西门子802S数控车床的变频主轴设计与调试

西门子802S数控车床变频主轴设计与调试

摘要

主轴运行的是否平稳直接影响数控车床加工的精度。通过对西门子802S数控车床主轴的研究、分析，从而掌握数控应用系统设计的一般方法。主轴控制系统由西门子802S数控系统、变频器和主轴电机组成，通过PLC控制主轴的正反转、CNC控制主轴的转速。

关键词：数控车床；主轴；西门子802S

Designing Spindle Control System

for a Siemens 802S CNC Lathe

Abstract

Whether or not the smooth running of the spindle directly affects the accuracy of CNC lathe.T o grasp the general design method of CNC application system, the Spindle control system of Siemens CNC Lathe was researched and analyzed, which had Siemens 802S CNC system, inverter and the spindle motor, where PLC controlling the direction, and CNC controlling the speed.

Keywords: CNC Lathe；Spindle；Siemens 802S system

目录

引言 (2)

第一章数控系统的介绍 (3)

1.1 数控系统发展简史 (3)

1.1.1 数控NC阶段 (3)

1.1.2 计算机数控(CNC)阶段 (3)

1.2 数控技术未来发展方向 (4)

1.2.1 向开放式、基于PC的第六代方向发展 (4)

1.2.2 向高速化和高精度化发展 (4)

1.2.3 向智能化方向发展 (4)

第二章西门子802S数控车床系统 (6)

2.1 西门子802S的系统 (6)

2.2 人机界面 (7)

2.3 步进进给系统 (8)

2.4 主轴驱动系统 (8)

2.5 刀架控制系统 (9)

第三章西门子802S数控车床主轴的设计 (10)

3.1 设计方案 (10)

3.2 变频器MICROMASTER 420 (11)

3.2.1 变频器的选型 (11)

3.2.2 变频器的接口 (12)

3.2.3 变频器的主要参数设置 (12)

3.4 控制电路的设计 (12)

3.5 西门子802S的主轴参数调试 (13)

第四章 PLC程序设计 (15)

4.1 PLC控制流程图 (15)

4.2 PLC的I/O分配 (16)

4.3 PLC的部分参数设定 (18)

致谢............................................................ 错误！未定义书签。参考文献. (20)

附录1 PLC程序 (21)

附录2 电气原理图 (31)

前言

数控技术是先进制造业技术的基础，在机械及相关行业的应用已呈普及的趋势。作为数控加工的主体设备，数控机床是一种机电一体化的高新技术产品，目前已成为金属加工的主体企业的必要装备。随着数控技术在我国的普及和发展，迫切需要培养大量高素质、能力强的数控技术人才，以加强对学生能力素质的培养。

本次设计的课题是“西门子802S数控车床主轴的设计”，主轴在车床中有这很重要的地位，主轴的好坏直接影响到在加工时的精度。802S数控车床主轴是用PLC对变频器的控制来改变电机的速度，来带动主轴的运行。

本说明书由4个章节构成。第一章介绍了数控系统的发展史、数控技术未来发展方向；第二章介绍了西门子802S车床系统的组成，如人机界面和各驱动系统；第三章介绍了系统设计方案、控制电路的设计、主轴参数的调试等；第四章介绍了PLC程序设计思路和控制流程、I/O 地址的分配、PLC的部分参数的设定。

第一章数控系统的介绍

1.1 数控系统发展简史

1.1.1 数控NC阶段

早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不打，不能适应机床实时控制的要求。人们采用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。这个阶段历经了三代发展：

第一代NC是电子管NC。它是1948年美国怕森兹公司为研制新型直升机桨叶，在MIT的协助下，于1952年完成的。由电子管、继电器、模拟电路构成的三坐标连续轨迹控制的数控铣床，用作数控机床的原型机或样品机。

第二代NC是晶体管NC。1958年，晶体管取代了电子管，并广泛采用印制线路板。

第三代NC是采用小规模集成电路的NC。1965年的三代—小规模集成电路。

1.1.2 计算机数控(CNC)阶段

通用小型计算机已出现并成批生产，于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(NCN)阶段（把计算机前面应有的“通过”两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件—运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。

到1974年，微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕，不如采用微处理器经济合理，而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的处理器的速度和功能虽还不高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部