【正文】 I基于西門子802C的數(shù)控車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)正以較快的速度逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) ,這已成為當(dāng)今機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中的大量應(yīng)用 ,使社會(huì)對(duì)能熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作 ,編程及維修的工程應(yīng)用人才的需求量越來越大 。近年來各院校相應(yīng)開出的數(shù)控專業(yè) ,便從教育的層面上反映出社會(huì)的這種需求。然而這也向我們提出了數(shù)控教學(xué)如何培養(yǎng)適應(yīng)工程應(yīng)用的數(shù)控人才的問題 。本設(shè)計(jì)是基于西門子公司的SINUMERIK 802C數(shù)控車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先了解和掌握了西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方式等知識(shí)后根據(jù)它配備伺服系統(tǒng)、主軸控制系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過查閱資料對(duì)數(shù)控車床的硬件進(jìn)行選擇，了解各個(gè)模塊的工作原理，并設(shè)計(jì)外部硬件線路，最終設(shè)計(jì)出能完成主軸控制、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制、輔助裝置控制等功能。通過對(duì)資料的查閱掌握西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置PLC的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架PLC控制的程序。此外，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。關(guān)鍵詞：西門子802C，伺服系統(tǒng)，主軸控制系統(tǒng)，電氣原理圖Based on Siemens 802C CNC system design CNC turning lathe control system ABSTRACTWith the continuous progress of science and technology set everbreaking development of social productive forces，advanced manufacturing technology is based on the numerical control technology at a faster rate gradually replaced the traditional mechanical manufacturing technology，which has bee the trend of mechanical manufacturing technology development．CNC machine tool used in manufacturing industry, enabling the munity to skilled in CNC machine tool operation，programming and maintenance of engineering application talents demand is growing．In recent years the institutions appropriate to write NC professional，from the level of education reflects this demand of the munity．But it also put forward to us how the teaching of numerical control training project on the application of numerical control talents． This design is SINUMERIK 802C CNC lathe control system based on Siemens pany, first to understand and grasp the structure of Siemens 802C CNC system, working principle, control methods based on the knowledge that it is equipped with servo systems, control systems and auxiliary spindle motion control system, through access to information on the CNC lathe hardware choices, understand the working principles of the various modules and external hardware circuit design, to plete the final design of the spindle control, the feed motion control, auxiliary device control functions. Features access to information through the use of Siemens 802C CNC system39。s builtin PLC, the design of automatic rotary turret PLC control procedures. In addition, some of the main parameters of CNC system setting. KEY WORDS: Siemens 802C, Servo system, Spindle control system, Electrical circuit drawingIII目 錄摘要 …………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT ……………………………………………………………………………………Ⅱ1 概述 1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生于發(fā)展 1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 1 數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理 3 數(shù)控機(jī)床的促成 3 數(shù)控機(jī)床的工作原理 4 數(shù)控車床的特點(diǎn) 5 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 5 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 52 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的介紹 7 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)概述 7 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的操作面板 7 面板的劃分 7 NC鍵盤區(qū) 8 MCP機(jī)床控制面板區(qū)域 9 屏幕劃分 11 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的軟件功能 123 數(shù)控車床的硬件系統(tǒng)的選擇與連接 14 數(shù)控車床的硬件的選擇 14 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器的選擇 14 數(shù)控車床主軸系統(tǒng)變頻器的選擇 20 進(jìn)給軸的伺服電機(jī)的選擇 23 主軸電機(jī)的選擇 24 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)與各硬件之間的連接 25 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的接口介紹 25 29 334 西門子802C系統(tǒng)的數(shù)控車床的操作 36 數(shù)控車床的上電過程 36 數(shù)控車床的斷電過程 36 系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)的說明 37總結(jié) 38致謝 39參 考 文 獻(xiàn) 40附 錄 41附錄I 802C數(shù)控系統(tǒng)的接線圖 41附錄II 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀過程流程圖 42附錄III 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的梯形圖程序 4347基于西門子802C的數(shù)控車床系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 概述 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生于發(fā)展科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率也提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的最主要的方法之一。它不但能提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、還可以很大程度上改善工人的勞動(dòng)條件。大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)廣泛采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床以及專用自動(dòng)生產(chǎn)線，實(shí)行多刀、多工位多面同時(shí)加工，以達(dá)到高效率和高自動(dòng)化。但這些都屬于剛性自動(dòng)化，在面對(duì)小批量生產(chǎn)時(shí)這種方法并不是適用，因?yàn)樾∨可a(chǎn)需要經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類，這就要求生產(chǎn)線具有柔性。而從某種程度上說，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)正是很地滿足了這一要求。1952年，美國麻省理工學(xué)院成功地研制出一套三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺(tái)立式銑床上。當(dāng)時(shí)用的電子元件是電子管，這就是第一代世界上的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。我國是從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時(shí)期。當(dāng)時(shí)，一些高等院校、科研單位研制出試驗(yàn)樣機(jī)，開發(fā)也是從電子管開始的。1965年國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點(diǎn)加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價(jià)格低廉，在模具加工中得到了推廣。80年代，我國從日本發(fā)那科公司引進(jìn)了3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)、交流主軸電機(jī)技術(shù)，以及從美國、德國引進(jìn)一些新技術(shù)。這使我國的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個(gè)質(zhì)的飛躍。1985年，我國數(shù)控機(jī)床品種有了新的發(fā)展。90年代以及接下來主要是向高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展。目前，在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，我國和先進(jìn)的工業(yè)國家之間還存在著很大的差距，但是這種差距正在飛速的縮小。隨著工廠、企業(yè)、技術(shù)改造的深入開展，各行各業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的需要將會(huì)有很大幅度的增長，這將有力地促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)(1) 高精度化現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新材料及其新零件的出現(xiàn)，對(duì)精密加工技術(shù)不斷的提出新的要求，提出高的加工精度，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善精密加工技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一。其精度已從微米級(jí)到亞微米級(jí)，甚至納米級(jí)。提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般上可以通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差方面，通?？梢圆捎锰岣邤?shù)控系統(tǒng)的分辨率、提高位置檢測(cè)精度、在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法。在機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)方面，除了采用齒隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和刀具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外，還可以對(duì)設(shè)備熱變形進(jìn)行誤差補(bǔ)償。（2）高速化提高生產(chǎn)率是數(shù)控機(jī)床追求的基本目標(biāo)之一。數(shù)控機(jī)床高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可以大幅度提升加工效率，降低加工成本，而且還可以提高零件的表面加工質(zhì)量和精度，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)具有廣泛的適用性。要實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)行高速處理，以計(jì)算出伺服電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)量，同時(shí)要求伺服電動(dòng)機(jī)能高速度的作出反應(yīng)，采用32為及64為的微處理器，是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化的關(guān)鍵是提高切削速度、進(jìn)給速度和減少輔助時(shí)間（3）高柔性化采用柔性自動(dòng)化設(shè)備或系統(tǒng)，是提高加工精度和效率縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場變化需求和提高競爭能里的有效手段。數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。（4）高自動(dòng)化高自動(dòng)化是指在全部加工過程中盡量減少人的介入二自動(dòng)完成規(guī)定的任務(wù)，它包括物料流和信息流的自動(dòng)化。自20世紀(jì)80年代中期以來，以數(shù)控車床為主體的加工自動(dòng)化已從“點(diǎn)”、“線”、“面”和“體”的方向發(fā)展。盡管這種高自動(dòng)化的技術(shù)還不夠完備，投資過大，回收期較長，從而提出“有人介入”的自動(dòng)化觀點(diǎn)，但數(shù)控機(jī)床的高自動(dòng)化并向著FMC、FMS集成方向發(fā)展的總趨勢(shì)仍然是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的主流。數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化除進(jìn)一步提高其自動(dòng)編程、上下料、加工等自動(dòng)化程度外，還在自動(dòng)檢索、監(jiān)控、診斷等方面進(jìn)一步發(fā)展。（5）智能化隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、自動(dòng)化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控機(jī)床研究及其發(fā)展的熱點(diǎn)，它不僅貫穿于生產(chǎn)加工的全過程，還貫穿于產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中，目前采取的主要技術(shù)措施包括以下幾個(gè)方面：a）自適應(yīng)控制技術(shù) 自適應(yīng)控制可干根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)的調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程保持最佳宮坐狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗超度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的目的。如通過監(jiān)控切削過程中的刀具磨損、破損、切屑形狀、切削力機(jī)零件的加工質(zhì)量等，向制造系統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。b）專家系統(tǒng)技術(shù) 將專家的經(jīng)驗(yàn)和切削加工一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入計(jì)算機(jī)中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支持，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過優(yōu)化的切削參數(shù)，使加工系統(tǒng)達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，從而提高編程效率和降低對(duì)操作員的技術(shù)要求，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。c）故障自診斷、自修復(fù)技術(shù) 在整個(gè)工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障，立即采用停機(jī)等措施，進(jìn)行故障報(bào)警，提示發(fā)生故障的部位、原因等，并利用相關(guān)的技術(shù)，自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的反應(yīng)。d）智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 目前已開始研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。e）模式識(shí)別技術(shù) 應(yīng)用圖像識(shí)別和聲控技術(shù)，使機(jī)器自己識(shí)別圖樣，按照自然語音命令進(jìn)行加工。 數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理 數(shù)控機(jī)床的促成數(shù)