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1、I基于西门子802C的数控车床控制系统设计摘 要随着科学技术的不断进步社会生产力的不断发展，以数控技术为基础的先进制造技术正以较快的速度逐步取代传统的机械制造技术 ,这已成为当今机械制造技术发展的趋势。数控机床在制造业中的大量应用 ,使社会对能熟练掌握数控机床的操作 ,编程及维修的工程应用人才的需求量越来越大 。近年来各院校相应开出的数控专业 ,便从教育的层面上反映出社会的这种需求。然而这也向我们提出了数控教学如何培养适应工程应用的数控人才的问题 。本设计是基于西门子公司的SINUMERIK 802C数控车床控制系统设计，首先了解和掌握了西门子802C数控系统的结构、工作原理、控制方式等知识后
2、根据它配备伺服系统、主轴控制系统和辅助运动控制系统，通过查阅资料对数控车床的硬件进行选择，了解各个模块的工作原理，并设计外部硬件线路，最终设计出能完成主轴控制、进给运动控制、辅助装置控制等功能。通过对资料的查阅掌握西门子802C数控系统的内置PLC的特点，设计自动回转刀架PLC控制的程序。此外，对数控系统的一些主要参数进行设定。关键词：西门子802C，伺服系统，主轴控制系统，电气原理图Based on Siemens 802C CNC system design CNC turning lathe control system ABSTRACTWith the continuous progr
3、ess 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 mechanical manufacturing technology，which has become the trend of mechanical manu
4、facturing technology developmentCNC 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 growingIn recent years the institutions appropriate to write NC professional，from
5、the level of education reflects this demand of the communityBut it also put forward to us how the teaching of numerical control training project on the application of numerical control talents This design is SINUMERIK 802C CNC lathe control system based on Siemens company, first to understand and gr
6、asp the structure of Siemens 802C CNC system, working principle, control methods based on the knowledge that it is equipped with servo systems, control systems and auxiliary spindle motion control system, through access to information on the CNC lathe hardware choices, understand the working princip
7、les of the various modules and external hardware circuit design, to complete the final design of the spindle control, the feed motion control, auxiliary device control functions. Features access to information through the use of Siemens 802C CNC systems built-in PLC, the design of automatic rotary t
8、urret PLC control procedures. In addition, some of the main parameters of CNC system setting. KEY WORDS: Siemens 802C, Servo system, Spindle control system, Electrical circuit drawingIII目 录摘要 ABSTRACT 1 概述11.1 数控机床的发展趋势11.1.1 数控机床的产生于发展11.1.2 数控机床的发展趋势11.2 数控机床的组成和工作原理31.2.1 数控机床的促成31.2.2 数控机床的工作原理4
9、1.3 数控车床的特点51.3.1 数控机床的结构特点51.3.2 数控机床的优点52 西门子802C数控系统的介绍72.1 西门子802C数控系统概述72.2 西门子802C数控系统的操作面板72.2.1 面板的划分72.2.2 NC键盘区82.2.3 MCP机床控制面板区域92.2.4 屏幕划分112.3 西门子802C数控系统的软件功能123 数控车床的硬件系统的选择与连接143.1 数控车床的硬件的选择143.1.1 数控车床进给系统伺服驱动器的选择143.1.2 数控车床主轴系统变频器的选择203.1.3 进给轴的伺服电机的选择233.1.4 主轴电机的选择243.2 西门子802C
10、数控系统与各硬件之间的连接253.2.1 西门子802C数控系统的接口介绍253.2.2西门子802C系统的接线293.3自动回转刀架的设计334 西门子802C系统的数控车床的操作364.1 数控车床的上电过程364.2 数控车床的断电过程364.3 系统的相关参数的说明37总结38致谢39参 考 文 献40附 录41附录I 802C数控系统的接线图41附录II 自动回转刀架的换刀过程流程图42附录III 自动回转刀架的梯形图程序4347基于西门子802C的数控车床系统设计1 概述1.1 数控机床的发展趋势1.1.1 数控机床的产生于发展科学技术的不断发展，人们对机械产品的质量和生产率也提出
11、了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的方法之一。它不但能提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还可以很大程度上改善工人的劳动条件。大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位多面同时加工，以达到高效率和高自动化。但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时这种方法并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。而从某种程度上说，数控机床的出现正是很地满足了这一要求。1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的试验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上。当时用的电
12、子元件是电子管，这就是第一代世界上的第一台数控机床。我国是从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发时期。当时，一些高等院校、科研单位研制出试验样机，开发也是从电子管开始的。1965年国内开始研制晶体管数控系统。从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。80年代，我国从日本发那科公司引进了5、7、3等系列的数控系统和交流伺服电机、交流主轴电机技术，以及从美国、德国引进一些新技术。这使我国的数控机床在性能和质量上产生了一个质
13、的飞跃。1985年，我国数控机床品种有了新的发展。90年代以及接下来主要是向高档数控机床发展。目前，在数控技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着很大的差距，但是这种差距正在飞速的缩小。随着工厂、企业、技术改造的深入开展，各行各业对数控机床的需要将会有很大幅度的增长，这将有力地促进数控机床的发展。1.1.2 数控机床的发展趋势(1) 高精度化现代科学技术的发展、新材料及其新零件的出现，对精密加工技术不断的提出新的要求，提出高的加工精度，发展新型超精密加工机床，完善精密加工技术，适应现代科技的发展，已经成为数控机床的发展方向之一。其精度已从微米级到亚微米级，甚至纳米级。提高数控机床的加工精度
14、，一般上可以通过减少数控系统的误差和采用机床误差补偿技术来实现。在减少数控系统的误差方面，通常可以采用提高数控系统的分辨率、提高位置检测精度、在位置伺服系统中采用前馈控制与非线性控制等方法。在机床误差补偿技术方面，除了采用齿隙补偿、丝杠螺距误差补偿和刀具补偿等技术外，还可以对设备热变形进行误差补偿。（2）高速化提高生产率是数控机床追求的基本目标之一。数控机床高速化可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可以大幅度提升加工效率，降低加工成本，而且还可以提高零件的表面加工质量和精度，对制造业实现高效、优质、低成本生产具有广泛的适用性。要实现数控设备的高速化，首先要求数控系统能对微小程序段构成的加工程序进
15、行高速处理，以计算出伺服电动机的移动量，同时要求伺服电动机能高速度的作出反应，采用32为及64为的微处理器，是提高数控系统高速处理能力的有效手段。实现数控设备高速化的关键是提高切削速度、进给速度和减少辅助时间（3）高柔性化采用柔性自动化设备或系统，是提高加工精度和效率缩短生产周期，适应市场变化需求和提高竞争能里的有效手段。数控机床在提高单机柔性化的同时，朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。（4）高自动化高自动化是指在全部加工过程中尽量减少人的介入二自动完成规定的任务，它包括物料流和信息流的自动化。自20世纪80年代中期以来，以数控车床为主体的加工自动化已从“点”、“线”、“面”和“体”的方向发展。尽管这种高自动化的技术还不够完备，投资过大，回收期较长，从而提出“有人介入”的自动化观点，但数控机床的高自动化并向着FMC、FMS集成方向发展的总趋势仍然是机械制造业发展的主流。数控机床的自动化除进一步提高其自动编程、上下料、加工等自动化程度外，还在自动检索、监控、诊断等方面进一步发展。（5）智能化随着人工智能在计算机领域的不断发展，为适应制造业生产柔性化、自动化发展需要，智能化正成为数控机床研究及其发展的热点，它不仅贯穿
