基于西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)_開(kāi)發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)畢業(yè)設(shè)計(jì)(可編輯)

1、基于西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)_開(kāi)發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文),是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知,除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果,也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體,均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名: 日 期: 指導(dǎo)教師簽名: 日 期: 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、

2、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的規(guī)定,即:按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的印刷本和電子版本;學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽服務(wù);學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文;在不以贏利為目的前提下,學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名: 日 期: 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 日期

3、:年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名:日期:年 月 日 導(dǎo)師簽名:日期:年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià): 一、撰寫(xiě)(設(shè)計(jì))過(guò)程 1、學(xué)生在論文(設(shè)計(jì))過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知

4、識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格 4、研究方法的科學(xué)性;技術(shù)線路的可行性;設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格 5、完成畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文(設(shè)計(jì))質(zhì)量 1、論文(設(shè)計(jì))的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文(設(shè)計(jì))任務(wù)(包括裝訂及附件)? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 三、論文(設(shè)計(jì))水平 1、論文(設(shè)計(jì))的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意?設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文(設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū))所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu)

5、 良 中 及格 不及格 建議成績(jī): 優(yōu) 良 中 及格 不及格 (在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”) 指導(dǎo)教師: (簽名)單位: (蓋章) 年月日 評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)價(jià): 一、論文(設(shè)計(jì))質(zhì)量 1、論文(設(shè)計(jì))的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文(設(shè)計(jì))任務(wù)(包括裝訂及附件)? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文(設(shè)計(jì))水平 1、論文(設(shè)計(jì))的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意?設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文(設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū))所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 建議成績(jī): 優(yōu) 良

6、 中 及格 不及格 (在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”) 評(píng)閱教師:(簽名) 單位: (蓋章) 年月日 教研室(或答辯小組)及教學(xué)系意見(jiàn) 教研室(或答辯小組)評(píng)價(jià): 一、答辯過(guò)程 1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文(設(shè)計(jì))質(zhì)量 1、論文(設(shè)計(jì))的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文(設(shè)計(jì))任務(wù)(包括裝訂及附件)? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 三、論文(設(shè)計(jì))水平 1、論文(設(shè)計(jì))的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際

7、問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意?設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文(設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū))所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 評(píng)定成績(jī): 優(yōu) 良 中 及格 不及格 (在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”) 教研室主任(或答辯小組組長(zhǎng)):(簽名) 年月日 教學(xué)系意見(jiàn): 系主任:(簽名) 年月日基于西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái) 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步設(shè)社會(huì)生產(chǎn)力的不斷斷發(fā)展,以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)正以較快的速度逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) ,這已成為當(dāng)今機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中的大量應(yīng)用 ,使社會(huì)對(duì)能熟練掌握數(shù)控機(jī)床

8、的操作 ,編程及維修的工程應(yīng)用人才的需求量越來(lái)越大 。近年來(lái)各院校相應(yīng)開(kāi)出的數(shù)控專業(yè) ,便從教育的層面上反映出社會(huì)的這種需求。然而這也向我們提出了數(shù)控教學(xué)如何培養(yǎng)適應(yīng)工程應(yīng)用的數(shù)控人才的問(wèn)題 。數(shù)控人才的培養(yǎng)離不開(kāi)實(shí)踐操作,而現(xiàn)今真正投入生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備價(jià)格一般都很昂貴,因此研究和開(kāi)發(fā)一套用于經(jīng)濟(jì)適用的數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)臺(tái)就變得很有必要。 本設(shè)計(jì)是基于西門(mén)子公司的SINUMERIK 802C數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),首先應(yīng)了解和掌握了西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方式等知識(shí)后根據(jù)它配備伺服系統(tǒng)、主軸控制系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),通過(guò)查閱資料對(duì)車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的硬件進(jìn)行選擇,了解各個(gè)模塊的工作原理,

9、并設(shè)計(jì)外部硬件線路,最終設(shè)計(jì)出能完成演示主軸控制、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制、輔助裝置控制等功能,符合學(xué)校教學(xué)實(shí)際需求的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。不僅可作為數(shù)控車床電氣故障的維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備,也可作為數(shù)控車床的實(shí)際加工操作實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該裝置可以使學(xué)生掌握數(shù)控車床系統(tǒng)控制原理、電氣設(shè)計(jì)方法、元器件的選擇、車床電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過(guò)程等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)效果。操作過(guò)程與實(shí)際生產(chǎn)接軌,而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用,不僅解決了學(xué)員培訓(xùn)費(fèi)用高的問(wèn)題,而且更能體現(xiàn)仿真操作的真實(shí)性,使教學(xué)效果得到明顯提高。 關(guān)鍵詞:數(shù)控系統(tǒng),車床,伺服系統(tǒng),控制 Based on simens 802C CNC sys

10、tem development training sets CNC latheAbstract:With the continuous progress of science and technology set ever-breaking development of social productive forces,advanced manufacturing technology is based on the numerical control technology at a faster rate gradually replaced the traditional mechanic

11、al manufacturing technology,which has become the trend of mechanical manufacturing technology developmentC machine tool used in manufacturing industry, enabling the community to skilled in CNC machine tool operation,programming and maintenance of engineering application talents demand is growing.In

12、recent years the institutions appropriate to write NC professional,from the level of education reflects this demand of the community.But it also put forward to us how the teaching of numerical control training project on the application of numerical control talentsC talents training cannot be separa

13、ted from practice,and today the real production of CNC equipment prices are generally very expensive,so research and development of a system for economical numerical control imitating real training will become necessary. This design is based on Siemens company of SINUMERIK 802C NC lathe real trainin

14、g Taiwan development design,first should has solutions and master has Siemens 802C NC system of structure,and work principle, and control way, knowledge Hou under it equipped with servo system,and spindle control system and secondary movement control system,by inspection information on lathe real tr

15、aining Taiwan of hardware for select,understanding each module of work principle,and design external hardware line,eventually design out can completed demonstrates spindle control,and into to movement control,and secondary device control,function,meet school teaching actual demand of dedicated exper

16、imental device.Not only can be used as electrical faults of NC lathe repair training equipment,or as actual machining of numerical control lathe operation training devices.The appliance can make students master the electrical design of NC lathe system control theory,methods,components selection,lath

17、e of fault diagnosis of electrical installation and commissioning,maintenance,programming and graphic simulation of machining process of parts and many other experimental content,reach industrial production practice.Procedure into line with actual production,and economical and practical,not only sol

18、ve the problem of the high cost of training,but also to reflect the authenticity of the simulation operation,for teaching to be improved significantly. Keyword:Nc system,Lathe,Servo system,Control 目錄1 緒論11.1 機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展11.1.1 機(jī)床的產(chǎn)生11.1.2 機(jī)床的發(fā)展11.2 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及前景21.3 本課題的研究背景及意義32 西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)的介紹52.1 西門(mén)子

19、802C數(shù)控系統(tǒng)概述52.2 西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)的組成52.2.1 基本面板52.2.2 NC鍵盤(pán)區(qū)62.2.3 機(jī)床控制面板72.2.4 LCD顯示區(qū)92.2.5 主要軟件功能103 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的性能要求123.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成123.1.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理123.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成133.2 數(shù)控車床的特點(diǎn)163.2.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)163.2.2 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)163.3 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求173.3.1 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的控制功能173.3.2 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的操作功能173.3.3 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的診斷功能183.3.4 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的基本

20、配置183.3.5 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的要達(dá)到的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目184 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)194.1 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則194.2 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的硬件選擇194.2.1 伺服驅(qū)動(dòng)器的選擇194.2.2 變頻器的選擇214.2.3 進(jìn)給軸伺服電機(jī)的選擇224.2.4 主軸電機(jī)的選擇234.2.5 實(shí)訓(xùn)臺(tái)必需的其他組件244.3 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的硬件的連接254.3.1 系統(tǒng)概述254.3.2 系統(tǒng)的接線254.3.3 電源模塊304.3.4 伺服模塊314.3.5 主軸模塊334.3.6 PLC與自動(dòng)換刀控制355 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的操作375.1 實(shí)訓(xùn)臺(tái)基本操作375.1.1 安全上電操作3

21、75.1.2 NC的啟動(dòng)方式385.1.3 數(shù)據(jù)保護(hù)395.1.4 報(bào)警診斷395.1.5 口令設(shè)定操作395.1.6 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作405.1.7 NC啟動(dòng)操作405.2 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元的調(diào)試與應(yīng)用415.2.1 伺服電機(jī)的工作原理和特點(diǎn)415.2.2 實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)給模塊介紹415.2.3 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)說(shuō)明435.3 主軸變頻器的調(diào)試與應(yīng)用435.3.1 變頻器說(shuō)明書(shū)的有關(guān)內(nèi)容435.3.2 主軸參數(shù)設(shè)置及變頻器的部分操作演示456 結(jié)論48參 考 文 獻(xiàn)49致 謝501 緒論1.1 機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1 機(jī)床的產(chǎn)生 隨著科技的不斷發(fā)展,對(duì)各種產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了高要求。產(chǎn)品加工過(guò)程

22、的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的重要措施。飛機(jī)、汽車等生產(chǎn)企業(yè)大多采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線,從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量,提高了生產(chǎn)效率和減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 但是在產(chǎn)品加工中,單件、小批量生產(chǎn)的零件約占總量的80%以上。對(duì)這些多品種、小批量、形狀復(fù)雜。精度要求高的零件的加工,采用專業(yè)程度高的自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線就很不合適。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮中,產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,為求得生存與發(fā)展,各企業(yè)紛紛在提高產(chǎn)品的技術(shù)檔次、增加產(chǎn)品種類、縮短試制與生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量上下功夫,即使批量較大的產(chǎn)品,也不大可能多年不變,必須經(jīng)常開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,頻繁地更新?lián)Q代。傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線難以適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)要求。

23、為了解決上述問(wèn)題,一種靈活、高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備?數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。 1952年美國(guó)帕森斯公司和麻省理工學(xué)院在美空軍的委托下,合作研制了世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床,完成了直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板的加工。這是一臺(tái)采用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算與控制的直線插補(bǔ)輪廓控制銑床。經(jīng)過(guò)三年的試用、改造與提高,數(shù)控機(jī)床于1955年進(jìn)入實(shí)用化階段,在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要的作用。 盡管這種初期數(shù)控機(jī)床采用電子管和分立元件硬接線電路來(lái)進(jìn)行運(yùn)算和控制,提及龐大而功能單一,但它采用了先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù),具有強(qiáng)大的生命力,它的出現(xiàn)開(kāi)辟了工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的新紀(jì)元。從此,數(shù)控機(jī)床在全世界得到了迅速發(fā)展。1.1.2 機(jī)床的

24、發(fā)展 最早采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械幾個(gè)的想法是在20世紀(jì)40年代初提出的。當(dāng)時(shí),美國(guó)北密執(zhí)安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商帕森斯公司在制造飛機(jī)框架及直升飛機(jī)葉片輪廓用樣板時(shí),利用計(jì)算機(jī)對(duì)葉片輪廓的加工路徑進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理,并考慮了刀具半徑對(duì)加工路徑的影響,使得加工精度達(dá)到了0.0015mm。 1952年,美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)字控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的第一代。1959年,電子行業(yè)研制出晶體管元件,因而控制系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板技術(shù),跨入第二代。1959年3月,由美國(guó)耐?杜列克公司發(fā)明了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床,成為“加工中心”。1960年,出現(xiàn)了小規(guī)模集

25、成電路,由于其體積小、功耗低,使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高,數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代都是采用專業(yè)控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng),也稱NC系統(tǒng)。 1967年,英國(guó)首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng),這就是最初的FS(Flexible Manufacturer System)柔性制造系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,小型計(jì)算機(jī)開(kāi)始取代專業(yè)控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)(NC),數(shù)控的許多功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。由計(jì)算機(jī)作控制單元的數(shù)控系統(tǒng)(CNC),稱為第四代。 1970年前后,美國(guó)英特爾公司開(kāi)發(fā)和使用了微處理器。1974年,美、日等國(guó)首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。20多年來(lái),微處理器數(shù)控系

26、統(tǒng)得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,這就是第五代數(shù)控(MNC),然而后來(lái)也將MNC也成為CNC。 20世紀(jì)80年代初,國(guó)際上又出現(xiàn)了柔性制造單元FMC。FMC和FMS被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS的基礎(chǔ)。數(shù)字控制系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)使數(shù)控機(jī)床得到了廣泛發(fā)展,數(shù)控技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控切割機(jī)、數(shù)控火花切割機(jī)、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、繪圖儀等設(shè)備上。1.2 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代,其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)提供裝備和手段,具有無(wú)限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)

27、效應(yīng)。目前,歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,而中國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始起步,仍處于發(fā)展階段。 “十五”期間,中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺(tái),2002年24803臺(tái),2003年36813臺(tái),2004年51861臺(tái),2004年產(chǎn)量是2000年的3.7倍,平均年增長(zhǎng)39%;2005年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量59639臺(tái),接近6萬(wàn)臺(tái)大關(guān),是“九五”末期的4.24倍?！笆濉逼陂g,中國(guó)機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是市場(chǎng)需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長(zhǎng)速度加快所致。 2006年,中國(guó)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到85756臺(tái),

28、同比增長(zhǎng)32.8%,增幅高于金切機(jī)床產(chǎn)量增幅18.4個(gè)百分點(diǎn),進(jìn)而使金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到37.8%,同比增加2.3個(gè)百分點(diǎn)。此外,數(shù)控機(jī)床在外貿(mào)出口方面亦業(yè)績(jī)驕人,全年實(shí)現(xiàn)出口額3.34億美元,同比增長(zhǎng)63.14%,高于全部金屬加工機(jī)床出口額增幅18.58個(gè)百分點(diǎn)。 2007年,中國(guó)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)123,257臺(tái),數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量達(dá)3,011臺(tái);國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約50萬(wàn)臺(tái),進(jìn)口約20萬(wàn)臺(tái)。 2008年10月,中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)105,780臺(tái),比2007年同比增長(zhǎng)2.96%。 長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹,中檔進(jìn)展緩慢,高檔依靠進(jìn)口的局面,特別是國(guó)家重點(diǎn)工程需要的關(guān)

29、鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口,技術(shù)受制于人。究其原因,國(guó)內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比落后了5-10年;在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國(guó)在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低,相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后,國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有形成品牌效應(yīng)。同時(shí),中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系,市場(chǎng)營(yíng)銷能力和經(jīng)營(yíng)管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力,完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少,制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 國(guó)外公司在中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80%以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我

30、們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破,中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí),還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系,提高中國(guó)的自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和成套生產(chǎn)能力,創(chuàng)建國(guó)產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品,提高中國(guó)高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。 “十二五”期間,中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期,中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)面臨千載難逢的大好發(fā)展機(jī)遇,根據(jù)中國(guó)數(shù)控車床以往消費(fèi)數(shù)量,通過(guò)模型擬合,預(yù)計(jì)到2015年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達(dá)18萬(wàn)臺(tái),年均增長(zhǎng)率為達(dá)16%以上。在技術(shù)方面也將得到大幅度提高,現(xiàn)在國(guó)外的部分技術(shù)壟斷現(xiàn)象也將得到有效緩解,真正意義上實(shí)現(xiàn)從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型。1.3 本課題的研究背景

31、及意義 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步設(shè)社會(huì)生產(chǎn)力的不斷斷發(fā)展,以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)正以較快的速度逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) ,這已成為當(dāng)今機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中的大量應(yīng)用 ,使社會(huì)對(duì)能熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作 ,編程及維修的工程應(yīng)用人才的需求量越來(lái)越大 。近年來(lái)各院校相應(yīng)開(kāi)出的數(shù)控專業(yè) ,便從教育的層面上反映出社會(huì)的這種需求。然而這也向我們提出了數(shù)控教學(xué)如何培養(yǎng)適應(yīng)工程應(yīng)用的數(shù)控人才的問(wèn)題 。數(shù)控人才的培養(yǎng)離不開(kāi)實(shí)踐操作,而現(xiàn)今真正投入生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備價(jià)格一般都很昂貴,因此研究和開(kāi)發(fā)一套用于經(jīng)濟(jì)適用的數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)臺(tái)就變得很有必要。 基于西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的數(shù)控車床實(shí)

32、訓(xùn)臺(tái)不僅可作為數(shù)控車床電氣故障的維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備,也可作為數(shù)控車床的實(shí)際加工操作實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該裝置可以使學(xué)生掌握數(shù)控車床系統(tǒng)控制原理、電氣設(shè)計(jì)方法、元器件的選擇、車床電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過(guò)程等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)效果。該裝置采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì),既可用于教學(xué)、也可用于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn),有利于提高學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力,使受訓(xùn)對(duì)象最大限度地適應(yīng)和滿足市場(chǎng)需求。該裝置也可以幫助科研技術(shù)人員進(jìn)一步了解數(shù)控銑床結(jié)構(gòu),同時(shí)也為技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)控車床系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)提供了必要條件。操作過(guò)程與實(shí)際生產(chǎn)接軌,而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用,不僅

33、解決了學(xué)員培訓(xùn)費(fèi)用高的問(wèn)題,而且更能體現(xiàn)仿真操作的真實(shí)性,使教學(xué)效果得到明顯提高。2 西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)的介紹2.1 西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)概述 SINUMERIK 802C base line是在SINUMERIK 802C基礎(chǔ)上新開(kāi)發(fā)的全功能說(shuō)控系統(tǒng),它可以控制2到3個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)給軸和一個(gè)伺服主軸或變頻主軸,連接SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base line.當(dāng)系統(tǒng)匹配SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base line時(shí)連接1FK7系統(tǒng)伺服電機(jī)。它主要由:CNC控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)、電纜這三大部分組成。它具有結(jié)構(gòu)緊湊,高度集成于一體的數(shù)控單元,操

34、作面板,機(jī)床操作面板和輸入輸出單元機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少,系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易簡(jiǎn)單而友好的編程界面,保證了生產(chǎn)的快速進(jìn)行,優(yōu)化了機(jī)床的使用西門(mén)子802C base line集成了所有的CNC、PLC、HMI、I/O于一身可獨(dú)立于其他部件進(jìn)行安裝等優(yōu)點(diǎn)。正如下圖1-1所示,西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)在西門(mén)子公司數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品中擁有高性能、低價(jià)位的特性,一直以來(lái)備受人們的青睞。 圖1-1 西門(mén)子公司數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)2.2 西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)的組成2.2.1 基本面板 西門(mén)子802C系統(tǒng)具有獨(dú)立的操作面板及 N C部分,其顯著的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少,系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易,簡(jiǎn)單

35、而友好的編程界面保證了生產(chǎn)的快速進(jìn)行,優(yōu)化了機(jī)床的使用。 SIEMENS 802C 數(shù)控系統(tǒng)的操作面板可分為三個(gè)區(qū):LCD顯示區(qū)、NC鍵盤(pán)區(qū)、機(jī)床控制面板(MCP)區(qū)。見(jiàn)圖2-1。 圖2-1 802C操作面板2.2.2 NC鍵盤(pán)區(qū) 圖2-2 NC鍵盤(pán)區(qū)各功能鍵說(shuō)明: 1)加工顯示鍵:按此鍵后,屏幕立即回到加工顯示的畫(huà)面,在此可以看到當(dāng)前各軸的工作狀態(tài)。2)返回鍵:返回到上一級(jí)菜單。 3)軟鍵:在不同的屏幕狀態(tài)下,操作對(duì)應(yīng)的軟鍵,可以執(zhí)行相應(yīng)的操作。 4)刪除/退格鍵:在程序編輯畫(huà)面時(shí),按此鍵刪除(退格)清除前一字符。 5)報(bào)警應(yīng)答鍵:報(bào)警出現(xiàn)時(shí),按此鍵可以消除報(bào)警(取決于報(bào)警級(jí)別)。 6)光標(biāo)

36、向上鍵/向上翻頁(yè)(上檔)鍵。 7)菜單擴(kuò)展鍵:進(jìn)入同一級(jí)的其他菜單畫(huà)面。 8)區(qū)域轉(zhuǎn)換鍵:按此鍵后立即回到主界面。 9)垂直菜單鍵:在某些特殊畫(huà)面,按此鍵可垂直顯示選項(xiàng)。 10)光標(biāo)向右鍵。 11)光標(biāo)向下鍵/向下翻頁(yè)(上檔)鍵。 12)回車/輸入鍵:按此鍵確認(rèn)所輸入的參數(shù)或換行。 13)選擇/切換鍵:在設(shè)定參數(shù)時(shí),按此鍵可以選擇或轉(zhuǎn)換參數(shù)。 14)空格鍵:在編輯程序時(shí),按此鍵插入空格。 15)光標(biāo)向左鍵。 16)字符鍵:用于字符輸入,上檔鍵可轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)字符。 17)上檔鍵:按數(shù)字鍵或字符鍵時(shí),同時(shí)按此鍵可使數(shù)字/字符的左上角字符生效。 18)數(shù)字鍵:用于數(shù)字輸入。2.2.3 機(jī)床控制面板各按鍵

37、功能說(shuō)明:基本功能區(qū): 1)POK(綠燈):電源上電,燈亮表示電源正常供電。 2)ERR(紅燈):系統(tǒng)故障,此燈亮表示CNC出現(xiàn)故障。 3)DIA(黃燈):診斷。該燈顯示不同的診斷狀態(tài),正常狀態(tài)時(shí)閃爍頻率為1:1 4)急停開(kāi)關(guān) 5)K1K12用戶自定義鍵(帶LED):用戶可以編寫(xiě)PLC程序進(jìn)行鍵的定義。圖2-3 機(jī)床控制面板區(qū)運(yùn)行方式鍵: 6)增量選擇鍵:在JOG方式(手動(dòng)運(yùn)行方式)下,按此鍵可以進(jìn)行增量方式的選擇,范圍為:×1,×10,×100,×1000。 7)點(diǎn)動(dòng)方式鍵:按此鍵切換到手動(dòng)方式。 8)回參考點(diǎn)鍵:在此方式下運(yùn)行回參考點(diǎn)。 9)自動(dòng)方式

38、鍵:按此鍵切換到自動(dòng)加工方式,按照加工程序自動(dòng)運(yùn)行。 10)單段運(yùn)行鍵:按此鍵設(shè)定單段方式,程序按單段運(yùn)行。 11)手動(dòng)數(shù)據(jù)鍵:在此方式下手動(dòng)編寫(xiě)程序,然后自動(dòng)執(zhí)行。主軸鍵: 12)主軸正轉(zhuǎn)鍵:按此鍵,主軸正方向旋轉(zhuǎn)。 13)主軸停止鍵:按此鍵,主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 14)主軸反轉(zhuǎn)鍵:按此鍵,主軸反方向旋轉(zhuǎn)。倍率鍵: 15)進(jìn)給軸倍率增加鍵(帶LED):按動(dòng)此鍵,進(jìn)給軸倍率增大。當(dāng)進(jìn)給軸倍率大于100%時(shí)LED亮,達(dá)到120%時(shí)(最大)LED閃爍。 16)主軸倍率增加鍵(帶LED):按動(dòng)此鍵,主軸倍率增大。當(dāng)主軸倍率大于100%時(shí)LED亮,達(dá)到120%時(shí)(最大)LED閃爍。 17)進(jìn)給軸倍率100%

39、鍵:按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值(缺省值為1.5秒)時(shí),進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?00%。 18)主軸倍率100%鍵:按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值(缺省值為1.5秒)時(shí),主軸倍率直接變?yōu)?00%。 19)進(jìn)給軸倍率減少鍵(帶LED):按動(dòng)此鍵,進(jìn)給軸倍率減少。按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值(缺省值為1.5秒)時(shí),進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?%。進(jìn)給軸倍率在0%-100%時(shí)LED燈亮,降為0%時(shí)(最小)LED閃爍。 20)主軸倍率減少鍵(帶LED):按動(dòng)此鍵,主軸倍率減少。按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值(缺省值為1.5秒)時(shí),進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?0%。進(jìn)給軸倍率在50%-100%時(shí)LED燈亮,降為50%時(shí)(最小)

40、LED閃爍。點(diǎn)動(dòng)鍵: 21)X軸正向點(diǎn)動(dòng)鍵:在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵,X軸向正方向點(diǎn)動(dòng)。 22)Z軸正向點(diǎn)動(dòng)鍵:在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵,Z軸向正方向點(diǎn)動(dòng)。 23)快速運(yùn)行疊加鍵:在手動(dòng)方式下,同時(shí)按此鍵和一個(gè)坐標(biāo)軸點(diǎn)動(dòng)鍵,坐標(biāo)軸按快速進(jìn)給速度點(diǎn)動(dòng)。 24)Z軸負(fù)向點(diǎn)動(dòng)鍵:在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵,Z軸向負(fù)方向點(diǎn)動(dòng)。 25)X軸負(fù)向點(diǎn)動(dòng)鍵:在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵,X軸向負(fù)方向點(diǎn)動(dòng)。啟動(dòng)/停止鍵: 26)復(fù)位鍵:按此鍵,系統(tǒng)復(fù)位,當(dāng)前程序中斷執(zhí)行并退出。 27)數(shù)控停止鍵:按此鍵,當(dāng)前執(zhí)行的程序中斷執(zhí)行。 28)數(shù)控啟動(dòng)鍵:按此鍵,系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行加工程序。2.2.4 LCD顯示區(qū) 如圖2-4所示,LCD顯示區(qū)是

41、整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的顯示窗口,具體說(shuō)明如下: 1)當(dāng)前操作區(qū)域:加工、參數(shù)、程序、通訊、診斷。通過(guò)主菜單不同的軟鍵進(jìn)行操作。圖2-4 LCD顯示屏幕劃分 2)程序狀態(tài):程序停止;程序運(yùn)行;程序復(fù)位。 3)運(yùn)行方式:點(diǎn)動(dòng)方式、自動(dòng)方式、MDA方式。 4)狀態(tài)顯示:程序段跳躍、空運(yùn)行、快速修調(diào)、單段運(yùn)行、程序停止、程序測(cè)試、步進(jìn)增量。 5)操作信息。 6)程序名。 7)報(bào)警顯示行:在NC或PLC報(bào)警時(shí)顯示報(bào)警信息。 8)工作窗口:工作窗口和NC顯示。 9)返回鍵:軟鍵菜單中出現(xiàn)此符號(hào)時(shí),表明存在上一級(jí)菜單,按下返回鍵后不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)直接回到上一級(jí)。 10)擴(kuò)展鍵:出現(xiàn)此符號(hào)表明同級(jí)菜單中存在其它菜單,按下擴(kuò)

42、展鍵后可以選擇這些功能。 11)軟鍵。 12)垂直菜單:出現(xiàn)此符號(hào)時(shí)表明存在其它菜單功能,按下垂直菜單鍵后,這些菜單顯示在屏幕上,并可用光標(biāo)進(jìn)行選擇。 13)進(jìn)給軸速度倍率:在此顯示當(dāng)前進(jìn)給軸的速度倍率。 14)齒輪級(jí):在此顯示當(dāng)前主軸的齒輪級(jí)。 15)主軸速度倍率:在此顯示當(dāng)前主軸的速度倍率。2.2.5 主要軟件功能 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序,執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能,并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)利用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制,它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開(kāi)關(guān)量。CNC系統(tǒng)的核心是CNC裝置。由于使用了

43、計(jì)算機(jī),系統(tǒng)具有了軟件功能,又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置,使系統(tǒng)更小巧,其靈活性、通用性、可靠性更好,易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能,使用、維護(hù)也方便,并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的等功能。數(shù)控系統(tǒng)的通過(guò)軟件功能來(lái)更好的彌補(bǔ)數(shù)控機(jī)床硬件所不能直接完成的控制。 SINUMERIK 802C 系統(tǒng)主要的軟件功能可分為加工、參數(shù)、程序、通信和診斷五個(gè)五個(gè)操作區(qū)域(圖2-5)。在主菜單下可通過(guò)所對(duì)應(yīng)的軟件進(jìn)入各操作區(qū)域的子菜單、擴(kuò)展菜單,如圖2-6是SINUMERIK 802C系統(tǒng)的主要軟件功能菜單項(xiàng)。 圖2-5 SINUMERIK 802C 系統(tǒng)軟件功能操作區(qū)域 圖2-6 SINUMERI

44、K 802C 系統(tǒng)的主要軟件功能菜單3 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的性能要求3.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成3.1.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理 數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床,它是用數(shù)字信號(hào)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程。具體地說(shuō),將刀具移動(dòng)軌跡等加工信息用數(shù)字化的代碼記錄在程序介質(zhì)上,然后輸入數(shù)控系統(tǒng),經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算,發(fā)出指令,自動(dòng)控制機(jī)床上的刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件,其工作過(guò)程如下: 圖 3-1 數(shù)控機(jī)床加工工作過(guò)程(1)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡 數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡主要有三種形式:點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)、直線控制運(yùn)動(dòng)和連續(xù)控制運(yùn)動(dòng)。 1)點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)指刀具相對(duì)工件的點(diǎn)定位,

45、一般對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)特殊要求,為提高生產(chǎn)效率和保證定位精度,機(jī)床設(shè)定快速進(jìn)給,臨近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)降速,從而減少運(yùn)動(dòng)部件因慣性而引起的定位誤差。 2)直線控制運(yùn)動(dòng)。直線控制運(yùn)動(dòng)指刀具或工作臺(tái)以給定的速度按直線運(yùn)動(dòng)。 3)連續(xù)控制運(yùn)動(dòng)。連續(xù)控制運(yùn)動(dòng)也稱為輪廓控制運(yùn)動(dòng),指刀具或工作臺(tái)按工件的輪廓軌跡運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡為任意方向的直線、圓弧、拋物線或其它函數(shù)關(guān)系的曲線。這種數(shù)控系統(tǒng)有一個(gè)軌跡插補(bǔ)器,根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡和速度精確計(jì)算并控制各個(gè)伺服電機(jī)沿軌跡運(yùn)動(dòng)。(2)進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制 由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖或電壓信號(hào),通過(guò)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床按進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制方式分類有三種形式:開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制

46、系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 1)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī),無(wú)位置測(cè)量元件,輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算,輸出指令脈沖控制步進(jìn)電機(jī)工作,如圖3-2所示,這種控制方式對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不檢測(cè),無(wú)反饋控制信號(hào),因此稱之為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)備成本低,調(diào)試方便,操作簡(jiǎn)單,但控制精度低,工作速度受到步進(jìn)電機(jī)的限制。 圖3-2? 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 2)閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)絕大多數(shù)采用伺服電機(jī),有位置測(cè)量元件和位置比較電路。如圖3-3所示,測(cè)量元件安裝在工作臺(tái)上,測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移值反饋給數(shù)控裝置。位置比較電路將測(cè)量元件反饋的工作臺(tái)實(shí)際位移值與指令的位移值相比較,用比較的誤差值控制伺服電機(jī)工作,

47、直至到達(dá)實(shí)際位置,誤差值消除,此稱之為閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高,但要求機(jī)床的剛性好,對(duì)機(jī)床的加工、裝配要求高,調(diào)試較復(fù)雜,而且設(shè)備的成本高。 圖3-3? 閉環(huán)控制系統(tǒng) 3)半閉環(huán)控制系統(tǒng)。這類數(shù)控系統(tǒng)采用角位移檢測(cè)裝置,該裝置直接裝在伺服電機(jī)或滾珠絲杠端部,用檢測(cè)伺服電機(jī)或滾珠絲杠的角位移。推算出工作臺(tái)的位移量,反饋到CNC裝置的比較器中。與程序指令值進(jìn)行比較,用差值進(jìn)行控制知道差值為零。這種用推算方法間接測(cè)量工作臺(tái)位移,不能補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)鏈零件的誤差,因此稱之為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng),調(diào)試比閉環(huán)控制系統(tǒng)容易,設(shè)備的成本介于開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)之間。

48、 圖3-4 半閉環(huán)控制系統(tǒng)3.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置CNC、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置或稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機(jī)床本體及測(cè)量裝置組成。圖3-5是數(shù)控機(jī)床的硬件構(gòu)成。 圖3-5數(shù)控機(jī)床的硬件構(gòu)成(1)輸入和輸出裝置 (I/O) 輸入和輸出裝置是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進(jìn)行信息交流、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的交互設(shè)備.輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號(hào),傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。目前,數(shù)控機(jī)床的輸入裝置有鍵盤(pán)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光電閱讀機(jī)等,其相應(yīng)的程序載體為磁盤(pán)、穿孔紙帶。輸出裝置是顯示器,有CRT顯示器或彩色液晶顯示器兩種。輸出裝

49、置的作用是:數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)顯示器為操作人員提供必要的信息。顯示的信息可以是正在編輯的程序、坐標(biāo)值,以及報(bào)警信號(hào)等。 (2)數(shù)控裝置CNC裝置 數(shù)控裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心,是由硬件和軟件兩部分組成的。它接受的是輸入裝置送來(lái)的脈沖信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后,輸出各種信號(hào)和指令,控制機(jī)床的各個(gè)部分,使其進(jìn)行規(guī)定的、有序的動(dòng)作。這些控制信號(hào)中最基本的信號(hào)是各坐標(biāo)軸即作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令送到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),還有主軸的變速、換向和啟停信號(hào),選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào),控制切削液、潤(rùn)滑油啟停、工件和機(jī)床部件松開(kāi)、夾緊、分度工作和轉(zhuǎn)位的輔助指令信號(hào)等。數(shù)控裝