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1、毕业设计说明书数控铣床控制系统设计XXX机械工程与自动化学院XXX学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化学 院： XXX专 业： 指导教师： 2011年 6月数控铣床控制系统设计摘要数控技术在机械制造业中得到广泛的应用，它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能适应各种机械产品迅速更新换代的需要，使企业快速响应市场需求的能力大大加强，其经济效益显著。该设计首先对数控技术的国内外发展状况和数控技术的发展趋势进行描述。接着对数控铣床的控制系统进行了深入探讨，主要了解了数控铣床的整体布局、组成，及个部分的工作原理，确定数控铣床控制系统设计中的控制对象和被控对象。得出总体方案。然后选择数
2、控系统的的核心数控装置，经过比较选择华中数控系统为其控制系统，接下来分块设计其每一部分。主轴在一定范围内要实现无级变速和正反转功能，所以我们根据主轴电动机型号选择主轴变频器。数控铣床工作台要能在X、Y、Z三轴方向前后、左右、上下移动，所以要用伺服驱动器来控制伺服电机的运动，从而带动工作台的运动。接下来设计控制系统的主电路，主电路中要涉及空气开关、接触器、灭弧器、照明电路、伺服变压器、控制变压器的选择。最后设计数控铣床的一些辅助装置，包括数控铣床的手持单元、照明电路、风扇电路、光栅尺的连接。关键字：数控铣床，控制系统，数控技术，数控系统CNC milling machine control sy
3、stem designAbstract CNC technology in the machinery manufacturing industry has been widely applied, it effectively solve the complex, sophisticated, small groups of diverse parts processing problems, to adapt to the rapid replacement of various mechanical products need to enable enterprises the abil
4、ity to respond quickly to market demand Greatly strengthened its economic benefits.First, the design development of numerical control technology at home and abroad and the development trend of CNC technology is described. Then, the control system for CNC milling machine-depth discussions carried out
5、, mainly to understand the overall layout of the CNC milling machine, composition, and a part of the working principle of CNC milling machine control system to determine the design of the control object and control object. Come to the overall program.Then select the core NC NC system devices, by com
6、parison to its selection of Huazhong CNC control system, the next block design each of its parts. Spindle in a certain range, and reversing function to achieve continuously variable, so we choose models based on the spindle drive spindle motor. CNC milling machine table to be able to in the X, Y, Z
7、axis direction before and after, left, up and down, so use the servo drive to control the movement of the servo motor to drive the movement of table. Then the main circuit design of control systems, the main circuit to be related to air switches, contactors, arcing, lighting circuit, servo transform
8、er, control transformer selection. Final design of the CNC milling some of the auxiliary devices, including hand-held milling machine unit, lighting circuits, fans, circuits, grating connection.Keywords: CNC milling machines, control systems, CNC technology, CNC朗读显示对应的拉丁字符的拼音XXX2011届毕业设计说明书目 录1 绪论11
9、.1 本课题研究的目的和意义11.2 机床数控技术的概况11.3 国内数控系统的发展现状11.4 数控技术的发展趋势21.4.1 性能发展方向21.4.2 功能发展方向31.4.3 体系结构的发展42 控制系统方案设计62.1 数控铣床的组成62.2 数控铣床工作原理62.3 设计方案：72.3.1 控制系统的选择72.3.2 主轴变频单元82.3.3 伺服驱动单元82.3.4 输入与输出装置92.3.5 辅助装置92.4 总体框图93 硬件设计103.1 数控装置的选择103.2 主轴单元123.2.1 主轴电机的选择123.2.2 风机的选择133.2.3 变频的选择133.2.4 主轴控
10、制接口163.2.5变频器的连接163.3 伺服驱动单元173.3.1 伺服电机的选择183.3.2 伺服驱动器的选择193.3.3 伺服单元电源模块243.3.4 串行进给驱动接口253.3.5 伺服驱动单元总体连接图263.4 主控电路的设计283.5 输入输出开关量303.6 辅助装置373.6.1 手持单元373.6.2 光栅尺的连接403.6.3 急停与超程解除的设计433.6.4 其它辅助转装置45四 总结46附 录147参 考 文 献48致 谢50第 II 页 共页1 绪论1.1 本课题研究的目的和意义数控系统在机床控制上应用越来越广泛。本课题的主要目的在于学习并掌握数控系统的原
11、理及使用方法。本题目要求在数控铣床机械系统结构与工作原理的基础上，使用数控系统完成其控制功能，使设计的数控铣床能完成基本的加工。主要内容包括：数控系统的选择、伺服驱动的连接、主轴电机的控制和辅助装的设计等。1.2 机床数控技术的概况机床数控技术是20世纪70年代发展起来的一种机床自动控制技术。30多年来，随着电子器件、计算机、传感与检测、机械制造技术的不断进步，以电子信息技术为基础，传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术，传感测控技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体的数控技术得到迅猛发展和广泛应用。使得普通机械逐渐被高效率、高精度的数控设备所替代，从
12、而形成了巨大的生产力，导致了制造业发生了根本性变化。数控技术已成为现代制造技术的基础，其水平高低和数控机床拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控技术在机械制造业中得到广泛的应用，是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能适应各种机械产品迅速更新换代的需要，使企业快速响应市场需求的能力大大加强，其经济效益显著1。1.3 国内数控系统的发展现状我国数控技术起步于20世纪50年代末期，经历了初期的封闭式开发阶段，“六五”、“七五”期间的消化吸收、引进技术阶段，“八五”期间建立国产化体系阶段，“九五”期间产业化段，现已基本掌握了现代数控技术，建立了数控开发、生产基地，培养了
13、一批数控专业人才，初步形成了自己的数控产业。目前，较具规模的企业有广州数控设备有限公司、北京凯恩帝数控技术有限责任公司等。广州数控设备有限公司研制了基于Linux和PC104总线的车床数控系统GSK980Ti，具有逻辑运算、数学运算的用户宏功能、完成小线段NC代码的高精度刀具路径规划的改进刀补机能、小线段高速加工控制技术等；研制了以16位CPU进行软件插补、加减速运算，以大规模可编程器件（FPGA、CPLD）进行硬件插补、速度平滑处理相结合的控制器结构，开发了嵌入式中档车床数控系统GSK928TE和GSK980TA。北京凯恩帝数控技术有限责任公司的新一代数控系统K1000系列采用32位处理器A
14、RM7和现场可编程门阵列FPGA实现高速、高精度控制；采用日本高分辨率液晶显示器，全中文操作界面；兼容K100系列功能，且与日本FANUC系统兼容。目前国内数控厂家生产的中档数控系统大多采用16/32位处理器与CPLD/FPGA相结合的硬件结构，在功能上仿制日本法那科公司早期的产品FANUC 0i系列。虽然最近几年来我国数控产业发展迅速，但大多仅停留在产品的规格化、机械部件可靠性的提高、外观造型与外观质量的改观等方面，对于数控系统的核心部分，发展的步伐相对较小。国产机床的产量数控化率只有约13%，与日本、德国和美国等发达国家60%-70%的水平差距很大，同时国内数控机床制造企业在中高档与大型数
15、控机床的研究开发方面与国外的差距仍很明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口，由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍缺乏市场竞争力，支撑控制高档数控机床的高档数控系统仍以国外数控系统占绝对统治地位。近年来，由于国内数控机床市场持续需求旺盛，国外数控系统生产厂家的系列产品高中低三档齐备，在占据高档的同时，从未放弃中低档数控系统的市场占有份额，相继推出适宜的中低档数控系统，以争取占领更大的市场，使得这一领域竞争更加激烈。如西门子数控系统从经济型的802S到高端全功能的840D可以满足用户在数控应用中的各种需要1。1.4 数控技术的发展趋势1.4.1 性能发展方向(1)高速高精高效化、速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取
