西门子802C数控车床的主轴设计
职业技术学院
学生课程设计报告
课程名称：数控技术
专业班级：机械设计制造及其自动化082 姓名：贾雨农
学号：8080514224
学期：2011-2012学年第一学期
目录
前言 (3)
一、课程设计目的 (4)
二、数控车床主轴电气系统设计 (4)
三、西门子802C数控车床的主轴设计 (4)
3.1 西门子802C数控车床系统 (4)
3.1.1 西门子802C的系统 (4)
3.1.2 人机界面 (5)
3.1.3 步进进给系统 (6)
3.1.4 主轴驱动系统 (6)
3.1.5 刀架控制系统 (7)
3.2西门子802C数控车床主轴的设计 (10)
3.2.1 设计方案 (10)
3.3 PLC程序设计 (14)
3.3.1 PLC控制流程图 (14)
3.3.2 PLC的I/O分配 (14)
3.4 主轴换档及参数设置 (16)
四、结论 (18)
五、参考文献 (19)
六、附录1 (20)
1 主轴控制程序 (20)
2 换档程序 (24)
摘要
主轴运行的是否平稳直接影响数控车床加工的精度。通过对西门子802C数控车床主轴的研究、分析，从而掌握数控应用系统设计的一般方法。主轴控制系统由西门子802C数控系统、变频器和主轴电机组成，通过PLC控制主轴的正反转、CNC控制主轴的转速。
关键词：数控车床主轴西门子802C
Designing Spindle Control System for a Siemens 802C CNC Lathe Abstract Whether or not the smooth running of the spindle directly affects the accuracy of CNC lathe. To grasp the general design method of CNC application system, the Spindle control system of Siemens CNC Lathe was researched and analyzed, which had Siemens 802C CNC system, inverter and the spindle motor, where PLC controlling the direction, and CNC controlling the speed.
Keywords: CNC Lathe；Spindle；Siemens 802C system
前言
数控技术是先进制造业技术的基础，在机械及相关行业的应用已呈普及的趋势。作为数控加工的主体设备，数控机床是一种机电一体化的高新技术产品，目前已成为金属加工的主体企业的必要装备。随着数控技术在我国的普及和发展，迫切需要培养大量高素质、能力强的数控技术人才，以加强对学生能力素质的培养。
本次设计的课题是“西门子802C数控车床主轴的设计”，主轴在车床中有这很重要的地位，主轴的好坏直接影响到在加工时的精度。802C数控车床主轴是用PLC对变频器的控制来改变电机的速度，来带动主轴的运行。
一、课程设计目的
①了解各种电机调速的优缺点；
②理解主轴控制的基本要求；
③掌握802C系统主轴电气系统的接线；
④掌握802C系统变频器的接线。
二、数控车床主轴电气系统设计
设计基于SINUMERIK 802C系统的数控车床主轴单元。主轴电机采用通用变频器驱动，采用分段无级变速控制，变速箱为2档，采用电磁离合器自动换挡；为实现螺纹加工，在主轴上安装主轴编码器。要求：根据SINUMERIK 802C数控系统及变频器的接口功能及接线原理，设计主轴驱动与控制部分的电气原理图、主轴换挡控制程序。
三、西门子802C数控车床的主轴设计
3.1 西门子802C数控车床系统
西门子802C数控车床系统由西门子802C数控系统、步进进给系统、主轴驱动系统、刀架等组成。
3.1.1 西门子802C的系统
SINUMERIK 802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。该系统分为802S、802C、802D三种类型，其中SINUMERl 802S 采用步进电动机驱动系统，同时具备一个±10V模拟接口用于连接主轴驱动；SINUMERl 802C采用模拟伺服驱动系统，采用标准的±10V模拟接口，可直接带动模拟驱动；SINUMERl 802D采用数字进给驱动电动机和数字主轴电动机，最多可控制4个数字进给轴和一个主轴。SIEMENS 802S配OP020独立操作面板与MCP机床操作面板，显示器为7in或5.7in单色液晶显示。集成内置式PLC最大可以控制64点输入与64点输出，PLC的I/O模块与ECU间通过总线连接；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1。
图1 系统结构图
3.1.2 人机界面
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2。
图2系统操作面板
编程和机床控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED 的用户自定义键。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。
3.1.3 步进进给系统
步进进给系统采用的是（STEPDRIVE C），是单轴型控制器，控制五相步进电机。步进电机的步距角为0.36度。驱动接口采用25芯D型插座。每个驱动器接受三个信号，一个为脉冲信号，一个为方向信号，一个为使能信号。发出的脉冲控制电机运行，每个上升沿使电机向前走一步，脉冲数决定电机转角，脉冲频率决定电机的转速。
3.1.4 主轴驱动系统
主轴驱动系统采用的是SIEMENS 611U，是目前SIEMENS常用的交流数字式伺服驱动系统，其基本结构与611A相似，采用模块化安装方式，主轴与各伺服驱动单元共用电源。用于进给驱动的伺服驱动模块有单轴与双轴两种结构型式，带有PROFIBUS DP总线接口。驱动器内部带有FEPROM(non-volatile data memory，非易失可擦写存储器)，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W1NDOWS环境下，通过SimoComU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 module)、功率模块(Power module)、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、PROFIBUS DP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PROFIBUS DP总线，与SIEMENS 802D/810D/840D系统相连接，组成数控机床的伺服驱动系统。
3.1.5 刀架控制系统
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3所示。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3 四工位转位刀架
3.1.6 接口信号
在PLC用户程序和NCK（数控核心）、MMC（显示部件）和MCP（机床控制面板）之间通过不同的数据区进行信号和数据的交换。PLC用户程序与交换无关，对使用者来说这是自动进行的。
PLC/NCK的控制信号和状态信号会循环刷新。信号可以分为以下几组：普通信号、运行方式信号、通道信号、进给轴/主轴信号，见图4。
图4 PLC/NCK接口
3.2西门子802C数控车床主轴的设计
3.2.1 设计方案
利用西门子PLC对MICROMASTER 420变频器的控制来驱动主轴电机的运行，从而实现对主轴的控制。变频器UVW三相电与主轴电机相连；变频器PE接地；变频器5端控制主轴正转(KA2制)；变频器6端控制主轴反转(KA3控制)；变频器8端接24V电源；变频器10 11报警输出；变频器3 4端24V电源给定。
3.2.1.1 速度控制
速度控制由NCK实现。速度控制指令（S指令）通过译码以参数的形式把速度值经过D/A变换以0~10V的模拟电压输出，该模拟电压信号送到变频器的模拟量控制端控制电机转速。
3.2.1.2 方向控制
方向控制由PLC实现。方向控制指令（M03/M04）通过译码以参数的形式把正反转标志传送给PLC，PLC控制程序根据标志位输出正反转控制信号，控制变频器实现电机正反转。
3.2.1.3 安全保护
当变频器发生故障，AL0输出报警信号，PLC控制程序根据报警信号实现紧急停止并报警
3.2.2 数控机床的主轴传动系统
数控机床的主轴系统和进给系统有很大的差别。根据机床主传动的工作特点，早期的机床主轴传动全部采用三相异步电动机加上多级变速箱的结构。随着技术的不断发展，机床结构有了很大的改进，从而对主轴系统提出了新的要求，而且因用途而异。
为了满足量大面广的前两类数控机床的需要，对主轴传动提出了下述要求：主传动电动机应有2.2～250kW的功率范围；要有大的无级调速范围，如能在1：100～1000范围内进行恒转矩调速和1：10的恒功率调速；要求主传动有四象限的驱动能力；为了满足螺纹车削，要求主轴能与进给实行同步控制；在加工中心上为了自动换刀，要求主轴能进行高精度定向停位控制，甚至要求主轴具有角度分度控制功能等。
主轴传动和进给传动一样，经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动，而随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了交流主轴伺服系统的时代，目前已很少见到在数控机床上有使用直流主轴伺服系统了。但是国内生产的交流主轴伺服系统的产品尚很少见，大多采用进口产品。
交流伺服电动机有永磁式同步电动机和笼型异步电动机两种结构形式，而且绝大多数采用永磁式同步电动机的结构形式。而交流主轴电动机的情况则不同，交流主轴电动机均采用异步电动机的结构形式，这是因为，一方面受永磁体的限制，当电动机容量做得很大时，电动机成本会很高，对数控机床来讲无法接受采用；另一方面，数控机床的主轴传动系统不必像进给伺服系统那样要求如此高的性能，采用成本低的异步电动机进行矢量闭环控制，完全可以满足数控机床主轴的要求。但对交流主轴电动机性能要求又与普通异步电动机不同，要求交流主轴电动机的输出特性曲线（输出功率与转速关系）
是在基本速度以下时为恒转矩区域，而在基本速度以上时为恒功率区域。
交流主轴控制单元与进给系统一样，也有模拟式和数字式两种，SIEMENS 802C主轴控制单元即为数字式的。
3.2.3 变频器的使用
3.2.3.1 安装
①检查检查变频器在运输过程中有可能出现的各种损伤；检查iS5 变频器的名签，确认是否为正确可以使用的变频器。
②确认安装地点的环境条件环境温度不能低于14ºF (-10ºC) 并且不能超过 104ºF (40ºC)，相对湿度不能超过90% (无结露)，高度不能超过3,300英尺 (1,000m)。不能把变频器安装在阳光直射的地方，产生剧烈振动的物体应该远离变频器。
③安装 iS5 变频器必须竖直安装在与相邻设备有足够空间的地方。(水平方向距离大于 2"(50mm)，垂直方向距离大于 6" (150mm))
④其他变频器不能放在高温高压、振动大、灰尘多的地方，另外，安装时还需要使用螺钉进行固定。
3.2.3.2 变频器的基本配线
变频器的基本配线如图5。各符号的含义如表1。
表1 变频器配线符号说明
B2 U 连接电机的3-相电源输出端子
(3 相, 200 – 230V 交流（2 单元）或380 - 460V 交流（4
单元）)
V W
图5 变频器的基本配线图
3.3 PLC程序设计
3.3.1 PLC控制流程图
图6 PLC流程图
3.3.2 PLC的I/O分配
本系统用的是西门子S200 PLC，I/O分配表见表2。
表2 PLC I/O分配表
信号说明
输入信号接口: X100~X104
I0.0 主轴正向运行/停止
I0.1 主轴反向运行/停止
I0.2 主轴高挡到位检测
I0.3 主轴抵挡到位检测
I0.4 故障输出检测
接口: X200~X201
Q0.0 主轴正转/停止
Q0.1 主轴反转/停止
主轴控制PLC子程序的有关变量定义，见表3。
表3 主轴控制PLC子程序的有关变量定义
3.4 主轴换档及参数设置
根据表4中变量地址说明编制主轴换挡PLC程序，并对主轴换挡相关参数进行设置。
表4 变量地址说明
主轴具有高低两极速度，每档均具有到位检测信号。换挡可以通过编程的速度自动激活，也可以通过M41（低档）和M42（高档）实现。接口信号说明如表5。
表5 接口信号说明
图7 主轴换挡流程图四、结论
本文对西门子802C数控车床主轴电气系统设计做了如下一些工作：
（1）完成了基于SINUMERIK 802C的主轴PLC控制程序和相关的接口电路原理图。（2）熟悉了该车床由CNC装置，主轴控制驱动系统，交流伺服驱动单元，步进驱动单元，输入输出装置，工作台，电动刀架，机床本体等八大部分组成，且分别掌握了各部分的功能、特点，所采用的型号及其产品的额定参数。
（3）完成了主轴的结构接线图。
（4）分析主轴的动作过程、顺序分析PLC的程序。
（5）完成了对设计说明书的整理和编写。
五、参考文献
[1] 李善术主编，数控机床及其应用，北京：机械工业出版社，2001.5
[2] 牛志斌主编，图解数控机床——西门子典型系统维修技巧，北京：机械工业出版社，2004.6
[3] 龚仲华，数控机床故障诊断与维修500例，北京机械工业出版社，2004.6
[4] 西门子 802C简明安装调试手册，机床生产厂商文献.
[5] 李一民、扬仙主编，数控[M]，南京：东南大学出版社，2007
[6] 严爱珍主编，机床数控原理与系统[M]，北京：机械工业出版社，1999
[7] 西门子802C简明调试手册，网站搜索
[8] 西门子420变频器使用说明书，网站搜索
[9] 西门子S200 PLC编程手册，网站搜索
数控车床总体设计及主轴箱设计开题报告
开题报告 题目：数控车床总体设计及主轴箱设计专业：机电一体化 学生： 学号： 指导教师： 时间：
一、选题意义 1、理论意义 数控加工技术的应用是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的的发展进入了一个崭新的阶段。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此它提高了机械制造的制造水平，解决了接卸制造中的常规加工技术难以解决甚至无法解决的发杂型面零件加工，为社会提供了高质量、多品种及高可靠的机械产品已取得了巨大的经济效益。 目前，数控技术已逐步晋级，数控机床在工业生产中得到了广泛应用，已成为机械自动化的一个重要发展方向。 2、现实意义 随着可续技术和社会生产的不断进步，机械产品日趋复杂。对机械产品的质量和生产率的要求也越来越高，在航空航天、微电子、信息技术、汽车、造船、建筑、军工和计算机技术等行业中，零件形状复杂、结构改型频繁、批量小、零件精度高加工困难、生产效率低已成为日益突出的现实问题，机械加工工艺过程的自动化和智能化是适应上述发展特点的最重要手段。 二、论文综述 1、理论的渊源及演讲过程 现代数控技术的发展趋势主要是高速化、高精度化、多功能和智能化 目前，柔性制造技术的发展也相当迅速。柔性制造技术主要有柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统。 柔性制造单元可由一台或多台数控设备组成，即具有独立的自动加工的功能又部分具有自动传送和监控管理的功能。柔性制造单元有两大类：一类是数控机
床配上机器人另一类是加工中心配上工作台交换系统若干个柔性制造单元可组成一个柔性制造系统 柔性制造系统是一个由中央计算机控制的自动化制造系统。他是由一个传输系统联系起来的一些数控机床加工中心。传输装置将工件放在托盘或其他连接设备上送到加工设备使加工能够准确、迅速和自动的进行 计算机集成制造系统就是利用计算机进行信息集成，从而实现现代化的生产制造以求的企业的总体效益。计算机集成制造系统是建立在多项先进技术基础上的高技术制造系统，他综合利用了CAD/CAM、FMS、FMC及工厂自动化系统，是面向二十一世纪的生产制造技术。 2、国内有关研究的综述 随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。 “十五”期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，2004年产量是2000年的3.7倍，平均年增长39%；2005年国产数控机床产量59639台，接近6万台大关，是“九五”末期的4.24倍。“十五”期间，中国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。 2006年，中国数控金切机床产量达到85756台，同比增长32.8%，增幅高于金切机床产量增幅18.4个百分点，进而使金切机床产值数控化率达到37.8%，同比增加2.3个百分点。此外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人，全年实现出口额3.34亿美元，同比增长63.14%，高于全部金属加工机床出口额增幅18.58个百分点。
西门子802C
西门子802C 使用说明书 （电器部分）
注意事项 ．．．． 1：用户提供给本机床的电源：电压偏差，频率偏差，最小额定容量必须与本机床要求相符。若不符合，用户必须对供电进行处理，机床方可投入运行。否则因电源不符合要求所造成的损坏、故障，本公司概不负责。 2：该机床的所有参数，如PLC参数，NC参数，机床参数等用户不得随意更改。否则因参数改变而造成的机床故障，本公司概不负责。 3：用户对本机床功能有其他特殊要求，必须在订货时说明。 4：电柜内系统的所有开关位置出厂时已调好，用户切勿调整，否则会引起机床数据丢失，机床无法正常工作由此操作引起的后果，用户必须自行负责。 5：用户使用该机床前请详细阅读《操作编程》用户手册，阅读本机床的《使用说明书》机械部分及电器部分。 6：机床开机必须先使坐标轴回参考点。 7：使用RS232通讯接口时，必须执行本说明书第6章中的技术要求，否则会造成设备损坏。 8：使用冷却泵前，必须确保冷却箱冷却液足够。第一次使用冷却泵时，必须给冷却泵密封盒内加冷却液。 9：转动主轴时，必须确保刀具夹紧，方可转动主轴。 10：机床润滑单元的储油罐缺润滑油，禁止机床运转。 11：机床在做定期检修时，为了使系统正常运行切记对每个电柜下方的防尘窗内的防尘网进行清尘处理。 12：将电源从控制箱底部的进线孔接入，接到R、S、T端子上，E为接地端子，机床必须接地以防止漏电而发生事故。
机床电源相序调整 机床接入电源后，在第一次运行前，应进行相序的调整： 1：给集中润滑单元储油罐加润滑油； 2：机床上电； 3：NC上电，消除机床报警； 4：机床工作在JOG方式下； 5：在机床未装刀库时 按下冷却启动键，观察冷却泵旋向： 如果冷却泵实际旋向与泵的指示旋向一致，则相序正确，不用调整； 如果冷却泵实际旋向与泵的指示旋向不一致，则相序不正确，调整电源进线的相序；6：在机床装刀库时， 按下刀库步进键，自机床顶端向下看，观察刀库旋向： 若刀库旋向为逆时针，则相序正确，不用调整； 若刀库旋向为顺时针，则相序不正确，需调整电源进线的相序； 7：相序调整正确后，机床可以工作。
(完整版)数控车床主轴设计
绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
数控车床的主传动系统设计
第一章概论 一、数控系统发展简史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。 二、国内数控机床状况分析 （一）国内数控机床现状 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。（二）国内数控机床的特点 1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。 2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。 2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。 三、数控系统的发展趋势 1.继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、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PC机作为它的前端机，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。PC机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。 2.向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。 3.向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。 四、机床数控化改造的必要性（一）微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。1、可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。
数控车床主传动机构设计方案
数控车床主传动机构设计方案 数控车床是现代机械加工行业中的重要设备之一，其精度和效率对整个制造业具有重要的影响。其中主传动机构是数控车床最关键的组成部分之一，直接影响到机床的性能和加工效果。因此，本文将就数控车床主传动机构设计方案进行探讨。 首先，我们需要明确数控车床主传动机构的基本功能，即转换电机的旋转运动为切削刀具和工件之间的相对运动。主传动机构的设计应该考虑到以下因素： 1. 传动效率：主传动机构传递电机动力的效率决定了数 控车床的加工效率和耗能情况。因此，应该选用能够提供高传递效率的传动方式，如同步带传动系统或齿轮传动系统。 2. 稳定性和可靠性：对于高速运转的机床来说，稳定性 和可靠性至关重要。传动系统的设计应该能够减少振动和噪音，并且能够确保长期的可靠运行。 3. 正确的转速调节：数控车床需要能够实现旋转速度的 精确定位和调节，以适应不同的加工要求。因此，设计应该考虑涉及到反馈机制的电子速度控制。 4. 耐磨性和寿命：机床的传动系统在高负荷下工作，同 时其精度和寿命有着极其重要的关系。因此，应该选用经测试的高强度、低磨损材料来构建主传动机构。
综上所述，我们可在以下两个方面，对数控车床主传动机构进行设计方案的讨论： 方案一：同步带传动系统 在同步带传动系统中，电机的运动通过同步齿轮和同步带传递到机床主轴。同步带传动设计的优点如下： 1. 可靠性好。同步齿轮连接方式使得同步带具有较强的耐久性和抗扭曲性。 2. 维护简单。使用同步齿轮和带轮而不是齿轮齿条，可以减少机床本身的维护和潜在的问题。 3. 噪音低。同步带传动系统相比于齿轮传动系统拥有更少的接触点，因而可以降低机床的噪声。 4. 成本低。同步带传动的制作成本比齿轮更为便宜。 缺点： 1. 接触作用较小。传动效率不如齿轮传动系统高。 2. 需要更加频繁地更换同步带摩擦面，因为它们的磨损速度较快。 方案二：齿轮传动系统 在齿轮传动系统中，机床主轴由电动机通过齿轮连接传动给。因此，齿轮传动设计的优点如下： 1. 能够提供高传动效率。齿轮传动系统具有高效率和高扭转刚度，因此能够提供高速旋转的能力。
数控机床主轴设计方法(一)
数控机床主轴设计方法(一) 数控机床主轴设计 引言 数控机床主轴设计是数控技术中的关键环节，合理的主轴设计直接影响着数控机床的工作效率和加工质量。本文将详细介绍用于数控机床主轴设计的各种方法。 1. 热平衡设计方法 •传导热平衡设计 –采用高导热材料填充主轴内部空隙，提高传导热的能力。 –优点：简单易行，成本低。 –缺点：热平衡效果有限。 •冷却设计 –采用内部冷却系统，如冷却油或冷却液。 –优点：能有效降低主轴温度，提高主轴稳定性。 –缺点：维护较为复杂，成本较高。 •热响应平衡设计
–基于热响应分析，通过改变主轴结构和材料分布来实现热平衡。 –优点：可以在设计阶段解决热平衡问题。 –缺点：需要热响应分析专业知识。 2. 动态平衡设计方法 •静平衡设计 –通过调整主轴结构，使得主轴在旋转时不会引起不平衡。 –优点：简单易行，成本低。 –缺点：目标是在某一转速下实现平衡，不能适应转速变化的情况。 •动平衡设计 –采用动平衡仪进行动态平衡调整。 –优点：可以在不同转速下实现平衡，提高主轴动态平衡性能。 –缺点：需要专业的动平衡仪器和技术人员。 3. 结构设计方法 •轴承选型和布局
–选用合适的轴承和合理的轴承布局，以满足主轴的工作要求。 –优点：能提高主轴的运行平稳性和工作精度。 –缺点：需要综合考虑轴承的负荷承受能力和使用寿命。 •刚度设计 –主轴整体刚度设计，主要包括主轴箱的刚度和轴承的刚度。 –优点：能提高主轴抗振能力，降低振动和噪音。 –缺点：需要精确计算和结构分析。 结论 数控机床主轴设计是一个复杂而关键的工作，需要综合考虑热平衡、动态平衡和结构设计等因素。合理的主轴设计可以提高数控机床 工作效率和加工质量，从而提升整体生产力。在实际应用中，根据具 体需求选择合适的方法进行主轴设计，以满足工业生产的要求。 参考文献 1.Wang, J., Zhang, H., & Fan, H. (2018). Research on heat balance of high-speed spindle based on optimized structural design. Journal of Superhard Materials, 40(4), . 2.Wang, Y., Song, Y., & Liang, C. (2020). Research on dynamic balance technology of CNC machine tool spindle
第6单元西门子802C进给轴电气系统
当前位置：首页> 教育> 百科> 第6单元_西门子802C进给轴电气系统.doc 在线预览第6单元_西门子802C进给轴电气系统 第6单元西门子802C进给轴电气系统 6.1进给轴接线和驱动配置 6.1.1学习目的 ①了解机床进给轴系统电气控制和机械传动关系； ②了解进给轴系统电气控制通用方法； ③掌握802C系统进给轴伺服驱动接线； ④理解Z轴抱闸装置的控制，掌握其接线； ⑤掌握进给轴伺服驱动的方法。 6.1.2案例分析 根据SIMODRIVE611U驱动系统连接图，连接电源模块和进给轴线路，并配置其伺服驱动。 6.1.2.1分析 一、连接线路 SIMODRIVE611U伺服驱动器分为电源馈入模块、闭环速度控制模块和功率模块两部分，分别针对这两部分的接线进行分析。 ①电源馈入模块的接线可以参照图纸； ②闭环速度控制模块和功率模块外部接口的接线如图4-1-1。 图4-1-1SIMODRIVE 611U闭环速度控制模块和功率模块的接线 连接CNC控制器接口X7到SIMODRIVE611U X451/452接口输入X/Y轴控制信号，连接SIMODRIVE611U X461/462接口到X/Y轴编码器接口X3/X4输出X/Y轴控制信号，接口引脚说明如图4-1-2。
图4-1-2引脚接线图 二、驱动器参数设定 SIMODRIVE611U是一种通用型的伺服驱动器，可以根据不同的应用场合，使用工具软件SimoComU，很方便的进行各种参数的设定。 6.1.2.2操作过程 一、根据上述分析，电源模块和进给轴线路连接步骤如下： ①用电缆连接SINUMERIK802C base line接口与SIMODRIVE611U模块； ②检查线路； ③参照图纸连接611U电源模块和驱动器线路及进给轴驱动； ④启动系统，操作机床，检查可能的问题。 二、系统连接完毕之后，在通过工具软件SimoComU对X、Y轴进行伺服配置。步骤如下： ①启动SimoComU，选择联机方式，如图4-1-3； ②命名将要调试的驱动器，然后选择“下一步”，如图4-1-4； ③进入联机方式后，SimoComU自动识别功率模块和611U控制板型号，然后选择“下一步”，如图4-1-5； ④选择输入电机的型号，如1FK7060-5AF71，然后选择“下一步”，如图4-1-6； ⑤根据电机的型号选择编码器类型，如图4-1-7； 444
数控车床主轴设计
数控车床主轴系统分 析报告 学院：机械工程学院 班级：09创新一班 姓名： 学号：0910100xxx
MJ-50数控车床主轴结构 下图为MJ-50数控车床主轴结构。交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7 。主轴前支承由一个双列圆柱滚子轴承1 1和一对角接触球轴承1 0组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承分别承受两个方向的轴向载荷，另外还承受径向载荷。松开螺母8的锁紧螺钉，就可用螺母来调整前支承轴承的间隙。主轴的后支承为双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和螺母6来调整。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长，前后支承所用双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜高速大载荷的需要。主轴的运动经过同步带轮16、同步带轮3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。 1、主传动系统的传动方式： 机床主传动系统可分为无极变速传动和有级变速变速传动。与普通机床相比，数控车床的主传动采用交、直流主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴箱结构大为简化。为了适应不同的加工需要，数控车床的主传动系统有一下三种传动方式： 1.1由电机直接驱动：主轴电机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机直接驱动，如下图a所示。采用直接驱动大大简化了主轴箱结构，能有效提高主轴刚度。这种传动的特点是主轴转速的变化、出去转矩与电机的特性完全一致。但由于主轴的输出功率和转矩特性直接决定于主轴电动机的性能，因而使这种变速传动的应用受到了一定的限制。 1.2采用定比传动：主轴电动机经定比传动传递给主轴，如下图b所示。定比传动可采用带传动或齿轮传动，带传动具有传动噪声小、振动小的有点，一般应用在中小型数控车床上。采用定比传动扩大了直接驱动的应用范围，即在一定程度上能满足主轴功率与转矩的要求，但其变速范围仍与电动机的调速范围相同。
西门子802C车床数控系统的安装调试
毕业设计 院系名称 2014 年 06 月 03 日 设计题目西门子802C 车床数控系统的安装调试 学生姓名 学 号 专业班级 指导教师
目录 摘要 (1) Abstract............................................... 错误！未定义书签。1绪论............................................... 错误！未定义书签。 1.1 数控机床的产生与发展........................... 错误！未定义书签。 1.1.1 数控机床的产生............................ 错误！未定义书签。 1.1.2 数控机床的发展 (3) 1.2 我国数控机床的发展现状及前景 (4) 1.3本课题的研究背景及意义 (6) 2 西门子802C数控系统介绍 (6) 2.1西门子802C数控系统概述 (6) 2.2西门子802C数控系统的组成 (7) 2.2.1 基本面板 (7) 2.2.2 NC键盘区 (8) 2.2.3 机床控制面板 (9) 2.2.4 LCD显示区 (10) 2.2.5 系统接口布置区 (11) 3 电气及机械元件的选型............................... 错误！未定义书签。 3.1 主轴变频电机及其变频器、编码器的选择........... 错误！未定义书签。 3.1.1主轴变频电机的选择 (16) 3.1.2主轴变频器的选择.......................... 错误！未定义书签。 3.1.3主轴编码器的选择.......................... 错误！未定义书签。 3.2 进给伺服机构及其驱动系统的选择................. 错误！未定义书签。 3.2.1进给伺服机构的选择........................ 错误！未定义书签。 3.2.2交流伺服电机及其驱动器的选择.............. 错误！未定义书签。 3.3 刀架的选用..................................... 错误！未定义书签。 3.3.1刀架的工作原理............................ 错误！未定义书签。 3.3.2刀架的动作顺序............................ 错误！未定义书签。 3.3.3刀架的选用................................ 错误！未定义书签。 3.4 接触器、继电器的选择........................... 错误！未定义书签。 3.4.1接触器的选择.............................. 错误！未定义书签。 3.4.2继电器的选择.............................. 错误！未定义书签。 3.5 变压器的选择 (29) 3.5.1三相380~220V变压器的选择 (29) 3.5.2开关电源的选择 (30) 3.5.3单相380~220V变压器的选择 (31) 3.6 空气开关的选择 (31) 3.6.1空气开关的工作原理 (31)
数控车床主轴箱设计
数控车床主轴箱设计 数控车床主轴箱设计 数控车床是现代机械加工的重要工具之一，其主要工作原理是利用控制器控制各轴运动，实现零件的加工。而数控车床主轴箱则是数控车床的关键部件之一，其设计的优劣直接影响着数控车床的精度和稳定性。本文将详细介绍数控车床主轴箱的设计要点。 1.主轴箱结构设计 数控车床主轴箱是由主轴、轴承、气动元件、传动系统、冷却系统等组成。主轴箱的设计最重要的是结构设计，其结构应该具有高强度、低振动、高刚度和较好的密封性，以确保数控车床的高精度加工。 主轴的轴承应使用高精度的进口轴承，以保证数控车床的高速、高精度运行。传动系统应采用齿轮蜗杆传动或齿轮传动，并配以足够的冷却系统，以保证传动系统的稳定性和寿命。气动元件选择优质的气缸、气动阀等，以确保气动系统的可靠性和精度。同时，主轴箱中的气路设计要合理，以实现气路的快速响应和准确控制。 2.润滑系统设计
数控车床主轴箱中的润滑系统是关键的部件之一。优秀的润滑系统应具有高效的冷却和润滑功能，以确保主轴和轴承的寿命和稳定性。 在润滑系统中，应选用高精度噴雾量的润滑泵，以确保油膜的均匀分布。同时，润滑泵的位置和管路的设计要合理，以实现润滑油的流速和压力的稳定性。对于数控车床主轴箱的高速加工，应使用高速润滑油，以防止润滑油的泡沫化和变质。 3.冷却系统设计 数控车床主轴箱中的冷却系统同样是关键的部件之一。冷却系统既可起到冷却主轴箱并维持其温度均衡的作用，也可以起到冷却砂轮并保持其工作性能的作用。 在冷却系统中，应选用高效的冷却器和过滤器，以保证冷却液的干净和清新。管路设计应合理，管径大小要适当，以确保冷却液的畅通和流量的稳定性。在使用过程中，应根据冷却液的性质和使用情况进行定期更换和清洗，以保证冷却液的质量和使用寿命。 4.加工精度设计 对于数控车床主轴箱的加工精度设计，应考虑数控系统的实际需求和主轴箱结构的特点，以达到最优的精度、效率和稳定性。 在加工精度设计中，应严格控制主轴箱的几何尺寸和位置精度，以保证主轴箱与刀具的精确定位。同时，应加强对主轴箱的动态平衡和振动分析，以确保主轴在高速旋转情况下的稳定性和精度。此外，对于数控车床的切削参数和工艺参数的调
第7单元 西门子802C主轴电气系统
第7单元西门子802C主轴电气系统 7.1 主轴线路连接 7.1.1 学习目的 ①了解各种电机调速的优缺点； ②理解主轴控制的基本要求； ③掌握802C系统主轴电气系统的接线； ④掌握802C系统变频器的接线。 7.1.2 案例分析 根据图纸连接802C数控机床的主轴电气系统部分。 7.1.2.1 分析 从主轴系统的各个部件进行分析： ①三相电源通过3相变压器和空气开关QM2接入变频器的R、S、T端。 ②SINUMERIK 802C base line系统接口X7的引脚4（AGND4）与变频器的5G端相连，引脚37（AO4）与变频器的V1端相连。 ③电流继电器KA7、KA8的常开触点分别将变频器的FX、RX端与CM端相连。KA7控制主轴正转，KA8控制主轴反转。 ④变频器U、V、W端分别与主轴电机的三相相连。 7.1.2.2 操作过程 ①认识802C数控机床主轴电气系统的各个部件； ②连接3相变压器、空气开关及变频器； ③连接SINUMERIK 802C base line系统接口X7的引脚与变频器； ④连接变频器与主轴电机； ⑤根据相关图纸连接与变频器相关的各个开关信号； ⑥检查线路； ⑦上电试验。
7.1.2.3 操作要点及注意事项 ①系统必须接地才能通电，否则可能导致硬件损坏； ②三相电源输入接入变频器的R、S、T端，不需要安排相的次序。如果将三相电源连接到了输出端子(U，V，W)，变频器的内部将会损坏； ③驱动器接口X7的引脚37和引脚4与变频器端子严格对应，不可接错； ④空气开关QM2常开触点接入数字输入接口X104的引脚3，以防变频器供电过载； ⑤电机应该连接到端子U，V，W 。如果正转开关(FX)处于on，从电机负载的方向看，电机应该按顺时针方向转动。如果电机处于反转状态，应该转换 U 和 V端子的接线； ⑥当变频器前面的盖子打开时，不要运行变频器。当输入电源接通时，严格禁止打开前端的盖子。否则会导致电击。 7.1.3 训练任务 连接主轴线路，包括Z轴制动器。 7.1.4 相关知识点 一、数控机床的主轴传动系统 数控机床的主轴系统和进给系统有很大的差别。根据机床主传动的工作特点，早期的机床主轴传动全部采用三相异步电动机加上多级变速箱的结构。随着技术的不断发展，机床结构有了很大的改进，从而对主轴系统提出了新的要求，而且因用途而异。 为了满足量大面广的前两类数控机床的需要，对主轴传动提出了下述要求：主传动电动机应有2.2～250kW的功率范围；要有大的无级调速范围，如能在1：100～1000范围内进行恒转矩调速和1：10的恒功率调速；要求主传动有四象限的驱动能力；为了满足螺纹车削，要求主轴能与进给实行同步控制；在加工中心上为了自动换刀，要求主轴能进行高精度定向停位控制，甚至要求主轴具有角度分度控制功能等。 主轴传动和进给传动一样，经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动，而随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了交流主轴伺服系统的时代，目前已很少见到在数控机床上有使用直流主轴伺服系统了。但是国内生产的交流主轴伺服系统的产品尚很少见，大多采用进口产品。 交流伺服电动机有永磁式同步电动机和笼型异步电动机两种结构形式，而且绝大多数采用永磁式同步电动机的结构形式。而交流主轴电动机的情况则不同，交流主轴电动机均采用异步电动机的结构形式，这是因为，一方面受永磁体的限制，当电动机容量做得很大时，电动机成本会很高，对数控机床来讲无法接受采用；另一方面，数控机床的主轴传动系统不必像进给伺服系统那样要求如此高的性能，采用成本低的异步电动机进行矢量闭环控制，完全可以满足数控机床主轴的要求。但对交流主轴电动机性能要求又与普通异步电动机不同，要求交流主轴电动机的输出特性曲线（输出功率与转速关系）是在基本速度以下时为恒转矩区
数控组合机床主轴设计论文
毕业论文论文题目：数控车床主轴系统设计 题目：数控车床主轴系统设计 班级： 10425 专业：数控技术 学生姓名：周欢 指导教师：蒋勇敏 日期： 2013 年 5 月 25 日
目录 内容摘要 (1) Abstract (2) 第一部分 1.1前言 (3) 第二部分主轴组件设计 2.1主轴结构的初步拟定 (12) 2.2主轴的材料与热处理 (13) 2.3主轴的技术要求 (13) (1)轴颈 (13) (2)内锥孔 (14) 第三部分主轴组件的计算 (14) 3.1主轴直径的选择 (14) 3.2主轴前后支承轴承的选择 (15) (1)主轴前支承轴承的选择 (15) (2)主轴后支承轴承的选择 (16) 3.3主轴内孔直径 (16) 3.4主轴前端悬伸量 (17) 3.5主轴支承跨距 (18) 第四部分主轴结构图 (18) 第五部分主轴组件的验算 (18) 5.1主轴端部挠度 (19) 5.2支承的简化 (19) 5.3主轴的挠度 (20) 5.4主轴倾角 (20) 第六部分主轴组件的润滑和密封 (21) 6.1主轴轴承的润滑 (21) 6.2主轴组件的密封 (21) (1)主轴组件密封装置的功用 (22)
(2)对主轴组件密封装置的要求 (22) (3)主轴组件密封装置的类型 (22) (4)主轴组件密封装置的选择 (22) 第七部分主轴组件中相关部件 (23) 7.1轴肩挡圈 (23) 7.2挡圈 (23) 7.3圆螺母 (23) 7.4套筒 (24) 7.5前、后支承的轴承盖 (25) 7.6主轴用套筒及其锁紧部分 (26) 7.7主轴尾部的内花键 (27) 第八部分主轴组件轴向调节机构 (28) 8.1丝杠螺纹 (28) 8.2丝杠轴承的选择 (28) 8.3丝杠螺母 (29) 8.4丝杠中段螺纹 (29) 8.5丝杠上的内隔套 (29) 8.6丝杠上调节用锥齿轮 (30) 第九部分箱体设计 (30) 参考文献 (32) 致谢 (33)
西门子802D系统数控机床主轴控制PLC编程
西门子802D系统数控机床主轴控制PLC编程 雷楠南 【摘要】系统地研究了西门子802 D系统数控机床主轴变频调速控制方式,介绍了主轴PLC控制编程内容为通过编制PLC程序将加工程序中的M03/M04及M05指令代码转换为变频器的起停、正反转等控制信号的方法.以西门子主轴控制子程序为基础,介绍了相关控制接口信号.通过研究主轴控制子程序,以CK6140数控车床主轴控制为例,编制了主轴使能与停止、正反转控制、制动控制及控制信号输出和报警PLC程序.最后,经过系统参数设置、程序调试,验证了主轴控制程序的正确性.【期刊名称】《济源职业技术学院学报》 【年(卷),期】2018(017)002 【总页数】7页(P57-63) 【关键词】西门子802D;主轴;变频调速;PLC 【作者】雷楠南 【作者单位】三门峡职业技术学院机电工程学院,河南三门峡472000 【正文语种】中文 【中图分类】TG519.1 普通数控机床主轴控制一般以速度控制、定向准停等基本控制为主，配置西门子802D系统的数控机床主轴控制方式通常有两种：通用变频器调速方式和交流主轴驱动方式[1]。采用通用变频器调速方式时，主轴系统硬件配置为CNC连接变频器
及普通三相异步电机实现控制[2-3]。主轴的转速、转向及起停功能可通过CNC加工程序中的速度指令S代码、转向与起停指令M03/M04/M05代码进行控制。由于通用变频器的速度控制输入一般为模拟量DC0～10V或DC-10～10V电压，所以主轴速度控制应选配CNC装置的模拟量输出功能。此时，若CNC系统执行加 工程序中的速度指令S代码时，便可将其转换为DC0～10V或DC-10～10V电压输出给变频器[4-5]。当CNC系统执行加工程序中的正反转指令M03/M04代码 及停止指令M05代码时，则需编制PLC程序将其转换为变频器的起停、正反转等控制信号[6]。采用交流主轴驱动控制系统时，硬件配置为CNC连接交流主轴驱动器及专用的交流主轴电机。通常情况下，交流主轴驱动系统需选配CNC系统厂家配套的交流主轴驱动器及电动机[7]。交流主轴驱动系统实现主轴控制的方法与通 用变频调速系统类似，但是由于交流主轴驱动器一般都具备定向准停、转矩限制等功能，所以交流主轴驱动系统实现主轴控制时有更多的控制信号，PLC编程时更 为复杂。因此，交流主轴驱动系统一般应用于对主轴要求较高的数控机床上，对于普通数控机床而言，因为经济性等原因都采用通用变频调速实现主轴控制。本文将通过西门子802D系统数控机床主轴控制PLC程序的编制对主轴的控制予以说明。 一、西门子802D系统主轴控制要求及相关接口信号 在配置西门子802D系统的数控机床上，主轴控制一般通过CNC轴控制信号、通道辅助功能控制信号及机床侧的I/O信号实现控制[8]。CNC轴控制信号主要用于主轴位置控制，如生效主轴位置测量系统、选择主轴控制方式及控制主轴起动与停止等，PLC编程时涉及的轴信号编程地址为V380*0000至V380*1000(*为主轴 在CNC配置中的轴序号)[1]。通道辅助功能控制信号主要有控制主轴正反转 M03/M04、停止M05指令代码及主轴转速S代码等，它们通过CNC的通道输 出信号传递给PLC[9-10]。机床I/O信号主要实现主轴的正反转、起停控制等，一般通过PLC程序对CNC辅助功能M代码和MCP面板信号的处理生成。西门子
数控机床主轴箱设计
第一章概述 1-1 设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。 其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想， 掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章主传动设计 2-1 驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速 nd 向上至最高转速 nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速 nd 向下至最低转速 nmin 时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩； 交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小， 转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速3150r/min ，交流主轴电动机，最高转速是5000r/min 。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒 功率转速范围 Rdp=nmax/nd=5000/1000=5
轴电动机所能提供的恒功率转速范围， 所以必须串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。 涉及变速箱时， 考虑到机床结构的复杂程度， 运转的平稳性等因素， 取变速箱的公比 Φf 等于交流主轴电动机的恒功率调速范围 Rdp, 即Φ =Rdp=2,功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数如下： 工件最大回 正转最低转速 正转最高转速 电机 转直径 n min ( r ) n min ( r 功率 主轴计算转速 mm ) D max min min N （ kw ） ( ) 400 70 3150 27 125 变速箱的变速级数变速箱的变速级数： Z=lgRnp/lg Φ =lg25.2/lg5=2.0049 取 Z=2 确定各齿轮齿副的齿数：取 S=118 由 U=1.60 得 Z1=47 Z1 ’=76 由 U=2.51 得 Z2=88 Z2 ’=35 由 U=1.33 得 Z3=68 Z3 ’=52 由 U=2.99 得 Z4=30 Z4 ’=90 由此拟定主传动系统图，转速图以及主轴功率特性图分别如图 2-1 ，2-2 图 2-1 图 2-2 2.3 传动轴的估算 传动轴除应满足强度要求外， 还应满足刚度要求。 强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。 机床主传动系统精度要求较高， 不允许有
数控铣床主轴设计
目录 第1章、绪论 ................................................ 错误!未定义书签。 1.1金属切削机床在国民经济中的地位........................... 错误!未定义书签。 1.2本课题研究目的........................................... 错误!未定义书签。第2章、卧室升降台铣床主轴箱的设计 ................ 错误!未定义书签。 2.1原始数据与技术条件....................................... 错误!未定义书签。 2.2机床主传动系统运动设计................................... 错误!未定义书签。 2.3传动零件的初步计算....................................... 错误!未定义书签。第三章、结构设计及说明............................ 错误!未定义书签。 3.1结构设计的内容、技术要求和方案........................... 错误!未定义书签。 3.2展开图及其布置........................................... 错误!未定义书签。 3.3轴（输入轴）的设计....................................... 错误!未定义书签。 3.4齿轮块设计............................................... 错误!未定义书签。 3.5传动轴的设计............................................. 错误!未定义书签。 3.6主轴组件设计............................................. 错误!未定义书签。总结 ......................................................... 错误!未定义书签。致谢 ......................................................... 错误!未定义书签。参考文献 ..................................................... 错误!未定义书签。
湖北高频火西门子802c数控器参数设定
西门子802C数控器参数设定 诊断—机床数据—轴数据系统更改数据的密码为EVENING 通用机床数据 参数号设定值含义 14510 【26】 23 X轴+点动键的键号 14510 【27】 29 X轴-点动键的键号 14510 【28】 24 Y轴+点动键的键号 14510 【29】 30 Y轴-点动键的键号 14510 【30】 27 Z轴+点动键的键号 14510 【31】 25 Z轴-点动键的键号 14512 【0】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【1】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【2】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【3】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【4】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【5】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【6】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【7】 11111111 定义有效输入输出位 14512 【17】 00010000 定义Z轴带制动装置 X轴机床数据
参数号设定值含义 30130 1 定义X轴有效 30200 1 编码器个数 30240 2 编码器实际值类型31020 1024 电机编码器线数 32000 5000 最大轴速度 32010 5000 手动方式快速移动速度32100 1/-1 进给方向（当设定方向 与实际方向相反时需 设置，设定为-1）34110 1 回参考点的坐标轴顺序 （Z,Y,SP轴此项参数 均设为-1） 36000 0.4 粗准确定位 36010 0.2 精准确定位 36030 0.5 零速度容差 36050 0.8 夹紧容差 36400 2 轮廓逻辑公差带 SP轴机床数据 参数号设定值含义 30130 1 定义SP轴有效 30200 0 编码器个数