到8000-12000rpm;另一方面，坐標軸的快速移動速度的提高，換刀時間和托盤交換時間等非切削時間的縮短，也使機床的加工效率大幅提高。</p><p><b>　　3、高柔性化</b></p><p>　　當代產(chǎn)品的多樣化和個性化，對機床

30、提出了更高的柔性加工要求。如銑削加工中心可以銑削、鉆孔、攻絲等。這種將各種加工功能在一臺機床上進行集成，均是為了在一臺機床上實現(xiàn)一次裝夾就能完成對零件的不同加工要求，這充分展示了機床加工的柔性，并有利于提高加工精度。</p><p><b>　　4、高自動化</b></p><p>　　自動化是指在全部加工過程中，減少“人”的介入，而能自動地完成規(guī)定的任務。傳統(tǒng)的自動

31、化往往與大批量生產(chǎn)聯(lián)系在一起，使用大量的專用設備和組合機床。而目前可以通過數(shù)控機床和機械加工中心，既可在大批量生產(chǎn)中實現(xiàn)自動化，也可在小批量、多品種產(chǎn)品生產(chǎn)中實現(xiàn)自動化加工。</p><p><b>　　5、造型宜人化</b></p><p>　　好的數(shù)控機床不僅功能齊全、操作安全可靠、性能良好，而且要成為外觀宜人和符合操作人體學的一件藝術品。</p>

32、<p><b>　　6、操作簡單化</b></p><p>　　從LED顯示到TFT液晶顯示，操作從按大量按鈕到菜單選擇甚至對話框操作使操作越來越簡單，顯示信息越來越多、越來越明快。</p><p><b>　　7、高可靠性</b></p><p>　　大規(guī)模集成電路及計算機的應用，使得數(shù)控機床越來越可靠。同時，

33、數(shù)控機床的這些特點也使得機床的數(shù)控化不僅從傳統(tǒng)的銑、銼、車、鉆一類切削機床，日益廣泛地向磨床、壓力機等塑性加工機床、繪圖機、氣割機等特殊加工設備方面發(fā)展,也向柔性制造系統(tǒng)(FMS)，高速機床、專業(yè)機床發(fā)展。應用范圍日益擴大。但是，數(shù)控機床畢竟是一種高自動化的設備，技術復雜、成本較高，從其使用的經(jīng)濟效益出發(fā)，在目前階段，特別是在我國，仍多用于精度高、形狀復雜的批量零件的加工。相信在不遠的將來，隨著數(shù)控技術的發(fā)展，以數(shù)控機床為核心的柔性制造

34、系統(tǒng)、無人工廠必將逐步取代現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，成為機加行業(yè)的主導力量。</p><p>　　1.3數(shù)控車床主簡介</p><p>　　該機床為萬能型通用產(chǎn)品。特別適合于軍工、汽車、拖拉機、冶金等行業(yè)的機械加工。主要承擔各種軸類及盤類零件的半精加工及精加工?？杉庸?nèi)、外圓柱面、錐面、車削螺紋、鏜孔、鉸孔以及各種曲線回轉(zhuǎn)體，可對工件可進行多次重復循環(huán)加工。 </p><p>

35、;<b>　　基本配置： </b></p><p>　?。?）機床采用臥式平床身結(jié)構(gòu)，床身及床腿采用樹脂砂鑄造，時效處理，導軌采用高頻淬火，整體剛性強。 </p><p>　　（2）主傳動采用變頻電機，可實現(xiàn)手動三檔，檔內(nèi)無級調(diào)速。 </p><p>　?。?）進給系統(tǒng)采用伺服電機，精密滾珠絲杠，高剛性精密復合軸承結(jié)構(gòu)。定位準確、傳動效率高。

36、</p><p>　?。?）配置立式四工位刀架。 </p><p>　　（5）主控制系統(tǒng)為S7-200。 </p><p>　?。?）大孔徑主軸，其主軸通孔直徑Φ60，能通過較大直徑的棒料。主軸扭矩大，剛性強，可強力切削。 </p><p>　　數(shù)控車床的基本組成和工作原理</p><p>　　2.1 數(shù)控車床組成&

37、lt;/p><p>　　數(shù)控車床一般由輸入輸出設備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控車床的組成框圖。</p><p><b>　　機床本體</b></p><p>　　數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、

38、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化，這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。</p><p><b>　　圖2-1 數(shù)控機床</b></p><p><b>　?、?、CNC單元</b></

39、p><p>　　CNC單元是數(shù)控機床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。 ⑶輸入/輸出設備</p><p>　　輸入裝置將各種加工信息傳遞于計算機的外部設備。在數(shù)控機床產(chǎn)生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已淘汰，后發(fā)展成盒式

40、磁帶，再發(fā)展成鍵盤、磁盤等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現(xiàn)通用DNC網(wǎng)絡通訊串行通信的方式輸入。</p><p>　　輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。</p><p><b>　?、人欧卧?lt;/

41、b></p><p>　　伺服單元由驅(qū)動器、驅(qū)動電機組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉(zhuǎn)過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執(zhí)行部件都有相應的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。</p><p><b>　　

42、⑸驅(qū)動裝置</b></p><p>　　驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過簡單的機械連接部件驅(qū)動機床，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應，驅(qū)動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。</p><p>　　伺服單元和驅(qū)動裝置可合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸

43、實施，所以，伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。</p><p><b>　?、士删幊炭刂破?lt;/b></p><p>　　可編程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎的通用型自動控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設備的邏輯及開關控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PL

44、C， Programmable Logic Controller)。當PLC用于控制機床順序動作時，也可稱之為編程機床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成為數(shù)控機床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對數(shù)控機床的控制。</p><p><b>　?、藴y量反饋裝置</b></p><p>

45、;　　測量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，它把機床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。</p><p>　　2.2 數(shù)控車床工作原理</p><p>　　使用數(shù)控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序; 然

46、后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理、 分配，使各坐標移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。</p><p>　　2.3 數(shù)控車床運動分析</p><p>　　數(shù)控車床的運動系統(tǒng)包括，主軸驅(qū)動系統(tǒng)，對主軸的控制，進給系統(tǒng)，各個坐標軸的控制，包括各坐標軸伺服電機速度、位置控制，刀具庫（對于數(shù)控車床指電動刀架）、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

47、等輔助功能的控制。</p><p><b>　　1、主運動傳動</b></p><p>　　數(shù)控車床的主運動傳動鏈的兩端部件是主電動機與主軸，它的功能是把動力源（電動機）的運動及動力傳遞給主軸，使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，并滿足數(shù)控車床主軸變速和換向的要求。</p><p>　　主運動傳動由交流主軸電動機配備變頻器實現(xiàn)無級變速調(diào)速。</

48、p><p><b>　　2、進給運動傳動</b></p><p>　　進給運動傳動是指機床上驅(qū)動刀架實現(xiàn)縱向（Z向）和橫向（X向）運動的進給傳動，在車床上，各軸都由交流流伺服電動機直接驅(qū)動。</p><p><b>　　3、刀架傳動</b></p><p>　　刀架運動是指實現(xiàn)刀架上刀架的轉(zhuǎn)動和刀架的開

49、定位、定位與夾緊的運動，以實現(xiàn)刀具的自動轉(zhuǎn)換。刀架運動是由換刀交流電動機實現(xiàn)的。</p><p><b>　　4、尾座</b></p><p>　　數(shù)控車床尾座一般是在加工時對工件起輔助支撐作用，它由尾座體和尾座套筒兩部分組成。尾座體可在床身上移動和固定。尾座套筒前安裝頂針，套筒可以自動伸出和縮回，實現(xiàn)頂尖對工件的支撐作用。</p><p>　

50、　2.4 數(shù)控車床電氣系統(tǒng)簡述</p><p>　　數(shù)控臥式車床的電氣控制系統(tǒng)是由CNC主控制裝置、交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、強電控制部分等構(gòu)成。CNC主控制裝置以及伺服驅(qū)動裝置，采用德國 SIEMENS公司的產(chǎn)品，使機床性能價格比十分優(yōu)越；主軸系統(tǒng)采用日本三菱 D700變頻器主軸變速，方便靈活。 </p><p>　　(1)機床電氣容量及要求 </p><p>

51、;　　電源總?cè)萘浚?4KVA </p><p><b>　　滿載電流：34A </b></p><p>　　電源總?cè)蹟嚯娏鳎?0A </p><p>　　防護等級：IP54 </p><p>　　(2)機床電氣主要技術要求 </p><p>　　機床供電電源要求采用三相四線制，380V 50Hz交

52、流電。三根相線（Ll，L2，L3）和一根中性線(N)均從電柜底部引入電氣柜內(nèi)電盤上的主接線板Ll，L2，L3和PE端子上，出廠前PE和N端子已聯(lián)接，只要將供電電源中性線接在PE端上即可。供電電源的電纜或電線的截面積應采用不小于6mm2導電率高的銅線。保護地線還必須與機床所設置的專用接地螺釘牢固、可靠地連接，接地電阻R<10Ω。如有三相五線制的用戶，應把供電電源引接在端子上，將接線板上的PE和N的連線分開，分別接在五線制中的PE和N

53、端子上。 </p><p>　　電網(wǎng)電壓：交流380V(±10%) </p><p>　　電網(wǎng)頻率：50Hz（±1Hz） </p><p>　　工作環(huán)境溫度：5～40度 </p><p>　　相對濕度：25°時80% </p><p>　?。?）機床電氣的構(gòu)成 </p>&l

54、t;p>　　1）數(shù)控系統(tǒng)CNC </p><p>　　德國 SIEMENS公司：S7-200 </p><p>　　2）伺服驅(qū)動裝置及伺服電動機</p><p>　　X軸：β-SVM1-20伺服驅(qū)動裝置 aC12/2000 伺服電動機</p><p>　　Z軸：β-SVM1-20伺服驅(qū)動裝置 aC12/2000 伺服電動機<

55、;/p><p>　　本伺服電動機配有絕對值編碼器，在加工過程中有斷電保護功能</p><p>　　X軸：理論最大進給速度6000m/min。</p><p>　　Z軸：理論最大進給速度8000m/min。</p><p><b>　　3）強電控制單元</b></p><p>　　主軸電動機M1：7.5

56、KW 1000r/min 變頻電動機</p><p>　　刀臺電動機M2：0.18KW 1500r/min</p><p>　　控制變壓器TC1：交流380V/220V/24V/26V/28V 630VA。主要為控制回路提供220V電源；為整流橋提供26V交流電源；為穩(wěn)壓電源GS1提供220V交流輸入</p><p>　　穩(wěn)壓電源GS1：為控制回路提供穩(wěn)定的220

57、V交流。</p><p>　　控制變壓器TC2：交流380V/220V 2200VA。主要為穩(wěn)壓電源GS2、伺服驅(qū)動裝置和伺服電動機提供220V交流。</p><p>　　穩(wěn)壓電源GS2：主要為CNC裝置、LCD/MDI、I/O LINK、PLC I/O、伺服驅(qū)動裝置等提供24V穩(wěn)定的直流電源。</p><p>　　接觸器構(gòu)成該車床電氣輸出執(zhí)行元件；繼電器構(gòu)成該車

58、床電氣輸出放大元件；各種壓力開關、防護開關、腳踏開關、按鈕等構(gòu)成該車床電氣輸入元件。</p><p>　　數(shù)控車床主軸驅(qū)動系統(tǒng)</p><p>　　3.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述</p><p>　　主軸驅(qū)動系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動裝置和主軸電動機。主軸驅(qū)動系統(tǒng)分為直流驅(qū)動系統(tǒng)和交流驅(qū)動系統(tǒng)。</p><p>　　目前數(shù)控機床的主軸驅(qū)動多采用交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)

59、即交流主軸電動機配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動控制的方式。</p><p>　　本次課程設計數(shù)控車床主軸驅(qū)動系統(tǒng)采用交流主軸電動機配備變頻器控制的方式。</p><p>　　3.1.1主軸電動機</p><p>　　主軸驅(qū)動部分是數(shù)控機床的大功率執(zhí)行機構(gòu)，其功能是接受數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的S代碼速度指令及M代碼輔助功能指令，驅(qū)動主軸進行切削加工。在數(shù)控機床上，同樣由主軸夾持

60、工件或刀具旋轉(zhuǎn)，直接參加表面成形運動。主運動的最高與最低轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速范圍、傳遞功率和動力特性，決定了數(shù)控機床的切削加工效率和加工工藝能力。主軸組件的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形，直接影響加工零件的尺寸、位置精度和表面質(zhì)量。</p><p>　　3.1.2主軸電動機選型的要求：</p><p><b>　　一般要求</b></p><p>　　1

61、.調(diào)速為了適應不同工件材料及刀具等各種切削工藝要求，主軸必須具有一定的調(diào)速范圍，以保證加工時選用合理的切削用量，從而獲得最佳切削效率、加工精度和表面質(zhì)量。調(diào)速范圍的指標，主要由各種加工工藝對主軸最低速與最高速的要求來確定。</p><p>　　2.功率要求主軸有足夠的驅(qū)動功率或輸出扭矩，能在整個速度范圍內(nèi)均能提供切削所需的功率或轉(zhuǎn)矩，特別是滿足機床強力切削時的要求。并且有一定的過載能力和較硬的調(diào)速機械特性，即在負

62、載變化的情況下（如斷續(xù)切削時），電動機轉(zhuǎn)速波動較小。即要求在大力矩、強過載能力的基礎上實現(xiàn)寬范圍無級變速</p><p>　　3.精度這里主要指主軸回轉(zhuǎn)精度。并具有足夠的剛度和抗振性，具在較好的熱穩(wěn)定性，即主軸的軸向和徑向尺寸隨溫度變化較小。</p><p>　　4.動態(tài)響應性要求主軸升降速時間短，調(diào)速時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。對有的機床需同時能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)切削，則要求換向時均可進行自動加減速控制，即要求

63、有四象限驅(qū)動能力。</p><p>　　3.1.3主軸電動機選型</p><p>　　查機電一體化手冊車削功率在5-8kw之間根據(jù)切削功率PC與主傳動鏈的總效率η估算,即P=。主傳動鏈的功率效率η=0.7—0.85， 數(shù)控車床多采用調(diào)速電動機和較短的機械傳動鏈，效率較大，因此取=0.78,則估計P在6.41kw~10.25kw.之間。</p><p>　　數(shù)控車床的

64、加工范圍一般都比較大，切削功率PC可根據(jù)有代表性的加工情況，由其主切削抗力</p><p><b>　　PC=KW</b></p><p>　　---主切削力的切向分力，N；</p><p>　　---切削速度N??；</p><p>　　查金屬切削手冊知，以硬質(zhì)合金刀具車削合金結(jié)構(gòu)鋼為例，數(shù)控車床有代表型的主切削力的切

65、向分力大約在2500左右，切削速度取90—250r/min，則知道 </p><p>　　PC=2500120/60000=5kw</p><p><b>　　P==6.4kw</b></p><p>　　考慮到空轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)的功率損失，如各傳動件在空轉(zhuǎn)運行時的摩損功耗，傳動件的攪油和克服空氣阻力功率以及其其它動載荷的摩擦損耗等。<

66、;/p><p>　　CK6140數(shù)控車床床是中等規(guī)格數(shù)控車床，參照國內(nèi)外同類機床的電動機功率，此機床可以選取7.5kw的電動機，考慮到數(shù)控機床變速范圍比較大，選用交流變頻電動機TLD12-YVP112，標稱功率7.5kw，額定轉(zhuǎn)矩60N?m 。</p><p>　　3.2變頻器電動機主軸驅(qū)動裝置</p><p>　　3.2.1 三菱 D700主軸驅(qū)動裝置 </p

67、><p>　　主軸系統(tǒng)主要由主軸驅(qū)動裝置及主軸電動機組成。三菱D700變頻器作為主軸驅(qū)動裝置。本機床采用通用變頻器作為主軸驅(qū)動裝置。</p><p>　　（1）變頻器的工作原理：</p><p>　　變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整

68、流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。</p><p>　?。?）變頻器的調(diào)速：</p><p>　　基于調(diào)速方便、節(jié)能、運行可靠的優(yōu)點，變頻調(diào)速器已逐漸

69、替代傳統(tǒng)的變極調(diào)速、電磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速方式。在推出PWM磁通矢量控制的變頻器數(shù)年后，1998年末又出現(xiàn)采用DTC控制技術的變頻器。ABB公司的ACS600系列是第一代采用DTC技術的變頻器，它能夠用開環(huán)方式對轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進行準確控制，而且動態(tài)和靜態(tài)指標已優(yōu)于PWM閉環(huán)控制指標。直接轉(zhuǎn)矩控制以測量電機電流和直流電壓作為自適應電機模型的輸入。該模型每隔25μs產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通實際值，轉(zhuǎn)矩比較器和磁通比較器將轉(zhuǎn)矩和磁通的實際值與轉(zhuǎn)矩和磁

70、通的給定值進行比較，以確定最佳開關位置。由此可以看出它是通過對轉(zhuǎn)矩和磁通的測量，即刻調(diào)整逆變電路的開關狀態(tài)，進而調(diào)整電機的轉(zhuǎn)矩和磁通，以達到精確控制的目的。</p><p>　　3.2.2 設備的選型方法</p><p>　　1、 根據(jù)負載特性選擇變頻器。如負載為恒轉(zhuǎn)矩負載可選擇西門子MMV/MDV變頻器，F(xiàn)ANUC變頻器，ABB 公司ACS400 系列變頻器等；如負載為風機、泵類負載可選

71、擇西門子ECO 、MM430 變頻器，ABB 公司ACS800 系列變頻器等。</p><p>　　2、選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機的額定功率只能作為參考。另外，應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動機的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機的電流會增加10％而溫升會增加20％左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這種情況，適當留有

72、余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。</p><p>　　3、變頻器若要長電纜運行時，此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。</p><p>　　4、當變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺電機時，一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另

73、外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為V/F 控制方式，并且變頻器無法實現(xiàn)電動機的過流、過載保護，此時需在每臺電動機側(cè)加熔斷器來實現(xiàn)保護。</p><p>　　5、對于一些特殊的應用場合，如高環(huán)境溫度、高開關頻率、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。</p><p>　　6、使用變頻器控制高速電機時，由于高速電動機的電抗小，會產(chǎn)生較多的高次諧波。而這些高次諧波會使變

74、頻器的輸出電流值增加。因此，選擇用于高速電動機的變頻器時，應比普通電動機的變頻器稍大一些。</p><p>　　7、 變頻器用于變極電動機時，應充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運行中進行極數(shù)轉(zhuǎn)換時，應先停止電動機工作，否則會造成電動機空轉(zhuǎn)，惡劣時會造成變頻器損壞。</p><p>　　8、驅(qū)動防爆電動機時，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應將變頻器設置在危

75、險場所之外。</p><p>　　9、使用變頻器驅(qū)動齒輪減速電動機時，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時，在低速范圍內(nèi)沒有限制；在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。因此，不要超過最高轉(zhuǎn)速容許值。</p><p>　　10、 變頻器驅(qū)動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機時，由于繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小，因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起

76、的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。</p><p>　　3.2.3 三菱D700變頻器</p><p>　　本機床采用通用三菱D700變頻器作為主軸驅(qū)動裝置。三菱D700變頻器各端子功能如圖3－1所示。</p><p>　　圖3-1 三菱D700變頻器接線端子說明</p><p>　　變頻器控制端子說明： </p&

77、gt;<p>　　STF：正轉(zhuǎn)啟動。當STF信號ON時為正轉(zhuǎn)，OFF時為停止指令。 </p><p>　　STR：反轉(zhuǎn)啟動。當STR信號ON時為反轉(zhuǎn)，OFF時為停止指令。 </p><p>　　RH、RM、RL：多段數(shù)選擇?？筛鶕?jù)端子RH、RM、RL信號的短路組合，進行多段速度的選擇。根據(jù)輸入端子功能的選擇（Pr.60—Pr.63）可改變端子的功能。</p>&

78、lt;p>　　SD：接點（端子STF、STR、RH、RM、RL）輸入的公共端子。</p><p>　　10：頻率設定用電源，DC5V，允許負荷電流為10mA。</p><p>　　2：頻率設定（電壓信號）。輸入DC0~5V（0~10V）時，輸出成比例：輸入5V（10V）時，輸出為最高頻率。5V/10V切換用Pr.73“0—5V，0—10V選擇”進行。</p><p

79、>　　5：頻率設定公共輸入端。</p><p>　　3.2.4 變頻器主軸伺服驅(qū)動電路</p><p>　　如圖3-2所示，采用三相交流380V電源供電；速度指令由0、L腳輸入(在數(shù)控車床上一般由數(shù)控裝置或PLC的模擬量輸出接口輸入)，指令電壓范圍是0-10V；主軸電動機的啟動/停止以及旋轉(zhuǎn)方向由繼電器KA1、KA2控制，當KA1閉合時電動機正轉(zhuǎn)，當KA2閉合時電動機反轉(zhuǎn)，若KA1、

80、KA2同時都斷開或閉合則電動機停止，也可以定義為KA1控制電動機的啟動和停止，KA2控制電動機的旋轉(zhuǎn)方向。變頻器根據(jù)輸入的速度指令和運行狀態(tài)指令輸出相應頻率和幅值的交流電壓，控制電動機旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖3-2變頻器主軸伺服驅(qū)動圖</p><p>　　數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1 機床進給伺服系統(tǒng)概述</p><

81、p>　　伺服控制系統(tǒng)是聯(lián)接數(shù)控系統(tǒng)與機床的樞紐，其性能是影響數(shù)控機床精度、穩(wěn)定性、可靠性、加工效率等方面的重要因素。</p><p>　　機床進給伺服系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)與機床進給機械傳動機構(gòu)兩大部分組成。對于數(shù)控機床伺服控制系統(tǒng)，按其反饋信號的有無，分為開環(huán)和閉環(huán)兩種位置控制方式。位置控制系統(tǒng)是由伺服驅(qū)動器中的位置控制模塊、速度控制模塊、位置檢測及反饋控制等各部分組成。開環(huán)位置控制不需要位置檢測及反

82、饋，閉環(huán)位置控制需要位置檢測及反饋。位置控制反饋能夠精確地控制機床運動部件的運動，快速而準確地跟蹤指令運動。</p><p>　　4.2 進給伺服系統(tǒng)的選型與控制原理</p><p>　　進給伺服系統(tǒng)主要由各軸進給伺服驅(qū)動裝置及其伺服電動機組成。</p><p>　　伺服驅(qū)動裝置接受從主控制單元發(fā)出的進給速度和位移指令信號，作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，驅(qū)動伺服電電動機，從

83、而通過機械傳動機構(gòu)，驅(qū)動機床的執(zhí)行部件實現(xiàn)精確的工作進給和快速移動。 </p><p>　　臺達的B系列伺服驅(qū)動裝置主要分為SVM、SVM—HV兩種，其中SVM型的一個驅(qū)動裝置最多可帶三個伺服軸，而SVM—HV型的一個單獨驅(qū)動裝置最多可帶兩個伺服軸。而且根據(jù)不同的CNC裝置使用不同的接口類型。</p><p>　　ASDA-B2伺服驅(qū)動裝置接口信號的定義如圖4－1所示。</p>

84、<p>　　圖4－1 ASDA-B2伺服驅(qū)動裝置接口信號的定義</p><p>　　4.3 伺服電機的選型</p><p>　　臺達伺服系統(tǒng)是高性價比高可靠性的CNC系統(tǒng)，。圖 4-2所示為機床水平進給軸示意圖。</p><p>　　圖4-2 水平進給軸示意圖</p><p>　　4.3.1負載力矩的計算</p>

85、<p><b>　　一般計算公式：</b></p><p>　　其中， 加到電機軸上的負載力矩，N·m；F：沿坐標軸移動一個部件所需的力，kgf；L：電機轉(zhuǎn)一圈機床的移動距離（與絲桿螺距有關）； ：滾珠絲桿螺母或軸承加到電機軸上的摩擦力矩。</p><p>　　無論是否在切削，水平軸或垂直軸，F(xiàn) 值取決于工作臺的重量和摩擦系數(shù)。</p>

86、<p>　　=100 +0.05(7000 +50+ 30)= 454 kgf</p><p><b>　　=</b></p><p>　　所選伺服電機其靜態(tài)力矩應大于 6.6N m，參照表 4-2，可以選擇12/2000、22/2000 、C12/2000 等靜態(tài)力矩為12 N·m 或以上的伺服電機。</p><p>

87、　　表4-2 a、aC 和 β 系列部分電機性能參數(shù)表</p><p>　　4.3.2負載慣量的計算</p><p>　　負載慣量的計算一般包括滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動慣量和工作臺的移動慣量等。</p><p>　　轉(zhuǎn)動慣量計算公式：，其中表示物體的比重，；</p><p><b>　　對于本車床：</b></p>

88、<p>　　移動慣量的計算公式：，其中，L表示電機一轉(zhuǎn)工作臺移動的距離。</p><p>　　負載慣量合計 =0.0199+0.0115 =0.021</p><p>　　負載慣量對電機的控制特性和快速移動的加/減速時間都有很大影響，負載慣量過大時，進給軸需要較長時間到達指令的速度，會造成較大的加工誤差 一般來說負載慣量應小于電機慣量或在在電機慣量的 倍以內(nèi) 對于前文提到的幾種伺

89、服電機，通過負載慣量比判定如表4-3所示</p><p>　　表4-3負載慣量比判定</p><p>　　4.3.3加速力矩的計算</p><p>　　將加速度乘以總的轉(zhuǎn)動慣量（電機慣量加負載慣量），其結(jié)果就是加速力矩。然后計算加速力矩開始下降時的速度 r，參照電機的速度 轉(zhuǎn)矩特性圖來分析加速力矩是否在要求的工作區(qū)內(nèi)</p><p><

90、b>　　一般計算公式：</b></p><p>　　其中，：加速力矩，：電機快速移動速度， ：加速時間，：負載慣量，：電機慣量，：位置回路增益</p><p>　　當選擇aC12/2000 電機時，電機慣量=0.64，=2000 r/min</p><p><b>　　= 17.72</b></p><p&

91、gt;　　==1366r/min</p><p>　　其中，：加速力矩開始下降時的速度</p><p>　　由圖4-3 所示的 aC12/2000 電機速度轉(zhuǎn)矩特性圖可知，當加速力矩=17.72、下降速度 =1366 r /min時，處于斷續(xù)工作區(qū)（intermittent operating）內(nèi)，電機 aC12/2000 可滿足加速要求</p><p>　　圖4-

92、3 aC12/2000電機速度轉(zhuǎn)矩特性圖</p><p>　　數(shù)控車床輔助系統(tǒng)設計</p><p>　　5.1數(shù)控車床輔助系統(tǒng)概述</p><p>　　刀架運動是指實現(xiàn)刀架上刀架的轉(zhuǎn)動和刀架的開定位、定位與夾緊的運動，以實現(xiàn)刀具的自動轉(zhuǎn)換。刀架運動是由換刀交流電動機實現(xiàn)的。</p><p>　　5.2 刀架傳動系統(tǒng)</p>&l

93、t;p>　　刀具自動交換裝置可分為兩種，即轉(zhuǎn)塔式和刀庫式。</p><p>　　轉(zhuǎn)塔式刀具交換裝置又分為回轉(zhuǎn)刀架和轉(zhuǎn)塔頭?；剞D(zhuǎn)刀架主要應用于數(shù)控車床和數(shù)控車削加工中心，轉(zhuǎn)塔頭主要應用于數(shù)控鉆、鏜、銑床中。</p><p>　　刀庫式刀具交換裝置又分為刀具與主軸之間直接換刀和用機械手配合刀具庫換刀。刀庫式刀具交換裝置廣泛應用于各類加工中心中，刀具與主軸之間直接換刀與用機械手配合刀具庫換

94、刀其主要區(qū)分在于刀庫的容量不同，用機械手配合刀具庫換刀裝置的容量較大，而刀具與主軸之間直接換刀的刀庫容量受限。它們只是機械運動的方式不同。</p><p>　　數(shù)控車床，作為普通型數(shù)控車床根據(jù)其加工工藝選用四工位電動刀架。</p><p>　　5.2.1數(shù)控車床電動刀架</p><p>　　數(shù)控車床的刀架是車床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，在一 定程度上

95、，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了車床的設計和制造技術水平，所以有如下要求： </p><p>　　(1)轉(zhuǎn)位準確可靠，工作平穩(wěn)安全； </p><p>　　(2)按最短線路就近選擇，轉(zhuǎn)位時間短； </p><p>　　(3)重復定位精度高； </p><p>　　(4)防水、防屑，密封性能優(yōu)良； </p><p>　　(5)夾

96、緊剛性高，適宜重負荷切削。</p><p>　　數(shù)控車床電動刀架的選擇合理與否，直接關系到機床的加工效率與可靠性。小因刀具顫動給加工工件所造成的影響，如工件表面的振紋。</p><p>　　5.2.2 電動刀架連接電路</p><p><b>　　電路分析： </b></p><p>　　當過載情況發(fā)生時，過載保護器的脫

97、扣器脫開，切斷刀架電機電源，使刀架電機立即停止運轉(zhuǎn)，以防止電機燒毀。</p><p>　　正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)交流接觸器之間設計為互鎖保護，防止有兩接觸器同時吸合的情況發(fā)生。</p><p>　　設計安裝三相滅弧器，以消除當交流接觸器吸合與斷開時產(chǎn)生的電弧，以保護交流接觸器與刀架電機。電動刀架連接圖如圖5-1所示</p><p>　　圖5-1 刀架正反轉(zhuǎn)電路</p>

98、;<p>　　如圖5-1我們可看出電動刀架的電路設計并不復雜，在數(shù)控車床設計的過程中我們注意了以下幾點：</p><p>　　注意：過載保護器又稱過電流保護器，需依各類型刀架電機做適當?shù)碾娏髦翟O，（設定值必須嚴格按照刀塔電機外罩的標識設置）。當過載情況發(fā)生時，過載保護器的脫扣器脫開，切斷刀架電機電源，使刀架電機立即停止運轉(zhuǎn)，以防止電機燒毀。并立即檢查過電流的原因，才可使電流保護器復位。</p&

99、gt;<p>　　數(shù)控車床控制界面設計</p><p>　　6.1 VB設計優(yōu)點</p><p>　　VB 是一種可視化的通用編程語言,具有易學 易用,調(diào)試方便,功能強大的特點。目前，用戶圖形界面(GUl)較為流行。VB提供了3種風格GUI：單文檔界面(SDl)、多文檔界面(MDl)、列表式界面(LDl)。其中：單文檔界面(SDl)如Windows自帶的N

100、otepad；多文檔界面(MDl)如常用的Word；列表式界面(LDl)如Windows中的資源管理器。</p><p>　　由于VB編程是基于"消息響應"模型的，也就是說使用VB開發(fā)的是事件驅(qū)動風格的系統(tǒng)，因此，編程工作的主要任務是設計消息響應的子程序。典型的編程工作是：設計當某對象發(fā)生某個事件(如：被單擊)時所做出的響應，這種響應又稱為事件過程。</p><p>　

101、　6.2數(shù)控車床控制面板概述</p><p>　　通常數(shù)控車床的操作面板由機床控制面板和數(shù)控系統(tǒng)操作面板兩部分組成，而對于本次數(shù)控車床的設計，采用VB程序開發(fā)的界面，具有可操作性高，簡單，方便等特點，下面一一做介紹。 </p><p>　　1、機床控制主面板 機床控制面板上的通過各種功能鍵實現(xiàn)對應的功能操作，直接控制機床的動作及加工過程。</p><p><b

102、>　　圖6-1 主控界面</b></p><p>　　2、數(shù)控系統(tǒng)運動操作面板 由運動顯示和運動參數(shù)設置，以及位置顯示等部分組成，其中顯示主要用來顯示相關坐標位置、機床運動狀態(tài)，報警等信息；而參數(shù)設置，可以直接通過鍵盤輸入數(shù)值，操作直觀。按鍵設置上設置有不同的停止模式，適用不同場合，運動操作面板如圖所示。</p><p>　　圖6-2 運動控制界面</p>

103、<p>　　3、數(shù)控系統(tǒng)手動操作面板 本操作面板主要適用于直接對車床的位置的微調(diào)，例如對刀，原點設置，以及回原點操作。</p><p>　　圖6-3 手動控制界面</p><p>　　4、數(shù)控系統(tǒng)I/O操作面板 I/O操作面板主要用來檢測各傳感器的執(zhí)行情況，以及可以通過手動操作，直接觀察動作部件的運動情況。對于機床功能檢測，檢修功能十分方便。</p><p&g

104、t;　　圖6-4 IO檢測控制界面</p><p>　　數(shù)控車床控制器的設計</p><p>　　7.1數(shù)控控制器概述</p><p>　　可編程控制器（以下簡稱PLC）是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置，目前已廣泛應用于各種工業(yè)設備。</p><p>　　可編程控制器是計算機技術與自動控制技術有機結(jié)合的一種通用工業(yè)控制器。&

105、lt;/p><p>　　在此之前，機床的順序控制是以機床當前運行狀態(tài)為依據(jù)，使機床按預先規(guī)定好的動作依次地工作，這種控制方式的實現(xiàn)，是由傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路RLC完成的。RLC是將繼電器、接觸器、按鈕、開關等機電式控制器件用導線、端子等連接起來的電路，以實現(xiàn)規(guī)定的順序控制功能。</p><p>　　數(shù)控機床的控制由數(shù)控裝置和可編程控制器協(xié)調(diào)配合共同完成：數(shù)控裝置主要完成與數(shù)字運算和管理等有關的

106、功能，如零件程序的編輯、插補運算、譯碼、位置伺服控制等； 可編程控制器（以下簡稱PLC）主要完成與邏輯運算有關的一些動作，沒有實現(xiàn)軌跡運動上的具體要求。</p><p>　　運動控制卡是基于PC總線，利用高性能微處理器（如DSP）及大規(guī)模可編程器件實現(xiàn)多個伺服電機的多軸協(xié)調(diào)控制的一種高性能的步進/伺服電機運動控制卡，包括脈沖輸出、脈沖計數(shù)、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、D/A輸出等功能，它可以發(fā)出連續(xù)的、高頻率的脈沖串，通

107、過改變發(fā)出脈沖的頻率來控制電機的速度，改變發(fā)出脈沖的數(shù)量來控制電機的位置，它的脈沖輸出模式包括脈沖/方向、脈沖/脈沖方式。脈沖計數(shù)可用于編碼器的位置反饋，提供機器準確的位置，糾正傳動過程中產(chǎn)生的誤差。數(shù)字輸入/輸出點可用于限位、原點開關等。庫函數(shù)包括S型、T型加速，直線插補和圓弧插補，多軸聯(lián)動函數(shù)等。產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)自動化控制領域中需要精確定位、定長的位置控制系統(tǒng)和基于PC的NC控制系統(tǒng)。具體就是將實現(xiàn)運動控制的底層軟件和硬件集成在一

108、起，使其具有伺服電機控制所需的各種速度、位置控制功能,這些功能能通過計算機方便地調(diào)用。</p><p>　　7.1．1可編程控制器（PLC）的特點：</p><p>　　（1）PLC是一種專用于工業(yè)順序控制的微機系統(tǒng)。為了適應順序控制的要求，PLC省去了微機的一些數(shù)字運算功能，而強化了邏輯運算控制功能，是一種介于繼電器控制和微機控制之間的自動控制裝置；</p><p&g

109、t;　?。?）PLC是專為在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用而設計的，所以具有很強的抗干擾能力。除輸入/輸出部分采用光電隔離的措施外，對電源、運算器、控制器、存儲器等也設置了多種保護和屏蔽。PLC沒有繼電器那種機械觸點，因此，不存在觸點的接觸不良、熔焊、磨損和線圈損壞等故障；</p><p>　?。?）相對于RLC，PLC采用軟件實現(xiàn)用戶控制邏輯，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，很容易裝入機床內(nèi)部或電氣箱內(nèi)，便于實現(xiàn)動作復雜的控制邏輯和數(shù)

110、控機床的機電一體化；</p><p>　　（4）目前大多數(shù)的PLC，均采用梯形圖編程方式。梯形圖與繼電器邏輯控制電路圖十分相似，圖形符號形象直觀、工作原理易于理解和掌握、編程簡單、操作方便、改變程序靈活；</p><p>　?。?）PLC可與編程器、個人計算機等聯(lián)接，可以很方便地實現(xiàn)程序的顯示、編輯、診斷、存儲和傳送等操作。</p><p>　　7.1.2可編程控制

111、器的組成及工作方式：</p><p>　　PLC實質(zhì)是一種專用計算機，它的組成形式基本上與微機相同，主要包括：</p><p>　　微處理器（CPU）、存儲器、用戶輸入/輸出部分、輸入/輸出擴展接口、外圍設備以及電源等。對于內(nèi)裝型PLC，CPU、存儲器、外圍設備、電源等部分一般與CNC裝置共用。</p><p>　　PLC的基本工作方式是順序執(zhí)行用戶程序，每一時刻執(zhí)

112、行一條指令，由于相對于外部電氣信號有足夠的執(zhí)行速度，從宏觀上看是實時響應的。對用戶程序的執(zhí)行一般有循環(huán)掃描和定時掃描兩種，掃描過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，圖9-1為數(shù)控車床中的PLC系統(tǒng)。</p><p>　　圖9-1 數(shù)控車床中的PLC</p><p>　　7.2 PLC選型及I/O接線圖</p><p>　　數(shù)控機床PLC有多

113、種型號有多種型號。根據(jù)控制要求、PLC控制系統(tǒng)選用SIMENSE的S7-200型號，其I/O端子接線圖如圖9-2所示。</p><p>　　圖9-2 I/O接口連接圖</p><p>　　7.3 PLC程序設計</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　兩周的課程設計結(jié)束了，在這次的課程設計中不僅

114、檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。 課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．“千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學

115、會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎． 通過這次數(shù)控機床設計，本人在多方面都有所提高。通過這次設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算