數(shù)控車(chē)床進(jìn)給變速控制電路

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遠(yuǎn) 程 與 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 設(shè) 計(jì) 題目 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給變速控制電路 學(xué)習(xí)中心 內(nèi)蒙古學(xué)習(xí)中心 學(xué) 號(hào) 090F31133148 姓 名 劉建軍 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 劉真 2015 年 09 月 18 日 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)意見(jiàn)表 學(xué)生姓名 劉建軍 學(xué)號(hào) 090F31133148 專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給變速控制電路 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 請(qǐng)對(duì)論文的學(xué)術(shù)水平做出簡(jiǎn)要評(píng)述 包括選題意義 文獻(xiàn)資料的掌握 所用資料 實(shí) 驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性 寫(xiě)作規(guī)范和邏輯性 文獻(xiàn)引用的規(guī)范性等 還須明確指出論文中存在的問(wèn)題和不 足之處 指導(dǎo)教師結(jié)論 合格 不合格 指導(dǎo)教師 姓名 所在單位 指導(dǎo)時(shí)間 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 評(píng)閱教師評(píng)閱意見(jiàn)表 學(xué)生姓名 劉建軍 學(xué)號(hào) 090F31133148 專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給變速控制電路 評(píng)閱意見(jiàn) 請(qǐng)對(duì)論文的學(xué)術(shù)水平做出簡(jiǎn)要評(píng)述 包括選題意義 文獻(xiàn)資料的掌握 所用資料 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和 計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性 寫(xiě)作規(guī)范和邏輯性 文獻(xiàn)引用的規(guī)范性等 還須明確指出論文中存在的問(wèn)題和不足之處 修改意見(jiàn) 針對(duì)上面提出的問(wèn)題和不足之處提出具體修改意見(jiàn) 評(píng)閱成績(jī)合格 并可不用修改直接參加答 辯的不必填此意見(jiàn) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 評(píng)閱成績(jī) 百分制 評(píng)閱結(jié)論 同意答辯 不同意答辯 修改后答辯 評(píng)閱人姓名 所在單位 評(píng)閱時(shí)間 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 本人所呈交的本科畢業(yè)論文 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給變速控制電路 是本 人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果 論文中引用他人的文獻(xiàn) 資料均 已明確注出 論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成 不包含他人成果及使用過(guò)的材料 對(duì)論文的完成提供過(guò)幫助的有關(guān)人員已在文中說(shuō)明并致以謝意 本人所呈交的本科畢業(yè)論文沒(méi)有違反學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范 沒(méi)有侵權(quán)行為 并愿 意承擔(dān)由此而產(chǎn)生的法律責(zé)任和法律后果 論文作者 簽字 日期 2015 年 09 月 18 日 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 摘 要 隨著大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)的迅速發(fā)展 傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)已 逐漸成為綜合運(yùn)用機(jī)械 微電子 自動(dòng)控制 信息 傳感測(cè)試 電力電子 接口 信號(hào)變換 以及軟件編程等技術(shù)的群體技術(shù) 在傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)制造需求的 情況下 數(shù)控機(jī)床成為目前機(jī)械加工的主體 它在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量 減輕操作人員 的體力勞動(dòng)等方面起到了極其重要的作用 數(shù)控機(jī)床集機(jī)械 液壓 氣動(dòng) 伺服驅(qū)動(dòng) 精密 測(cè)量 電氣自動(dòng)控制 現(xiàn)代控制 計(jì)算機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)于一體 是一種高效率 高 精度 能保證加工質(zhì)量 解決工藝難題和具有柔性加工特點(diǎn)的生產(chǎn)設(shè)備 它正逐步取代普通 機(jī)床 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的自動(dòng)控制技術(shù) 采用數(shù)控技術(shù)控制的機(jī)床 或者說(shuō) 裝備了主控系統(tǒng)的機(jī)床 稱為數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng) 又稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng) 電氣控制技術(shù)對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展有著非常重要的作用 從廣義上說(shuō) 現(xiàn)代機(jī)床電氣控制 技術(shù)的重要標(biāo)志是自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù) 電子技術(shù) 檢測(cè)技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 綜合控制技術(shù)應(yīng)用于 機(jī)床中 盡管現(xiàn)代機(jī)床的種類(lèi) 功能和加工范圍有所不同 但它們都離不開(kāi)電氣控制設(shè)備 離不開(kāi)電氣控制技術(shù) 電氣控制裝置的配備情況是現(xiàn)代機(jī)床自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志 關(guān)鍵詞 1 數(shù)控機(jī)床 2 電氣控制 3 自動(dòng)控制 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 目 錄 前 言 1 一 數(shù)控車(chē)床的概述 2 一 普通車(chē)床 2 1 普通車(chē)床電氣控制 2 1 普通車(chē)床的結(jié)構(gòu)及控制要求 2 2 普通車(chē)床的主要運(yùn)動(dòng)形式 2 3 普通車(chē)床的電氣控制電路分析 3 二 數(shù)控車(chē)床和普通車(chē)床的全面對(duì)比 4 1 數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床的對(duì)比 4 2 數(shù)控車(chē)床的優(yōu)越性 5 二 PLC 的概述 6 一 PLC 的簡(jiǎn)介 6 1 PLC 的基本組成 6 1 可編程控制器的組成 7 二 PLC 控制數(shù)控車(chē)床 9 1 I O 地址的分配 10 2 I O 接線圖 10 三 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)備選擇 11 一 伺服電動(dòng)機(jī) 11 1 直流伺服電動(dòng)機(jī) 11 2 西門(mén)子 1FK7 HI 13 二 光柵尺 13 1 光柵尺 14 2 海德漢直線光柵尺 LIDA 279 14 三 PLC 控制器 15 1 簡(jiǎn)單介紹 16 2 定位和脈沖輸出功能 16 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 3 其它功能 16 4 FX1N 性能規(guī)格 17 四 轉(zhuǎn)速感應(yīng)器 19 1 速度傳感器 20 2 轉(zhuǎn)速傳感器 YHDNJ 2 20 四 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的電氣控制 21 一 電氣原理 21 1 電氣接線 21 2 橫向進(jìn)給 21 3 縱向進(jìn)給 22 4 電源控制 23 5 工作流程 23 五 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)試 25 一 電機(jī)調(diào)試 25 1 電機(jī)調(diào)試過(guò)程 25 二 系統(tǒng)調(diào)試 25 1 數(shù)控車(chē)床的系統(tǒng)調(diào)試方法 25 2 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)試 25 六 結(jié) 論 26 致 謝 27 參考文獻(xiàn) 28 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 I 前 言 目前 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期 也是由封 閉型向開(kāi)放型過(guò)渡的時(shí)期 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟 在重大關(guān)鍵技術(shù) 包括核心技術(shù) 已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 自 七五 以來(lái) 國(guó)家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來(lái)支持 現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)版 權(quán)的數(shù)控系統(tǒng) 掌握了國(guó)外一直對(duì)我國(guó)封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù) 例如 曾長(zhǎng)期困擾我國(guó) 并受 到西方國(guó)家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題 0 1m 當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng) 數(shù) 控仿型系統(tǒng) 非圓齒輪加工系統(tǒng) 高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng) 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功 尤其是基于 PC 機(jī)的開(kāi)放式智能化數(shù)控系統(tǒng) 可實(shí)施多軸控制 具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能既可作 為獨(dú)立產(chǎn)品 又是一代開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái) 為機(jī)床及軟件開(kāi)發(fā)商二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件 特別 重要的是 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高 同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能?chē)?guó)內(nèi)生 產(chǎn) 自我配套率超過(guò) 60 這些成功為中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ) 我國(guó)進(jìn)行改革開(kāi)放后 由于政策的開(kāi)放 使得金屬切削行業(yè)得以和世界上先進(jìn)的機(jī)床制 造國(guó)家進(jìn)行技術(shù)交流 并通過(guò)引進(jìn)技術(shù) 到 80 年代初 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段 1991 年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值數(shù)控化率為 14 3 到 1997 年數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為 24 5 目前 我國(guó)數(shù)控機(jī)床 包括經(jīng)濟(jì)型機(jī)床 品種約有 500 個(gè) 但是 與國(guó)外數(shù)控車(chē)床相比 在性能 質(zhì)量設(shè)計(jì) 制造等各方面存在較大差異 并存在 許多不足 機(jī)械件的材質(zhì) 加工精度 加工工藝存在較大差距 安全性較差 軟硬件保護(hù)功 能不夠 刀片磨損快 生產(chǎn)成本高 效率低 硬件設(shè)計(jì)方面不規(guī)范 不符合國(guó)標(biāo) 比如使用 電壓等級(jí) 電線顏色使用 圖紙資料的繪制裝訂 提交等等 有的機(jī)床廠家甚至仍然停留在 十年二十年前的設(shè)計(jì)思想 程序設(shè)計(jì)方面缺乏標(biāo)準(zhǔn) 不規(guī)范 邏輯性不強(qiáng) 故障率高 在物 不符 維修困難 概括來(lái)說(shuō) 精度及可靠性高 性能穩(wěn)定故障率低 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 一 數(shù)控車(chē)床的概述 一 普通車(chē)床 1 普通車(chē)床電氣控制 1 普通車(chē)床的結(jié)構(gòu)及控制要求 下面以 CA6140 普通車(chē)床為例進(jìn)行分析 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 1 所示 圖 1 1 CA6140 普通車(chē)床結(jié)構(gòu)示意圖 1 主軸箱 2 縱溜板 3 橫溜板 4 轉(zhuǎn)盤(pán) 5 方刀架 6 小溜板 7 尾架 8 床身 9 右床座 10 光杠 11 絲杠 12 溜板箱 13 左床座 14 進(jìn)給箱 15 掛輪架 16 操縱手柄 2 普通車(chē)床的主要運(yùn)動(dòng)形式 車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)為零件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 由主軸通過(guò)卡盤(pán)帶動(dòng)零件旋轉(zhuǎn) 是承擔(dān)車(chē)削加 工時(shí)的主要切削功率 在車(chē)削加工時(shí) 要根據(jù)被加工零件材料 刀具種類(lèi) 零件尺寸 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 工藝要求等來(lái)選擇不同的切削速度和切削用量 在車(chē)削加工時(shí) 通常不要求反轉(zhuǎn) 但 在加工螺紋時(shí) 為避免亂扣 要反轉(zhuǎn)退刀 再縱向進(jìn)刀繼續(xù)加工 這就要求主軸應(yīng)具 備正 反轉(zhuǎn)功能 3 普通車(chē)床的電氣控制電路分析 圖 1 3 為 CA6140 普通車(chē)床的電氣控制原理圖 分為主電路控制電路及照明電路三部分 圖 1 2 CA6140 普通機(jī)床的電氣控制原理圖 主 1 電路分析 在主電路中 一共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī) M1 為主軸電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進(jìn)給 運(yùn)動(dòng) M2 為冷卻泵電動(dòng)機(jī) 用來(lái)輸送切削液 M3 為刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) 接通三相交流電源開(kāi)關(guān) QK 主軸電動(dòng)機(jī) M1 由接觸器 KM1 控制起動(dòng) 熱繼電器 FR1 作過(guò)載保護(hù) 熔斷器 Fu 作短路保護(hù) 接觸器 KM 還可作失壓和欠壓保護(hù) 冷卻泵電動(dòng) 機(jī) M2 由接觸器 KM2 控制起動(dòng) 熱繼電器 FR2 作為冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 的過(guò)載保護(hù) 接觸 器 KM3 用于控制刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 的起動(dòng) 由于快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 是點(diǎn)動(dòng)控制 故可不設(shè)過(guò)載保護(hù) 2 控制電路分析 控制電路的電源由控制變壓器 TC 二次側(cè)輸出 110V 電源電壓 主軸電動(dòng)機(jī) M1 的控制 按下起動(dòng)按鈕 SB2 接觸器 KM1 的線圈得電吸合 KM1 主 觸點(diǎn)閉合 主軸電動(dòng)機(jī) M1 起動(dòng)運(yùn)行 同時(shí) KM1 的自鎖觸點(diǎn)和另一副常開(kāi)觸點(diǎn)閉合 按 下停止按鈕 SB1 主軸電動(dòng)機(jī) M1 停轉(zhuǎn) 主軸的正反轉(zhuǎn)采用摩擦離合器實(shí)現(xiàn) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 的控制 由于主軸電動(dòng)機(jī) M1 和冷卻泵 M2 在控制電路中采用順序 控制 所以只有在主軸電機(jī) M1 運(yùn)轉(zhuǎn)情況下 即 KM1 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 得電才能起動(dòng) 當(dāng) M1 停止運(yùn)行時(shí) M2 自動(dòng)停止 如果車(chē)削加工過(guò)程中 工藝需要使用 冷卻液 則可先合上開(kāi) SA1 刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 的控制刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3 的起動(dòng)是由安裝在進(jìn)給操 縱手柄頂端的按鈕 SB3 控制 它與交流接觸器 KM3 組成點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié) 刀架移動(dòng)方向 的改變 是由進(jìn)給操縱手柄配合機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)的 按下按鈕 SB3 接觸器 KM3 得電吸合 電動(dòng)機(jī) M3 得電運(yùn)行 帶動(dòng)工作臺(tái)按指定方 向快速移動(dòng) 將操縱桿復(fù)位 松開(kāi) SB3 接觸器 K M3 斷電 V13 停轉(zhuǎn) 3 照明 信號(hào)燈電路分析 照明與信號(hào)燈電路中 由控制變壓器 TC 的二次側(cè)分別輸出 24V 和 6V 電壓 作為 機(jī)床照明燈和信號(hào)燈的電源 E1 為機(jī)床的低壓照明燈 由開(kāi)關(guān) SA2 控制 H1 為電源的 信號(hào)燈 合上電源總開(kāi)關(guān) QS H1 亮 表示機(jī)床控制電路電源正常 分別由 FU4 和 FU3 作短路保護(hù) 二 數(shù)控車(chē)床和普通車(chē)床的全面對(duì)比 1 數(shù)控車(chē)床與普通車(chē)床的對(duì)比 1 數(shù)控車(chē)床的優(yōu)勢(shì) 制造業(yè)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)如果拋開(kāi)技術(shù)環(huán)節(jié)外 拼的是產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 數(shù)控 車(chē)床相對(duì)于普通車(chē)床來(lái)講 可以大幅提升產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率 但是為什么很多企業(yè) 還不愿意使用數(shù)控車(chē)床呢 數(shù)控車(chē)床相對(duì)于普通車(chē)床 在精度 效率 合格率等方面占絕對(duì)優(yōu)勢(shì) 精度優(yōu)勢(shì) 普通車(chē)床靠齒輪和普通絲杠螺母?jìng)鲃?dòng) 由于各運(yùn)動(dòng)副間存在間隙 加上手工操作 不準(zhǔn)確 因此重復(fù)精度較低 普通車(chē)床測(cè)量時(shí)需停車(chē)后手工測(cè)量 測(cè)量誤差較大 數(shù)控車(chē)床靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng) 滾珠絲杠經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸安裝后有過(guò)盈量 傳動(dòng) 無(wú)間隙 精度主要靠機(jī)床本身和程序保證 在加工過(guò)程中可以通過(guò)編碼器進(jìn)行位置測(cè) 量 可以補(bǔ)償?shù)毒吣p及其他原因產(chǎn)生的誤差 所以加工質(zhì)量好 精度穩(wěn)定 批量生產(chǎn)效率優(yōu)勢(shì) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 一臺(tái)普通車(chē)床需要一個(gè)熟練的操作工人 由于使用手動(dòng)三爪卡盤(pán) 并且測(cè)量時(shí)必 須停車(chē)后手工測(cè)量 加工效率低下 在批量生產(chǎn) 使用液壓卡盤(pán)或彈簧夾頭夾緊工件的前提下 一個(gè)不懂任何技術(shù)的工人 可以至少同時(shí)操作兩臺(tái)數(shù)控車(chē)床 生產(chǎn)效率是使用普通車(chē)床的 4 倍以上 合格率優(yōu)勢(shì) 普通車(chē)床由于是手工操作 人為影響非常大 一旦操作工的身體情況不佳或者思 想不集中 產(chǎn)品廢品率會(huì)急劇上升 數(shù)控車(chē)床基本靠設(shè)備來(lái)保證加工精度 操作工基本只起到裝卸工件和開(kāi)關(guān)的作用 人 為影響很少 所以產(chǎn)品合格率比較高 勞動(dòng)力資源優(yōu)勢(shì) 普通車(chē)床需要熟練操作工人 目前月工資水平是 3000 元 數(shù)控車(chē)床任何成年人都 可以操作 目前月工資水平是 2000 元 目前 數(shù)控車(chē)床在采購(gòu)成本和單件生產(chǎn)成本方 面有一定的劣勢(shì) 采購(gòu)成本較高 同樣規(guī)格的數(shù)控車(chē)床的價(jià)格是普通車(chē)床的 1 5 倍以上 但老金人為隨著數(shù)控系統(tǒng) 價(jià)格的下降 數(shù)控車(chē)床成本上的劣勢(shì)會(huì)越來(lái)越小 單件加工成本目前較高 目前的數(shù)控車(chē)床比普通車(chē)床單件加工的生產(chǎn)成本要高時(shí)不爭(zhēng)的事實(shí) 但如果經(jīng)過(guò) 改進(jìn) 數(shù)控車(chē)床在單件生產(chǎn)的成本和效率上也將優(yōu)于普通車(chē)床 2 數(shù)控車(chē)床的優(yōu)越性 普通機(jī)床加工時(shí) 其加工成本相對(duì)較低 工序較長(zhǎng) 且工步中很多具體細(xì)節(jié)由技 術(shù)工人來(lái)完成 對(duì)技術(shù)工人的水平要求相對(duì)較高 數(shù)控機(jī)床加工工藝相比較普通機(jī)床 加工工藝的優(yōu)越性有以下幾點(diǎn) 數(shù)控加工工藝的 內(nèi)容十分具體 工藝設(shè)計(jì)工作相當(dāng)嚴(yán)密 數(shù)控機(jī)床加工工藝與 普通機(jī)床加工工藝相比較 由于采用數(shù)控機(jī)床加工具有加工工序少 所需專(zhuān)用工裝數(shù) 量少等特點(diǎn) 克服了普通傳動(dòng)工藝方法的弱點(diǎn) 一般來(lái)說(shuō) 數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比 普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜 從編程來(lái)看 加工程序的編制要比普通機(jī)床編制工藝 規(guī)程復(fù)雜 數(shù)控加工的工藝 復(fù)合性 采用數(shù)控加工后 工件在一次裝夾下能完成鏜 銑 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 鉸 攻絲等多種加工 因此 數(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點(diǎn) 也可以說(shuō)數(shù)控加工工藝 的工序把傳統(tǒng)工藝中的工序 集成 了 這使得零件加工所需的專(zhuān)用夾具數(shù)量大為減 少 零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時(shí)間也大大減少 從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較 大的提高 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)是對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作 無(wú)論是手工編 程還是自動(dòng)編程 這項(xiàng)工作必須在程序編制工作以前完成 為了優(yōu)化數(shù)控程序設(shè)計(jì) 提高編程效率 合理使用數(shù)控機(jī)床 我們必要對(duì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)等技術(shù)問(wèn)題加以分 析 研究 以做好數(shù)控加工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作 數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工占據(jù)生產(chǎn)制造的主導(dǎo)地位已成為一種趨勢(shì) 但由于歷史的 原因 傳統(tǒng)的加工設(shè)備與先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床并存 是目前乃至今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)大多 數(shù)制造企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀 如何從工藝的角度根據(jù)各企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀 產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模 零件結(jié)構(gòu)形成與加工精度要求等方面來(lái)合理地進(jìn)行產(chǎn)品工藝方案設(shè)計(jì) 充分發(fā)揮企業(yè) 現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備的加工效率 使企業(yè)設(shè)備資源與人力資源得到充分利用 需 要從多個(gè)方面來(lái)探討 數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的好環(huán)境直接影響到數(shù)控機(jī)床與普通 機(jī)床加工效率的發(fā)揮 進(jìn)而影響到生產(chǎn)計(jì)劃的高精度 高效率 高質(zhì)量加工必須解決 的問(wèn)題之一 因此 尋求傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝的合理銜接途徑與措施 對(duì)于 提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是非常有意義的 二 PLC 的概述 一 PLC 的簡(jiǎn)介 1 PLC 的基本組成 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣但其組成的一般原理基本相同都是以微處理器為核 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 心的結(jié)構(gòu)其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用更要靠軟件的支持實(shí)際上可編程控制器就 是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 1 可編程控制器的組成 PLC 是以 CPU 為核心的電子系統(tǒng) 實(shí)質(zhì)上就是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī) PLC 系統(tǒng)的組成與微機(jī)系統(tǒng)基本相同 它也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的 一 般小型 PLC 的硬件系統(tǒng)組成框圖 其基本組成主要由 CPU 內(nèi)存 輸入模塊 輸出模塊 電源模塊 I O 擴(kuò)展接口 外設(shè) I O 接口以及編程器等部分組成 PLC 的軟件系統(tǒng)也 包括系統(tǒng)程序和用戶程序 中央處理單元 中央處理單元 CPU 是 PLC 的核心部件 整個(gè) PLC 的工作過(guò)程都是在中央處理器的 統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的 它的主要任務(wù)是在系統(tǒng)程序的控制下 完成邏輯運(yùn)算 數(shù) 學(xué)運(yùn)算 協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等 然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理 有關(guān)數(shù)據(jù) 最后在向被控制對(duì)象送出相應(yīng)的控制 驅(qū)動(dòng) 信號(hào) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 圖 2 1 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)框圖 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是 PLC 用來(lái)存放系統(tǒng)程序 用戶程序 邏輯變量及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元存儲(chǔ)器 的類(lèi)型有可讀 可寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 和只讀存儲(chǔ)器 ROM PROM EPEOM 和 EEPROM 輸入 輸出接口 輸入 輸出 I O 是 PLC 與工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)信號(hào)連接的部件 PLC 通過(guò)輸入接口 把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信息讀入 輸入部件接收的是從開(kāi)關(guān) 按鈕 繼電器觸點(diǎn)和傳感器 等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào) 通過(guò)用戶程序的運(yùn)算與操作 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波 隔離 電平轉(zhuǎn)換等 把輸入信號(hào)的邏輯值準(zhǔn)確 可靠地傳入 PLC 內(nèi)部 并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 中央處理單元能接收和處理的數(shù)字信號(hào) 把結(jié)果通過(guò)輸出接口輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu) PLC 通過(guò)輸出接口 接收經(jīng)過(guò)中央處理單元處理的數(shù)字信號(hào) 并把它轉(zhuǎn)換成被控制 設(shè)備或顯示裝置能接收的電壓或電流信號(hào) 從而驅(qū)動(dòng)接觸器 電磁閥和指示器件等 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 圖 2 2 PLC 的等效工作電路 電源模塊 電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置 它向 PLC 提供所需要的高質(zhì)量直流電 源 可編程序控制器時(shí)電源包括各工作單元供電的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和掉電保護(hù)電源 一般 為電 PLC 的電源與普通電源相比 其穩(wěn)定性好 抗干擾能力強(qiáng) 許多 PLC 還向外提 供 DC24 V 穩(wěn)壓電源 用于對(duì)外部傳感器供電 編程器 編程器是 PLC 必不可少的重要外圍設(shè)備 它的主要作用是編寫(xiě) 輸入 調(diào)試用戶 程序 還可用來(lái)在線監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài) 與 PLC 進(jìn)行人機(jī)對(duì)話 它是開(kāi)發(fā) 應(yīng)用 維護(hù) PLC 不可缺少的設(shè)備 其他接口 其他接口包括外存儲(chǔ)器接口 EEPPROM 寫(xiě)入器接口 A D 轉(zhuǎn)換接口 D A 轉(zhuǎn)換接口 遠(yuǎn)程通信接口 與計(jì)算機(jī)相連的接口 打 EP 機(jī)接口 與顯示器相連的接口等 二 PLC 控制數(shù)控車(chē)床 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 1 I O 地址的分配 根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求 輸入輸出設(shè)備 確定了 I O 點(diǎn)數(shù) 根據(jù)需要控制的開(kāi)關(guān) 設(shè)備大約輸入點(diǎn)為 9 個(gè) 輸出點(diǎn)為 6 個(gè)需進(jìn)行控制 現(xiàn)將 I O 地址分配如表所示 表 2 1PLC 控制系統(tǒng) I O 分配表 輸入信號(hào) PLC 地址 輸出信號(hào) PLC 地址 反接制動(dòng)按鈕 SB1 I0 0 X 軸電動(dòng)機(jī) M1 正轉(zhuǎn) KM1 Q0 0 X 軸電動(dòng)機(jī) M1 的正轉(zhuǎn)按鈕 SB2 I0 1 X 軸電動(dòng)機(jī) M1 反轉(zhuǎn) KM2 Q0 1 X 軸電動(dòng)機(jī) M1 的反轉(zhuǎn)按鈕 SB3 I0 2 Y 軸電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn) KM3 Q0 2 Y 軸電動(dòng)機(jī) M1 的點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB4 I0 3 Y 軸電動(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn) KM4 Q0 3 Y 軸電動(dòng)機(jī) M2 停止按鈕 SB5 I0 4 X 軸電動(dòng)機(jī) M1 起 停 KM5 Q0 4 X 軸電動(dòng)機(jī) M1 起 停開(kāi)關(guān) SQ1 I0 5 Y 軸電動(dòng)機(jī) M2 起 停 KM6 Q0 5 Y 軸電動(dòng)機(jī) M2 起 停開(kāi)關(guān) SQ2 I0 6 速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸頭 KS1 I0 7 速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸頭 KS2 I1 0 2 I O 接線圖 根據(jù) PLC I O 端子的分配 畫(huà)出了車(chē)床 PLC 控制系統(tǒng) I O 接線圖如圖所示 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 圖 2 3 車(chē)床 PLC 控制系統(tǒng) I O 接線圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 三 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)備選擇 一 伺服電動(dòng)機(jī) 圖 3 1 伺服電機(jī)實(shí)物圖 西門(mén)子 1FK7 HI 1 直流伺服電動(dòng)機(jī) 由于數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置的要求較高 而直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速特 性 因此在半閉壞 閉壞伺服控制系統(tǒng)中 得到較廣泛地使用 直流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī) 就其工作原理來(lái)說(shuō) 雖然與普通直流電動(dòng)機(jī)相同 然而 由于機(jī)械加工的特殊要求 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 一般的直流電動(dòng)機(jī)是不能滿足需要的 首先 一般直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大 而其輸出轉(zhuǎn)矩則相對(duì)較小 這樣 它的動(dòng)態(tài)特性就比較差 尤其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下 這個(gè)缺點(diǎn)就更突出 在進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)中使用的是經(jīng)過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu) 提高其特性的大功率 直流伺服電動(dòng)機(jī) 主要有以下兩種類(lèi)型 小慣量直流電動(dòng)機(jī) 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能小 因此在結(jié)構(gòu)上 與普通電動(dòng)機(jī)的最大不同是轉(zhuǎn)子做成細(xì)長(zhǎng)形且光滑無(wú)槽 以此表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 小 僅為普通直流電動(dòng)機(jī)的 1 10 左右 因此 響應(yīng)特別快 機(jī)電時(shí)間常數(shù)可以小于 10 ms 與普通直流電動(dòng)機(jī)相比 轉(zhuǎn)矩與慣量之比要大出 40 50 倍 且調(diào)速范圍大 運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn) 適用于頻繁起動(dòng)與制動(dòng) 要求有快速響應(yīng) 如數(shù)控鉆床 沖床等點(diǎn)定位 的場(chǎng) 合 但由于其過(guò)載能力低 并且電動(dòng)機(jī)的自身慣量比機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件的慣量小 因 此應(yīng)用時(shí)都要經(jīng)過(guò)一對(duì)中間齒輪副 才能與絲杠相連接 在某些場(chǎng)合也限制了它廣泛 地使用 大慣量直流電動(dòng)機(jī) 又稱寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī) 是在小慣量電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起 來(lái)的 在結(jié)構(gòu)上和常規(guī)的直流電動(dòng)機(jī)相似 其工作原理相同 當(dāng)電樞線圈通過(guò)直流電 流時(shí) 就會(huì)在定子磁場(chǎng)的作用下 產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電轉(zhuǎn)矩 小慣量電動(dòng)機(jī)是從減 小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)量來(lái)提高電動(dòng)機(jī)的快速性 而大慣量電動(dòng)機(jī)則是在維持一般直流電動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的前提下 盡量提高轉(zhuǎn)矩的方法來(lái)改善其動(dòng)態(tài)特性 它既具有一般直流電 動(dòng)機(jī)便于調(diào)速 機(jī)械特性較好的優(yōu)點(diǎn) 又具有小慣量直流電動(dòng)機(jī)的快速響應(yīng)性能 因 此 可歸納為以下特點(diǎn) 轉(zhuǎn)子慣量大 這種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子具有較大的慣量 容易與機(jī)床匹配 可以和機(jī)床 的進(jìn)給絲杠直接連接 省掉了減速機(jī)構(gòu) 故可使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 即避免了齒輪等傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng) 又提高了加工精度 低速性能好 這種電動(dòng)機(jī)低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩大 能滿足數(shù)控機(jī)床經(jīng)常在低速進(jìn)給時(shí) 進(jìn)給量大 轉(zhuǎn)矩輸出大的特點(diǎn) 如能在 1 r min 甚至 0 1 r min 下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn) 過(guò)載能力強(qiáng) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好 由于大慣量直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有槽 熱容量大 同時(shí) 采用了冷卻措施后 提高了散熱能力 因此可以過(guò)載運(yùn)行 30 分鐘 另外 電動(dòng)機(jī)的定 子采用矯頑力很高的鐵氧體永磁材料 可使電動(dòng)機(jī)過(guò)載 10 倍而不會(huì)去磁 這就顯著地 提高了電動(dòng)機(jī)的瞬間加速力矩 改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng) 加減速特性好 調(diào)速范圍寬 這種電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和調(diào)速特性的線性度好 所以調(diào)速范圍寬而運(yùn) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 轉(zhuǎn)平穩(wěn) 一般調(diào)速范圍可達(dá) 1 10000 以上 大慣量直流電動(dòng)機(jī)盡管有上述優(yōu)點(diǎn) 但仍有不如其它驅(qū)動(dòng)元件的地方 如運(yùn)行調(diào) 整不如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)便 快速響應(yīng)性能不如小慣量電動(dòng)機(jī) 這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可直接接有 高精度檢測(cè)元件 如一些測(cè)量轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角等檢測(cè)元件 實(shí)現(xiàn)半閉壞 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的 精確定位 2 西門(mén)子 1FK7 HI 在現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中 運(yùn)動(dòng)功能越來(lái)越多樣 越來(lái)越復(fù)雜 因此 電機(jī)必須滿足各種不同的應(yīng)用需求 對(duì)于一般的低精度和低動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求的應(yīng)用狀況 標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)電機(jī)就能夠滿足需求 而特別優(yōu)化設(shè)計(jì)的同步電機(jī)能更好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制 的要求 1FK7 系列伺服電機(jī) 是西門(mén)子針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 覆蓋主要應(yīng)用功 率范圍段的同步電機(jī) 超高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性 高過(guò)載能力 緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高質(zhì)量穩(wěn)定 性 長(zhǎng)壽命 以及方便的安裝調(diào)試性是這一系列電機(jī)的標(biāo)志特性 力矩范圍從0 18 到 48Nm 1FK7 電機(jī)是應(yīng)用簡(jiǎn)便和高性價(jià)比運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的首選 1FK7 HI大慣量型電機(jī) 對(duì)比緊湊型電機(jī) 它擁有更高的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 在驅(qū)動(dòng)大 慣量負(fù)載使時(shí) 特別增大的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 當(dāng)使用大慣 量電機(jī)作為進(jìn)給軸的驅(qū)動(dòng)時(shí) 即使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大 或者是可變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 控制器的 默認(rèn)設(shè)置就能夠確保實(shí)現(xiàn)良好的工件表面質(zhì)量 例如 機(jī)床進(jìn)給軸負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大或者轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可變的情況 大慣量電機(jī)包括6 個(gè)規(guī)格3 種軸高 力矩范圍從3 到20Nm 額定轉(zhuǎn)速最大可達(dá)6000rpm 二 光柵尺 圖 3 2 光柵尺實(shí)物圖 LIDA 279 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 1 光柵尺 光柵尺也稱為光柵尺位移傳感器 光柵尺傳感器 是利用光柵的光學(xué)原理工作的 測(cè)量反饋裝置 光柵尺經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中 可用作直線位移或者 角位移的檢測(cè) 其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖 具有檢測(cè)范圍大 檢測(cè)精度高 響應(yīng) 速度快的特點(diǎn) 例如 在數(shù)控機(jī)床中常用于對(duì)刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè) 來(lái)觀察和 跟蹤走刀誤差 以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用 2 海德漢直線光柵尺 LIDA 279 直線光柵尺測(cè)量直線軸位置時(shí)不存在任何 附加的機(jī)械傳動(dòng)元件 因此 它能消除 以 下潛在誤差源 由于滾珠絲杠溫度特性導(dǎo)致的位置誤差 反向誤差 滾珠絲杠 螺距誤差導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)特性誤差 因此 直線光柵尺已成為高精度定位和高 速加工不可 或缺的必備條件 敞開(kāi)式直線光柵尺設(shè)計(jì)用于需要高精度測(cè) 量的機(jī)床和系統(tǒng) 典型 應(yīng)用包括 半導(dǎo)體工業(yè)的測(cè)量和生產(chǎn)設(shè)備 PCB 電路板組裝機(jī) 超精密機(jī)床 例如加 工光學(xué)元件的金剛 石刀具車(chē)床 加工磁盤(pán)的端面車(chē)床和加 工鐵氧體元件的磨床 高 精度機(jī)床 測(cè)量機(jī)和比較儀 測(cè)量顯微鏡和其它精 密測(cè)量設(shè)備 直接驅(qū)動(dòng) 機(jī)械結(jié) 構(gòu) 敞開(kāi)式直線光柵尺包括光柵尺或鋼帶光柵 尺和掃描頭 光柵尺和掃描頭間無(wú) 機(jī)械 接觸 敞開(kāi)式直線光柵尺的長(zhǎng)光柵直接固定在安 裝面上 安裝面的平面度直 接影響直線光 柵尺精度 圖 3 3 海德漢直線光柵尺 LIDA 279 詳細(xì)參數(shù) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 三 PLC 控制器 圖 3 4 三菱 FX1N 40MT 001 實(shí)物圖 圖 3 5 三菱 FX1N 40MT 001 示意圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 1 簡(jiǎn)單介紹 FX1N 系列是功能很強(qiáng)大的微 PLC 可擴(kuò)展到多達(dá) 128 I O 點(diǎn) 并且能增加特殊功 能模塊或擴(kuò)展板 通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項(xiàng)使得 FX1N 在體積 通信和特殊功能模塊等 重要的應(yīng)用方面非常完美 2 定位和脈沖輸出功能 一個(gè) PLC 單元能同時(shí)輸出 2 點(diǎn) 100KHz 脈沖 PLC 配備有 7 條特殊的定位指令 包 括零返回 絕對(duì)位置讀出 絕對(duì)或相對(duì)驅(qū)動(dòng)以及特殊脈沖輸出控制 3 其它功能 表 3 1FX1N 40MT 001 功能 內(nèi)置式24V 直流 電源 24V 400mA 直流電源可用于外圍設(shè)備 如傳感器或其它元件 時(shí)鐘功能和小 時(shí)表功能 在所有的 FX1N PLC 中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間設(shè)置和比較指 令易于操作 小時(shí)表功能對(duì)過(guò)程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信 息 持續(xù)掃描功能 為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期 輸入濾波器調(diào) 節(jié)功能 可以用輸入濾波器平整輸入信號(hào) 在基本單元中 x000到 x017 元件注解記錄 功能 元件注解可以記錄在程序寄存器中 在線程序編輯 在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 4 FX1N 性能規(guī)格 表 3 2FX1N 40MT 001 性能指標(biāo) 項(xiàng)目 規(guī)格 備注 運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式 通過(guò)儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn) I O 控制方法 批處理方法 當(dāng)執(zhí)行 END指令時(shí) I O 指令可以刷新 基本指令 0 55至0 7 s運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 應(yīng)用指令 3 7至幾百 s 編程語(yǔ)言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成 SFC 類(lèi)型程序 程序容量 內(nèi)置8K 步 EEPROM 存儲(chǔ)盒 FX1n EEPROM 8L 可選 指令數(shù)目 基本順序指令 27 最大可用177條應(yīng)用指令 包括 所有的變化 I O 配置 最大硬體1 0配置點(diǎn)128 依賴于用戶的選擇 最大軟件可設(shè)定 地址輸入128 輸出 128 100 毫秒 范圍 0至3276 7秒200點(diǎn) T0至 T199 10毫 秒 范圍 0至327 67秒46點(diǎn) T200至 T245定時(shí)器 T 1毫 秒 范圍 0 001至32 767秒4 點(diǎn) T246至 T249 RUN STO 開(kāi) 關(guān) 面板上運(yùn)行 停止開(kāi)關(guān)易于操作 遠(yuǎn)程維護(hù) 遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信來(lái)監(jiān)測(cè) 上載或卸載 程序和數(shù)據(jù) 密碼保護(hù) 使用一個(gè)八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 C0至 C15 一般 范圍 0至32767數(shù)16點(diǎn) 類(lèi)型 16位上計(jì)數(shù)器 C16至 C199 類(lèi)型 16位上計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù) 器 C 鎖定 184點(diǎn) 子系統(tǒng) 類(lèi)型 32位雙向計(jì)數(shù)器 高速 計(jì)數(shù)器 范圍 2147483648至 2147483647數(shù) C 單相 選擇多達(dá)4個(gè)單相計(jì)數(shù)器 組合計(jì)數(shù)頻率不大于 C235至 C238 4點(diǎn) 單相 c w 起始 5KHz C241 C242和 C244 停止 輸入 或選擇一個(gè)雙相或 A B 相 計(jì)數(shù)器 組合計(jì)數(shù)頻率不大 3點(diǎn) 數(shù)據(jù) 寄存器 D0至 D127 D 一般 128點(diǎn) 類(lèi)型 32位元件的16位數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)寄存器 D128至 D7999 鎖定 7872點(diǎn) 類(lèi)型 32位元件的16位數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)寄存器 D1000至 D7999通過(guò)3塊500程式 步的參數(shù)設(shè)置 文件 7000點(diǎn) 類(lèi)型 16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 外部 調(diào)節(jié) 范圍 0至255 2點(diǎn) 數(shù)據(jù)從外部設(shè)置電位器移到寄 存器 D8030和8031 指標(biāo) P 用于 CALL 128點(diǎn) P0至 P127 用于 中斷 6點(diǎn) 100 至130 上升觸發(fā) 1 下降觸發(fā) 0 16位 32768至 32768十進(jìn) 位 K 32位 2147483648至 2147483647 16位 0000至 FFFF常數(shù) 十六 進(jìn)位 H 32位 00000000至 FFFFFFFF 四 轉(zhuǎn)速感應(yīng)器 圖 3 6 轉(zhuǎn)速傳感器 YHDNJ 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 1 速度傳感器 轉(zhuǎn)速傳感器由磁敏電阻作感應(yīng)元件 是新型的轉(zhuǎn)速傳感器 核心部件是采用磁敏 電阻作為檢測(cè)的元件 再經(jīng)過(guò)全新的信號(hào)處理電路令噪聲降低 功能更完善 通過(guò)與其 它類(lèi)型齒轉(zhuǎn)速傳感器的輸出波形對(duì)比 所測(cè)到轉(zhuǎn)速的誤差極小以及線性特性具有很好 的一致性 感應(yīng)對(duì)象為磁性材料或?qū)Т挪牧?如磁鋼 鐵和電工鋼等 當(dāng)被測(cè)體上帶有 凸起 或凹陷 的磁性或?qū)Т挪牧?隨著被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 傳感器輸出與旋轉(zhuǎn)頻率相 關(guān)的脈沖信號(hào) 2 轉(zhuǎn)速傳感器 YHDNJ 2 YHDNJ 2型轉(zhuǎn)速傳感器采用現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)技術(shù) 先進(jìn)實(shí)用的設(shè)備組網(wǎng)功能 能夠使 產(chǎn)品適用于更加廣泛的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 能夠使轉(zhuǎn)速檢測(cè)快速 便捷的在各類(lèi)工業(yè)控制測(cè)量 系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn) 廣泛應(yīng)用于數(shù)控車(chē)床 航空 航天 汽車(chē) 鋼鐵 紡織等諸多行業(yè) 使用戶對(duì)轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)檢測(cè)輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試和傳輸 表3 3YHDNJ 2工作指標(biāo) 供電電源 12VDC 電流 0 3A 使用環(huán)境 溫 度 20 50 濕 度 90 RH 大氣壓 90 106KPa 過(guò)載能力 150 F S 不準(zhǔn)確度 0 1 0 5 F S 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 四 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的電氣控制 一 電氣原理 1 電氣接線 圖 4 1 電氣原理接線圖 2 橫向進(jìn)給 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 圖 4 2 X 軸實(shí)物控制圖 3 縱向進(jìn)給 圖 4 3Y 軸實(shí)物控制圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 4 電源控制 圖 4 4 電源控制圖 該電路圖左邊接兩個(gè)伺服電機(jī) M1 M2 右邊是將通過(guò)變壓器將 380V 的電流變?yōu)?220V 24V 12V 5V 的電流 再通過(guò)兩個(gè)整流器將交流電變?yōu)橹绷麟?供給 M1 M2 電 機(jī) PLC 控制器 轉(zhuǎn)速傳感器以及光柵尺 5 工作流程 1 進(jìn)給速度控制流程圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 圖 4 5 進(jìn)給速度控制流程圖 2 進(jìn)給位置控制流程圖 圖 4 6 進(jìn)給位置控制流程圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 五 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)試 一 電機(jī)調(diào)試 1 電機(jī)調(diào)試過(guò)程 將已經(jīng)寫(xiě)好的程序下載到 PLC 模塊中 運(yùn)行 PLC 將 PLC 參數(shù)送給轉(zhuǎn)速傳感器 傳 感器進(jìn)行速度反饋 進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 然后用同軸編碼器 講速度信號(hào)改變成脈 沖信號(hào) 送回個(gè) PLC 的 I0 1 輸入端 PLC 中的高速計(jì)數(shù)器探測(cè)到脈沖信號(hào)后 與給定 值進(jìn)行比較 如果測(cè)得的脈沖信號(hào)大于給定的脈沖信號(hào) 那么電機(jī)將減速 反饋的脈 沖信號(hào)減小 高速計(jì)數(shù)器再次探得信號(hào)與給定值比較轉(zhuǎn)速將上升 直至輸出一個(gè)穩(wěn)定 的轉(zhuǎn)速 如果測(cè)得的脈沖信號(hào)小于個(gè)給定的脈沖信號(hào) 那么用它們的差值減去減速時(shí) 候的脈沖信號(hào) 倘若結(jié)果為正 電機(jī)則輸出設(shè)定的值 倘若結(jié)果為負(fù) 則電機(jī)轉(zhuǎn)速將 下降 反饋信號(hào)將減小 同理使得轉(zhuǎn)速回升 直至一個(gè)穩(wěn)定的速度 二 系統(tǒng)調(diào)試 1 數(shù)控車(chē)床的系統(tǒng)調(diào)試方法 調(diào)試的時(shí)候主要看看機(jī)床的基本性能是否有問(wèn)題 因?yàn)闄C(jī)床經(jīng)過(guò)改裝時(shí)從新組建 的 可能會(huì)有不合適的地方 具體調(diào)試的有 轉(zhuǎn)速 刀架進(jìn)給 速度是否正常 電機(jī) 聲音是否正常 超程報(bào)警是否安裝合理 機(jī)床是否可以及時(shí)報(bào)警 還有就是試車(chē) 車(chē) 一下外圓看看工件大小頭 車(chē)一下端面看看勾撇 再有就是車(chē)螺紋看看螺距是否正確 檢測(cè)的時(shí)候還要看看刀架的重復(fù)定位是否準(zhǔn)確 參數(shù)根據(jù)需要時(shí)需要改動(dòng)的 作為調(diào) 試員應(yīng)該具有修改參數(shù)的技術(shù) 2 數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)試 車(chē)床改造完畢后 進(jìn)行了 X 軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)測(cè)試 Y 軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)測(cè)試 直線光柵尺 測(cè)試 PLC 控制速度傳感器的測(cè)試 結(jié)果電機(jī)正反轉(zhuǎn)正常 通過(guò) PLC 控制變速正常 光 柵尺的測(cè)試也正常 經(jīng)過(guò)系統(tǒng)調(diào)試 證明本次設(shè)計(jì)合理 成功 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 六 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的是數(shù)控車(chē)床進(jìn)給變速控制電路設(shè)計(jì) 并對(duì)其進(jìn)行一系列的校核 各項(xiàng) 性能指標(biāo)完全滿足要求 說(shuō)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的 選擇軸承和電機(jī) 并設(shè)計(jì)了床身 由于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的限制 無(wú)法對(duì)復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì) 但是 通過(guò)選擇合適的數(shù)控 系統(tǒng) 對(duì)數(shù)控原理有了一定的了解 并掌握了數(shù)控系統(tǒng)的一些連接方法 最后完成了 進(jìn)給變速控制電路設(shè)計(jì) 對(duì)程序的代碼加深了印象 并對(duì)現(xiàn)代數(shù)控編程增進(jìn)了了解 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié) 是數(shù)控機(jī)床的重要 組成部分 它包含機(jī)械 電子 電機(jī) 早期產(chǎn)品還包含液壓 等各種部件 并涉及到強(qiáng) 電與弱電控制 是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng) 要使它成為一個(gè)既能使各部件互相配合 協(xié)調(diào)工作 又能滿足相當(dāng)高的技術(shù)性能指標(biāo)的控制系統(tǒng) 的確是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù) 提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性 對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義 研究與開(kāi)發(fā)高性能 的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一 數(shù)控機(jī)床是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大源動(dòng)力 它給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了高倍率的效 益增長(zhǎng)和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 高品質(zhì) 高可靠性 高性價(jià)比的 CNC 系統(tǒng)具有豐富的功能 為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件 同時(shí) 也給 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求 因此 研究一臺(tái)數(shù)控車(chē)床對(duì)現(xiàn)代加工具有重 要的意義 數(shù)控車(chē)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格便宜 故障率低 維修簡(jiǎn)單方便 效率高 操作編 程簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn) 所以數(shù)控車(chē)床在很多加工行業(yè)都會(huì)成為應(yīng)用的主體 隨著數(shù)控技 術(shù)和機(jī)床行業(yè)的發(fā)展 數(shù)控車(chē)床將有著廣闊的發(fā)展前景 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 致 謝 首先感謝我的指導(dǎo)老師 本論文是在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下修改完成的 在此 我要向他們的細(xì)心幫助和指導(dǎo)表示由衷的感謝 在這段時(shí)間里 我從他們身上 不僅學(xué)到了許多的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 更感受到他們工作中的兢兢業(yè)業(yè) 生活中的平易近人 此外 他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí) 非常感謝大家在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中 給予我極大的幫助 使我對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思 路有了總體的把握 并耐心的幫我解決了許多實(shí)際問(wèn)題 使我有了很大的收獲 同時(shí) 他們?cè)谡麄€(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中提出了許多建設(shè)性意見(jiàn) 并給我解決了一些專(zhuān)業(yè)性問(wèn)題 感謝多年來(lái)傳授我知識(shí)的老師們 更要感謝那些對(duì)我學(xué)習(xí)上支持和鼓勵(lì)的人 同 時(shí)感謝所有關(guān)心幫助過(guò)我的同學(xué) 老師和學(xué)校 總之 在以后的學(xué)習(xí)生活中我將以加倍的努力對(duì)給予我?guī)椭膶W(xué)校 老師及同學(xué) 們的回報(bào) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 武漢 遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 參考文獻(xiàn) 1 王愛(ài)玲 現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng) M 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 2002 1 2 師鴻飛等 我國(guó)數(shù)控車(chē)床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) N 現(xiàn)代制造 2002 3 周毅 數(shù)控車(chē)床在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用 N 市場(chǎng)縱橫 2005 4 白恩遠(yuǎn) 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù) M 北京 北京工業(yè)出版社 2002 1 5 許兆豐等 車(chē)工工藝學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1980 6 中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部統(tǒng)編 M 科學(xué)普及出版社 7 謝紅 數(shù)控機(jī)床機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 上海 同濟(jì)大學(xué)出版社 2004 8 8 山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司 博特產(chǎn)品系列 9 SIEMENS 公司 西門(mén)子 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī) 2002 13 趙寶生 CNC32 數(shù)控車(chē)床的床身設(shè)計(jì) N 機(jī)械管理開(kāi)發(fā) 2004 8 14 戴曙主編 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 10 15 趙健 如何選擇數(shù)控車(chē)床 N 機(jī)械工程師 2001 3