车床主轴控制系统开题报告

山西师范大学

毕业设计开题报告

题目：CH460数控车床主轴控制系统的设计学院（系）：工程学院机电系

专业：电气自动化

姓名：赵军

学号：1030070109

指导教师：杨耀清

二〇一三年三月

数控机床控制系统

18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC 控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 28.（）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。 29.（）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。二. 填充，以完成下列各表述。 1.只有在位置偏差（跟随误差）为时，工作台才停止在要求的位置上。 2.半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过传动机构，将角度转换成工作台的直线位移。 3.开环伺服系统主要特征是系统内没有装置，通常使用为伺服执行机构。 4.辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的指令信号，主要控制装置是。 5.数控机床控制系统包括了、、、、、。 6. 进给伺服系统是以为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 7. 闭环和半闭环控制是基于原理工作的。 8. 数控机床的基本组成包括、、、、、以及机床本体。图1-2-2 HAAS立式加工中心

数控机床用主轴伺服系统

数控机床用主轴伺服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。在数控机床中，数控车床占42％，数控钻镗铣床占33％，数控磨床、冲床占23％，其他只占2％。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，现在所见到的国外交流主轴控制单元大多都是数字式的。它们的工作过程简述如下：由数控系统来的速度指令（如10V时相当于6000r/min或4500r/min）在比较器中与检测器的信号相与之后，经比例积分回路3将速度误差信号放大作为转矩指令电压输出，再经绝对值回路4使转矩指令电压永远为正。然后经函数发生器6（它的作用是当电动机低速时提高转矩指令电压），送到V／F变换器7，变成误差脉冲（如10V相当于200kHz）。该误差脉冲送到微处理器8并与四倍回路17送来的速度反馈脉冲进行运算。在此同时，交预先写在微处理器部件中的ROM中的信息读出，分别送出振幅和相位信号，送到DA强励磁9和DA振幅器10。DA强励磁回路用于控制增加定子电流的振幅，而DA振幅器用于产生与转矩指令相对应的电动机定子电流的振幅。它们的输出值经乘法器11之后形成定子电流的振幅，送给U相和V相的电流指令回路12。另一方面，从微处理器输出的U、V两相的相位（即sinθ和sin(θ-120°））也被送到U相和V相的电流指令回路12，它实际上也是一个乘法器，通过它形成

数控机床控制技术与系统

数控机床控制技术与系统（期末复习） 1、名词解释数控：即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控系统：能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制，使机床完成工作运动并加工零件的一种控制系统。 2、数控加工程序按两类控制量分别输出：连续控制量（送往伺服系统）、离散的开关控制量（送往机床强电控制系统） 3、MDI 工作方式的三种功能：编程、PLC 参数修改、CNC 参数修改。 4、CNC 在机床工作时的作用：译码、插补、位置检测 PLC 的作用：剩下的都是PLC 的，例如：工件夹紧、工作台转动等编码器 1、根据位置检测装置的安装形式和测量方式分为：直接测量和间接测量、 2、按编码方式分为：绝对式测量和增量式测量，绝对式无需返参，直接测量。增量式开机之后需要返参。 3、位置测量装置分为：直线式、旋转式 4、绝对式编码器按内部结构和测量方式分为接触式、光电式、电磁式 5、码盘的分辨角：n 2 360?=α，分辨率=n 21。n —码盘的码道圈数。n 越大。分辨角越小，测量精度越高。 6、编码器各部分的名称：P18 7、光栅工作原理：是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。当指示光栅与主光栅发生相对位移，会形成莫尔条纹。其方向与光栅线纹方向大致垂直。两条莫尔条纹之间的距离为纹距W ，若栅距为ω，则有θ ω=w ，当工作台移动一个栅距，莫尔条纹就向上或向下移动一个纹距，莫尔条纹由光敏元件接受，从而产生电信号电信号经读数头中的电子线路板处理后。输出脉冲信号。 8、光栅莫尔条纹纹距θ ω=W ,ω—栅距，θ—两条线纹之间的倾斜夹角。 9、 PLC 的接线图 10、 PMC 指令（考试可能会用到）：应用数据检索功能指令（DSCH ）、符合功能检查指令（COIN ）、后传输指令（MOVE ）、译码指令（DEC ） 11、给出电路图，表述工作原理 12、直流电动机 ⑴ 正反馈（自己找） ⑵ 晶闸管小结：晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，最基本的用途就是可控整流，晶闸管导通的条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：1.将阳极电压（电流）减小或断开,直到正反馈效应不能维持。 2.在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。 ⑶ 感阻性（自己找） ⑷ 降压斩波电路升压斩波电路

数控机床主传动系统及主轴设计.

新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系设计(论文)内容目标培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004

数控车床主轴系统

模块一对主轴驱动系统的认识任务一掌握主轴驱动系统各种故障排查方法。 1.主轴驱动系统概述主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。引言主轴驱动系统控制数控车床的旋转运动，为车床主轴提供驱动功率以及所需的切削力。目前在数控车床中，主轴驱动常使用交流电动机，直流电动机已被逐渐淘汰，由于受永磁体的限制，交流同步电动机功率做得很大时，电动机成本太高。因此目前在数控机床的主轴驱动中，均采用笼型异步电动机。为了获取良好的主轴特性，设计中采用矢量变频控制的交流主轴电动机，矢量部分分无速度传感器和有速度传感器的两种方式，后者具有更高的速度控制精度，在数控车床中无速度传感器的矢量变频器已经符合控制要求，因此，本设计中采用无速度的矢量变频器。知识目标： 1、了解主轴驱动系统的控制原理。 2、了解各种故障的产生原因。能力目标： 1、能够对主轴驱动系统启动故障进行排除和处理。 2、熟练掌握变频器的使用方法。一、相关知识 1、数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求： 1）调速范围宽并实现无极调速为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。

机械机床毕业设计16CA6150数控车床主轴箱及传动系统系统的设计业设计

毕业设计（论文）任务书指导老师课题名称CA6150车床主轴箱设计学生姓名专业班级数控班

目录 1、概述 2、主运动的方案选择与主运动的设计 3、确定齿轮齿数 4、选择电动机 5、皮带轮的设计计算 6、传动装置的运动和运动参数的计算 7、主轴调速系统的选择计算 8、主轴刚度的校核一、概述主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的

刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。 1.1数控机床主传动系统的特点与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。 4转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 5变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。 6主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。 7主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。 1.2 主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。 ②主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的

基于变频器的经济型数控车床主轴控制系统设计及参数设置_图文_(精)

94科技资讯

科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2010NO.14 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 工业技术随着现代机械制造业水平的发展 , 数控机床普及率日益提高。数控车床是数控机床的主要品种之一 , 它在数控机床中占有非常重要的位置 , 一直受到世界各国的普遍重视 , 并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分 , 其功率消耗约占机床总功率 70%~80%,其性能直接影响到机床的加工效率、加工材料范围、加工质量等。数控系统需要控制主轴的转速、位置 , 通常系统的标准配置为数字主轴 , 具有控制精度高 , 动态响应好的特点。但在主轴功率不大 , 对控制精度和动态响应要求

不是很高的情况下 , 数字主轴就显得成本太高。这时可以采用数控系统的模拟主轴功能。模拟主轴就是数控系统输出模拟电压信号 , 采用普通的交流变频器和交流变频电机来实现主轴控制 , 由于性价比高 , 在经济型数控机床中广泛应用。 1变频调速基本原理由异步电机理论可知 , 主轴电机的转速公式为 : n=(60f/p×(1-s 其中 P 为电动机的极对数 ,s 为转差率 , f 为电源的频率 ,n 为电动机的转速从上式可看出 , 电机转速与频率成正比 , 改变频率即可以平滑地调节电机转速。变频器主电路如上图 1所示。主电路的功能是把固定频率为 50Hz 交流电转换为频率连续可调的三相交流电 , 主要包括交 -直电路、制动单元电路及直 -交电路。交 -直电路中 , 三相交流电源通过变频器的电源接线端 (R、 S 、 T 输入到变频器内 , 利用整流器 VS 把交流电转换为直流电。当电容CF 电压达到基准值时 , 辅助电源动作 , 输出直流控制电压。直流继电器MCC 获电 , 常开触点闭合 , 限流电阻 RF 被短路 , 完成交 -直电路转换。直 -交电路中 , 由 VS 转换的直流电压经过短路保护熔断器F1加到逆变模块 VT, 再通过 SPWM 正弦波脉宽调制驱动电路控制 VT 输出频率可调的三相调制波 Ua 、 Ub 、 Uc(如图 2所示至 U 、 V 、 W 端子。输出电压的大小和频率是由改变图 2中的正弦参考信号 Ur 的幅值大小和频率调制的。制动单元电路由制动开关管 VB 、二极管 DB 及 B1、 B2端子之间外接制动电阻组成 , 外接制动电阻的功率与阻值需根据电动机的额定电流好工作情况进行选择。 2 主轴电机及变频器的选用

数控机床控制系统组成doc

1．数控机床控制系统由哪几部分组成? 答：数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。 2. 进给伺服系统的作用是什么? 答：伺服驱动装置是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。伺服系统的作用就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随进给控制信息，执行机械运动，驱动工作台向指定的位置运动。 3. 数控机床按被控对象运动轨迹分为哪几类? 答：1）点位控制的数控机床点位控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。 2）直线控制的数控机床直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。 3）轮廓控制的数控机床轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。它不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 4. 试简述数控装置的组成。答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。 CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。 5. 数控装置硬件结构是如何分类的？

(2010春)数控机床电气控制作业及答案

数控机床电气控制作业（一） 1．按钮开关和行程开关的作用分别是什么？如何确定按钮开关的选用原则？答：按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，用于控制电路中发出起动或停止等指令，通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。按钮开关的选用原则 ①根据用途选择开关的形式，如紧急式、钥匙式、指示灯式等。 ②根据使用环境选择按钮开关的种类，如开启式、防水式、防腐式等。 ③按工作状态和工作情况的要求，选择按钮开关的颜色。 2．低压断路器在电路中的作用是什么？P12 3．接触器的用途是什么？它由哪几部分组成？P15 4．接近开关与行程开关相比有哪些优点？若接近开关为三线制输出，一般为哪三根输出线？答：接近开关又称无触点行程开关。与行程开关相比，接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点。接近开关多为三线制。三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线，输出有常开、常闭两种状态。 5．.中间继电器的作用是什么？P21它和交流接触器有何区别？答接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。而继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现控制目的的电器，中间继电器实质上是电压继电器的一种。 6．电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。电动机起动电流很大，但是，当电动机起动时，热继电器不会动作。因为，热继电器由于热惯性，其双金属片在短时间内不会弯曲，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。 8 ．三相异步电动机的起动控制采用哪两种方式？

数控机床的控制系统概述

第七章数控机床的控制系统概述学习目的： 1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？ 2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？ 3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？ 4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介 1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。 2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。二、数控机床控制系统的组成

基于plc的数控铣床主轴控制系统设计

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王亚东学号：10020141X16 院系：机械自动化系专业：机械设计制造及其自动化题目：数控技术课程设计 ——基于PLC的数控铣床主轴控制系统设计

指导教师：马维金职称: 教授刘丽娟职称: 讲师 2014年1月9日目录一．概述3 1.1 数控技术课程设计的目的3 1.2 原始数据和设计要求3 二. 主轴伺服电机的选择4 2.1伺服电机类型选择4 2.2伺服电机的型号选择5 2.3伺服电机的技术参数5 三．电路接线图和电器件清单5 3.1启动停止、正反转的控制5 3.2电路接线图6 3.3电器件清单6 四．PLC选择和控制程序的设计6 4.1PLC的选型6 4.2控制程序T形图6 4.3控制程序的设计6 五．总结7

六．参考文献8 一．概述数控铣床主轴控制系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应该对主轴传动系统的转速（速度）及变速范围和启动停、正反转、加减速和位置进行有效地控制。 1.1 数控技术课程设计的目的通过本课程设计的训练，使学生在学完机床数控技术及相应的机床电器及PLC等课程之后，能够运用所学的知识独立完成数控车、数控铣和加工中心的进给系统的自动控制系统设计，从而使学生进一步加深和巩固对所学知识的理解和掌握，并提高学生的实际操作能力。 1．运用所学的理论知识，进行数控系统设计的初步训练，培养学生的综合设计能力； 2．掌握交流进给伺服驱动的原理和控制方法； 3．掌握PLC控制系统设计的基本技能，具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力； 4．基本掌握编写技术文件的能力。 1.2 原始数据和设计要求对于数控铣床，设计主轴驱动系统，由交流伺服电机实现，完成其选型计算，要求两轴联动，实现插补运算，并设计其启动停止、正反转、加减速和位置控制系统，数控系统的脉冲当量为 0.01rad/脉冲。 1 设计任务

可编程序控制器(PLC)在机床数控系统中应用

近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC 更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成，输入装置可将不同加工信息传递于计

算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰;目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。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。数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速;管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理;控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作;还对机床外部开关(行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制;对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。检测反馈装置由检测元

数控车床主轴速度控制指令及编程举例

数控车床主轴速度控制指令及编程举例数控车削加工时，按需要可以设置恒切削速度(例如，为保证车削后工件的表面粗糙度一致，应设置恒切削速度)，车削过程中数控系统根据车削时工件不同位置处的直径计算主轴的转速。恒切削速度设置方法如下：G96 S ；其中S后面数字的单位为r／min。设置恒切削速度后，如果不需要时可以取消，其方式如下:G97 S ；其中S后面数字的单位为r／min。在设置恒切削速度后，由于主轴的转速在工件不同截面上是变化的，为防止主轴转速过高而发生危险，在设置恒切削速度前，可以将主轴最高转速设置在某一个最高值。切削过程中当执行恒切削速度时，主轴最高转速将被限制在这个最高值。设置方法如下：G50 S ；其中S的单位为r／min。图主轴速度控制例如：在刀具T01切削外形时用G96设置恒切削速度为200m／min，而在钻头T02钻中心孔时用G97取消恒切削速度，并设置主轴转速为1100r／min。这两部分的程序头如下： G50 S2500 T0101 M08；/G50限定最高主轴转速为2500r／min； G96 S200 M03；/ G96设置恒切削速度为200m／min，主轴顺时针转动 G00 X48.0 Z3.0；/ 快速走到点(48.0,3.0) G01 Z-27.1 F0.3；/车削外形 G00 Ul.0 Z3.0；/快速退回 … T0202；/调02号刀具 G97 Sll00 M03；/G97取消恒切削速度，设置主轴转速为ll00r／min G00 X0.0 Z5.0 M08；/快速走到点(0，5.0)，冷却液打开 G01 Z-5.0 F0.12；/钻中心孔

数控车床XY轴工作台和控制系统设计

目录摘要 (1) 前言 (2) 一、毕业设计的目的、意义 (4) 二、毕业设计的内容 (4) （一）毕业设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。 (4) 三、数控系统总体方案的确定 (4) （一）系统运动方式的确定 (4) （二）伺服系统的选择 (4) （三）计算机系统的选择 (5) （四） X—Y工作台的传动方式 (5) 四、机械部分设计 (5) （一）确定系统脉冲当量 (5) （二）工作台外形尺寸及重量初步估算 (6) （三）滚动导轨副的计算、选择 (7) （四）滚珠丝杠计算、选择 (8) （五）齿轮计算、设计 (11) （六）步进电机惯性负载的计算 (12) （七）步进电机的选用 (13) 五、数控系统硬件电路设计 (15) （一）数控系统的硬件电路由以下几部分组成： (15) （二）主控制器ＣＰＵ的选择 (15) （三）存储器扩展电路设计 (15) （四）步进电机驱动电路设计 (16) （五）其它辅助电路设计 (17) 六、系统控制软件的设计 (18) （一）系统控制软件的主要内容 (18) （二）系统控制功能分析 (18) （三）系统管理程序控制 (19) （四）自动加工程序设计 (19) 结束语 (20) 参考资料 (21)

数控车床XY轴工作台和控制系统设计摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。关键词：数控车床 XY工作台控制系统

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。

超精密数控机床控制系统技术方案

超精密数控机床控制系统技术方案 1、系统组成超精密数控机床系统主要有三个部分：主轴、横向进给机构、纵向进给机构。其平面布局如图1所示。图1 超精密数控机床平面布局示意图主轴由空气磁力轴承支承，用带有变频器的电动机驱动，功率为1500W；横向进给机构与纵向进给机构均采用花岗石滑台与方导轨结构，各由一台伺服电动机直接驱动滚珠丝杠带动滑台在导轨上移动，电动机功率为850W。 2、技术要求 (1) 横、纵向进给的操作采用手柄式控制开关操作（十字选择开关，中间有快速选择按钮）。 (2) 进给的速度可调（最小为2mm/min），可实现自动/手动进给，移动精度为0.1μm。 (3) 横、纵向的移动应有锁定开关。 (4) 主轴旋转可调速50-1800r/min(60Hz达到1800r)采用无级变速，且有相对的转速指示。 (5) 主轴旋转的起、停均需有缓冲过程（慢爬、慢停），主轴旋转应有保护电路，断电时应缓慢停止旋转。 (6) 气压保护，控制机床的正常运转（0.4MPa），低于设定值时机床不能工作（或停止工作）。 (7) 电源、气源有正常工作灯指示。 (8) 其余要求按常规机床实施。有电控箱、人机对话控制台、手柄式控制进

给操作

手柄组成。 3、系统功能需求 3.1 主轴 (1)无级变速，要求50～1800转； (2)启停应有一个过渡过程（即从慢到快启动，从快到慢停止）； (3)转速设定； 3.2横向进给机构 (4)任意位置停止锁定； (5)移动距离设定； (6)设置快速移动操作手柄； 3.3纵向进给机构 (1)任意位置停止锁定； (2)移动距离设定； (3)设置快速移动操作手柄； 3.4控制面板 (1)主轴转速设定、显示； (2)横向进给量设定、显示； (3)纵向进给量设定、显示； (4)纵横向进给手动控制； (5)电源总快关 3.5系统整体 (1)主轴中心线位置定位（原点、二次定位点） (2)刀具轨迹程序编制 4、控制系统解决方案 4.1 硬件解决方案根据数控机床的功能需求与技术要求，拟定其控制系统硬件解决方案如图2所示。 1) 控制主机控制主机选用工业级平板电脑，其整机性能完善，稳定可靠，功耗低，支持各类应用软件，具有良好的开放性，易于软件的升级和数控系统功能的拓展，可实现基于网络的数控功能，触摸屏可以实现丰富的人机交互功能，广泛应用于电信、电力、国防、自动化设备、制造业等各领域。 2) 运动控制卡初步选用雷赛智能控制股份公司的DMC2410运动控制卡。DMC2410运动控制卡是一款基于PCI总线的高性能运动控制卡，它可控制多达四轴步进或伺服电机，具有快速的运动速度控制功能，有很好的直线和圆弧插补功能。同时还增加了编码器位置锁存、位置比较等高级功能。为研发制造多轴工业自动化设备提供了优良的控制器解决方案。 3) 变频器主轴电机由变频器控制。变频器型号为YASKAWA(安川) J1000。

数控机床主轴润滑的种类

数控机床主轴润滑的种类主轴部件是数控机床机械部分中的重要组成部件，主要由主轴、轴承、主轴准停装置、自动夹紧和切屑清除装置组成。数控机床主轴部件的润滑、冷却与密封是机床使用和维护过程中值得重视的几个问题。第二，主轴部件的冷却主要是以减少轴承发热，有效控制热源为主。第三，主轴部件的密封则不仅要防止灰尘、屑末和切削液进入主轴部件，还要防止润滑油的泄漏。主轴部件的密封有接触式和非接触式密封。对于采用油毡圈和耐油橡胶密封圈的接触式密封，要注意检查其老化和破损；对于非接触式密封，为了防止泄漏，重要的是保证回油能够尽快排掉，要保证回油孔的通畅。首先，良好的润滑效果，可以降低轴承的工作温度和延长使用寿命；为此，在操作使用中要注意到：低速时，采用油脂、油液循环润滑；高速时采用油雾、油气润滑方式。但是，在采用油脂润滑时，主轴轴承的封入量通常为轴承空间容积的10％，切忌随意填满，因为油脂过多，会加剧主轴发热。对于油液循环润滑，在操作使用中要做到每天检查主轴润滑恒温油箱，看油量是否充足，如果油量不够，则应及

时添加润滑油；同时要注意检查润滑油温度范围是否合适。常见主轴润滑方式有两种，油气润滑方式近似于油雾润滑方式，但油雾润滑方式是连续供给油雾，而油气润滑则是定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这样既实现了油雾润滑，又避免了油雾太多而污染周围空气。喷注润滑方式是用较大流量的恒温油(每个轴承3～4L/min)喷注到主轴轴承，以达到润滑、冷却的目的。这里较大流量喷注的油必须靠排油泵强制排油，而不是自然回流。同时，还要采用专用的大容量高精度恒温油箱，油温变动控制在±0.5℃。为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件的热量带走，通常采用循环式润滑系统，用液压泵强力供油润滑，使用油温控制器控制油箱油液温度。高档数控机床主轴轴承采用了高级油脂封存方式润滑，每加一次油脂可以使用7～10年。新型的润滑冷却方式不单要减少轴承温升，还要减少轴承内外圈的温差，以保证主轴热变形小。综上所述，在数控机床的使用和维护过程中必须高度重视主轴部件的润滑、冷却与密封问题，并且仔细做好这方面的工作。

数控机床主轴驱动系统概述

主轴驱动系统概述直流主轴驱动系统从原理上说，直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别，但因为数控机床高速、高效、高精度的要求，决定了直流主轴驱动系统具有以下特点： 1)调速范围宽。采用直流主轴驱动系统的数控机床通常只设置高、低两级速度的机械变速机构，电动机的转速由主轴驱动器控制，实现无级变速，因此，它必须具有较宽的调速范围。 2)直流主轴电动机通常采用全封闭的结构形式，可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中使用。 3)主轴电动机通常采用特殊的热管冷却系统，能将转子产生的热量迅速向外界发散。此外，为了使电动机发热最小，定子往往采用独特附加磁极，以减小损耗，提高效率。 4)直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运行。 5)主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、速度/转矩显示输出等信号接口。 6)纯电气主轴定向准停控制功能。由于换刀、精密镗孔、螺纹加工等需要，数控机床的主轴应具有定向准停控制功能，而且应由电气控制系统自动实现，以进一步缩短定位时间，提高机床效率。数控机床常用的直流主轴驱动系统的原理框图如图7-1所示。由图可见，主轴驱动系统类似于直流进给伺服系统，它也是由速度环和电流环构成的双环速度控制系统，通过控制直流主轴电动机的电枢电压实现变速。控制系统的主回路一般采用晶闸管反并联可逆整流电路。系统的工作原理可参阅直流进给伺服系统部分，在此不再赘述。图7-1的上半部分为励磁控制回路，由于主轴电动机功率通常较大，且要求恒功率调速范围尽可能大，因此，一般采用他励电动机，励磁绕组与电枢绕组相互独立，并由单独的可调直流电源供电。

数控控制系统培训试题

习题1-2 数控机床控制系统一.判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 1.（）主轴（spindle）转速控制，刀具（tool）自动交换控制属于数控系统的辅助功能。 2.（）数控系统的主要功能是控制运动坐标的位移及速度。 3.（）轮廓控制数控系统控制的轨迹一般为与某一坐标轴(axis)相平行的直线。 4.（）直线控制数控系统可控制任意斜率的直线轨迹。 5.（）开环控制数控系统无反馈（feedback）回路。 6.（）配置SINUMERIK 802S数控系统的数控机床采用步进电动机作为驱动元件。 7.（）闭环控制数控系统的控制精度(accuracy)高于开环控制数控系统的控制精度。 8.（）全闭环控制数控系统不仅具有稳定的控制特性，而且控制精度高。 9.（）半闭环控制数控机床安装有直线位移检测装置。 10.（）机床工作台（table）的移动是由数控装置发出位置控制命令和速度控制命令而实现的。 11.（）刀具（tool）按程序正确移动是按照数控装置发出的开关命令实现的。 12.（）机床主轴（spindle）的起动与停止是根据CNC发出的开关命令，由PLC完成的。 13.（）CNC中位置调节器是用模拟调节器。 14.（）在双环进给轴控制器中，转速调节器的输入是位置调节器的输出。 15.（）穿孔纸带（tape）是控制介质的一种。 16.（）软盘属于输出装置。 17.（）M功能指令被传送至PLC-CPU，用PLC程序来实现M功能。 18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC 控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半