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基于 840 曲轴 数控系统 设计 应用 机械设计 图纸 文档

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湖北汽车工业学院毕业设计（开题报告）电气工程系毕业设计开题报告课题名称：基于840D的曲轴内铣数控系统设计及应用姓 名： XX班 级： XX学 号： XX指导老师： XX2008年3月15日课题开题报告1课题来源FKP20系奥地利GFM公司生产的最具代表性的曲轴固定式内铣机床，曲轴一次装卡可以完成主轴颈或连杆颈的初加工。东风康明斯发动机有限公司拥有2 台FKP20 曲轴内铣机床,1 台用于主轴颈加工,1 台用于连杆颈加工,曲轴经内铣加工后即进入磨床磨削工序。此2 台机床经10 余年的使用后,系统不同程度地出现老化、控制系统故障增多等问题。本课题将针对FKP20曲轴内铣数控改造的需要，选用西门子840D数控系统构建新型曲轴内铣控制系统。2国内外现状一、SINUMERIK 840D 数控系统性能SINUMERIK 840D 是西门子公司20 世纪90 年代推出的高性能数控系统。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880 和840C 的三CPU 结构：人机通信C P U（M M C - C P U）、数字控制CPU（NC-CPU）和可编程逻辑控制器CPU（PLC-CPU）。三部分在功能上既相互分工，又互为支持。在物理结构上，NC-CPU 和PLCCP U 合为一体， 合成在N C U（Numerical Control Unit）中，但在逻辑功能上相互独立。S I N U M E R I K840D 主要技术特性如表1 所示。相对于前几代系统，SINUMERIK840D 具有以下几个特点：（1）数字化驱动在SINUMERIK 840D 中，数控和驱动的接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。（2）轴控规模大最多可以配31 个轴，其中可配10个主轴。（3）可以实现五轴联动SINUMERIK 840D 可以实现X 、Y、Z、A、B 五轴的联动加工，任何三维空间曲面都能加工。（4）操作系统视窗化SINUMERIK 840D 采用Windows95 作为操作平台，使操作简单、灵活，易掌握。（5）软件内容丰富功能强大SINUMERIK 840D 可以实现加工（Machine）、参数设置（Parameter）、服务（Services）、诊断（Diagnosis）及安装启动（Start-up）等几大软件功能。（6）具有远程诊断功能如现场用PC 适配器、MODEM 卡，通过电话线实现SINUMERIK 840D 与异域PC 机通信，完成修改PLC 程序和监控机床状态等远程诊断功能。（7）保护功能健全 SINUMERIK 840D 系统软件分为西门子服务级、机床制造厂家级、最终用户级等7个软件保护等级，使系统更加安全可靠。（8）硬件高度集成化 SINUMERIK 840D 数控系统采用了大量超大规模集成电路，提高了硬件系统的可靠性。（9）模块化设计 SINUMERIK 840D 的软硬件系统根据功能和作用划分为不同的功能模的诊断及维修等。网络化数控装备是近年来机床发展的一个热点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式，如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床) 、线( F M C 、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。CNC 单机向高精度、高速度和高柔性方向发展。数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP 及MTS 等联结，向信息集成方向发展。网络系统向开放、集成和智能化方向发展。3.方案论证1 价值分析通过对已有的设备进行现代化改造可以在保持原有设备经济价值的基础上迎合当前生产了的需要，提高效率，提高工艺水平图1 四缸曲轴图1 机床基本情况FKP20 系奥地利GFM 公司生产的曲轴内铣专用机床,曲轴一次装卡可以完成主轴颈或连杆颈的初加工。机床加工精度较高,尺寸稳定,且效率非常高。机床结构示意图如图1 所示。机床有2 个卡盘。1 个是固定卡盘,另1 个是移动卡盘。移动卡盘的设置使该机床可以加工不同长度的曲轴。机床有2 个刀盘(刀盘1 和刀盘2) 。加工时,2 个刀盘同步切入,同步结束。机床还配有1 个中心架。中心架的纵向移动靠与门架1 藕合,借助Z1 坐标轴而移动。机床共有6个坐标轴。Z1 和Z2 分别用于门架1 和门架2 的纵向移动,实现轴向定位。X1 、Y1 和X2 、Y2 分别用于刀盘1 和刀盘2 的铣削进给。2 控制方案控制方案为采用西门子840D系统的双通道（多通道）功能同时对刀盘1和刀盘2进行控制3 系统硬件构成系统的硬件配置如图2 所示。机床840D 系统采用NCU572. 2 ,配MMC100. 2。驱动采用SIEMENS611D 驱动,电机采用SIEMENS 1FT6 型电机,保留原有系统硬件配置图的HEIDENHAN LS704 测量系统。机械手保留原有的Itramat 驱动器、电机及测量系统,以FMNC 控制。FMNC 通过PROFIBUS 总线与840D 系统连接,并进行通讯。通过PLC 程序处理,机械手的操作与机床同步,轴的控制在机床操作面板进行。4 系统软设计系统软件设计包括PLC 程序设计和NC 程序设计两部分。4. 1 PLC 程序设计PLC 程序设计采用模块化编程,将机床启动条件、PLC 使能信号处理、轴控制、辅助功能、FMNC 与840D 的通讯处理、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块。程序结构合理、层次清晰,方便阅读查找。图2 系统硬件配置图4进程计划 2008年3月4日到3月14日 作毕业设计准备工作，了解课题写开题报告 2008年3月14日到4月5日 做毕业设计的初步工作 2008年4月6日到5月1日 根据设计要求对课题内容进行电气化设计 2008年5月2日到6月1日 基本上完成所以设计任务，准备毕业论文 2008年6月1日到10日 总结毕业设计，写毕业论文 2008年6月15日到20日 论文答辩 5参考文献 1 李诚人. 数控化改造M . 北京:清华大学出版社, 2006. 2 任建平. 现代数控机床故障诊断及维修M . 北京:国防工业出版社, 2005. 3 杨斌. 西门子SINUMER IK 840D数控系统介绍 J .CAD /CAM与制造业信息化, 2004, (6). 4 罗敏 采用双0M 系统控制曲轴内铣 5 石青辉! 王洋! 原泉! 朱永刚 西门子SINUMER IK 840D数控系统在内铣机床改造中的应用 6 孙军1 ,葛新建2 SIEMENS 840D 系统在曲轴内铣机床控制上的应用 7 胡国清 SIEMENS 840D 系统 在多轴多通道数控机床中常用功能的开发应用