【正文】 10M24上表中信號的高電平為15—30VDC，耗電流為2—15mA，低電平為3—5VDC。如表33所示。圖36 數(shù)控系統(tǒng)的基本組成CNC裝置的系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)硬件的支持下，合理地組織、管理整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控功能，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工。高轉(zhuǎn)速電主軸的支撐通常選用角接觸球軸承。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以選擇相應(yīng)的編碼器。由于MICROMASTER 420 具有全面而完善的控制功 能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機(jī)控制系統(tǒng)。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓；d）控制電路：它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這些部分的信號。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。過電壓限制模塊：在接通感應(yīng)負(fù)載或變壓器時(shí)，可能會產(chǎn)生過壓?？梢詫⒅绷鬟B接線圈產(chǎn)生的多余能量重新輸入，比如講制動產(chǎn)生的能量重新輸入電網(wǎng)系統(tǒng)。它主要由以下幾部分組成：電源模塊（6SN1145/6SN1146）。c) 為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動電壓。功率驅(qū)動單元的整個(gè)過程可以簡單的說就是ACDCAC的過程。SINUMERIK 802C 系統(tǒng)主要的軟件功能可分為加工、參數(shù)、程序、通信和診斷五個(gè)操作區(qū)域，如圖26所示。13）進(jìn)給軸速度倍率：在此顯示當(dāng)前進(jìn)給軸的速度倍率。5）操作信息。啟動/停止鍵：26）復(fù)位鍵：按此鍵，系統(tǒng)復(fù)位，當(dāng)前程序中斷執(zhí)行并退出。20）主軸倍率減少鍵（帶LED）：按動此鍵，主軸倍率減少。當(dāng)進(jìn)給軸倍率大于100%時(shí)LED亮，達(dá)到120%時(shí)（最大）LED閃爍。8）回參考點(diǎn)鍵：在此方式下運(yùn)行回參考點(diǎn)。17）上檔鍵：按數(shù)字鍵或字符鍵時(shí)，同時(shí)按此鍵可使數(shù)字/字符的左上角字符生效。9）垂直菜單鍵：在某些特殊畫面，按此鍵可垂直顯示選項(xiàng)。 NC鍵盤區(qū)圖23 NC鍵盤各功能鍵說明：1）加工顯示鍵：按此鍵后，屏幕立即回到加工顯示的畫面，在此可以看到當(dāng)前各軸的工作狀態(tài)。2 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的介紹 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)概述SINUMERIK 802C base line是在SINUMERIK 802C基礎(chǔ)上新開發(fā)的全功能說控系統(tǒng)，它可以控制2到3個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)給軸和一個(gè)伺服主軸或變頻主軸，連接SIMODRIVE 611U或SIMODRIVE base 611U或SIMODRIVE base line時(shí)連接1FK7系統(tǒng)伺服電機(jī)。數(shù)控機(jī)床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比一般機(jī)床高。 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)a）加工對象改型的適應(yīng)性強(qiáng)利用數(shù)控機(jī)床加工改型零件，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的機(jī)床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不要重新調(diào)整機(jī)床。 c）輕拖動、潤滑好、排屑方便，機(jī)床壽命較長。數(shù)控裝置進(jìn)行的這種“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”稱為插補(bǔ)，一般數(shù)控裝置都具有對基本函數(shù)進(jìn)行插補(bǔ)的功能。c）伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電路和伺服驅(qū)動裝置組成，并與機(jī)床上的執(zhí)行部件和機(jī)械部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，所需的各種控制信息要靠某種中間載體攜帶和傳輸，這種載體稱為“控制介質(zhì)”。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操作員的技術(shù)要求，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。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)床的發(fā)展趨勢(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。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。大批量的自動化生產(chǎn)廣泛采用自動機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床以及專用自動生產(chǎn)線，實(shí)行多刀、多工位多面同時(shí)加工，以達(dá)到高效率和高自動化。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)動控制系統(tǒng)，通過查閱資料對數(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)動控制、輔助裝置控制等功能。但這些都屬于剛性自動化，在面對小批量生產(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。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。其精度已從微米級到亞微米級，甚至納米級。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。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?？刂平橘|(zhì)是存儲數(shù)控加工所需要的全部動作和刀具相對于工件信息的媒介物，它記載這零件的加工程序。它根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移。對任意曲面零件的加工，必須使刀具的運(yùn)動的軌跡與該曲面完全吻合，才能加工出所需要的零件。刀架移動多采用安裝在專用滾動軸承上的滾珠絲杠副；潤滑大部分采用油霧自動潤滑；一般都配有自動排屑裝置。因此，數(shù)控機(jī)床可以快速地從加工一種零件到另一種零件，這就為單件、小批以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給來那個(gè)的范圍比普通機(jī)床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動時(shí)間。它主要由：CNC控制器、驅(qū)動器和電機(jī)、電纜這三大部分組成。2）返回鍵：返回到上一級菜單。10）光標(biāo)向右鍵。18）數(shù)字鍵：用于數(shù)字輸入。9）自動方式鍵：按此鍵切換到自動加工方式，按照加工程序自動運(yùn)行。16）主軸倍率增加鍵（帶LED）：按動此鍵，主軸倍率增大。按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值（）時(shí)，進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?0%。27）數(shù)控停止鍵：按此鍵，當(dāng)前執(zhí)行的程序中斷執(zhí)行。6）程序名。14）齒輪級：在此顯示當(dāng)前主軸的齒輪級。在主菜單下可通過所對應(yīng)的軟件進(jìn)入各操作區(qū)域的子菜單、擴(kuò)展菜單，如圖27是SINUMERIK 802C系統(tǒng)的主菜單及其菜單樹。整流單元（ACDC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐贰) 電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。功率模塊（6SN1123）。這樣可以優(yōu)先電柜的冷卻效果，降低能量消耗，允許各個(gè)驅(qū)動軸在恒定直流連接電壓下工作。這時(shí)需要電壓限制模塊。圖35 變頻器內(nèi)置電路a）整流器：它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓；其主要組成部分是：輸出驅(qū)動電路、操作控制電路。 變頻器的選擇在本次設(shè)計(jì)中選用了西門子MM420變頻器（1）MICROMASTER 420變頻器的概述MICROMASTER 420 是用于控制三相交流電動機(jī)速度的變 頻器系列。MICROMASTER 420 既可用于單獨(dú)驅(qū)動系統(tǒng)，也可集成到‘自動化系統(tǒng)’中。 作為選件的集成齒輪箱和較寬的產(chǎn)品范圍使得1FK7電機(jī)可以方便地應(yīng)用到各種場合。這類軸承可承受較大的軸向載荷和徑向載荷。從本質(zhì)特征來看，CNC系統(tǒng)軟件是具有實(shí)時(shí)性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng)，從功能特征來看，該操作系統(tǒng)由CNC管理軟件和CNC控制軟件兩部分組成。表33 系統(tǒng)工作電壓（X1）端子號信號名說明1PE保護(hù)地2M0V3P24直流24V（2）RS232通訊接口X2在使用外部PC與802C進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊或者上傳、下載PLC程序時(shí)，使用RS232接口，其各引腳定義如圖39所示。表38數(shù)字輸出接口X200/X201引腳分配引腳序號信號說明X200X2011L +2輸出3輸出4輸出5輸出6輸出7輸出8輸出9輸出10M24上表中信號的高電平為24VDC，漏電流小于2mA。：模擬量輸出1，驅(qū)動器A。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床都配有電動回轉(zhuǎn)刀架，回轉(zhuǎn)刀架除了必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工的切削力和定位精度外，同時(shí)通過數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置PLC和控制電路完成回轉(zhuǎn)刀架的自動回轉(zhuǎn)及找刀定位的全部動作，因此自動回轉(zhuǎn)刀架的PLC程序設(shè)計(jì)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性具有重要的作用。也可以采用單鍵換刀，一個(gè)短促的按鍵可以換下一個(gè)到位。、具體件程序的分析。10V輸出30134IS_UNIPOLAR_OUTPUT[0]0雙極性主軸輸出30240ENC_TYPE2主軸帶測量系統(tǒng)31020ENC_RESOLIPR1200編碼器的分辨率32260RATED_VELORPM1400電機(jī)額定轉(zhuǎn)速36200AX_VELO_LIMIT[0…5]RPM1500最大監(jiān)控速度35110GEAR_STEP_MAX_VELO[n]RPM1400電機(jī)最大轉(zhuǎn)速35130GEAR_STEP_MAX_VELO_LIMIT[n]RPM1400主軸最大轉(zhuǎn)速31050DRIVE_AX_RATIO_DENOM[n]1主軸各檔變比31060DRIVE_AX_RATIO_NUMERA[n]1主軸各檔變比表45 參考點(diǎn)參數(shù)設(shè)置軸參數(shù)號參數(shù)名單位輸入值參數(shù)定義34010REFP_CAM_DIR_IS_MINUS0/1減速開關(guān)方向0正34020REFP_VELO_SEARCH_CAMmm/Min1000尋找減速開關(guān)速度34040REFP_VELO_SEARCH_MARKERmm/Min200尋找零脈沖速度34070REFP_VELO_POSmm/Min50參考點(diǎn)定位速度34080REFP_MOVE_DISTmm0零脈沖后的位移34100REFP_SET_POSmm0參考點(diǎn)位置值總結(jié)基于西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床的設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程是對四年來所學(xué)知識的總結(jié)，而且，在原來的基礎(chǔ)上，學(xué)會了對個(gè)學(xué)科知識的融匯貫穿，將以前所學(xué)的知識系統(tǒng)化，運(yùn)用到所做的設(shè)計(jì)中。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我將對自己在大學(xué)中所學(xué)的知識進(jìn)行了一次系統(tǒng)的回顧，并在原來基礎(chǔ)上有所提高，對自己將來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機(jī)、驅(qū)動器、變頻器有了進(jìn)更一步的了解，同時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力也得到了提高。四年多來，陳教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向陳老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在從中獲得了很多知識，學(xué)到了很多東西。 數(shù)控車床的上電過程a）將鑰匙開關(guān)SA1打到ON，按下啟動按鈕SB2，電器模塊上K1線圈得電常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)打開，綠燈亮，同時(shí)KM0、KMKM2線圈得電三對常開觸點(diǎn)閉合；b）將電器模塊上的QFQFQF5依次合上，數(shù)控系統(tǒng)、變頻器和主軸電機(jī)、伺服驅(qū)動器和電機(jī)得電；數(shù)控系統(tǒng)得電后，大約等待30秒，系統(tǒng)自檢完畢；c）按下按鈕K2時(shí)，交流接觸器KM3線圈得電，同時(shí)三對常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)將電源模塊上的QF3合上時(shí)，冷卻電機(jī)正常工作；d）按下按鈕K3時(shí)，交流接觸器KM4線圈得電，常閉觸點(diǎn)KM4斷開，同時(shí)三對常開觸點(diǎn)KM4閉合，當(dāng)將電源模塊上的QF3合上時(shí)，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下按鈕K4時(shí)，交流接觸器KM5線圈得電，常閉觸點(diǎn)KM5斷開，同時(shí)三對常開觸點(diǎn)KM5閉合，當(dāng)將電源模塊上的QF3合上時(shí)，刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)。刀架電機(jī)順時(shí)針針旋轉(zhuǎn)時(shí)為選刀過程，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為鎖緊過程，選刀監(jiān)控時(shí)間和鎖緊監(jiān)控時(shí)間由PLC定時(shí)器決定，其控制流程圖見附錄II。（2）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)刀架的換刀過程通過西門子802C內(nèi)置的PLC對控制刀架的所有處理I/O信號進(jìn)行邏