经济型数控系统介绍
经济型数控车床电动刀架PLC控制电路设计
经济型数控车床电动刀架PLC控制电路设计近年来，数控技术在机械加工行业中得到了广泛的应用。
数控（Numerical Control）简称NC，是利用数字信息进行工控的一种技术。
在数控设备中，电动刀架是重要的组成部分之一，其用于自动更换刀具，提高机床的加工效率。
在本篇文章中，我将介绍一种经济型数控车床电动刀架PLC （Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制电路的设计。
该设计采用的是简单且成本较低的电路结构，适用于小型工厂或个人车间的数控车床。
首先，我们来介绍电动刀架的原理。
电动刀架由电机、传动装置和刀架组成。
传动装置可以使刀架在机床的X、Z轴上进行移动，并且只有在传动装置工作时，电动刀架才能进行刀具的更换。
刀具的选择通常通过对刀片的转动角度进行控制，采用PLC进行控制可以实现刀具的自动选择。
PLC控制电路设计如下：1.电机控制电路为了控制电动刀架的移动，我们需要使用一个电机来驱动传动装置。
这里我们选择步进电机，因为步进电机具有高效、低功率、低噪音等优点。
电机控制电路可以使用L298N驱动芯片，该芯片具有良好的防抖动能力，能够实现步进电机的准确控制。
2.传感器控制电路传感器用于检测刀架的位置。
我们可以使用限位开关或光电开关作为传感器，当刀架到达预定的位置时，传感器将发送信号给PLC，PLC根据信号来控制电机的停止或移动。
在电路设计中，需要考虑传感器输出信号的电平转换和防抖动电路的设计。
3.PLC控制电路PLC控制电路是整个系统的关键部分。
我们可以选择适当的PLC型号，如三菱、台达或西门子等。
PLC具有良好的可靠性和强大的功能，能够实现复杂的逻辑控制。
在这个设计中，PLC负责接收传感器信号，并根据预设的程序控制电机的运动和刀具的选择。
4.电源电路电源电路主要为整个系统提供电能。
由于PLC和电机需要较高的电流，我们需要选择合适的电源输出电压和电流。
除了上述的四个主要电路，我们还需要考虑设备的保护电路和信号补偿电路的设计。
数控车床的分类
数控车床的分类数控技术传动系统机床数控车床的分类数控车床可分为卧式和立式两大类。
卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。
档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。
按刀架数量分类，又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车，前者是两坐标控制，后者是4坐标控制。
双刀架卧车多数采用倾斜导轨。
数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件旋转表面的。
一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。
车床和普通车床的工件安装方式基本相同，为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。
数控车床的外形与普通车床相似，即由床身、主轴箱、刀架、进给系统压系统、冷却和润滑系统等部分组成。
数控车床的进给系统与普通车床有质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因而进给系统的结构大为简化。
数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。
按车床主轴位置分类(1)立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。
这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。
其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。
数控技术传动系统机床按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床这类车床没有尾座，适合车削盘类(含短轴类)零件。
夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。
(2)顶尖式数控车床这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。
按刀架数量分类(1)单刀架数控车床数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。
(2)双刀架数控车床这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。
经济型数控铣床主传动及进给传动结构及控制系统设计
摘要科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高要求。
机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。
它不仅提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大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大的满足了这一要求。
数控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。
数控装置的作用是把控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。
也就是通过计算机控制铣削。
数控技术是现代制造技术的基础。
它综合了计算机技术、自动控制技术、自动检测技术和精密机械等高新技术，因此广泛应用于机械制造业。
数控机床替代普通机床，从而使得制造业发生了根本性的变化，并带来了巨大的经济效益。
可以预见，高级自动化技术将进一步证明数控机床的价值，并且正在更为广阔的开拓着数控机床的应用领域。
关键词：自动机床，经济型铣床，步进电机，滚珠丝杠副，数控机床ABSTRACTThe continuous development of science and technology, mechanical products, and productivity of the quality of the increasing number of requests. The automation of the process to achieve the above requirements. It not only improves product quality, increase productivity, reduce production costs, but also can greatly improve the working conditions of workers. Large-scale automated production, the widespread use of automatic machines, machine tool and special machine tools and automatic production lines, while the implementation of multi-tool, multi-bit processing in order to achieve high efficiency and degree of automation. These are rigid automation in the face of small batch production, it is not suitable for small batch production, is often necessary to change the type of product, which requires a flexible production line. But to a certain extent, the CNC machine tool is a great meet this requirement. The general control of the media, and numerical control device, the servo system of the CNC milling machine, the body composed of four parts. The numerical control device to control the media, the role of CNC equipment, servo system, four components of the Machine Tool. It is computer-controlled milling machine. CNC technology is the basis of modern manufacturing technology. It combines computer technology, automatic control technology, automatic detection technology, precision machinery and high-tech, it is widely used in machinery manufacturing industry. Instead of general machine tools, CNC machine tools, the manufacturing sector to produce fundamental change, and bring huge economic benefits. It is foreseeable that advanced automation technologies will further demonstrate the value of CNC machine tools, CNC machine tool applications open up a broaderKey words: automatic machine, economic type milling machine, Stepping Motor, Ball Screws目录1 绪论 (1)1.1 选题目的及其意义 (1)1.2 文献综述 (1)1.3 设计任务 (2)2 总体方案的确定 (4)2.1 机械传动部件的选择 (4)2.2 控制系统的设计 (4)3 机械传动部件的计算与选型 (5)3.1 导轨上移动部件的重量估算 (5)3.2 铣削力的计算 (5)3.3 直线滚动导轨副的计算与选型 (5)3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (6)3.5 同步带的计算与选型 (11)3.6 步进电动机的计算与选型 (13)3.7 主轴部件的计算与选型 (16)4 机械标准件的选型与校核 (23)4.1 销连接的选型与校核 (23)4.2 联轴器的选型与校核 (23)4.3 轴承的分类及选用 (25)4.4 键的分类及选用 (28)5 微机控制系统的设计 (29)5.1 微机控制系统组成及特点 (29)5.2 微机控制系统设备介绍 (29)参考文献 (33)致谢 (34)1 绪论1.1 选题目的及其意义本课题来源于基本的工程实际应用，数控机床是机电一体化产品中应用教广泛的一个方向，数控铣床是数控机床中使用最多的机床之一，随着中国工业化进程的推进，数控机床在生产实践中的应用会更加的普及，考虑到数控机床的构造相对复杂，因此以经济型数控机床为入口，对该设备进行研究。
数控铣床概述
数控铣床概述图1-1 立式数控数控铣床概述一．数控铣床的工艺范围数控铣床(Numerical Control Milling Machine)适合于各种箱体类和板类零件的加工。
它的机械结构除基础部件外，还包括主传动系统和进给传动系统，实现工件回转、定位的装置和附件，实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、冷却等系统和排屑、防护等装置，特殊功能装置，如刀具破损监视、精度检测和监控装置，为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。
铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、锪及螺纹加工等。
二．数控铣床的分类1．按主轴布置形式分类按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类，可分为数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床等。
（1) 立式数控铣床一般可进行三坐标联动加工，目前三坐标数控立式铣床占大多数。
如图1-1所示，数控立式铣床主轴与机床工作台面垂直，工件装夹方便，加工时便于观察，但不便于排屑。
一般采用固定式立柱结构，工作台不升降。
主轴箱做上下运动，并通过立柱内的重锤平衡主轴箱的质量。
为保证机床的刚性，主轴中心线距立柱导轨面的距离不能太大，因此，这种结构主要用于中小尺寸的数控铣床。
此外，还有的机床主轴可以绕X 、Y 、Z 坐标轴中其中一个或两个做数控回转运动的四坐标和五坐标数控立式铣床。
通常，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。
但随之而来的就是机床结构更加复杂，对数控系的要求更高，编程难度更大，设备的价格也更高。
数控立式铣床也可以附加数控转盘，采用自动交换台，增加靠模装置来扩大它的功能、加工范围及加工对象，进一步提高生产效率。
（2) 卧式数控铣床卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。
如图1-2所示，数控卧式铣床的主轴与机床工作台面平行，加工时不便于观察，但排屑顺畅。
数控技术第4章计算机数控系统(1)
位臵控制模块
6、可编程控制器（PLC） 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类： 一类是“内装型”PLC，为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC，它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合：相同的操作系统 松藕合：多重操作系统
控制各类轴运动的功能，用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。
准备功能：G指令功能，指定机床的运动方式。 插补功能：包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能：F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率
主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能，指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码，恒切削速度切削，主轴定向准停 辅助功能： M指令功能，指定主轴的起停转向（M03、M04）、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能：T指令，选择刀具。 字符和图形显示功能： 显示程序、参数、补偿量，坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能： 故障的诊断，查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度，进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外，还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理，以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程
基本过程： CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下，执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息，经过译码和运算处理（包括刀补、进给速 度处理、插补），将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服 电动机，带动坐标轴运动，同时进行实时位臵反 馈控制，使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。
经济型五轴雕刻数控机床的设计与实现
［２ ］ 第３ 卷 １４ ３
第１ 期
２１－ （ ） ０ １ 下 １
１
对 于 Ａ、Ｂ 两轴 ，精密 电控 旋转 台选 用的步 进电机 每 ２ ０步转 一 周 ，即 单 脉 冲 １ ｏ ０ ． ，转 台 的减 速 比 ８ ｉ １０ ＝ ８ ，步 进 电机 驱 动 器 的细分 数 Ｍ ＝ ４ 。所 以数 控 系统每输 出一个 脉冲 Ａ、Ｂ两 轴所转 的角 度为 ：
Ｘ 、
一 ＿ ¨ ．一 。 。
工 相 比 ，主 要 有 １ 高 加 工 质 量 和 效 率 ，２ 扩 ）提 ） 大 工 艺 范 围 ，可 以用 于 复 杂 曲面 和斜 空 斜 面 的加
工 ；同时 ，五轴 加 工 也 存 在 很 多 难 点 ，需 要在 开 发 的过 程 中重 点考 虑 的 问题 。主 要体 现 在 １ ）五轴 数 控 编 程 抽象 ，操作 困难 ， 可能 在 加 工 控件 曲面 时 ，需要 多次 坐标 变换 和空 间 几何运 算 ； ） Ｎ ２对 Ｃ
０ 引言
五 轴 加 工 是 指在 一 台机 床上 至 少有 五 个 坐标
轴 ，三个 直 线 坐 标 和 两个 旋 转 坐 标 ，而 且 可 以在 计算机 数 控 系统的 控制 下 同时协 调 运动 进行 加工 。 这 样 五 轴联 动 数 控 加工 与一 般 的 三轴 联 动 数控 加
机 械本体部分的结构示意如 图 ｌ ，Ｘ轴 通 过 工 作
结 合雕 刻加 工 特 点 ，经过 对 雕 刻 过 程 的 空 间
结 构 和 改 装 可 行 性 分 析 ， 采 用 ｘ，Ｙ，ｚ，Ａ，Ｂ
数 据 文 件 的加 工 代 码 切 深过 大 时 报警 的方 检 测 。在 系 统设 计 中 ，为 了 减 少下 位 机 （ 片 机 Ａ ８Ｃ ２ 单 Ｔ ９ ５ ）的 运 算 量 ，数 控
FANUC_0i_Mate-MD与0iMD数控系统的区别
功能项目0i-MD 0i Mate-MD 控制轴数★ 5 3（4）PMC轴可CS轴可同步、串联、扭矩控制可回退可只有通用回退法线方向控制可AI先行控制可可AI轮廓控制★可可触摸屏可界面开发可Manual Guide辅助编程可双向螺距误差补偿可简易直线度补偿可电子齿轮箱可磨床功能包★可数据服务器DNC 可触摸屏可profibus 可大概就是这些吧，当然还有一些功能，希望可以帮助LZ揣摩所谓“经济型”的含义课题一：FANUC 0i Mate数控系统结构与连接一、学习目标：1、了解FANUC数控系统的发展2、正确认识FANUC 0i Mate数控系统的构成3、认识FANUC数控系统的硬件连接接口定义二、实训设备：亚龙CNC fmate-td数控机床智能实训考核设备三、知识准备：1、产品发展历史FANUC公司是全球最大、最著名的CNC生产厂家，其产品以高可靠性著称，其技术居世界领先地位。
FANUC公司的主要产品生产与开发情况：1956年，开发日本第1台点位控制的NC1959年，开发日本第1台连续控制的NC1960年，开发了日本第1台开环步进电机直接驱动的NC1966年，采用集成电路的NC开发成功1968年，全世界首台计算机群控数控系统（DNC）开发成功。
1977年，开发了第一代闭环控制的CNC系列产品FANUC5/7与直流伺服电机1979年，开发了第二代闭环数控系统系列产品FANUC6系统1982年，开发了第二代闭环功能精简型数控系统FANUC3系统与交流伺服电机。
1984年，开发了第三代闭环数控系统FANUC10/11/12,采用了光缆通讯技术。
1985年，开发了第三代闭环功能精简型数控系统FANUC 0系统。
1987年，开发了FANUC15系列的CNC1995-1998年，开始在CNC中应用IT网络与总线技术2000年，开发了FANUC 0i MODEL A数控系统2002年，开发了FANUC 0i MODEL B数控系统2003-2005年，相继开发了FANUC 30i/31i/32i系统与FANUC 0i MODEL C数控系统2008年，在中国市场推出FANUC 0i MODEL D数控系统2、控制单元结构正面LCD存储卡接口软键反面图FANUC 0i D/0i mate D 系统接口图系统各端子的功能如表1-2-1：CP1 系统电源输入（DC24V）3、FANUC伺服控制单元及FSSB总线（1）、FANUC伺服系统的构成如果说CNC控制系统是数控机床的大脑和中枢，那么伺服和主轴驱动就是数控机床的四肢，他们是大脑的执行机构。
经济型数控冲床PLC控制系统的研究
ｃ ａ ｍｅ ｍｏ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ． Ｄ ｅ ｂ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ＣＮ Ｃ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｈ ｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ — ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｇ ｏ ｏ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ． Ｂ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｒ ｅ ｍｅ ｔ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ —
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（ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆＭｅ ｃ ｈ ａ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＳ ｉ ｃ ｅ ｅｅ ｎ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｋｉ ｎ ａ；
679 经济型数控车床横向进给系统设计
0、绪论本设计课题为：经济型数控车床横向进给系统设计 。
因为我们没有精良的 加工工具或者是自动化系数等各方面远远的不及西欧等国家。
所以我国的机械制 造业与他们的有着很大的差距的原因，。
制造业是关系到国际民生的大事，是富 民强国的必要因素，我国要有更好的发展，必须形成我们自己富有特色的现代化 制造体系。
随着时代的发展，科技的日新月异，数控技术的应用范围日益扩大，数控机 床及其系统己成为现代化机器制造业中不可缺少的组成部分。
面对我国目前机床 拥有量少、工业生产规模小的特点，突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工 业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强 度，提高经济效益。
“横向进给系统”“主传动系统”和“纵向进给系统”被称为车床的三大核 心系统，其重要地位是不言而喻了。
三大系统的精确性、准确性、必将影响加工 产品的性能。
而实现这一任务的有效的、基本的途径就是普及应用经济型数控机 床，并对原有的机床进行数控改造。
而这就是我们课题的目的。
前提条件：1.床身上最大回转直径Ø400mm2.快移速度x轴4m/min3.定位精度 x 轴0.035mm4.重复定位精度x轴0.0075mm，刀架 0.010mm设计要求： 设计课题要求： 横向进给运动设计时， 电机与丝杠采用柔性结构， 电机选用伺服电机，对电机的大小选择进行验证，及对滚珠丝杠直径和支承形式 选择进行强度较核，设计精度达原始数据。
本课题所设计的进给系统是针对经济型中档数控车床的， 该系统设计成功一 旦应用到生产实践中， 将使工厂的生产的数字化水平加强，生产力水平显著提 高 ，劳动强度减轻，经济效益得到提高。
根据自己三个多月来的设计过程，编写了这本《设计说明书》， 其中，书 中肯定存在着相当的一些问题，期望领导、老师给予批评，指正。
1、国内外发展概况及现状介绍从上世纪五十年代数控技术开始发展到1965 年，数控装置从最初的电子管 元件、晶体管元件、集成电路到目前使用比较普遍的小型计算机和微处理器共经 历了五代的发展。
西门子802C数控系统
MD14512
MD14510
X100
X101
X200
MD14512-1
MD14512-2
参数说明
MD14510-1
MD14510-2
参数设置
NC参 数设置
参考 点调
试参数设置主轴来自 数调试软限位与反 向间隙补偿
丝杆螺距 误差补偿
NC参数设置1
快速数字 输入
数字输入 的参考电
位
数字输入端的连接X100~X105
X101
X102
X103
X104
X105
数字输出端的连接X200~X201
X201
PLC参数
当系统各部件连接完毕后，首先必须调试 PLC 应用程序中的相关动作， 如伺服 使能、急停、硬限位等。只有在所有安全功能都正确无误时， 才可以进行 NC参 数和驱动器的调试。
X2 RS232接口
X2 RS232 接口(V24) 9 芯 D型插座
X3 到 X6 测量系统接口
X3 到 X5 测量系统接口(ENCODER) 三个 15 芯 D型插头，用于连接增量式 编码器(RS422)
X6 主轴接口(ENCODER) 15 芯 D型插座，用于连接一个主轴 增量式编码器
X7 驱动接口(AXIS)
802C数控系统
802C数控系统
系统 介绍
接口 介绍
802C数控 系统
PLC 参数
串行 通讯
参数 设置
系统介绍
SINUMERIK802C base line 是一种微处理数字控制系 统，用于控制带伺服驱动的经济型机床。
SINUMERIK 802C base line 是一种集成的数控系统。 引导软件 (Boot 软件) ：把系统软件从永久存储器装载到用户存储器 (DRAM)中并启 动系统。 MMC软件(人机通讯) ：执行所有操作功能 NCK 软件(数控主机) ： 执行所有 NC功能，该软件控制一个带最 多三个进给轴和一个主轴的 NC 通道 PLC(可编程逻辑控制器)软件 ：循环执行内装 PLC 用户程序 内装 PLC用户程序实例 ：已将 SINUMERIK802C base line 与 机床功能相组合
机械毕业设计978经济型数控系统研究与设计说明书
目录目录--------------------------------------------------------------------1 摘要 -------------------------------------------------------------------2 第一章绪论-----------------------------------------------------------------2 第二章 CNC系统总体方案的确定-----------------------------------------------3 2.1 系统总体方案--------------------------------------------------------------3 2.2 系统功能模块及其分析-------------------------------------------------------5第三章硬件系统设计---------------------------------------------------------7 3.1 控制系统硬件设计-----------------------------------------------------------7 3.2 主模块设计----------------------------------------------------------------8 3.3 输入/输出模块设计----------------------------------------------------------9 3.4 人机界面模块设计----------------------------------------------------------113.4.1 显示方式的确定--------------------------------------------------------113.4.2 数控操作面板外形图设计-------------------------------------------------123.4.3 机床操作面板设计------------------------------------------------------12 3.5 系统安装结构设计----------------------------------------------------------13 3.6 PLC在CNC系统中的应用----------------------------------------------------13 3.7 系统电气原理图设计--------------------------------------------------------15第四章系统软件设计--------------------------------------------------------15 4.1 软件功能设计-------------------------------------------------------------15 4.2 软件结构分析、设计--------------------------------------------------------16 4.3 人机界面及其软件实现技术---------------------------------------------------174.3.1 菜单驱动技术的应用---------------------------------------------------17 4.4 逐点比较插补法的软件实现--------------------------------------------------174.4.1 直线插补原理---------------------------------------------------------174.4.2 直线插补—G01程序设计------------------------------------------------204.4.3 圆弧插补原理---------------------------------------------------------23 4.5 快速点定位—G00程序设计--------------------------------------------------26 4.6 暂停(延迟)指令—G04程序设计-----------------------------------------------28 4.7 步进电机正反转及转速控制程序设计-------------------------------------------29鸣谢------------------------------------------------------------------30参考文献------------------------------------------------------------------30经济型数控系统研究与设计第1章绪论按数控系统的功能水平,可以把数控系统分为高、中、低三档,低档数控系统即可认为是经济型数控系统。
机床数控技术PPT课件
对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动 所作的规定，作相反的安排。用带“´”的字母，如＋X´，表示工件 相对于刀具正向运动指令。而不带“´”的字母，如＋X，则表示刀具 相对于工件的正向运动指令。二者表示的运动方向正好相反。如图 2-4~2-7所示。对于编程人员第、20工页/艺共1人17页员只考虑不带“´”的运动方向。 （7）主轴旋转运动方向
xi2
y
2 j
x02
y02
将上面各式分别改写为下列形式
F yxe xye 称 为 “ 直 线 插 补 偏差判别式”或“偏差判别函
数F”，
的数值称为“偏差”。
递推法：每走一步到新加工点，加工偏差用前一点的 加工偏差递推出来, 这种方法称“递推法”。
第27页/共117页
加工偏差计算公式：
x 若Fi, j≥0时，则向 x 轴发出一进给脉冲，刀具从这点向
3）不同象限的直线插补
对第二象限，只要用| x |取
代 x 就可以变换到第一象限，至
于输出驱动，应使 x 轴向步进电
动机反向旋转,而 y 轴步进电动机
仍为正向旋转。 同理，第三、四象限的直线
也可以变换到第一象限。插补运
算时，用| x |和| y |代替 x 、y
输出驱动则是：在第第32三页/共象11限7页，点在直线上方，向- y方
幅值比较伺服系统第105页共117页第五节经济型数控系统简介一经济型数控系统概述1经济型数控系统的基本功能11控制功能控制功能能控制的轰数和能同时控制联动的轰数能控制的轰数和能同时控制联动的轰数22准备功能准备功能用杢指定机床运动方式用杢指定机床运动方式33插补功能插补功能通过软件插补杢实现刀具运动的轨迹通过软件插补杢实现刀具运动的轨迹4进给功能用f指令代码直接指定加工的进给速度1切削进给速度2同步进给速度3进给倍率5主轰功能指定主轰转速的s功能1转速表示srminmmmin2指定恒定线速度补偿功能1刀具的尺寸补偿2丝杠的螺距误差补偿和反向间隙补偿或者热变形补偿9字符图形显示功能10自诊断功能11通信功能12人机交互图形编程功能第107页共117页2经济型数控系统的特点1价格便宜性价比适中
第2章数控机床的数控系统
2.1典型数控系统介绍
5．SINUMERIK 802系列
20世纪90年代后期，SIEMENS公司推出了SINUMERIK 802系列数控系统。
其中802S和802C是经济型数控系统，可带3个进给轴。 802S采用带有脉冲及方向信号的步进驱动接口，可配接 STEPDRIVEC/C+步进驱动器和五相混合式步进电机或 FMSTEPDRIVE步进驱动器和1FL3系列三相步进电动机， 如P51 图2-3所示为SINUMERIK 802S数控系统结构； 802C则包含有传统的-10V~10V接口，可配接 SIMODRIVE611驱动装置。802S/C除了3个进给轴外，都 有一个-10V~+10V接口，用于连接主轴驱动。 SINUMERIK 802S/C包含操作面板、机床控制面板、 CNC单元及PLC模块，可安装在通用的安装导轨上。
（10）三维图形实时显示刀具轨迹和零件形状，界面实 时加工参数显示，包括坐标位置（机床、工件、相对）、 跟踪误差、剩余进给、M、S、T和进给速度、倍率等， 显示内容丰富。
（11）空运行和图形化程序校验功能，方便加工代码的 编制和检验。具有后台编程功能。
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2.1典型数控系统介绍
SINUMERIK 802D是数字式的数控系统，可控制最多4个数 字进给轴和一个主轴。如P52图2-4所示。数控系统通过 PROFIBUS总线与I/O模块和数字驱动模块相连接，主轴通 过模拟接口控制。SINUMERIK 802S/802C/802D采用 SIMATIC S7-200PLC指令集对系统内部PLC进行编程。
（2）支持公制/英制输入，绝对值/增量值编程，每分 钟/每转进给和直径/半径编程等功能。
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数控机床的分类
数控机床的分类数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同.一般可根据功能和结构，按下面四种原则进行分类.1、按机床运动的控制执进分类(1)点位控制数控机床。
点位控制数控机床只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位，对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。
为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，从而保证定位精度.如图3.6所示为点位控制的加工轨迹。
具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控惶床和数控冲床等.(2)直线控制数控机床。
直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点一与点之间的准确定位外.还要控制两相关点之间的移动速度和移动轨迹，但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个，在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削.其有直线控制功能的机床主要有数控车床、数控铣床和数控磨床等。
(3)轮廓控制数控机床。
轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床，其控制特点是能够对两个或两个以上的运动坐标方向的位移和速度同时进行控制.为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求，必须将各坐标方向运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。
因此，在这类控制方式中.就要求数控装置具有插补运算功能，通过数控系统内插补运算器的处理，把直线或圆弧的形状描述出来，也就是一边计算，一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲量，从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合.在运动过程中刀具对工件表面连续进行切削，可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工。
轮廓控制的加工轨迹如图3.7所示。
这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床和加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统。
根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面儿种形式。
1)二轴联动。
它主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。
基于IPC的经济型数控系统的研究
档型 ） 数控 系统ｊ种。巾于经济型数控系统具有结构简 较高的 町靠性 ， 特别适合于 业现场控制 。ＩＣ所具有的 Ｐ 单、 功能实用 、 价格 低廉 、 性价 比适 中等优 点 ， 凶此仍有 丰 富 的软 硬 件资 源 和强 大 的 系统 功 能足 以开发 出 高性 能 它存在的空问和时 间，有 它在一定时期 内存在的必要
基 金项 目 ： 肥工 业 大 学科 研 发展 基金 项 目（４ ２ １ ） 合 ０ ００ Ｆ
控制 。经 四倍频 电路 后 ， 系 统 分辨 率提 高 了 ４ 。 使 倍
１ ４ 机械工程师 ２０ 年第 １ 期 ２ ０６ １
维普资讯
数控技术
４ 系统 的 软件 结构
积木 式 设 计 、 全钢 结 构 密 机械加工业需要不 同类型和高 、 、 当 同层次 采 用通 用 的兀 源 总线 底 板结 构 、 中 低卡 不
的数控机床 。按照数控 系统的功能水 ， 数控系统可 以
既 又 具 分为经济型 （ 低梢 型 ）普及型（ 、 中档型 ） 和全功能型（ 高 低 通 滤 波 器滤 波 ， 能 防止 电 磁 干 扰 ， 能抗 冲 击 ， 有
３５ 圆 范 栅 ．
本系统 选用每转发 出 １０ ０ ０个脉冲的圆光栅作 为位
置检 测 元件 实 现 半 闭环控 制 ，它用 联 轴节 与 步进 电机输
轴相连 ， 直接把角度的变化转换为脉冲个数 ， 并把信号
３ 系统 的硬件 组 成
．
输 ｍ到倍 频 辨 向电路 进 行进 一 步处 理 。
关 键词 ： 工业控制计算机 ；半 闭环 ；经济 型数控 系统
中图分类号 ：Ｇ ５ Ｔ ６９
经济型五轴数控加工硬件系统的设计与应用
Ｔｈ ｘ ｒｍ ｅ ｔ ｌｒｓ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｉ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｈｓ ＣＮ Ｃ ｙｓ ｅ ｃ ｎ ｒ ａｉ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ＣＮ Ｃ ａ ｈ ｎ Ｓｌ ｋ ｇ ｏ ｔｏ ． ｓ ｓ ｔｍ ａ ｅ ｌ ｖ － ｘ ｚ ｉ ｉ ｍ ｃ ｉ ｅ’ ｉ ａ ｅｃ ｎ ｒ １ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｏ ｂ ｉ ｉ ｆｓｍ ｐｌｒａ ｄ ｌ ｗ ｏ ｔｅ ｏ ｍｉａ ｖ －ｘｓＣＮ Ｃ ｙｓｅ ， ｄ ｐｔｅ ２ ｂｔｏ ｔａ ｔ ｕ ｌ ａ ｋｎｄ ｏ ｉ ｄ ｅ ｎ ｏ ｃ ｓ ｃ ｎｏ ｃ ｌｆ ｅ ａ ｉ ｉ ｓ ｔ ｍ ａ ｏ ｔ ｄ ３ ｉ ｐ・ ｅ ａｉ ｙｓ ｅ Ｗ ｉ ｏ Ｘ Ｐ ｔ ｅ ｓ ｆｗ ａｅ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔＰｌｔ ｒ ａ ｄ ｕｓ ｄ ｃ ｒｔ ｎｇ ｓ ｔ ｍ ｎｄ ｗｓ ｏ ｂ ｏ ｔ ｒ ｅ ｅｏ ｎ ａ ｆ ｍ ｎ ｅ ｏｍｐｕ ｅ ｏ ａ ｄ ｒ ｙｓ ｏ ｔ ｒｆ ｒｈ ｒ ｗａ ｅ ｓ — ｔ ｒ ． ｅ ｉｎｅ ｕ ｔ－ ｅｖ ｃ ｉｄ ｒｃ ｉｎ ｌｐａａｌｌｉｔ ｒａ ｅ ｂ ａｄ ｆ ｒｓ ｅ ｐｉｇ ｍｏ ｏ ’ ｒｖ ｒｃ ｎｔｏｌ ｎ ｅ － ｅ Ｄ ｓｇ ｄ ｍ ｌｉｓ ｒ ｉｅ ｂ － ｉｅ ｔｏ ａ ｒ ｌ ｎ ｅ ｆ ｃ ｏ ｒ ｔ ｐ ｎ ｔ ｒ Ｓｄ ｉｅ ｏ ｒ ｔｒ ｎ ｅ ｏ ｉ
经济型数控系统介绍
定制化服务
云技术应用
针对不同行业和企业的需求，经济型数控 系统将提供更加定制化的服务，满足个性 化需求。
云技术的应用将使得经济型数控系统实现 远程监控、数据共享和在线维护等功能， 提高系统的可维护性和便利性。
06
经济型数控系统的实际应用案例
应用场景一：机械加工行业
总结词
高效稳定、高性价比
详细描述
经济型数控系统的特点
01
经济型数控系统通常采用开放式体系结构，具有良好的可扩展 性和可维护性。
02
经济型数控系统的功能比较简单，主要用于简单的加工和制造
过程，能够满足中小企业的需求。
经济型数控系统的成本较低，价格相对较为实惠，适合于对成
03
本敏感的企业。
经济型数控系统的应用领域
经济型数控系统广泛应用 于机械加工、汽车制造、 工效率是衡量经济型数控系统生产能力的重要指标，它决定了加工过程的快慢 和生产效率的高低。
详细描述
加工效率涉及到多个方面，包括切削速度、进给速度、空行程速度等。高效率的 数控系统能够在保证加工质量的前提下，尽可能地提高切削速度和进给速度，减 少空行程时间和辅助时间，从而提高生产效率和加工能力。
高性价比
经济型数控系统在价格和性能 之间取得了良好的平衡，为用
户提供了高性价比的选择。
易于使用和维护
系统设计简洁，操作界面友好 ，降低了使用门槛，同时减少 了维护成本。
满足多种应用需求
适用于各种加工领域，如模具 制造、机械加工、航空航天等 ，具有广泛的适用性。
稳定的性能表现
采用先进的控制技术和可靠的 硬件配置，确保了加工过程的
稳定性和准确性。
对未来发展的展望
技术升级与创新
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18
解：1
b
3600 ZKm
以单四拍计算: Z 3600 50 1.80 41
(2) A-AB-B-BC-C-CD-D-DA
(3)
n6 0f 6 0 4 0 0 6 0 r/m in Z K m5 0 4 2
解：(1)脉冲分配方式有两种：
A-AB-B-BC-C-CA
A-AC-C-CB-B-BA
2 b3 Z6 0 K 0 3 m 6 0/0 4 0 2 3 1 .5 0
3
6f0 6 0 600
n
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15 r/m 10 7 i
ZK4 m 0 2 3
例2 若一台 BF系列四相单四拍反应式 步进电动机已知步距角为1.80，试问：
用于直流电机或交流异步电机拖动，电磁离 合器切换，以光栅盘、旋转变压器或感应同步器 检测反馈，常用于中小型机床车削阶梯轴、铣削 阶梯形零件、钻削坐标孔等加工。
• 直流伺服电机拖动的控制系统
用直流伺服电机拖动，以编码盘、旋转变压
器检测反馈。系统的性能范围较广，无噪音、精
度高、过载能力强，是经济型数控中的高档产品。
展的主要类型，
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8
3.混合式(即永磁感应子式)
它与反应式的主要区别是转子上置有 磁钢。永磁感应式电机具有驱动电流小、 效率高、过载能力强等优点，是一种很 有发展前途的步进电动机
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9
步进电动机的工作原理
A
A
A′
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A′
10
步进电动机的工作原理示意
A-B-C-A
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θ
n
N
N 脉冲数 可编辑ppt
f
n f 4
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5
步进电动机的结构
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6可编辑ppt7源自步进电动机的分类按步进电动机的工作原理分：
1.励磁式
• 电机的定子转子均有绕组，靠电磁力矩使 转子转动。
2.反应式
• 转子无绕组，定子绕组励磁后产生反应力 矩，使转子转动。这是我国步进电动机发
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15
例1一台三相反应式步进电动机，采用三相 六拍分配方式，转子有40个齿，脉冲源频 率为600Hz，求： (1)写出一个循环的通电程序 (2)求步进电动机步距角 (3)求步进电动机转速 n
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例1一台三相反应式步进电动机，采用三相 六拍分配方式，转子有40个齿，脉冲源频 率为600Hz，求： (1)写出一个循环的通电程序 (2)求步进电动机步距角 (3)求步进电动机转速 n
30
一、步进电动机的驱动 驱动电源的组成
步进脉冲
脉
A 功率放大器
功放电路
f
冲B
分
功放电路
方向信号
配 器
C
功放电路
分配器电源
功率电 源
三
相 步
负载
进
电
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2
经济型微机数控系统原理图
系统软件
继电器接口
继电器电路
磁
单
带 机
片 I/O 机
光电隔 离接口
功放驱动
X步 进电机
显示 键盘
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电源
Y步 进电机
3
8-2 步进电机的工作原理及特性
• 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相 应角位移的机电执行元件。
角位移 ∝ 输入脉冲个数 运行速度 ∝ 输入脉冲频率
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24
8－4 经济型数控系统的控 制软件及接口逻辑
步进电机的运行速度控制
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作业
3.一台反应式步进电机，已知相数m＝6， 单六拍运行，步距角为3度，单双十二拍 运行时步距角为1.5度，求转子齿数？
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第八章 经济型数控系统
8-1 经济型数控概述
价格低廉，功能简单的数控系统
一.特点：
1.无带控制
2.价格低廉
3.编程简单
4.功能简化
5.数控装置体积小可编辑ppt
1
二.经济型数控系统的种类
• 步进电机拖动的开环系统
系统简单、价格最便宜，可用于小型车床、 铣床、钻床和线切割机床。
• 电磁离合器切换的控制系统
要的特性指标。
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21
8-3 步进电机的驱动电源
步进脉冲 f 方向信号
A
脉
冲
B
分
配
C
器
分配器电源
功率放大器
功放电路
功放电路 功放电路
功率电源
三
相 步
负载
进
电
机
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22
脉冲分配器+可功编辑p率pt 放大电路 23
• 步进电机的绕组是按一定通电方式工作的， 为了实现这种轮流通电，需将控制脉冲按规
定的通电方式分配到各组，这种分配可以用 硬件也可以用软件来实现。
• 经环分输出的脉冲未经放大故电流很小，而 步进电机绕组需要的电流很大，所以由分配
器出来的脉冲还需要进行功率放大才能驱动 步进电机。
• 步进电机的驱动电源一般应包括环形分配器 和功率放大器两部分，由于环分可通过软件 实现，通常又把功率放大部分称为驱动电源
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19
步进电动机的主要技术指标与特性
•精度
步距误差是空载运行一步的实际转角的稳定 值和理论值之差的最大值。
累积误差是指从任意位置开始，经过任意步 后在此之间，角位移误差的最大值。
•最大静转矩
静转矩指步进电机处于定位状态下的电磁转 矩，它是绕组内电流和失调角的函数。
对应于某失调角时，静转矩最大，称为最大
静转矩。
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20
起动频率
空载时，转子从静止状态不失步地起动的 最大控制频率称为起动频率或突跳频率。
连续运行频率和矩频特性
运行频率连续上升时，电动机不失步运行
的最高频率称为连续运行频率。
在连续运行状态下，步进电机的电磁力矩
将随频率的升高而急剧下降，这两者之间
的关系称为矩频特性，它是步进电机十分重
步距角（θb）计算公式
步进电机每输入一个脉冲信号，步进电机 转动一定的角度，这个角度称为步距角。
b
齿距 拍数
3600 zkm
z－步进电机转子齿数 m－步进电机相数
K－通电方式：
单拍、双拍 k＝1；单可编/辑双ppt 拍 k＝2
14
步进电机转速计算公式
nb
f
2
60kmz
f
60
60
f
2
2
kmz
f：电脉冲的频率
11
步进电机的通电方式
• 三相单三拍：其一通电顺序：
A-B-C-A
• 三相双三拍：其一通电顺序：
AB-BC-CA-AB
• 三相单/双六拍：其一通电顺序：
A-AB-B-BC-C-CA-A
步距角比上两种小一倍
可编辑ppt
12
步进电动机单双拍运行 三相单/双6拍运行可编A辑-pptAB-B-BC-C-CA-1A3