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1、 常州轻工职业技术学院毕业设计第 1 页 共 31 页常州轻工职业技术学院机械工程系毕业设计常州轻工职业技术学院常州轻工职业技术学院题 目数控机床电气控制之我见 姓 名 万宏辉 学 号 0556112149 班 级 05 数控 621 指导教师 高晓宇 职 称 助教 日 期 2007 年 6 月 12 日 CZILI毕业设计（论文） 常州轻工职业技术学院毕业设计第 2 页 共 31 页中文摘要随着装备制造业和机械加工业的发展，数控机床的需求量愈来愈高，经济型数控机床仍然是我国市场需求量最大的数控机床。机床数控化改造是继我国引进、吸引国外数控机床技术之后开始发展的。利用现有闲置的旧机床，通过数控
2、化改造，使其成为一台新高效、多功能的数控机床，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法。近两年随着我国数控系统技术的不断发展，数控机床的生产量不断增加。从我国目前机床设备生产的现状来看，仍然以生产普通机床为主，所以机床设备的数控化改造将会长期存在，据有关统计资料表明，每年大约有 10 万台机床需要改造，维修改造的市场前景十分广阔。关键字： 经济 数控化 长期 市场前景装 订 线装订线 常州轻工职业技术学院毕业设计第 3 页 共 31 页AbstractWith the development of equipment manufacture and mechanical p
3、rocessing industry, numerical control demand of lathe higher and higher, economy numerical control lathe remain of our country market demand loud numerical control lathe most. The lathe numerical control transformation begins development after introducing, attracting the foreign numerical control la
4、the technology in our country. Utilize existing old lathe that leave unused , through numerical control transformation , make it become one new high-efficient , multi-functional numerical control lathe, it is an effective method to liquidize remnant assets, it is the low cost that realizes the autom
5、atic effective method too. With the constant development of the systematic technology of numerical control of our country, the amount of production of the numerical control lathe is increasing constantly in the past two years. According to current situation of device fabrication of the lathe at pres
6、ent of our country , still mainly product ordinary lathe , so the numerical control transformation of the machine tool will exist for a long time , indicate according to relevant statistical data, probably 100,000 lathes need transforming every year, it is very broad to maintain the market prospects
7、 transformed. Key word: Economy Numerical control Long-term Market prospects 常州轻工职业技术学院毕业设计第 4 页 共 31 页目录绪论4第一章数控系统1 数控系统的组成及作用52 数控系统的工作过程63 数控系统要求、类型7第二章数控机床的伺服驱动系统1 概述.82 步进电动机及其驱动.93 直流伺服电动机及其速度控制.104 交流伺服电动机及其速度控制13第三章 变频器的工作原理与应用1 无感矢量变频器特点的介绍142 调试环境以及接线、调试方法15第四章 传感器的工作原理与应用1 传感器原理172 传感器工作过
8、程17第五章 系统接口技术1 问题的提出 172 技术分析193 技术的改造方法20第六章经济型数控铣床的床身及电气图1 数控机床电气控制系统述.222 数控机床运动坐标的电气控制.24参考文献26附录 A27附录 B28 致谢29 常州轻工职业技术学院毕业设计第 5 页 共 31 页绪 论中国工具工业协会获悉，随着宏观调控逐步落实、固定资产投资增速放缓，未来五年，我国机床工具行业发展将步入平稳较快增长期，但国家重大装备加快发展带来的市场需求，将使数控机床产业面临大干快上的战略机遇期。“十五”期间，我国机床工具行业伴随国民经济的快速发展呈现出高速增长的可喜局面。据初步统计，总产值和产品销售收入
9、年均增长约为 24%，较全社会固定资产投资年均增速快 3 个百分点。这一态势从 2006 年起将会转为增速放缓。业内专家分析预测，尽管宏观调控使投资增速减缓，对机床工具行业产销增长有一定负面影响，市场对中小型普通机床需求已经呈现出明显下滑趋势，但 2006 年机床工具行业仍将保持稳定较快发展，预计产值、产量增速将保持在 15%左右。全行业工业总产值和产品销售收入将达到 1500 亿元人民币。其中，金属加工机床的销售产值 450亿元人民币，数控金切机床的产量将突破 7 万台。金属加工机床的消费金额将在120 亿美元左右，消费质量和档次都将进一步提升。 普通机床数控化改造主要内容有以下几点： 其一
10、是恢复原功能，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，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的 CNC 系统以最新CNC 进行更新； 其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。针对我门国家的现状，我们设计准备设计一种经济型数控铣床的电气部分，其适用于中小企业。 常州轻工职业技术学院毕业设计第 6 页 共 31 页第
11、一章 数控系统一 数控系统的组成与作用1、 数控系统的组成计算机数控系统（简称 CNC 系统）由程序、输入输出设备、CNC 装置、可编程控制器（ PLC ） 、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成，如图 2-14 为 CNC 系统组成框图。2、数控系统的作用 数控系统接受按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，并将加工零件图上的几何信息和工艺信息数字化，同时进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使刀具实现相对运动，完成零件加工过程。二 数控系统工作过程 常州轻工职业技术学院毕业设计第 7 页 共 31 页如图所示（图中的虚线框为 CNC 单元） ，一个零件程序的执行首先要输入CNC 中，经过译
12、码、数据处理、插补、位置控制，由伺服系统执行 CNC 输出的指令以驱动机床完成加工。 CNC 系统的主要工作包括以下内容 ：1、 输入 零件程序及控制参数、补偿量等数据的输入，可采用光电阅读机、键盘、磁盘、连接上级计算机的 DNC 接口、网络等多种形式。CNC 装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。 2、译码 不论系统工作在 MDI 方式还是存储器方式，都是将零件程序以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F 代码)和其他辅助信息 (M、S 、T 代码等)按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以
13、一定的数据格式存放在指定的内存专用单元。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误便立即报警。3、刀具补偿 刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常 CNC 装置的零件程序以零件轮廓轨迹编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。目前在比较好的 CNC 装置中，刀具补偿的工件还包括程序段之间的自动转接和过切削判别，这就是所谓的 C 刀具补偿。 4、进给速度处理 常州轻工职业技术学院毕业设计第 8 页 共 31 页编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。在有些 CNC 装置中，对于机床允许的最低速度和最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处理。5、插补 插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“ 数据点的密化 ”。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常，经过若干次
