808D数控车床电气控制系统设计控制【说明书+CAD】
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外文资料翻译 1 机床数控改造 一、 数控系统发展简史及趋势 1946 年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6 年后，即在1952 年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 控（ 段（ 1952 1970 年） 早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大， 但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路 搭 成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（ C），简称为数控（ 随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即 1952 年的第一代 959 年的第二代 1965 年的第三代 算机数控（ 段（ 1970 年现在） 到 1970 年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（ 段（把计算机前面应有的 通用 两 个字省略了）。到 1971 年，美国 司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件 用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（ 又可称为中央处理单元（简称 到 1974 年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的 核心部件，故仍称为计算机数控。 到了 1990 年， （个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即 1970 年的第四代 974年的第五代 990年的第六代 C（国外称为 外文资料翻译 2 还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即 ，而我国仍习惯称数控（ 所以我们日常讲的 数控 ，实质上已是指 计算机数控 了。 控未来发展的 趋势 续向开放式、基于 第六代方向发展 基于 具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用 作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。 所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 高速化和高精度化发展 这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化 程度将不断提高。 （ 1） 应用自适应控制技术 数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。 （ 2） 引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 （ 3）引入故障诊断专家系统 （ 4）智能化数字伺服驱动装置 可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。 二、机床数控化改造的必要性 观看改造的必要性 从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这 些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。 由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床外文资料翻译 3 提高 3 7 倍。 由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化， 故被称为实现了 柔性自动化 。 工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要 修配 。 实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。 有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 以上五条派生的好处。 如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。 以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化 还是推行 性制造单元）、 性制造系统）以及 算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 观看改造的必要性 从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、 80 年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、 ，还包括在产品开发中推行 拟制造以及在生产管理中推行 理信息系统）、 等。以 及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到 1995 年只有 而日本在 1994 年已达 因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。 三、机床与生产线数控化改造的市场 床数控化改造的市场 外文资料翻译 4 我国目前机床总量 380 余万台，而 其中数控机床总数只有 台，即我国机床数控化率不到 3。近 10 年来，我国数控机床年产量约为 台，年产值约为 18 亿元。机床的年产量数控化率为 6。我国机床役龄 10 年以上的占 60以上； 10 年以下的机床中，自动 /半自动机床不到 20， 自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占 60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在 10 年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长 ，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 口设备和生产线的数控化改造市场 我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从 1979 1988 年 10 年间，全国引进技术改造项目就有 18446项，大约 美元。 这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境 。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。 这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点 ，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。 四、数控化改造的内容及优缺 外改造业的兴起 在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个 永外文资料翻译 5 恒 的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（ 。从事再生业的著名公司有： 程公司、 宝）服务集团、 备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（ 。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。 控化改造的内容 机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点： 其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； 其二是 ，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成 床、 三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的 统以最新 行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。 控化改造的优缺 少投资额、交货期短 同购置新机床相比，一般可以节省 60 80的费用，改造费用低 。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的 1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高 2 3 倍，与购置新机床相比，只能节省投资 50左右。 械性能稳定可靠，结构受限 所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。 悉了解设备、便于操作维修 购买新设备时，不了解新设备 是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了外文资料翻译 6 解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。 充分利用现有的条件 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。 以采用最新的控制技术 可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。 五、数控系统的选择 数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。 进电机拖动的开环系统 该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的 位移精度较低。 该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。 步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统 该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动 功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。 /直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统 半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。 外文资料翻译 7 当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国 司、日本 司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机 床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。 选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。 六、数控改造中主要机械部件改装探讨 一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。 动导轨副 对数控车床来说，导 轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。 轮副 一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。 动丝杠与滚珠丝杠 丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精 度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于 6 级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。 滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在 90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。 全防护 效 率 必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及 硬砂粒进入外文资料翻译 8 滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。 七、机床数控改造主要步骤 造方案的确定 改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括： 械修理与电气改造相结合 一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改 造成功的基础。 易后难、先局部后全局 原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆 (局部改造情况下 )。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管，以备万一改造不成功或局部失败时恢复使用。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。切忌大手大脚，乱扔乱放。 理安排新系统位置及布线 根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。连线工作 必须分工明确，有人复查检验，以确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可靠美观。 试 调试必须按事先确定的步骤和要求进行。调试人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决问题。调试中首先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故发生。调试现场必须清理干净，无多余物品；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加载；能模拟试验的，先模拟后实动；能手动的，先手动后自动。 收及后期工作 验收工作应聘请有关的人员共同参加，并按已制定的验收标准进行。改造的后期工作也很重要，它有利于项目技术水 平的提高和使设备尽早投产。验收及后期工作包括： 外文资料翻译 9 床机械性能验收 经过机械修理和改造以及全面保养，机床的各项机械性能应达到要求，几何精度应在规定的范围内。 气控制功能和控制精度验收 电气控制的各项功能必须达到动作正常，灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能 (如步进尺寸等 )与标准计量器具 (如激光干涉仪、坐标测量仪等 )对照检查，达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比，获得量化的指标差。 件切削验收 可以参照国内外有关数控机床切削试件标准，在有资格的操 作工、编程人员配合下进行试切削。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，一般不宜采用产品零件作试件使用。 纸、资料验收 机床改造完后，应及时将图纸 (包括原理图、配置图、接线图、梯形图等 )、资料 (包括各类说明书 )、改造档案 (包括改造前、后的各种记录 )汇总、整理、移交入档。保持资料的完整、有效、连续，这对该设备的今后稳定运行是十分重要的。 结、提高 每次改造结束后应及时总结，既有利于提高技术人员的业务水平，也有利于整个企业的技术进步。 八、数控改造几个实例 1、用 10M 改造 床 1998 年，公司投入 20 万元，用德国西门子 810M 数控系统、 611A 交流伺服驱动系统对公司的一台型号为 铣床进行 X、 Y、 Z 三轴数控改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的三轴在机械上采用了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、 序的编制与调试、机床大修，最后是整机的安装和调试。铣床改造后，加工有效行程 X/Y/Z 轴分别为880/270/280 大速度 X/Y/Z 轴分别为 5000/1500/800 mm/动速度X/Y/Z 轴分别为 3000/1000/500 mm/床加工精度达到 床的三坐标联动可完成各种复杂曲线或曲面的加工。 2、用 步进驱动系统改造 床 外文资料翻译 10 1999 年，公司投入了 8 万元，采用广州数控设备厂生产的 控系统、 合式步进驱动单元对公司的一台加长 床的 X、 Z 两轴进行改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的两轴在机械上采用了滚轴丝杆及同步带传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和调试。车床改造后，加工有效行 程 X/Z 轴分别为 390/1400 大速度X/Z 轴分别为 1200/3000 mm/动速度为 400mm/动快速为 X/Z 轴分别为 1200/3000 mm/床最小移动单位为 3、用 交流伺服驱动系统改造 床 2000 年，用广州数控设备厂生产的 控系统、 流伺服单元及 4 工位自动刀架对电机分厂的一台 床 X、 Z 两轴进行数控改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的两轴在机械上采用了滚轴丝杆及同步带传动机构。整个 改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和调试。车床改造后，加工有效行程 X/Z 轴分别为 390/730 大速度 X/Z 轴分别为 1200/3000 mm/动速度为 400mm/动快速为 X/Z 轴分别为1200/3000 mm/床最小移动单位为 4、用 02S 改造 床 2000 年，公司投入 12 万元，用德国西门子 802S 数控系统、步进驱动系统对公司的另一台型号为 铣床进行 X、 Y、 Z 三轴数控改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改 造的三轴在机械上采用了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修，最后是整机的安装和调试。铣床改造后，加工有效行程 X/Y/Z 轴分别为 630/240/280 大速度 X/Y/Z 轴分别为 3000/1000/600 mm/动进给速度 X/Y/Z 轴分别为 2000/800/500 mm/小移动单位为 九、数控改造中的问题和建议 通过几台机床的数控改造工作后，发现工作中也存在许多问题，主要表现在： 一是各部门、开发人员职责不明朗，组织混乱，严重影响了改造 进度； 二是制定的工作进程和计划大多只是凭经验制定，不太合理； 三是相关人员的培训工作没有到位，导致机床改造后工艺人员不会编程、操作人员对机床操作不熟练等问题。 综合以上问题，有几点建议： 一是负责改造的员工职责明确，奖罚分明，充分调动员工的积极性； 外文资料翻译 11 二是培养一批高素质的应用和维护人员，选派人员外出进修，学习先进技术； 三是要注重用户使用、维护数控系统的技术培训，建立国内外数控技术资源库。 南京工程学院 先进制造技术工程中心 本科毕业设计（论文）开题报告 毕业设计的 内容和意义 毕业设计的具体内容： 1、外围电路设计 2、 序设计 3、电气原理图设计 4、安装布置图及接线图设计 5、参数设置及调试 6、翻译有关英文资料 7、 毕业设计的意义：数控机床是典型的机电一体化产品，它综合了电子计算机、自动控制、自动检测、液压与气动以及精密机床等方面的技术。数控机床的高精度、高效率决定了发展数控机床是当前中国机械制造业技术改造的必由 之路，是未来工厂自动化的基础。 文献综述 数控机床电气系统包括交流主电路、机床辅助功能控制电路和电子控制电路，一般将前者称为强电，后两者称为弱电。强电是 24V 以上供电，以电气元件、电力电子功率器件为主组成的电路 ;弱电是 24V 以下供电，以半导体器件、集成电路为主组成的控制系统电路。数控机床的主要故障是电气系统的故障，电气系统故障又以机床本体上的低压电器故障为主。数控机床对电气系统的基本要求 ： 数控机床是长时间连续运转的设备，本身要具有高可靠性。因此，在电气系统的设计和部件的选用上普遍应用了可靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟的，而且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。 2. 紧跟新技术的发展 在保证可靠性的基础上，电气系统还要具有先进性，如新型组合功能电气元件的使用、新型电子电器及电力电子功率器件的使用等。 3. 稳定性 要在电气系统中采取一系列技术措施，使其造应较广泛的环境条件，如要能适应交流供电系统电压的波动，对电网系统内的噪声干扰有一定的抑制作用， 同时还应符合电磁兼容的国家标准要求，系统内部既不相互干扰，还能抵抗外部干扰，也不向外部辐射破坏性干扰等。 4. 安全性 电气系统的连锁要有效 ;电气装置的绝缘要保证完好，防护要齐全，接地要牢靠，以使操作人员的安全有保证 ;电气部件的防护外壳要具有防尘、防水、防油污的功能 ;电柜的封闭性要好，能防止外部的液体溅人电柜内部，防止切屑、导电尘埃的进入 ;电柜内的所有元件在正常供电电压下工作时不应出现被击穿的现象，并且应有预防雷电袭击的功能 ;经常移动的电缆要有护套或拖链防护，防止缆线磨断或短路而造成系统故障 ;要有抑制内部部 件异常温升的措施，特别是在夏季，要有强迫风冷或制冷器冷却 ;要有防触电、防碰伤设施。 5. 方便的可维护性 易损部件要便于更换或替换。保护元器件的保护动作要灵敏，但也不能有误动作。一旦故障排除后，功能要能恢复。 6. 良好的控制特性 所有被控制的电动机起动要平稳、响应快速、特性硬、无冲击、元震动、无振荡、无异常数控机床电气检修噪声、无异常温升。 7. 运行状态明显的信息显示 电气系统要用指示灯做操作显示，电气元件要有状态指示、故障指示，有明显的安全操作标识。 8. 操作的宜人性 电气系统要体现人性化设计，如操 作部位应与人体平均高度、距离相适应，体现操作方便、舒适、便于观察的特点，尤其是要能随时摸得到急停按钮，保证紧急情况下的快速操作动作 ;机床电器颜色不仅要符合标准，还要美观、明显。参考文献： 1金亮等 M中国建筑工业出版社 2许翏 用 M:机械工业出版社 3汪木兰数控原理与系统 M械工业出版社 4 西门子（中国）自动化与驱动集团 7京航空航天大学出版社 5 鲁远栋 . 机床电气控制技术 M子工业出版社 6 刘树青数控机床故障诊断与维修 M民邮电出版社 7 余雷声 用 M械工业出版社 8 of 999 研究内容 设计一种用于 808D 数控车床电气控制系统装置。要求对装置整体进行规划，对电气控制台进行详细设计，装置 西门子系统，采用西门子相关型号的伺服放大器、 元等设备、以及其他电气控制元件，构成与真实数控加工中心功能相同的电气控制系统，并编写相应的 制程序，设置相关数控参数，使之可以控制四只伺服电机和一只主轴电机，实现插补加工运动；并处理各种行程开关、传感器、继电器、电磁阀等输入输出开关量，实现辅助功能。 研究计划 第 3 周 (析任务要求，撰写开题报告第 4 周 (分析任务要求，完成电气控制系统方案设计第 5 周 (完成开题报告（含文献综述等）及外文材料翻译第 6 (电气原理图设计第 8 周 (气原理图设计、元器件选型第 9 (安装布置图及接线图设计第 11 (参数设置及调试第 13 周 (递交论文初稿第 14 周 (修改论文并定稿第 15周（ 论文评审与答辩资格确定第 16 周（ 业设计（论文）答辩 特色与创新 应用了 术，使生产线实现高效、低成本、高质量自动化生产。 指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见 系部意见 主任签名： 年 月 日 教学主任签名： 年 月 日 南京工程学院 毕业设计 (论文 )撰写格式 （理工科用） 毕业设计 (论文 )不仅 是学生学习、研究与实践成果的全面总结， 不仅 是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。为了 规范我院毕业设计（论文）的整理归档， 特制订 南京工程学院 毕业设计 (论文 )撰 写 格式 。 一、毕业设计 (论文 )的内容及格式要求 毕业设计 (论文 )应包含封面、任务书、评语表和毕业设计说明书 (正文 )几个部分。其中，毕业设计说明书是体现毕业设计（论文）质量的主体，也是学生毕业设计（论文）的最终成果之一，对 毕业设计说明书（正文）的撰写内容及格式要求如下： 1内容要求 要求毕业设计说明书项目齐全，概念清楚、语言流畅、文字精炼、内容正确、条理分明、结构严谨；标点符号清楚、准确；对方案的分析与论证，要观点鲜明、结论正确；对资料选用、数据测试、参数计算，应力求准确。 毕业设计说明书或论文应由摘要、目录、前言、正文、结论、参考文献、致谢和附录等几部分组成。 （ 1）中、英文摘要 中文摘要 200左右，包含关键词，并译成英文。英 文摘要以 250个左右实词为宜。 中文、英文各一页 。 （ 2）目录 建议采用自动生成的目录。操作方法：文件（菜单上）插入引用索引和目录。 （ 3）前言 前言应说明选择的题目，提出选题的依据，进行课题调查与资料收集过程，研究该题目的背景，选题状况简介，以及协作人员和其他应说明的问题。 （ 4）正文 正文是毕业设计说明书的主体部分，包括所选题目的理论分析、方案论证、实验数据、计算结果、图表分析、资料运用和结论性意见等。说明书字数要求工程类本科在 字以上，专科在 1 万字以上 。 每位学生在完成毕业设计 (论文 )的同时，要求 查阅文献资料，一般在 8 篇以上，其中要有一篇外文资料， 翻译 印刷字符（或译出 3000 汉字）以上的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题（译文连同原文单独装订成册） 。 （ 5）结论 结论一般包括研究成果、建议和建议被采纳的可能性。 （ 6）参考文献 参考文献应列出撰写论文时参考了哪些主要书刊、资料。包括书刊名称、作者、出版单位及时间等。 一般做毕业设计 (论文 )的参考文献不宜过多，但应列入主要的文献可 10 篇以上，其中外文文献在 2 篇以上。 其编排格式见范本。 （ 7）致谢 谢辞应以简短的文字对在课题研究和论文撰写过程中曾直接给予帮助的人员（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意。 这部分内容也可以不要。 （ 8）附录 附录是对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）的附录中，例如公式的推演、编写的程序等；如果文章中引用的符号较多时，便于读者查阅，可以编写一个符号说明，注明符号代表的意义。一般附录的篇幅不宜过大。 2格式要求 （ 1）编排格式 正文部分每一章节的编号和各级标题的格式应保持前后一致。 （ 2）打印格式 毕业设计（论文）要求一律采用计算机打印。打印格式基本要求如下： 页面设置：（操作方法：文件（菜单上）页面设置） 纸型： 准纸； 方向：纵向 页边距：上 下 左 3 右 页眉： 2.4 页脚： 2 格式： 正文行间距： 22 磅 (操作：格式段落行距固定值设置值 22 磅 ) 标题行间距： 32 磅 字间距：加 宽 (操作：格式字体间距加宽磅值 字体、字号：（操作方法：格式（菜单上）字体） 大标题：黑体、三号； 小标题：黑体、四号； 正文部分：宋体、小四； 页眉：隶书、四号，居中排列； 页眉内容为：“南京工程学院毕业设计说明书（论文）” 页脚：宋体、五号，居中排列，页脚内容为页码。 图表要求：图表整洁，布局合理，不准徒手画，必须按国家规定的绘图标准绘制。 二、论文资料的装订 毕业设计说明书 (论文 )的装订在各教学系部的指导下，由学生按规定顺序：毕业设计说明书 (论文 )封面任务书评语表中文摘要英文摘要目录前言正文结论参考文献致谢附录自上而下依次装订，要求整齐、清洁；绘制的 纸折叠后另行装订，再与 译文及原文影印件、工程图纸、软盘等一起 塑料盒内。而后统一编号存放在系资料室 。 三、毕业设计说明书（论文）范本见附件 7。 课题名称 808D 数控车床电气控制系统设计 控制 原始数据 系统采用西门子 808D 数控系统，主轴电机 给轴电机额定转矩 床分辨率 毕业设计 (论文 )的内容和要求 (包括技术要求、图表要求以及工作要求等 )： 1）调研并熟悉课题及有关资料，写出开题报告 2） 数控车床电气控制系统方案设计 3） 数控车床电气控制原理图、接线图设计 4） 数控车床主要参数设置及调试 5）翻译有关英文资料 6）撰写毕业设计说明书 毕业设计应完成的技术文件： 1）开题报告 2）英文资料翻译，不少于 2000 汉字 3）电气原理图、安装布置图及接线图各一份 4）毕业设计说明书，不少于 字 主要参考文献： 金亮等 M中国建筑工业出版社 ,2006. 2）许翏 用 M:机械工业出版社 ,2005. 3）汪木兰数控原理与系统 M械工业出版社， 2004. 4) 西门子（中国）自动化与驱动集团 7 北京：北京航空航天大学出版社， 2004. 5) 鲁远栋 . 机床电气控制技术 M子工业出版社 6) 刘树青数控机床故障诊断与维修 M民邮电出版社， 2009. 7) 余雷声 用 M械工业出版社 8) of 999 开题报告和外文翻译不需要了 5 月 3 号给 我一张电气控制图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 1 摘要 数控技术发展飞速的今天，数控技术在现代制造业发挥越来越重要的作用， 数控机床是数控制造业的核心，本文主要介绍了对数控车床的电气系统设计的过程。 本设计以 床为载体，对其数控电气系统经行详细设计。其内容包括强电设计、弱电设计、 入输出及接口设计，本设计选用西门子 808D 数控系统。最后 绘制出整个机床的电气系统原理图等。 本设计给出了整个机床的原理图绘制过程，重点部分模块化，较详细地介绍了各个部分的功能及用途。分为 380制回路， 轴驱动模块和进给伺服驱动模 块，并介绍了相关的电气知识。 通过本设计说明书可以基本上掌握数控车床的电气原理，以及基本的电气常识，使读者无论是从整体上还是各个模块中都能够了解到数控车床相关的一系列电气知识。 关键词 ： 数控系统 ；数控车床； 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 2 he at is a of to of as of C a a 08D to to of to in of Is 80 Vs LC a a to a of of NC NC 京工程学院毕业设计说明书（论文） 3 目录 摘要 目录 第一章 绪 论 言 外数控系统的发展趋势 一代数控系统采用开放式体系结构 一代数控系统控制性能大大提高 控系统向软数控方向发展 国数控技术的发展 控车床主简介 第二章 西门子 808D 数控车床系统 1 门子 808D 系统简介 1 机界面 3 给系统 3 轴驱动系统 3 架控制系统 4 柜设计及电源选用 4 设计电柜时应注意以下事项： 4 4源选用 5 控系统各部分的连接及接口 5 统的接线 5 口布置 5 第三章 控车床的基本组成和工作原理 7 控车床组成 7 控车床工作原理 9 控车床运动分析 0 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 4 控车床电气系统简述 1 第四章 控车床硬件系统设计及元件选型 5 轴驱动系统 5 轴电动机 5 轴电动机选型 5 床进给伺服系统 6 控车床对伺服驱动进给系统的要求 7 服电机的选型 8 制电路原理图设计 1 80V 系统强电控制回路 1 源回路 3 用电器元件的选型 4 压电器选型的一般原则 4 路器的选型 4 动机保护用自动开关的选型 5 断器选型 5 触 器的选型 5 继电器的选型 6 间继电器 6 控车床控制面板 7 第五章 计及参数设置 9 基本结构及工作原理 9 床的联接方式 0 工代码在 的实现方法 1 功能代码的实现方法 1 功能代码实现方法 2 序的模块化设计 2 入输出地址分配 2 数设置 4 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 5 数设置 4 床参数设置 5 第六章 结 论 7 致 谢 8 参考文献 9 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 6 第一章 绪 论 言 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端 工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术，世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 外数控系统的发展趋势 1952 年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了 46 年历程。数控系统由当初的电子管式起步 ，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式 小规模集成电路式 大规模集成电路式 小型计算机式 超大规模集成电路 微机式的数控系统。到本世纪初，数控系统的总体发展趋势是：数控装置由 展；广泛采用 32 位 成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展； 置向人工智能化方向发展；采用新型的自动编程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高。总之，数控系统在不断发展的过程中，功能越来越 完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高 1。国外新一代数控系统的发展趋势是 2-4。 一代数控系统采用开放式体系结构 进入 90 年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用 丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发展。开放式体系结构利用多 优势，南京工程学院毕业设计说明书（论文） 7 能够实现故障自动排除，增强通信功能，提高进线、联网能力。开放式 体系结构的新一代数控系统，由于其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大大缩短。 一代数控系统控制性能大大提高 数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机 理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。 控系统向软数控方向发展 现在，实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型。 （ 1）传统数控系统，如 统、 统等，这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。目 前，这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展，传统数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。 （ 2） “C”结构的开放式数控系统，如 16i 系统、 40D 系统、 统、 60 等数控系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性，但由于它的 分仍然是传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大，价格昂贵。 （ 3） “ 构的开放式数控系统。它由开放体系结构运动控制卡和 种运动控制卡通常选用高 为 有很强的运动控制和 本身就是一个数控系统，可以单独使用，它开放的函数库供用户在台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被南京工程学院毕业设计说明书（论文） 8 广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国 司用 轴运动控制 卡 构 造 的 控 系 统 、 日 本 司 用 三 菱 电 机 的造的 。 （ 4） 开放式数控系统这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性，它的 件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部 I/O 之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在 台上，利用开放的 发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统，与前几种数控系统相比， 开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。 这四种数控系统 分别代表了数控技术的不同发展阶段，对不同类型的数控系统进行分析后发现，数控系统不但从封闭体系结构向开放体系结构发展，而且正在从硬数控向软数控方向发展。 国数控技术的发展 我国数控技术起步于 1958 年，发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段是封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是实施产业化的研究，进入市场竞争阶 段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步 5。目前我国数控技术的发展已由研究开发阶段向推广应用阶段过渡，也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。现已出现了一批能百台成批量生产数控机床、数控系统的企业。在数控技术软件上，一些单项技术已接近国外水平。 纵观我国数控技术 50 多年的发展历程，总体来看取得了以下成绩：（ 1）奠定基础，基本掌握了现代数控核心技术。（ 2）初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、广州数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。（ 3）建立了一 支数控研究、开发、管理人才队伍。 我国数控技术在发展上取得了六个方面的跨越： 可供应网络化、集成化、柔南京工程学院毕业设计说明书（论文） 9 性化的制造设备，可服务器上实现加工对象的实体造型，并生成加工程序，自动传送到各台机床进行加工； 5 轴联动联动的数控机床更加成熟； 进入世界高速数控机床生产国行列。机床采用电主轴，主轴最高转速达 200000r/进入高精度、高精密数控机床生成国行列； 进入全数控化螺旋齿轮切齿机生产行列，使中国成为继美国、瑞士、德国之后的第四个能生产这类机床的国家； 关联杆系（虚拟轴）开始走向实用化。 控车床主简介 不同制造厂商制造的 控车床选用的数控系统不同，其中包括 川 世界知名公司的数控系统。本次设计的 控车床采用 控系统； 动器 等系统。 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。 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 （ 8）大孔径主轴，其主轴通孔直径 60，能通过较大直径的棒料。主轴扭矩大，南京工程学院毕业设计说明书（论文） 10 刚性强，可强力切削。 （ 9）独立放置的操纵箱可纵向滑移，便于操作者就近对刀，操纵箱面板采用触摸式按键，美观可靠。 （ 10）配有内冷却，不抬起刀架更有利于加工工件及防止冷却液飞溅。 （ 11）床鞍及滑板导轨结合面采用 “贴塑 ”处理，移动部件可实现微量进给，防止爬行。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 11 第二章 西门子 808D 数控车床系统 西门子 808D 数控 车床系统由西门子 808D 数控系统、步进进给系统、主轴驱动系统、刀架等组成 。 门子 808D 系统 简介 08D 数控系统是西门子公司开发的数控系统，用于数控车床、数控铣床、加工中心、数控磨床等。 得益于集成的数控系统设计， 08D 将系统接口数减到最少。前面板防护等级达到 使在恶劣的环境下， 08D 依然可以保证最长的使用寿命。 除了坚固耐用的特点，人性化操作也是 08D 的一大优点。机械按键确保了日常参数输入的最大 便利性，而热键和软菜单键则使得数控系统操作更加直观。另外，通过前面板上的通用 口就可以方便地进行数据传输，并且可以连接电脑键盘，使得对工件程序的编辑更加便利。 08D 配 立操作面板与 床操作面板，色 显示 ， 640480 的分辨率 。集成 基于 7 大可以控制 72 点输入与 48 点输出， I/O 模块与 通过总线连接；系统体积小，结构紧凑，性能价格比高。数控系统与外部模块的连接，见图 2 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 12 图 统结构图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 13 示区 软件开关区 机界面 数控系统的人机界面由显示器、操作面板、机床控制面板组成，见图 图 统操作面板 编程和机床控制动作的按键以及 寸 示器。工作方式选择 (6 种 )，进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式 进行操作。 给系统 进给系统 的驱动模块 采用的是（ 60 无风扇、带有涂 层的电路板的设计可以使其经受住恶劣环境的考验 。 进给系统的电机采用 服电机 。 能数据如下： 额定转矩 4 6 10 额定速率 2000 码器， 脉冲倍频的 13 位分辨率） 轴驱动系统 主轴驱动系统采用的是 120，是目前 用 的交流数字式伺服驱动系统，采用模块化安装方式，主轴与各伺服驱动单元共用电源。用于进给驱盘 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 14 动的伺服驱动模块有单轴与双轴两种结构型式，带有 P 总线接口。驱动器内部带有 易失可擦写存储器 )，用于存储系统软件与用户数据，驱动器的调整、动态优化可以在 境下，通过 软件自动进行，安装、调整十分方便。驱动器由整流电抗器 (或伺服变压器 )、电源模块 (NE 功率模块 ( 611 控制模块等组成：电源模块自成单元，功率模块、 611 控制模块、 P 总线接口模块组成轴驱动单元。各驱动器单元间共用 611 直流母线与控制总线，并通过 P 总线，与08D/810D/840S/808D 系统相连接，组成数控机床的伺服驱动系统。 架控制系统 刀架是经济型的四方位简易刀架，它的机械结构简单，调试和使用方便，结构如图 示。其功能为：有四个刀位，能装夹四把不同的功能刀具，方刀架回转90时，刀具变换一个位置，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工 程序指令控制。 图 工位转位刀架 柜设计及电源选用 设计电柜时应注意以下事项： (1)电柜应有冷却或通风装置，在使用风扇时必须在进气窗口安装防尘过滤网； (2)电柜中的所有部件必须安装在无油漆的镀锌金属板上； (3)电柜的防护等级为 (4)接地应遵守国标 12000“机械安全机械电气设备第 1 部分：通用技术条件 ； (5)电柜中布线时，交流电源线 (如 85220380及变频器到主南京工程学院毕业设计说明书（论文） 15 轴电机的电缆 )必须与 24缆和信号线电缆分开走线； (6)系统直流稳压电源 24前需接入隔离变压器 (控制变压器 380220400步进驱动 85须采用独立的隔离变压器 (驱动变压器3805列 )。两个变压器的初级不可以接 入到 380同一相。 (7)现场没有良好接地的情况下，控制变压器必须为浮地设计，但此时任何与 如 )，其 220源必须连接到控制变压器。 4源选用 制器采用 24V 直流供电，系统可在 24V 一 15至 J+20之间正常工作。直流电源的质量是系统稳定运行的关键，所以在选择电源时，其输出波形应如图 4所示。 24按照 款 6 4，因此我们选用西门子配套的 24V 直流稳压电源。 数字 输入和输出所需的 24独立的 24V 直流电源，而不能与 制器共用同一个 24压电源。所有输入信号必须为电平信号，即 “0”电平 5 “1”电平 11V 30悬空和高阻信号均为 “0”电平。 控系统各部分的连接及接口 统的接线 08D 制器与 伺服驱动电机 的连接 。连接电缆必须使用屏蔽电缆。在系统一侧，电缆内屏蔽层必须与插头中的金属壳相连，为了使模拟量的指令值信号免受低频信号的干扰，驱动一侧的屏蔽不能接地。 口布置 (1)分 (a)源接口（ 3 芯螺钉端子块，用于连接 24V 负载电源。 (b)口（ 9 芯 D 型插座。 (c) 量系统接口（ 3 个 15 芯 D 型插头，用于连接增量型编码器（ (d)轴接口（ 15 芯 D 型插座，用于连接一个主轴式增量编码器。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 16 (e)动接口（ 50 芯 D 型插座，用于连接具有包括主轴在内最好 4个模拟驱动的功率模块。 (f)轮接口（ :10 芯插头，用于连接手 轮。 (g)字输入（ 10 芯插头，用于连接 电器。 (2) 部分 (a) 10 芯插头，用于连接数字输入。 (b) 10 芯插头，用于连接数字输出。 (3)调试开关 (4)保险丝 部设计可以是用户方便的更换。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 17 第 三 章 控车床的基本组成和工作原理 控车床组成 数控车床一般由输入输出设备、 置（或称 元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 电气控制装置、辅助装置、机床本体 及测量反馈装置组成。车床数控系统的组成框图如图 示。 图 控系统组成框图 、机床本体 图 床实体图 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、电 气 回 路 辅 助 装 置 轴伺服单元 操 作 面 板 主轴驱动装置 进给驱动装置 测量反馈装置 进给伺服单元 输入 /输出 设 备 计算机 数 控 装 置 机 床 本 体 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 18 工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。 、 元 元是数控机床的核心， 元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。 元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。 输入 /输出设备 输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用 络通讯串行通信的方式输入。 输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参 数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。 伺服单元 伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。 驱动装置 驱动装置把经放 大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。 伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置， 以，伺服驱动系统是数控机床的重要组南京工程学院毕业设计说明书（论文） 19 成部分。 可编程控制器 可编程控制器 (是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用 而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑控制器 ( 当 于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器 ( 。 成为数控机床不可缺少的控制装置。 调配合，共同完成对数控机床的控制。 测量反馈装置 测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或 丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给置，供 置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。 控车床工作原理 使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格 式 编写成加工程序 ; 然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。 控车床的技术参数： 床身上最大工件回转直径 :400 拖板上最大工件回转直径 :200 最大工件长度 : 1000 最大车削长度 : 850 主轴转速范围 (变频 ): 40 1800r/实现无级调速及恒线速切削。 主轴通孔直径 : 52 X 向行程： 220 Z 向行程： 1000 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 20 快速进给速度 X/Z: 6000/8000mm/转切削进给量 r 进给电机扭矩 (功率 ): X 向 4Z 向 6位精度 (全程 )： X 向 Z 向 复定位精度 : X 向 Z 向 架套筒内孔锥度 : 莫氏 5 号 脉冲当量： 高加工精度： 面粗糙度： 工位电动刀架 刀杆截面尺寸： 255轴电动机 000r/刀台电动机 500r/滑电动机 400r/却电动机 900r/座套筒压紧力 90000N 尾座套筒直径 ： 85 尾座套筒行程 ： 110 控车床运动分析 数控车床的运动系
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