【正文】 致謝本設計在研究過程中得到了指導教師陳嬋娟老師的悉心指導，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。表311 I/O口含義I/O信號說明1號刀2號刀3號刀4號刀刀架電機正轉刀架電機反轉 b）在PLC程序中可生成三個PLC用戶報警。）P1外部直流電抗器（P1P2）和DB單元（P2 P5）連接端子。（5）數(shù)字輸入/輸出接口X100—X105，X200—X201本數(shù)控系統(tǒng)共有48個數(shù)字輸入和16個數(shù)字輸出接線端子。 CNC裝置由硬件和軟件組成，軟件在硬件的支持下運行，離開軟件硬件便無法工作，二者缺一不可。選型時一般要滿足：電機最大轉速大于系統(tǒng)所需的最高移動轉速；電機的轉子慣量與負載慣量相匹配；電機額定扭不小于連續(xù)負載工作扭力；電機最大輸出扭力大于系統(tǒng)所需最大扭力（加速時扭力）。ｂ）軟啟動節(jié)能電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。 j）編碼器： RESOLVER旋轉變壓器，極對數(shù)1和4； k）611U各個部件的功能： 電源模塊（NE模塊）： 連接到外部3向電網(wǎng)； 產(chǎn)生直流母線電壓； 驅動設備總線； 設備總線： 提供控制板的各種電壓和使能信號； 直流母線： 功率模塊從直流母線中獲取控制電機的電源； 功率模塊： 在SIMODRIVER 611U系統(tǒng)中作為單軸或雙軸控制板使用；存儲模塊： 集成在控制板上，可以更換；并具有FEPROM用于儲存固件和用戶數(shù)據(jù)； 電機： 連接到功率模塊上； 編碼器： 電機中角度編碼器，測量實際位置； 調(diào)試工具：SimoCom U 數(shù)一種調(diào)試工具，用于設決定參數(shù)、調(diào)試和測試控制板，它是在 Windows， 95/98/NT2000/XP 下運行的軟件使用該工具，可以使用下列功能：對“SIMODRIVE 611U 通用”模塊參數(shù)化各軸快速；設定最佳化；下載的系統(tǒng)專用軟件；串接機床的標準啟動；診斷（如測量功能）； 數(shù)控車床主軸系統(tǒng)變頻器的選擇 變頻器的工作原理和特點（1）變頻器的工作原理變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備。非調(diào)節(jié)型電源模塊（UI模塊）：輸出功率較低，最大功率為10KW，其內(nèi)部含有一個整流電抗器和脈沖電阻器。b) 電機應具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉矩的要求。由于使用了計算機，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復雜的數(shù)控功能，使用、維護也方便，并具有與上位機連接及進行遠程通信的等功能。3）運行方式：點動方式、自動方式、MDA方式。按此鍵大于系統(tǒng)所設定的時間值（）時，進給軸倍率直接變?yōu)?%。 運行方式鍵：6）增量選擇鍵：在JOG方式（手動運行方式）下，按此鍵可以進行增量方式的選擇，范圍為：1，10，100，1000。7）菜單擴展鍵：進入同一級的其他菜單畫面。e）良好的經(jīng)濟效益使用數(shù)控機床加工零件時，分攤在每個零件上的設備費用是比較昂貴的。 f）模塊化設計。數(shù)控機床的加工，是吧刀具與工件的運動坐標分割成一些最小的單位量，即最小位移量，由數(shù)控系統(tǒng)按照零件程序的要求，是坐標移動若干各最小的位移量，從而實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成對零件的加工。為了提高加工精度精度，再加入測量裝置構成反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。數(shù)控機床高速化可充分發(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，對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)具有廣泛的適用性。當時，一些高等院校、科研單位研制出試驗樣機，開發(fā)也是從電子管開始的。數(shù)控機床在制造業(yè)中的大量應用 ,使社會對能熟練掌握數(shù)控機床的操作 ,編程及維修的工程應用人才的需求量越來越大 。1952年，美國麻省理工學院成功地研制出一套三坐標聯(lián)動，利用脈沖乘法器原理的試驗性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺立式銑床上。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。d）智能化交流伺服驅動技術 目前已開始研究能自動識別負載并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置，使驅動系統(tǒng)獲得最佳的運行狀態(tài)。伺服系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。一般都使用安全防護門實現(xiàn)全封閉或半封閉的加工狀態(tài)，因此，可以將原來的單向沖淋冷卻方式改變成多方位強力噴淋，從而改善了刀具和工件的冷卻效果。數(shù)控機床在更換被加工零件時幾乎不要重新調(diào)整機床，而零件有都安裝在簡單的定位夾緊裝置中，可以節(jié)省用于停機進行零件安裝調(diào)整的時間。4）刪除/退格鍵：在程序編輯畫面時，按此鍵刪除（退格）清除前一字符。2）ERR（紅燈）：系統(tǒng)故障，此燈亮表示CNC出現(xiàn)故障。17）進給軸倍率100%鍵：按此鍵大于系統(tǒng)所設定的時間值（）時，進給軸倍率直接變?yōu)?00%。 屏幕劃分如圖25所示，屏幕顯示區(qū)是整個數(shù)控系統(tǒng)的顯示窗口，具體說明如下：圖 25 屏幕劃分1）當前操作區(qū)域：加工、參數(shù)、程序、通訊、診斷。 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的軟件功能數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統(tǒng)。e) 低速大轉矩，過載能力強,一般來說，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞。其他附件圖31 SIMODRIVE 611Ua）電源模塊外部強電供電系統(tǒng)經(jīng)過電源模塊連接到各個驅動單元，將主電源變換為直流母線上的直流電壓。脈沖電阻模塊 外部脈沖電阻器過電壓限制模塊 （3）SIMODRIVE 611U的功能SIMODRIVE 611U與SINUMERIK 802C base line 一起使用的場合SIMODRIVE 611U 主要具有以下的功能： a）控制板： 雙軸 Resolver （旋轉變壓器）控制板（6SN1118—0NK00—0AA）。利用信號來開關逆變器的半導體器件；分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。必要時，還需選用陶瓷球混合型軸承，以提高滾動體的強度和耐熱性。編碼器接口X6也是SUB—D15芯孔插座，在西門子802C中作為主軸編碼器接口使用。15：基準（電子地）；X451/X452端子，驅動器A：10芯插頭；：模擬量輸入1；：基準1；：模擬量輸入2；：基準2；：驅動器專用的控制器使能；9：使能電壓（24V）；：數(shù)字量輸入0，快速輸入；：數(shù)字量輸入1；；；X461/X462驅動器專用端子，驅動器A：10芯插頭；A+.A：信號A+；A–.A：信號A–；B+.A：信號B+；B–.A：信號B–；R+.A：信號R+；R–.A：信號R–；：數(shù)字輸出0；：數(shù)字輸出0；：數(shù)字輸出0；：數(shù)字輸出0；X351設備總線；變頻器總線X471串行接口：用于“SimoCom U”的串行接口；X34測試管腳：DAU1：測試管腳1；DAU2：測試管腳2；（2）西門子611U伺服驅動器與西門子802C、伺服電機的連接連接西門子802C控制器接口X7到SIMODRIVER 611U X451/X452接口輸入X/Y軸控制信號，連接SIMODRIVER 611U X461/X462接口到X/Y軸編碼器X3/X4輸入X/Y軸控制信號，接口引腳說明如圖312所示。刀架電機順時針針旋轉時為選刀過程，逆時針旋轉為鎖緊過程，選刀監(jiān)控時間和鎖緊監(jiān)控時間由PLC定時器決定，其控制流程圖見附錄II。通過這次畢業(yè)設計，使我在從中獲得了很多知識，學到了很多東西。通過本次畢業(yè)設計，我將對自己在大學中所學的知識進行了一次系統(tǒng)的回顧，并在原來基礎上有所提高，對自己將來從事的工作進行一次適應性訓練，數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機、驅動器、變頻器有了進更一步的了解，同時發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力也得到了提高。、具體件程序的分析。經(jīng)濟型數(shù)控機床都配有電動回轉刀架，回轉刀架除了必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力和定位精度外，同時通過數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置PLC和控制電路完成回轉刀架的自動回轉及找刀定位的全部動作，因此自動回轉刀架的PLC程序設計的運行效率和穩(wěn)定性具有重要的作用。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。從本質(zhì)特征來看，CNC系統(tǒng)軟件是具有實時性和多任務性的專用操作系統(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。 作為選件的集成齒輪箱和較寬的產(chǎn)品范圍使得1FK7電機可以方便地應用到各種場合。 變頻器的選擇在本次設計中選用了西門子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速度的變 頻器系列。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；這樣可以優(yōu)先電柜的冷卻效果，降低能量消耗，允許各個驅動軸在恒定直流連接電壓下工作。d) 電機應能承受頻繁啟、制動和反轉。在主菜單下可通過所對應的軟件進入各操作區(qū)域的子菜單、擴展菜單，如圖27是SINUMERIK 802C系統(tǒng)的主菜單及其菜單樹。6）程序名。按此鍵大于系統(tǒng)所設定的時間值（）時，進給軸倍率直接變?yōu)?0%。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行。10）光標向右鍵。它主要由：CNC控制器、驅動器和電機、電纜這三大部分組成。因此，數(shù)控機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。對任意曲面零件的加工，必須使刀具的運動的軌跡與該曲面完全吻合，才能加工出所需要的零件。控制介質(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。數(shù)控機床在提高單機柔性化的同時，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結構簡單，使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。本設計是基于西門子公司的SINUMERIK 802C數(shù)控車床控制系統(tǒng)設計，首先了解和掌握了西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的結構、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)和輔助運動控制系統(tǒng)，通過查閱資料對數(shù)控車床的硬件進行選擇，了解各個模塊的工作原理，并設計外部硬件線路，最終設計出能完成主軸控制、進給運動控制、輔助裝置控制等功能。大批量的自動化生產(chǎn)廣泛采用自動機床、組合機床和專用機床以及專用自動生產(chǎn)線，實行多刀、多工位多面同時加工，以達到高效率和高自動化。 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢(1) 高精度化現(xiàn)代科學技術的發(fā)展、新材料及其新零件的出現(xiàn)，對精密加工技術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床，完善精密加工技術，適應現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機床的發(fā)展方向之一。b）專家系統(tǒng)技術 將專家的經(jīng)驗和切削加工一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入計算機中，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要求，縮短生產(chǎn)準備時間。c）伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服驅動電路和伺服驅動裝置組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。 c）輕拖動、潤滑好、排屑方便，機床壽命較長。數(shù)控機床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產(chǎn)率比一般機床高。 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，在此可以看到當前各軸的工作狀態(tài)。17）上檔鍵：按數(shù)字鍵或字符鍵時，同時按此鍵可使數(shù)字/字符的左上角字符生效