数控铣床控制系统设计实验.doc
FANUC0imateC数控铣床电气控制系统及PLC控制设计基础
FANUC 0i mate C 数控铣床电气控制系统及PLC控制设计基础
FANUC-Oi Mate MC系统 配置图
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FANUC 0i mate C 数控铣床电气控制系统及PLC控制设计基础
FANUC 0i mate C 数控铣床电气控制系统及PLC控制设计基础
FANUC 0i mate C 系统的配置
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FANUC-Oi Mate MC系统配置 系统功能选择:系统功能包括B包功能，具备3个CNC轴控制功能和3轴联 动。系统只有基本单元无扩展功能。 伺服放大器和电动机:系统伺服为βi伺服单元(电源模块、主轴模块和进 给模块为一体)驱动βi系列主轴电动机和βi 进给伺 服电动机 示装置和MDI键盘:系统显示装置为7.2 in黑白LCD,MDI键盘标准配 置为小键盘 I/O装置：根据机床特点和要求选择I/O装置 机床操作面板：可以选择系统标准操作面板或机床厂家的操作面板 附加伺服轴:只能选择一个附加伺服轴
FANUC 0i mate C 系统的 功能连接图
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FANUC 0i mate C 数控铣床电气控制系统及PLC控制设计基础
1、主轴电系机的统选硬型件配置
显卡:视频信号和图形/文字显示信号。 轴卡:电动机标准参数和伺服轴的控制信息等。 下层功能板
闪存FROM：FROM中装载了系统各种管理和控制软件及机床厂家 的PMC程序和宏管理文件
数控铣削实验报告
数控铣削实验报告一、实验目的本实验通过数控铣床进行铣削实验，旨在掌握数控铣床的基本操作和数控铣削的工艺参数调整方法，以及了解数控铣削的加工过程和注意事项。
二、实验仪器和材料2.1 实验仪器- 数控铣床：型号XXX，控制系统为XXX。
- 数控铣刀：刀具材料为XXX，刀尖半径为XXX。
2.2 实验材料- 工件材料：XXX。
三、实验步骤3.1 准备工作1. 打开数控铣床主电源，启动控制系统。
2. 加工工件夹紧在定位装置上，注意安全。
3.2 程序编辑1. 打开数控铣床控制系统，进入程序编辑界面。
2. 根据实际需求，编写数控铣削程序，包括刀具路径、进给量、切削速度等。
3.3 数控铣削操作1. 将刀具安装到刀头上，并使用工具预设调整刀具位置。
2. 在数控铣床控制系统中加载编写好的铣削程序。
3. 设置合适的参考坐标系、初始坐标位置和工件坐标系。
4. 进行刀具、加工工件的坐标系配对。
5. 对数控铣床进行手动操作，使刀具与工件接触。
6. 手动示教或使用数控铣床的自动功能，进行铣削操作。
3.4 实验记录1. 观察数控铣床的运行状态，并记录数控铣削的加工过程中的注意事项和问题。
2. 记录加工过程中的刀具路径、进给量、切削速度等参数。
3.5 实验结果分析根据实验数据和观察，分析实验结果，总结数控铣床的操作特点，评估加工质量和效率。
四、实验结果4.1 实验过程记录在实验过程中，我们根据实验需要编写了相应的数控铣削程序，并根据材料的硬度和切削性能选择了合适的刀具和加工参数。
通过调试刀具的初始位置和与工件的配对，我们顺利进行了数控铣削操作。
4.2 实验结果分析根据实验过程记录和观察，我们发现数控铣床的操作相对直观且操作简单，在编写好程序后可以实现高效精确的铣削加工。
此外，合理的刀具选择和加工参数设置也对加工质量和效率有重要影响。
五、实验总结通过本次实验，我们掌握了数控铣床的基本操作和数控铣削的工艺参数调整方法，了解了数控铣削的加工过程和注意事项。
XK5040数控铣床主轴箱进给机构及控制系统设计
XK5040数控铣床主轴箱进给机构及控制系统设计XK5040数控铣床是一种高精度的数控加工设备，其主轴箱、进给机构及控制系统的设计对整个机床的性能与精度至关重要。
首先，我们来看主轴箱的设计。
主轴箱是整个数控铣床的核心部件，负责转动刀具进行加工。
在设计主轴箱时，需考虑以下几个关键因素：主轴转速范围、刚性和稳定性、换刀系统和冷却系统。
对于主轴转速范围，需要根据实际加工要求和材料特性来确定。
主轴转速的选择要考虑到加工效率和加工质量。
另外，还需考虑主轴的刚性和稳定性，以确保在高速转动时不产生振动和弯曲。
此外，还需设计一个高效的换刀系统，实现自动化的换刀操作，以提高生产效率。
冷却系统的设计也很重要，可通过冷却液使主轴和刀具保持适宜的温度，确保长时间连续运行时不会过热。
接下来是进给机构的设计。
进给机构是用来控制工件在坐标轴方向上的运动，使刀具能够按照预定的路径进行加工。
在设计进给机构时，需考虑以下几个因素：进给速度、精度、刚性和传动方式。
进给速度的确定需要结合加工要求和材料特性，确保在一定的时间内完成加工任务。
精度是指进给机构能够按照预定的路径进行精确的移动，需考虑进给机构的定位精度和反复定位精度。
为了保证加工质量，进给机构的刚性也很重要，可以通过选用合适的材料和结构来提高刚性。
传动方式的选择要考虑到进给的平滑性和稳定性，常见的传动方式有滚珠丝杠和直线导轨等。
最后是控制系统的设计。
控制系统是整个数控铣床的大脑，负责对机床各个部件进行协调和控制。
在控制系统的设计中，需考虑以下几个方面：控制方式、控制精度、编程方式和人机界面。
综上所述，XK5040数控铣床的主轴箱、进给机构及控制系统设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
合理的设计将直接影响到机床的性能和加工效率。
因此，在设计过程中需要充分考虑实际需求和技术限制，确保设计出符合要求的数控铣床。
五轴数控铣床软PLC控制系统研究
五轴数控铣床软PLC控制系统研究1. 引言1.1 背景介绍五轴数控铣床软PLC控制系统是当前制造业中广泛应用的一种先进控制技术。
随着制造业的发展和对高精度、高效率加工需求的不断提升，五轴数控铣床软PLC控制系统的研究和应用越来越受到重视。
传统的数控铣床由于存在编程复杂、运行效率低等问题，已经不能满足现代制造业的需求。
对五轴数控铣床软PLC控制系统进行深入研究和优化改进，对提高加工精度和效率具有重要意义。
随着科技的不断发展，软PLC控制技术已经成为控制系统中的重要组成部分，其具有编程灵活、易于扩展、性能稳定等优点。
将软PLC技术应用于五轴数控铣床控制系统中，可以有效提高系统的可靠性和稳定性，实现更加精细化的加工。
通过对五轴数控铣床软PLC控制系统的研究，可以为制造业的发展提供技术支持和创新思路，推动我国制造业向高端制造迈进。
【背景介绍】1.2 研究目的本研究旨在探究五轴数控铣床软PLC控制系统的设计原理和实验验证，通过对其概述、设计原理和实验验证的研究，为优化改进方向提供理论基础和技术支持。
通过对系统的应用展望，为未来五轴数控铣床软PLC控制系统在各个领域的应用提供参考。
研究目的是为了深入了解五轴数控铣床软PLC控制系统，提高系统的稳定性和精准度，进一步推动数控技术的发展。
通过本研究，可以为相关领域的研究人员和工程师提供技术参考和实践经验，推动五轴数控铣床软PLC控制系统在工业生产中的广泛应用。
通过本研究的成果总结和存在问题分析，可以为未来研究提供方向和参考，为五轴数控铣床软PLC控制系统的进一步优化提供指导。
通过未来展望，可以为该领域的发展规划提供参考和启示。
1.3 研究意义五轴数控铣床软PLC控制系统是当前制造行业中广泛应用的一种先进控制技术，其具有精度高、效率高、稳定性好等优点。
本研究旨在探讨五轴数控铣床软PLC控制系统的设计原理和实验验证，为提高加工精度和效率提供技术支持。
研究意义主要体现在以下几个方面：五轴数控铣床软PLC控制系统的研究可以帮助企业提高生产效率，降低生产成本，提升产品质量，增强竞争力。
深圳市众为兴数控技术 ADT-CNC4840 铣床控制系统 说明书
ＡＤＴ－ＣＮＣ４８４０ 铣床控制系统 用 户 手 册深圳市众为兴数控技术有限公司 地址：深圳市南山区马家垅工业区３６栋５楼 邮编：５１８０５２ 目录第一篇：编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１． 综述 (4)１．１ 可编程功能 (4)１．２ 准备功能 (9)１．３ 辅助功能 (11)２． 插补功能 (11)２．１ 快速定位（Ｇ００） (11)２．２ 直线插补（Ｇ０１） (12)２．３ 圆弧插补（Ｇ０２／Ｇ０３） (12)３． 进给功能 (14)３．１ 进给速度 (14)３．２ 自动加减速控制 (14)３．３ 暂停（ Ｇ０４ ） (15)４． 参考点和坐标系 (15)４．１ 机床坐标系 (15)４．２ 关于参考点的指令（ Ｇ２７、Ｇ２８、Ｇ２９ ） (15)４．３ 工件坐标系 (17)４．４ 平面选择 (19)５． 坐标值和尺寸单位 (19)５．１ 绝对值和增量值编程（Ｇ９０和Ｇ９１） (19)６． 辅助功能 (20)６．１ Ｍ代码 (20)６．２Ｔ代码 (21)６．３ 主轴转速指令（Ｓ代码） (21)７． 程序结构 (21)７．２ 程序正文结构 (21)７．２．５文件结束 (23)８． 简化编程功能 (23)８．１ 孔加工固定循环（Ｇ７３，Ｇ７４，Ｇ７６，Ｇ８０￣Ｇ８９） (23)9.刀具补偿功能 (35)９．１ 刀具长度补偿（Ｇ４３，Ｇ４４，Ｇ４９） (35)９．２ 刀具半径补偿Ｂ (37)第二篇 操 作 篇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７５1.概要 (75)1.1手动操作 (75)1.2刀具按程序移动─自动运转 (76)1.3自动运转的操作 (76)1.4程序调试 (77)1.5程序的编辑 (78)1.6数据的显示及设定 (78)1.7显示 (79)2.操作面板说明 (79)2.1LCD面板 (79)2.2显示页面选择 (81)2.3操作方式选择 (81)2.4键盘的说明 (81)3.手动操作 (84)3.1手动返回参考点 (84)3.2手动连续进给 (85)3.3单步进给 (85)3.4手轮进给 (85)3.5手动辅助机能操作 (86)4.自动运行 (87)4.1自动运转 (87)4.2自动运转的停止 (87)4.3进给倍率 (88)5.调试 (88)5.1单程序段 (88)5.2跳过任选程序段（或机床软操作面板） (88)5.3输入信号检测输出信号测试 (88)6.安全操作 (88)6.1急停 (88)6.2超程 (89)7.报警处理 (89)8.程序存储、编辑、下载、显示 (89)8.1程序存储、编辑操作前的准备 (89)8.2把程序存入存储器中 (89)8.3程序检索 (89)8.4程序的删除 (90)8.5删除全部程序 (90)8.6字的插入、修改、删除 (90)8.7存储程序的个数 (91)8.8存储容量 (91)8.9程序下载 (91)8.10程序显示编辑界面 (93)9.数据的显示、设定 (93)9.1系统参数 (93)9.2刀补参数设定显示 (93)9.3工件坐标系设定 (93)9.4参数的显示 (96)9.5参数的设定和查询 (96)9.6机床软操作面板的显示及设置 (97)9.7设置参数设定 (97)9.8诊断显示设定 (98)10.显示 (99)10.1状态显示 (99)10.2程序显示 (100)10.3位置显示及清零 (101)第三篇 连 接 篇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０３1、系统结构 (103)1.1CNC4840数控系统的组成 (103)2、外部连接 (104)2.1外部接口图 (104)2.2电机驱动器控制接口 (106)对应外壳定义：机床输出扩展接口 (119)附录1规格一览表 (122)附录2参数一览表 (125)附录4错误代码一览表 (132)附录5G功能一览表 (133)附录6工件坐标系设定及对刀 (135)第一篇：编程 １． 综述 １．１ 可编程功能 通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实现的功能我们称之为可编程功能。
数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书 毕业设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计说明书毕业设计数控车床XY轴工作台和控制系统设计摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。
（一）、数控技术的发展趋势。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面:(1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势(2) 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展(3) 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（二）、对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。
数控铣实训实验报告
1. 熟悉数控铣床的基本结构、工作原理及其操作方法。
2. 掌握数控铣床的安全操作规程和注意事项。
3. 学会使用数控铣床进行零件的加工，提高操作技能。
4. 熟悉数控编程的基本方法，掌握CAD/CAM软件的应用。
二、实验设备与材料1. 实验设备：数控铣床（型号：大连XD-40A）、刀具（平底铣刀）、测量工具（游标卡尺）、平口虎钳、材料（石蜡、木板）、绘图工具（AutoCAD绘图软件）。
2. 实验软件：CAD/CAM软件（如Cimatron、Mastercam等）。
三、实验内容1. 数控铣床基本操作（1）了解数控铣床的基本结构，包括床身、主轴、工作台、刀具系统、控制系统等。
（2）熟悉数控铣床的操作面板及功能键。
（3）掌握数控铣床的安全操作规程和注意事项。
（4）进行数控铣床的基本操作训练，如手动回零、点动、手轮操作等。
2. 数控编程（1）使用CAD软件绘制零件图，确定加工工艺。
（2）根据加工工艺和零件图，编写数控铣床加工程序。
（3）在CAD/CAM软件中进行仿真加工，检查程序的正确性。
3. 零件加工（1）根据加工程序，进行零件的加工。
（2）注意加工过程中的参数设置，如切削速度、进给量等。
（3）加工完成后，检查零件的尺寸精度和表面质量。
1. 数控铣床基本操作（1）打开数控铣床电源，预热机床。
（2）检查机床各部件是否正常，如刀具、夹具等。
（3）进行手动回零操作，设置工作坐标系。
（4）进行点动、手轮操作，熟悉机床的运动。
（5）关闭机床电源。
2. 数控编程（1）使用CAD软件绘制零件图，标注尺寸和加工要求。
（2）确定加工工艺，如刀具选择、切削参数设置等。
（3）根据加工工艺和零件图，编写数控铣床加工程序。
（4）在CAD/CAM软件中进行仿真加工，检查程序的正确性。
3. 零件加工（1）根据加工程序，设置机床参数，如切削速度、进给量等。
（2）装夹工件，调整刀具位置。
（3）启动数控铣床，进行零件的加工。
（4）加工完成后，关闭机床电源，拆除工件。
关于数控的实验报告
一、实验目的1. 熟悉数控机床的基本结构和工作原理。
2. 掌握数控编程的基本方法，能根据零件图样编写数控加工程序。
3. 熟悉数控机床的操作流程，能进行简单的数控加工。
二、实验设备1. 数控铣床：XK7142. 数控编程软件：Mastercam3. 计算机一台三、实验内容1. 数控铣床的基本结构和工作原理2. 数控编程的基本方法3. 数控机床的操作流程四、实验步骤1. 数控铣床的基本结构和工作原理（1）观察数控铣床的外观，了解机床的组成和各部分功能。
（2）熟悉数控铣床的电气控制系统，了解各个电气元件的作用。
（3）观察数控铣床的机械结构，了解各个运动部件的连接方式和运动轨迹。
2. 数控编程的基本方法（1）打开Mastercam软件，创建一个新的项目。
（2）根据零件图样，设置工件坐标系和刀具路径。
（3）选择合适的刀具和切削参数，进行粗加工和精加工。
（4）生成加工程序，并进行模拟加工。
3. 数控机床的操作流程（1）开机，预热机床。
（2）装夹工件，调整工件坐标系。
（3）装夹刀具，设置刀具参数。
（4）输入加工程序，进行模拟加工。
（5）开始加工，观察加工过程。
（6）加工完成后，卸下工件，检查加工质量。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过本次实验，掌握了数控铣床的基本结构和工作原理，学会了数控编程的基本方法，能够根据零件图样编写数控加工程序，并进行了简单的数控加工。
2. 实验分析（1）数控铣床的基本结构和工作原理：数控铣床由床身、主轴、进给系统、控制系统等组成。
控制系统通过接收加工程序，控制主轴和进给系统的运动，实现对工件的加工。
（2）数控编程的基本方法：数控编程主要包括工件坐标系设置、刀具路径设置、切削参数设置等。
通过Mastercam软件，可以方便地完成这些操作。
（3）数控机床的操作流程：操作数控铣床需要熟悉机床的各个部分，掌握操作流程。
开机、预热、装夹工件、装夹刀具、输入加工程序、模拟加工、开始加工、检查加工质量等步骤。
课程设计数控立式铣床XY工作台机电系统设计说明书
《机电一体化》课程设计数控立式铳床XY工作台机电系统设计院系:汽车学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机电一班组长:雷博文组员：金亮、黄明亮、夏佳、熊秀成指导教师：蒋强目录一、设计目的 (3)二、设计任务 (3)三．总体方案的确定 (4)1、机械传动部件的选择..................................... ••:•. (3)(1) 导轨副的选用 (4)(2) 伺服电动机的选用 (4)(3) 工作台的选用 (4)2、................................................................. 控制系统的设计.. (4)3、................................................................. 绘制总体方案图.. (5)四、.......................................... 直线伺服电机的计算与选型51、.............................................. 导轨上移动部件的重量42、...................................................... 铣削力的计算43、........................................................ 载荷的计算74、............................................................ 初选型号75、............................................ 直线伺服电机可用性验算8五、........................................... 直线滚动导轨副的计算与选型81、直线滚动导轨选择理由 (8)2、直线导轨额定寿命L 的计算和选型 (10)3、光栅尺的选择 (11)4、工作台的选型 (12)六、PLC选型 (13)七、....................................................... 伺服放大器选型18八、控制系统硬件电路设计 (20)结束语 (21)参考文献 (22)一、设计目的课程设计是一个很重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1) 通过本设计，使学生全面地，系统地了解和掌握数控机床得基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
数控机床实验报告
《数控机床》实验报告书班级姓名：学号：实验一：《宇航数控加工仿真系统》功能熟悉实验二：数控车床编程与仿真操作1.数控车床由哪几部分组成？答：数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。
数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。
2.为什么每次启动系统后要进行“回零”操作？答：机床断电后,就不知道机床坐标的位置,所以进行回零,进行位置确定每次开机启动数控系统的机械零点和实际的机械零点可能有误差，回零操作是对机械零点的校正。
3.绘出运行程序的仿真轨迹，并标出轨迹各段所对应的程序段号。
答：略4.简述对刀过程?答：（1）一般对刀，一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。
下面以Z向对刀为例说明对刀方法：刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。
（2）机外对刀仪对刀，机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z 方向的距离。
利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。
（3）自动对刀，自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。
5.G00与G01指令有何不同？答：G00指令表示刀具以机床给定的快速进给速度移动到目标点，又称为点定位指令,G01指令使刀具以设定的进给速度从所在点出发，直线插补至目标点。
6.简述用MDI方式换2号刀的操作过程。
答：按下程序建按下MDI建输入一段换刀程序T0101的刀具指令按循环启动实验三：数控铣床编程与仿真操作1.数控铣床由哪几部分组成？答：（1）、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统。
（2）、进给伺服系统由进给电动机和进给执行机构组成。
（3）、控制系统是数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。
XTK7140数控立式铣镗床及控制系统设计
摘要本次设计通过对现有数控铣镗床的分析研究，提出一种新的设计方案,其自动化程度更高，结构也相对比较简单。
这一点在论文会得以体现。
本方案中，主轴箱采用电磁离合器实现有级变速，在X、Y、Z三个方向上的进给运动均采用滚珠丝杆，而动力则由步进电动机通过调隙齿轮来传递，并且采用单片机进行数字控制。
控制系统采用MCS-51系列单片机，通过扩展程序存储器、数据存储器和I/O 接口实现硬件电路的设计。
论文中也对软件系统的设计做出了相关说明。
关键词：电磁离合器滚珠丝杆步进电机单片机系统扩展AbstractThis design tries a new method after the analyze and research of the exited numerical control bed for mill and bore with the higher automatization degrees and the simpler configuration, which will be explained in the paper. In the method, electromagnetism clutch is used for the realization of the level shift in the headstock, and in the motion of , we all adopt ball bearing thread haulm for the X、Y、Z direction , The power of which is step by step electromotor transferred by gear that used for adjusting gaps. And more, we used singlechip for numerical control.The control system introduces MCS-51 series singlechip, and the realization of hardware circuit was accomplished by enlarging program memorizer、data memorizer and I/O meet meatus. Also, the paper explained the design for software system.Keywords: Electromagnetism clutch、Ball bearing thread haulm、The step by step electromotor、The enlarge for SCM system目录第一部分机床总体布局设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 ●1-1 机床总体尺寸参数的选定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 ●1-2 机床主要部件及其运动方式的选定┄┄┄┄┄┄┄1 ●1-3 机床总体布局的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 第二部分主传动的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 ●2-1拟定转速图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 ●2-2主传动主要零件的强度计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 第三部分进给系统的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 ●3-1垂直进给系统的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 ●3-2横向进给系统的设计计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36 第四部分控制系统的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40 ●4-1控制系统总体方案的拟定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40 ●4-2总控制系统硬件电路设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41 ●4-3部分控制程序┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄56●4-4控制系统的软件设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄61 参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄66 谢辞┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄67第一部分机床总体布局设计一、机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度³长度 400³1600 mm³mm主轴锥孔 7∶24工作台最大纵向行程 900 mm工作台最大横向行程 375 mm主轴箱最大垂直行程 400 mm主轴转速级数 16级主轴转速范围 50～2000r/minX、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0 KW主轴电动机转速 1440 r/min机床外形尺寸（长³宽³高） 2450³1200³2300 mm³mm³mm机床净重 500 Kg二、机床主要部件及其运动方式的选定1、主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的铣和镗，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用离合器变换齿轮的有级变速。
数控实习铣床报告
数控实习报告院系：机械工程专业：机械设计及其自动化班级：********姓名：******学号：**********指导老师：*****2013年月日目录1.前言........................................ .. .. .. .. .32.实习目的及意义...................................... (3)3.实习要求.......................................... .. (3)4.实习单位介绍........................................ (4)5.实习安排............................................. ..46.实习过程............................................ (5)7.实习总结............................................. ..9前言大学四年即将结束，学院为了使我们更多了解产品、设备，提高对数控制造技术的认识，加深数控在工业各领域应用的感性认识，开阔视野了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，特意安排了我们到拥有较多类型的数控机床设备，生产技术较先进的工厂进行生产操作实习. 为以后的工作打下基础，数控机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志，数控车床和数控铣床是数字程序控制车铣床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，也是是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。
立式数控铣床工作台(X轴)及控制系统设计
毕业设计说明书设计题目：学生班级学号指导教师继续教育学院二零一二年三月毕业设计任务书一、设计题目立式数控铣床工作台（X轴）及控制系统设计二、主要设计参数及技术指标1、数控铣床的X轴(纵向)、Y轴(升降)、Z轴(横向)为微机控制，采用步进电机驱动，滚珠丝杠传动。
2、工作台、工件和夹具的总重量为m=918kg，所受重力为W=9000N，其中工作台的质量为m0=510 kg，所受重力为Wo=5000N；3、工作台的最大行程为Lp=600mm；工作台的快速移动速度为Vmax=20000 mm /min；工作台采用滚动直线导轨，导轨的动摩擦、静摩擦系数u=0.01；4、工作台的定位精度为20um5、机床采用主轴伺服电动机，额定功率P E=5.5KW,机床采用端面铣刀进行强力切削,铣刀直径D=125mm,n=272r/min。
6、机床的工作寿命为10年（约20000小时）7、数控铣床的切削状态表:三、设计内容及工作量（一）设计计算说明书一份0.7—0.8万字（二）、图纸部分1、X轴(纵向)伺服传动机构装配图 A0一张2、机床硬件电路图 A0一张四、设计的基本要求：能按时独立完成课程设计规定的全部内容，方案选择正确，论据充分，对设计中的主要问题分析深入，解决合理，有独立见解，能很好运用所学理论和提供的资料解决设计中的问题，能独立查阅和正确引用中外文参考资料，说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、计算准确，图面整洁。
五、进程安排六、主要参考文献1、《机床设计手册》机械工业出版社2、《机床设计参考图册》上海科技出版社3、《经济型数控机床系统设计》张新义机械工业出版社4、《数控铣床床设计》文怀兴化学工业出版社5、《机械设计手册》机械工业出版社或化学工业出版社一、目录二、正文第一章数控技术的产生、发展第二章数控技术的特点第三章数控机床及加工中心的发展趋势第四章主要计算（电动机的选型、齿轮、丝杠、轴承的选择及校核）第五章总结第六章参考文献（不少于十本）。
金工实习数控铣实验报告
金工实习数控铣实验报告一、实验目的1. 掌握数控铣床的基本结构、工作原理和操作方法。
2. 学会使用数控铣床进行简单零件的加工。
3. 了解数控铣床在现代制造业中的应用和优势。
二、实验设备与工具1. 数控铣床一台：型号为XXX。
2. 数控系统：采用XXX控制系统。
3. 刀具：包括铣刀、钻头等。
4. 量具：包括卡尺、塞规等。
5. 其它工具：如扳手、螺丝刀等。
三、实验内容1. 熟悉数控铣床的各个部分，了解其功能和作用。
2. 学习数控系统的操作方法，包括手动操作和自动运行。
3. 掌握数控铣床的编程方法，编制简单的加工程序。
4. 进行实际加工，完成一个简单零件的加工。
四、实验步骤1. 了解数控铣床的结构和功能，认识各个部分的名称和作用。
2. 学习数控系统的操作方法，进行手动和自动运行的实践操作。
3. 学习数控铣床的编程方法，以加工一个简单零件为例，编制加工程序。
4. 上机操作，根据编写的程序进行零件加工。
5. 加工完成后，对零件进行检验，分析加工过程中可能存在的问题。
6. 撰写实验报告，总结实验收获和心得体会。
五、实验结果与分析1. 实验结果：成功完成一个简单零件的数控铣加工。
2. 分析：通过实验，掌握了数控铣床的基本操作方法和编程技巧。
了解了数控铣床在现代制造业中的重要作用，提高了自己的动手能力和实际操作技能。
六、实验收获与体会1. 实验收获：学会了数控铣床的基本操作，掌握了编程方法，能够独立完成简单零件的加工。
2. 体会：数控铣床是一种高精度、高效率的加工设备，在现代制造业中具有广泛的应用前景。
通过实验，不仅提高了自己的操作技能，还增强了对数控技术的认识和理解。
七、建议与展望1. 建议：加强数控铣床的操作训练，提高操作熟练度。
深入学习数控编程技术，拓展加工范围。
2. 展望：随着我国制造业的不断发展，数控技术在未来的应用将更加广泛。
通过本次实验，为自己在数控领域的发展奠定了基础，今后将继续深入学习，提高自己的综合素质，为我国制造业的发展贡献自己的力量。
XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计
优秀设计（20**届）本科生毕业设计（论文）XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计20**年5月20**届毕业设计（论文）课题任务书院(系)：专业：本科毕业设计（论文）开题报告（20**届）20**年1月10日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。
本科毕业设计（论文）中期报告摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。
主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。
由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。
可实用于加工精度较高的场合。
关键词数控技术，立式铣床，设计ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement .This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling machine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter, including movement and dynamic parameter; Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request, enters for the system and the control system hardware circuit design. Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination; Regarding control system because here mainly aims at the economy numerical control milling machine the design, here uses electric stepping motor open-loop control, the computer system uses the high performance price compared to the MCS-51 series monolithic expansion system, mainly carries on the central processing element the choice, the memory expansion and the connection circuit design .Because this article uses 8,031 monolithic integrated circuits control system, therefore, designs the vertical milling machine performance price is higher than, satisfies the efficient request. But practical to processing precision higher situation .Key words：Numerical control technology，Vertical milling machine，Design目录摘要................................................................................................................................ - 11 - 1 总体设计...................................................................................................................... - 15 - 1.1、铣床简介.................................................................................................................. - 15 - 1.2、 X K5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图 ................... - 15 - 1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局 ......................................................................... - 15 - 1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数 ................................................................. - 16 -1.2.3 总传动系统图...................................................................................................... - 18 -2 主运动系统设计.......................................................................................................... - 18 - 2.1 传动系统设计............................................................................................................ - 19 - 2.1.1参数的拟定............................................................................................................. - 19 - 2.1.2 传动结构或结构网的选择.................................................................................... - 19 - 2.1.3 转速图拟定............................................................................................................ - 20 - 2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 ................................................................. - 23 - ２.２传动件的估算与验算........................................................................................ - 26 - 2.2.1传动轴的估算和验算............................................................................................. - 26 - ２.２.２齿轮模数的估算................................................................................................ - 28 - ２.３展开图设计............................................................................................................ - 32 - ２.３.１结构实际的内容及技术要求............................................................................ - 32 - ２.３.２齿轮块的设计................................................................................................ - 33 - ２.３.３传动轴设计.................................................................................................... - 35 - ２.３.４主轴组件设计................................................................................................ - 37 - ２.４制动器设计............................................................................................................ - 42 - ２.４.１按扭矩选择.................................................................................................... - 42 - ２.５截面图设计.......................................................................................................... - 43 - ２.５.１轴的空间布置.................................................................................................. - 44 - ２.５.２操纵机构........................................................................................................ - 44 - ２.５.３润滑................................................................................................................ - 44 - ２.５.４箱体设计的确有关问题.................................................................................... - 45 - ３进给系统设计.............................................................................................................. - 46 - ３.１总体方案设计........................................................................................................ - 46 - ３.１.１对进给伺服系统的基本要求............................................................................ - 46 - ３.１.２进给伺服系统的设计要求................................................................................ - 47 - ３.１.３总体方案............................................................................................................ - 47 - ３.２进给伺服系统机械部分设计................................................................................ - 48 - ３.２.１确定脉冲当量，计算切削力............................................................................ - 48 - ３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型 ........................................................................ - 50 - ３.２.３齿轮传动比计算................................................................................................ - 56 - ３.２.４步进电机的计算和选型................................................................................ - 57 - ３.２.５进给伺服系统机械部分结构设计 ................................................................ - 65 - ４控制系统设计.............................................................................................................. - 68 - 4.1绘制控制系统结构框图............................................................................................. - 69 - 4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 .......................................................................... - 69 - 4.3存储器扩展电路设计................................................................................................. - 70 - ４.３.１程序存储器的扩展............................................................................................ - 70 - ４.３.２数据存储器的扩展........................................................................................ - 71 - ４.４I/O接口电路及辅助电路设计............................................................................. - 71 - ４.４.１I/O接口电路设计....................................................................................... - 71 - ４.４.２步进电机接口及驱动电路............................................................................ - 72 -４.２.３其他辅助电路................................................................................................ - 73 - 参考文献............................................................................................................................ - 75 - 致谢.. (74)附录（英文翻译及实习报告）......................................................... 错误！未定义书签。
数控铣床X-Y工作台设计
机电一体化课程设计说明书重庆交通大学2010年12月设计题目: 数控铳床X-Y 工作台设计班级: 设计者: 学号: 指导教机制三班 陈 钦 元07120526 张继祥322系统总体方案设计 机械系统 接口设计伺服系统设计控制系统设计机械系统的设计计算初选步进电动机计算减速器传动比齿轮机构设计滚珠丝杠的选型设计滚动直线导轨的选型与计算 计算系统转动惯量 光电开关的选择 接近开关的选择 三控制系统设计（一）・ 操作面板的布置图（二）・ 操作面板功能介绍(三)・ 控制系统原理框图（四）、 电动机控制原理（五）、键盘、显示器接口电路分析目录101722182314 1518 18 19322四参考文献原始数据24设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制，控制方式采用步进电机开环控制。
其他参数如下设计任务：X方向行程:610mm Y方向行程:350mm工作台面的参考尺寸:800X320mm平均切削力：1100N 最高运动速度:5m/min定位精度：0. 03mm台上最大重物质量500kg脉冲当量0. 005mm/step一.系统总体方案设计由设计任务书知，本次设计可采用如下方案（一）机械系统1 •传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机（二）接口设计1.人机接口（1）采用键盘作为输入（2）采用LED作为指示标志（3）采用数码管作为显示器2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口，实现电气隔离.（三）伺服系统设计采用开环控制（四）控制系统设计1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种：开环控制、半闭环控制、闭环控制上图为最简单的开环控制，若在机械传动机构中引出反馈给控制部分，再经过比较放大器的则为半闭环控制。
如若是在机械执行机构中引出反馈则为闭环控制 采用步进电机来实 现驱动，一般情况下多 采用开 环控制。
因为步进电机的 输出转角与控制器提供 的脉冲数有着 正比关系， 电机转速与控制器提供 的脉冲频率成正比。
五轴数控铣床软PLC控制系统研究
五轴数控铣床软PLC控制系统研究【摘要】本文针对五轴数控铣床软PLC控制系统进行研究，通过对软PLC技术、五轴数控铣床控制系统设计以及软PLC控制系统设计方案的详细介绍，实现了系统的性能优化和提升。
文章主要包括了软PLC技术的概述，五轴数控铣床的控制系统设计，软PLC控制系统设计方案的详细讨论，系统实现与优化的过程，以及经过性能测试与分析的结果。
最后对研究进行总结，展望未来的发展方向。
通过本文的研究，为五轴数控铣床软PLC控制系统的应用提供了重要的理论和实践指导，具有一定的实用和推广价值。
【关键词】五轴数控铣床、软PLC控制系统、研究背景、研究目的、研究意义、软PLC技术、控制系统设计、系统设计方案、系统实现、优化、性能测试、分析、研究总结、研究展望。
1. 引言1.1 研究背景目前关于五轴数控铣床软PLC控制系统的研究仍然较少，存在着一些问题和挑战。
软PLC技术在高精度、高速度的五轴数控铣床上的实际应用效果如何，系统的稳定性和性能如何，以及如何将软PLC技术与五轴数控铣床控制系统融合，实现系统的最优化。
本研究旨在探索五轴数控铣床软PLC控制系统的设计与实现，通过对软PLC技术的概述和五轴数控铣床控制系统的设计，提出一种适用于五轴数控铣床的软PLC控制系统设计方案，最终实现系统的优化和性能提升。
通过本研究的开展，不仅可以提高五轴数控铣床的加工精度和效率，还可以推动软PLC技术在数控设备领域的应用和发展。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨五轴数控铣床软PLC控制系统的设计和优化方案，提高数控铣床的精度、效率和稳定性。
通过研究，我们希望能够深入了解软PLC技术在五轴数控铣床控制系统中的应用，为实际生产中的数控铣床提供更加可靠和高效的控制方案。
研究还旨在为数控铣床的自动化生产和智能化发展提供技术支持，促进制造业的现代化转型和升级。
通过本研究，我们希望能够为相关领域的学术研究和工程应用提供有益的参考和借鉴，推动数控铣床软PLC控制系统的发展和应用。
数控车床系统XY工作台与控制系统设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计目录摘要 (1)前言 (2)一、毕业设计的目的、意义 (4)二、毕业设计的内容 (4)（一）毕业设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
(4)三、数控系统总体方案的确定 (4)（一）系统运动方式的确定 (4)（二）伺服系统的选择 (4)（三）计算机系统的选择 (5)（四）X—Y工作台的传动方式 (5)四、机械部分设计 (5)（一）确定系统脉冲当量 (5)（二）工作台外形尺寸及重量初步估算 (6)（三）滚动导轨副的计算、选择 (7)（四）滚珠丝杠计算、选择 (8)（五）齿轮计算、设计 (11)（六）步进电机惯性负载的计算 (12)（七）步进电机的选用 (13)五、数控系统硬件电路设计 (15)（一）数控系统的硬件电路由以下几部分组成： (15)（二）主控制器ＣＰＵ的选择 (15)（三）存储器扩展电路设计 (15)（四）步进电机驱动电路设计 (16)（五）其它辅助电路设计 (17)六、系统控制软件的设计 (18)（一）系统控制软件的主要内容 (18)（二）系统控制功能分析 (18)（三）系统管理程序控制 (19)（四）自动加工程序设计 (19)结束语 (20)参考资料 (21)摘要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键词：数控车床 XY工作台控制系统前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
XK5040数控立式铣床及控制系统设计
摘要数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。
主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。
由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。
可实用于加工精度较高的场合。
关键词数控技术；立式铣床；设计ABSTRACTThe numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic performance, the processing precision and the reliability had the enormous enhancement .This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical millingmachine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter, including movement and dynamic parameter; Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request, enters for the system and the control system hardware circuit design. Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination; Regarding control system because here mainly aims at the economy numerical control milling machine the design, here uses electric stepping motor open-loop control, the computer system uses the high performance price compared to the MCS-51 series monolithic expansion system, mainly carries on the central processing element the choice, the memory expansion and the connection circuit design .Because this article uses 8,031 monolithic integrated circuits control system, therefore, designs the vertical milling machine performance price is higher than, satisfies the efficient request. But practical to processing precision higher situation .Key words Numerical control technology; Vertical milling machine; Design目录摘要 01 总体设计 (4)1.1、铣床简介 (4)1.2、 X K5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图 (4)1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局 (4)1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数 (5)1.2.3 总传动系统图 (7)2 主运动系统设计 (8)2.1 传动系统设计 (8)2.1.1参数的拟定 (8)2.1.2 传动结构或结构网的选择 (8)2.1.3 转速图拟定 (10)2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (12)２.２传动件的估算与验算 (15)2.2.1传动轴的估算和验算 (15)２.２.２齿轮模数的估算 (18)２.３展开图设计 (23)２.３.１结构实际的内容及技术要求 (23)２.３.２齿轮块的设计 (24)２.３.３传动轴设计 (26)２.３.４主轴组件设计 (29)２.４制动器设计 (34)２.４.１按扭矩选择 (34)２.５截面图设计 (35)２.５.１轴的空间布置 (36)２.５.２操纵机构 (36)２.５.３润滑 (36)２.５.４箱体设计的确有关问题 (37)３进给系统设计 (39)３.１总体方案设计 (39)３.１.１对进给伺服系统的基本要求 (39)３.１.２进给伺服系统的设计要求 (39)３.１.３总体方案 (39)３.２进给伺服系统机械部分设计 (40)３.２.１确定脉冲当量，计算切削力 (40)３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型 (42)３.２.３齿轮传动比计算 (51)３.２.４步进电机的计算和选型 (52)３.２.５进给伺服系统机械部分结构设计 (61)４控制系统设计 (65)4.1绘制控制系统结构框图 (65)4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 (65)4.3存储器扩展电路设计 (66)４.３.１程序存储器的扩展 (66)４.３.２数据存储器的扩展 (67)４.４I/O接口电路及辅助电路设计 (67)４.４.１I/O接口电路设计 (67)４.４.２步进电机接口及驱动电路 (68)４.２.３其他辅助电路 (69)参考文献 (72)致谢............................................................................................................错误!未定义书签。
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第五章数控铣床控制系统设计实验
一、实验目的
1、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程
2、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程
3、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程
4、了解数控系统内置式 PLC 的实现原理及编程方式
5、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程
二、实验设备
1、NUM1020数控系统一套
2、安川交流伺服电机3套
3、计算机及梯形图编辑软件一套
三、设计要求
1、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功
能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。
2、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。
3、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。
4、完成PLC输入输出点的分配。
5、具有行程及其他基本的保护功能。
6、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、
自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能）
7、完成设计报告。
8、设计过程有关资料请参照附录。
四、设计内容
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两都的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别。
数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成：
A：主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。
B：进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。
C：控制系统数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。
D：辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。
E：机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架
（一）系统功能布局图：
图1：功能布局图
1、系统框架图如下：
图2：系统框架图
2、电源输入电气图
CNC 控制器
PC 机
X 轴 伺服驱动器 X 轴 电机 Y 轴 伺服驱动器 Y 轴 电机 Z 轴 伺服驱动器 Z 轴 电机 变 频 器 主 轴 电机
编 码 器 P L C
强电电源 其它功能
故障报警 检测信号
控制面板
图3：电源接线图
图中Q1，Q2负载开关控制电路。
T1为变压器，为电路提供稳定的电压。
G1是电压转换器，为报警信号提供电源，
3、三轴驱动以及主轴驱动电气图
图4：三轴驱动以及主轴驱动电气图
开关和继电器起保护电机和电路的作用，伺服电机为机床X,Y,Z 轴和主轴提供转动和移动的动力。
4、伺服图
3AXIS1
PFH SPEED
PCH SPEED S-5V A+A-B+B-Z+Z-2
S
E
V E R 1
/PBO PCO
/PCO 24VIN /S-ON
PAO /PAO ALM-RST ALM+ALM-PBO V-REF SG
S-RDY+S_RDY-S_ON1ALM-RST1
24V
/1.5C
/8.3C
ALM1-/8.4C
RDY1-3AXIS2
PFH SPEED
PCH SPEED S-5V A+
A-B+B-Z+Z-2
S
E
V E R 2
/PBO PCO
/PCO 24VIN
/S-ON
PAO /PAO ALM-RST ALM+ALM-
PBO V-REF SG
S-RDY+S_RDY-S_ON2ALM-RST2
24V
/1.5C
/8.4C
RDY2-
24V /1.5C 24V /1.5C /8.2C ALM2-24V /1.5C 24V /1.5C 图5： X 轴伺服图 图6：Y 轴伺服图
4AXIS2
PFH SPEED
PCH SPEED S-5V A+
A-B+B-Z+Z-H A N D W H E E L
OB-OZ+OZ-OA+OA-OB+5V 0V
4AXIS1
PFH SPEED
PCH SPEED S-5V A+A-B+B-Z+Z-2
S
E
V E R 2
/PBO PCO
/PCO 24VIN
/S-ON
PAO /PAO ALM-RST ALM+ALM-
PBO V-REF SG S-RDY+S_RDY-S_ON3ALM-RST3
24V
/1.5C
/8.3C
ALM3-/8.5C
RDY3-24V /1.5C 24V /1.5C 图7：Z 轴伺服图 图8：手轮伺服图
以上的前三个图式主轴和伺服电机连接图，第四个为手轮和轴卡的连线图
5、PLC 伺服与报警信号清除发出段
Q501.0Q501.1Q501.2Q501.3Q501.4Q501.5Q501.6Q501.71
COM
S _O N 1
S _O N 2
S _O N 3
A L M -R S T 2
A L M -R S T 3
A L M -R S T 1
图9：报警发出信号
报警信号发出端，处理异常信号并及时发出警报
6、PLC 控制继电器连接图
246
135/2.2C
246
135/2.4C
246
135/2.5C
246
135/2.7C
图10：继电器连接图 7、系统检测图：
/1.5C
图11：检测图
8、接收伺服电机和报警信号端：
I502.0I502.1I502.2I502.3I502.4
I502.5I502.6I502.7
COM
A L M 2-
/3.7B
A L M 1-
/3.4B
A L M 3-
/4.4C
R D Y 1-
/3.4C
R D Y 2-
/3.7C
R D Y 3-
/4.4C
0V
/1.5C
图12：接收报警信号 9、PLC 输入与输出分配
1L1
1L1 图13：PLC 输入输出
（二）控制系统功能设计
字段值定义
%M 存储型公共变量
%V 非存储型公共变量
%I 输入/输出（I/O）接口读变量%Q 输入/输出（I/O）接口写变量%R CNC输入/输出（I/O）接口读变量%W CNC输入/输出（I/O）接口写变量%S 公共字变量
%Y 局部变量
1.程序初始化
2.MDI手轮和手动选择程序
采用%M10.w作为分支条件，根据其等于1或者2转到相关的子程序执行。
图中%16.B代表手动方式和回零方式。
%15.B代表手动增量类型和手轮进给。
3.手动（JOG）进给轴进给
①%I100.0代表手动进给轴选择x，%I101.0代表手动正向进给，%I500.6代表正向行程限位点，%w9.0代表手轮正向进给；%I101.0代表手动负向进给，%I500.7代表负向行程限位点，%w9d.0代表手轮负向进给。
②Y、Z轴的如上。
4.主轴控制
①%R122.0、%R122.1、%R122.2分别代表主轴的顺时、逆时转动和主轴停；%Q501.0代表主轴顺时转动的灯亮，%Q501.1逆时针转动的灯亮；%I503.6代表出故障，%w100.5代表系统至于等待状态，不处理正在执行的程序段中的下一个功能。
5.自动控制功能
当系统检测到%I103.1有脉冲输入时，%W3.2输出on信号，此时PLC进入循环进给加工状态。
%R3.2处于on时，%Q100.1(循环进给指示灯)为on。
6.电机报警
要%R5.0显示息，%Q500.3才有效。
且%500.2、%500.3 %500.4都不工作，%M700.1运行。
五实验心得
因为在做电子电气项目用的是西门子S7-200编程，所以此课程设计刚好弥补了自己对三菱PLC的编程空白。
而且两者并没有本质的区别，只是输入输出的符号不同，指令基本上都大同小异。
因为这课程临近期末才开始做，所以很多方面的知识都是靠老师在实验时的指导。
其实这个实验难度并不大，只是工作量稍微多一些。
例如手轮进给轴的程序控制，都是在满足一定条件下运行。
只要花些功夫去弄懂编程手册的符号意思，结合老师的讲解，能很好的掌握此设计的要点。