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1、毕 业 设 计 说 明 书课题名称普通 X52k 铣床的数控化改造（西门子 802s 数控系统）系 别 电气工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电 0611 班 第 0 页普通X52K铣床的数控化改造（西门子802S数控系统）摘 要普通机床的数控化再制造，是一项可以节约大量的资金的新技术。通过对旧机床的数控化再制造后，使机床性能接近新的机床，提高了零件的加工精度，改善了工作环境，提高了劳动生产率，缩短了制造周期.数控机床设计是一项由多个单元组成的系统工程。通过将系统的各个单元结合成另一个大的系统，使各单元的功能不仅能够相互叠加，而且可以使各单元相互辅助、相互促进与提高，从而使整体的功能大于各
2、单元功能的简单之和。本文主要介绍机床数控化改造、数控系数控系统、铣床数控化改造中数控系统的选择、控机床的机械结构、铣床的数控化改造电气系统的设计等方面讲述了数控铣床的改造。关键词：铣床； 数控改造 ； 调试 Ordinary X52K milling machine numerical control transformation (Simens 802S numerical control system)AbstractThe ordinary engine bed numerical control makes again, is one item may save the massive
3、 fund new technology.Through makes again after the old engine bed numerical control, causes the 第 1 页engine bed performance close new engine bed, increased the components processing precision, improved the working conditions, enhanced the labor productivity, reduced the manufacture cycle.The numeric
4、al control engine bed design is one item the systems engineering which is composed by many units.Will combine to form through the systematic each unit another big system, not only will enable various units the function to superimpose mutually, moreover might make various units to assist, to promote
5、and the enhancement mutually mutually, thus will cause the whole the function to be bigger than various units function the simple sum.This article main introduction engine bed numerical control transformation, the numerical control were the numerical control system, in the milling machine numerical
6、control transformation the numerical control system choice, control the engine bed the mechanism, milling machine numerical control transformation electrical system aspects and so on design narrated the numerical control milling machine transformation.Keyword:Milling machine; Numerical control trans
7、formation; Debuggings目录摘要 ( 1 )引言 ( 4 )第一章 数控机床的概述 （ 5 ）1.1 机床数控化改造总体方案 （ 5 ）1.2 数控系统的选择（ 6 ）1.3 数控机床的基本组成结构和主要功能（ 6 ）1.4 SINUMERIK 数控系统的介绍 （ 6 ）第 2 页第二章 铣床机械结构的改造（ 8 ）2.1 数控机床机械结构设计特点（ 8 ）2.1.1 基础部件（ 8 ）2.1.2 主传动系统（ 8 ）2.1.3 进给系统（ 8 ）2.1.3.1 滚珠丝杆的选择（ 9 ）2.1.4 刀架系统（ 9 ）2.1.5 数控附件（ 10 ）2.2 数控机床的外观造型
8、（ 10 ）第三章 电气系统的改造设计（ 10 ）3.1 X52 铣床的特点（ 10 ）3.2 控制系统的改造（ 10 ）3.2.1 驱动系统改造设计 （ 11 ）3.2.2 802S 内部硬件和软件 （ 11 ）3.3 电气系统改造中的 PLC 部分（ 12 ）3.3.1 数控机床 PLC 分类（ 12 ）3.3.2 PLC 在数控机床中的控制功能（ 13 ）3.3.3 PLC 与 CNC 及机床之间的信息交换（ 14 ）3.3.4 PLC 的输入输出（ 14 ）3.4 主轴变频器电气控制（ 16 ）3.5 主轴及其控制（ 17 ）3.5.1 主轴（ 17 ）3.5.2 主轴的控制方式（ 1
9、8 ）3.6 电气系统中的进给部分 （ 18 ）3.6.1 数控机床对伺服驱动系统的要求（ 18 ）3.6.2 对伺服电机的要求 （ 19 ）第四章 改造后的调试 （ 20 ）结 论 （ 22 ）参考文献（ 23 ）第 3 页致 谢（ 24 ）附 件一 互联图 （ 24 ）SINUMERIK802S系统结构（ 25 ）引言数控机床是装备了数控系统的机床，既包括 NC 机床，也包括 CNC 机床。数字控制机床（Numerical Controlled Machine Tool） ，简称 NC 机床。数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。计算机数控机床（Computer-ized
10、Numerical Controlled Machine Tool） ，简称 CNC机床，是利用具有专门存储程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变数、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧、松开和冷却的起、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格按数控程序的要求进行。通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1.培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2.强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；3.使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册
11、、文字表达等各方面的能力；4.培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。第 4 页第一章数控机床的概述1.1 机床数控化改造总体方案普通机床的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原始功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是 NC 化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成 NC 机床，CNC 机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对械部分重新装配加工，回复原来的精度；对其不满足生产要求的 CNC 系统进行更新；其四是技术更新会技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺，
12、新技术，在原有的基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度的提高水平和档次的更新改造。1.2 数控系统的选择第 5 页数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。1） 步进电机拖动的开环系统：该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。2） 异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统：该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统
