數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)111new

1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目： 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 基于PLC的主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 馬維金 職稱: 教授 陸春月 職稱: 講師 2012年12月28日目 錄一.概述11.1 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的11.2 原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求1二.主軸伺服電機(jī)的選擇12.1 伺服電機(jī)類型的選擇12.2 伺服電機(jī)的型號選擇12.3 伺服電機(jī)的技術(shù)參數(shù)2三.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 3.1 主傳動(dòng)方案擬定2四. 傳動(dòng)件的估算54.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算5五. 動(dòng)力設(shè)計(jì)135.1 主軸剛度驗(yàn)算135.3 選定軸承和軸承的校

2、驗(yàn)18六.主軸空間位置圖19七.主軸箱位置展開圖19八.總結(jié)20九.參考文獻(xiàn)211. 概述數(shù)控銑床主軸控制系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)該對主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速（速度）及變速范圍和啟動(dòng)停、正反轉(zhuǎn)、加減速和位置進(jìn)行有效地控制。1.1 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的通過本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生在學(xué)完機(jī)床數(shù)控技術(shù)及相應(yīng)的機(jī)床電器及PLC等課程之后，能夠運(yùn)用所學(xué)的知識獨(dú)立完成數(shù)控車、數(shù)控銑和加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生進(jìn)一步加深和鞏固對所學(xué)知識的理解和掌握，并提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。1運(yùn)用所學(xué)的理論知識，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力； 2掌握交流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)的

3、原理和控制方法；3掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本技能，具備查閱和運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力； 4基本掌握編寫技術(shù)文件的能力。1.2 原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求對于數(shù)控銑床，設(shè)計(jì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由交流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)，完成其選型計(jì)算，要求兩軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算，并設(shè)計(jì)其啟動(dòng)停止、正反轉(zhuǎn)、加減速和位置控制系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為0.01rad/脈沖。1 設(shè)計(jì)任務(wù)（1）主軸交流伺服電機(jī)6kw選型；（2）PLC采用三菱FX系列，設(shè)計(jì)控制程序2 設(shè)計(jì)工作量要求：（1）電路接線圖和電器件清單；（2）控制程序T形圖及其對應(yīng)的程序清單；（3）編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份。二. 主軸伺服電機(jī)的選擇2.1伺服電機(jī)類型選

4、擇伺服電機(jī)是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，接受控制系統(tǒng)發(fā)來的進(jìn)給指令信號，并將其轉(zhuǎn)變位角位移或直線位移，以驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給部件實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)應(yīng)滿足：（1）調(diào)速范圍寬 調(diào)速范圍指數(shù)控機(jī)床要求驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。（2）精度高 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要均勻，穩(wěn)定，無爬行，響應(yīng)性能好。啟動(dòng)或升速時(shí)要很快達(dá)到穩(wěn)定值；停止或減速時(shí)要很快準(zhǔn)確的停下來。（3）電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性要好（4）電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低，使用維修簡單而對于主軸交流伺服電動(dòng)機(jī)要求具有響應(yīng)迅速、精度和效率高、負(fù)載能力強(qiáng)、控制性能優(yōu)越等特點(diǎn)。還要求其具有以下控制功能：（1） 主軸與進(jìn)給的同步控制 （2） 準(zhǔn)?？刂疲?）

5、角度分度控制（4） 恒速度控制根據(jù)機(jī)床數(shù)控技術(shù)知，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中一般使用交流異步（感應(yīng)）伺服電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容量大等特點(diǎn)。在交流異步伺服電機(jī)中從結(jié)構(gòu)上分憂帶換向器和不帶換向器的兩種，選用不帶換向器的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。要實(shí)現(xiàn)位置控制和速度控制。在此，主軸伺服電機(jī)的類型選擇：交流感應(yīng)異步伺服電動(dòng)機(jī)2.2伺服電機(jī)的型號選擇根據(jù)主軸交流伺服電機(jī)的功率為6kw，及要實(shí)現(xiàn)其啟動(dòng)停止、正反轉(zhuǎn)、加減速和位置控制系統(tǒng)，則主軸電動(dòng)機(jī)控制要有模擬接口（輸出模擬電壓，實(shí)現(xiàn)速度和位置控制）和串行口（二進(jìn)制數(shù)據(jù)串行傳送，實(shí)現(xiàn)加減速控制），而串行口只能用FANUC主軸驅(qū)動(dòng)器及其系列的主軸電動(dòng)機(jī)。由數(shù)控技術(shù)課

6、程設(shè)計(jì)，查表2-47FANUC 系列交流伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選擇交流伺服電機(jī)的型號是：FANUC 40/3000i2.3伺服電機(jī)的技術(shù)參數(shù)1 物理參數(shù)額定功率/kw額定力矩/(N.M)最高轉(zhuǎn)速/(r/min)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/(kg.m20質(zhì)量/kg6.03830000.022512 尺寸參數(shù)外形型號外形尺寸/mmACDEFGHIJKLM174105200102363424114.313.5329031413三 電路接線圖和電器件清單3.1啟動(dòng)停止、正反轉(zhuǎn)的控制3.2電路接線圖3.3電器件清單四 PLC選擇和控制程序的設(shè)計(jì)4.1PLC的選型根據(jù)要求采用三菱FX系列，則根據(jù)數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)可查得：1 三菱FX系列的性能：型號最大開關(guān)量I/O最大模擬量I/O掃描速度/（kb/ms）用戶程序存儲器容量數(shù)據(jù)存儲器容量高級語言運(yùn)動(dòng)控制PLD功能FX128240.748KB3308BYY-2 由于FX系列PLC中4.2控制程序T形圖4.3控制程序的設(shè)計(jì)伺服電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制程序如下：五.總結(jié)六參考文獻(xiàn)1.范超毅.數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì). 武漢: 華中科技大學(xué)出版社, 2007.52.范云漲.數(shù)控編程設(shè)計(jì)簡明手冊. 北京:&