小型數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(完整版)

　　

【正文】 制要求，就會(huì)應(yīng)用 PLC。 （ 2）編程方便，易于使用。對(duì)于 一般的機(jī)床來(lái)說(shuō)，基本功能完全能滿足使用要求 ； （ 5）提供大量豐富的 PMC 信號(hào)和 PMC 功能指令。 (3)國(guó)產(chǎn)系統(tǒng) 國(guó)內(nèi) 常用于車床的數(shù)控系統(tǒng)有華中數(shù)控系統(tǒng)，如 HNC— 21T 操作面板等；廣州數(shù)控系統(tǒng)，如GSK928T、 GSK980T 操作面板等；北京航天數(shù)控系統(tǒng)，如 CASNUC 2100 等；南京仁和數(shù)控系統(tǒng)，如RENHE 一 321oT／ 100T 等。目前，無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)。 CAD/CAM 和 CNC 之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中 CNC 只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所以我們引入主軸控制系統(tǒng) ,利用 CNC 控制器監(jiān)控主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向來(lái)完成對(duì)工件的精確加工。通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪減速，擴(kuò)大了輸出扭矩，以滿足主軸對(duì)輸出扭矩特性的要求。數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)要求有較大的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)能選用合理的 切屑用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 31 頁(yè) 第 5 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。到 2020 年止，洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司又先后開發(fā)了用于高速數(shù)控銑的 30,000r/min 電主軸和用于加工中心的 24,000r/min 電主軸。本次展會(huì)電主軸展品琳瑯滿目，具有不同檔次的技術(shù)性能，可選擇性較大。 spindle control system。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 31 頁(yè) 第 1 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 小型 數(shù)控機(jī)床 主軸控制 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘 要 本論文 主要介紹了 小型數(shù)控車床的主軸控制 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、分類及發(fā)展方向； 根據(jù)電氣控制的要求， 進(jìn)行電氣方案的確定， 設(shè)計(jì)了的電氣原理圖 ， 主要包括電源電路、主軸電路、強(qiáng)電控制電路及 PLC 輸入 /輸出電路等 。 PLC 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 31 頁(yè) 第 3 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 目 錄 第 1章 概述 ............................................................ 4 課題的背景及意義 .................................................... 4 數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ........................................... 5 第 2章 電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) ........................................ 8 電氣方案的確定 ..................................................... 8 電氣原理圖的設(shè)計(jì) ................................................... 9 電氣元件參數(shù)的設(shè)定 ................................................ 11 第 3章 PLC 程序的設(shè)計(jì) .................................................. 17 FANUC 系統(tǒng) PLC 信號(hào)簡(jiǎn)介 ............................................. 17 FANUC 系統(tǒng)的 PLC 指令 ............................................... 17 PLC 程序編程 ...................................................... 20 第 4章 結(jié) 論 .......................................................... 23 謝 辭 ................................................................. 24 參考文獻(xiàn) .............................................................. 25 附錄 .................................................................. 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 31 頁(yè) 第 4 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 1 章 概述 現(xiàn)代化的金屬切削機(jī)床均用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源 .機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、位置進(jìn)給量的調(diào)節(jié)以及工作循環(huán)的 控制與操作等離不開相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng) .機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)床不可缺少的重要組成部分 .而以電氣為主的自動(dòng)控制系統(tǒng)使機(jī)床的性能不斷提高 ,使其工作機(jī)構(gòu) .傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。高速電主軸的最高轉(zhuǎn)速及功率、扭矩普遍提高。同時(shí)又系列開發(fā)了轉(zhuǎn)速自 5,000r/min 到 12,000r/min 的數(shù)控車床用電主軸。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加 工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。為了適應(yīng)各種工件和各種工件材料的要求，多恭喜自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床和加工中心主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大。一部分小型數(shù)控機(jī)床業(yè)采用此種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切屑時(shí)所需要的扭矩。主軸控制系統(tǒng)由五個(gè)部分組成：控制器 CNC、變頻器、編碼器、主軸電機(jī)、主軸。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM 中的設(shè)定量，因而影響 CNC 的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。通過(guò)帶傳動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。 （ 4） 其 他 系統(tǒng) 除了以上 3 類主流數(shù)控系統(tǒng)外，國(guó)內(nèi)使用較多的數(shù)控系統(tǒng)還有日本三菱數(shù)控系統(tǒng)和大森數(shù)控系統(tǒng)、法國(guó)施耐德數(shù)控系統(tǒng)、西班牙的法格數(shù)控系統(tǒng)和美國(guó)的 A— B 數(shù)控系統(tǒng)等。這些豐富的信號(hào)和編程指令便于用戶編制機(jī)床側(cè) PMC 控制程序，而且增加了編程的靈活性 ； （ 6）具有很強(qiáng)的 DNC 功能。 PLC 編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語(yǔ)言，直觀易懂，深受現(xiàn)場(chǎng)電氣人員的歡迎。 3．主軸變頻器的優(yōu)點(diǎn) 變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一， 其 靠改變電機(jī)電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，調(diào)速范圍大，可減速也可增速，并且可以作為電機(jī)的啟動(dòng)器 ，有 節(jié)能 ， 提高生產(chǎn)率 ，提高產(chǎn)品質(zhì)量 ， 設(shè)備合理化 ， 節(jié)省維護(hù) ， 工廠自動(dòng)化 ， 改善環(huán)境 ， 耐惡劣環(huán)境 等很多的優(yōu)點(diǎn)。 1） 可控制 2 臺(tái)性能價(jià)格比好的 FANUC β 系列交流伺服電動(dòng)機(jī)。 電源電路的 設(shè)計(jì) 電源電路見附錄 圖 2,.其中 D1QF1 為電源總斷路器，電源 AC380V 供給變頻器。 電氣元件參數(shù)的設(shè)定 熔斷器的選擇 1. 熔斷器的結(jié)構(gòu) 熔斷器在結(jié)構(gòu)上主要是由熔斷管，熔體及導(dǎo)電部件等部分組成。 極限分?jǐn)嗄芰Γ褐溉蹟嗥髟诠收蠗l件下，能夠可靠地分?jǐn)嚯娐返淖畲蠖搪冯娏髦怠? 對(duì)于多臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)按下式計(jì)算 Ifu=（ ～ ） I maxN +∑ IN 式中 I maxN 功率最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流； ∑ IN 其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。 220 = 故 D1FU4 選用額定電流為 2A 的熔斷器。交流繼電器的額定電壓一般為 220V、 380V；直流繼電器的額定電壓有 220V、 440V、 660V等。若超出此電流值，其分?jǐn)鄤t是熔斷器、斷路器等保護(hù)電器的任務(wù)。 （指主觸點(diǎn)的額定電流）有 5A、 10A、 20A、 40A、 60A、 100A和 150A等幾種，應(yīng)大于或等于被控制回路的額定電流。雖然繼電器與接觸器都是用來(lái)自動(dòng)接通或斷開電路，但是他們?nèi)杂泻芏嗖煌帯? 控制變壓器的選擇 變壓器式一種將某一數(shù)值的交流電壓變換成頻率相同但數(shù)值不同的交流電壓的靜止電器。 電源開關(guān)的選擇 電源總空氣開關(guān) D1QF1 主要給主軸電動(dòng)機(jī) H1M1 提供電源 , 而在控制變壓器二次側(cè)的 NC、強(qiáng)電控制電路等在變 壓器一次側(cè)產(chǎn)生的電流相對(duì)較小 ,因此電源總空氣開關(guān) D1QF1的額定電流的選擇主要考慮主軸電動(dòng)機(jī) H1M1 的額定電流，其額定電流分別為 10A。 (3)電磁兼容性。 (6)提供多功能的輸出端子信號(hào)，例如零速信號(hào)，運(yùn)轉(zhuǎn)中信號(hào)，速度到達(dá)信號(hào)，故障指示，滿足系統(tǒng)對(duì)于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控 。 直流穩(wěn)壓電源的功率為 100W。主要的地址類型如表 41 所示。功能指令見表 43。 TMBR 是設(shè)定時(shí)間固定的通電延時(shí)型定時(shí)器，如 圖 43 所示，通過(guò)功能指令參數(shù)來(lái)指定所需的延時(shí)時(shí)間。 定時(shí)器號(hào) 定時(shí)器號(hào)TMRB設(shè)定時(shí)間 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 31 頁(yè) 第 20 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 譯碼信號(hào)地址格式說(shuō)明譯碼規(guī)定數(shù)譯碼結(jié)果輸出地址 圖 44 DECB 指令 PLC程序編程 PLC 程序梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 31 頁(yè) 第 21 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊