【導讀】論文第一部分主要進行了數(shù)控銑床的機械部分設(shè)計。種方案的優(yōu)缺點，從而在總體布局上有所把握。其次，我們通過分析比較。工作臺式，床身導軌水平放置。最后，通過對各零部件進行選擇和校核，最。合式步進電動機和滾珠絲杠等。在機械部分設(shè)計過程中，盡量考慮節(jié)約成。本和互換性，保證X、Y進給選用相同的步進電機、滾珠絲杠等零部件。⑵了解數(shù)控銑床的全部工作要求，確定采用三菱公司的。轉(zhuǎn)、兩軸聯(lián)動和變頻調(diào)速的控制，從而實現(xiàn)加工過程的自動控制。有能控制電動機啟停、正反轉(zhuǎn)、變頻調(diào)速和兩軸聯(lián)動等功能。滿足各種加工要求，如加工范圍、加工精度等。高傳動精度和傳動效率。包括運動功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總。制電路圖設(shè)計以及PLC選用和控制程序編寫。項基本要求中以加工工藝要求最為重要。對滾珠絲杠進行兩端支撐，可以盡量減少由于一端支撐，可能產(chǎn)生。因為實驗型數(shù)控銑床主要目的是用于演示實驗，行程較。步進電動機又稱脈沖電動機。

　　

【正文】 機，采用改善半步運行模式。由于采用了 H橋恒相流驅(qū)動方式，并允許較大的輸入電壓范圍，保證了電機的快速響應(yīng)。尤其是采用特殊技術(shù)消除了標準半步驅(qū)動方摘 要 XXXI 式下的力矩波動，從而使 電機出力提高約 40％，同時抑制了振動，降低了噪音。超大規(guī)模集成電路的使用結(jié)合四通電機成熟完善的功率電子技術(shù)，使該款驅(qū)動器具有高功率，小體積，性能突出，成本低廉的特點。適用于分辨率要求不高，大批量，低成本的應(yīng)用場合。 變頻器的選擇 變頻器的結(jié)構(gòu) 它主要包括接線端子和操作面板兩大部分。操作面板用來進行內(nèi)部控制方式的各種操作和各種參數(shù)的設(shè)置。接線端子使變頻器和電動機、外部控制信號連接。 常用控制信號接線端子的功能如下表所示。 端子號 端子名稱 端子功能 相關(guān)參數(shù)的設(shè)定值 1 頻率設(shè)定用電位器 輸入端 電位器的固定端接端子 3，中心引線接 2。調(diào)節(jié)電位器，即可改變設(shè)定頻率 P09: 應(yīng)設(shè)為 2 2 頻率設(shè)定模擬量輸入端 3 公共端 5 運行 /停止輸入端 5 與 3 導通，變頻器 RUN，否則 STOP P08：應(yīng)設(shè)為 4 6 正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)輸入端 6 與 3 導通，電動機正轉(zhuǎn)，否則反轉(zhuǎn) 10 開路式輸出端 根據(jù) P25 的設(shè)定值的不同， 11 接通的意義不同。詳細說明請參考使用說明書。 11 開路式輸出端 摘 要 XXXII A 繼電器觸頭輸出端 AC 為常開觸頭、 BC 為常閉觸頭，根據(jù) P26的設(shè)定值的不同，觸頭導通 的意義不同。詳細說明請參考使用說明書 B 繼電器觸頭輸出端 C 繼電器觸頭輸出端 運行方式 VFO 超小型變頻器有內(nèi)部運行和外部運行兩種運行模式。 內(nèi)部運行模式由操作面板上的各種控制鍵實現(xiàn)變頻器頻率的設(shè)定和運行、停止以及正、反轉(zhuǎn)控制。 外部運行模式用連接在 3 端子上的外部電位器設(shè)定變頻器的頻率以及用連接在 6 與 3 之間的開關(guān)的閉合、斷開來控制變頻器的運行、停止和正反轉(zhuǎn)。 定位模塊的選擇 三菱公司的 FX2N 系列 PLC 在工業(yè)控制中應(yīng)用非常廣泛 ,利用其強大的功能指令能開發(fā)出較復(fù) 雜的控制功能 ,如專用數(shù)控機床上常用的兩軸聯(lián)動功能。但要設(shè)計出有變頻升降速等一系列很完善的兩軸聯(lián)動功能 ,編程煩瑣 ,同時系統(tǒng)的控制速度很難達到。因此 ,在開發(fā)如專用數(shù)控刨床、數(shù)控雕刻機、自動碾鉚機等一些專用設(shè)備時 ,往往用 PLC 擴展專用模塊 FX2N 20GM 來負責那些復(fù)雜的控制功能。 20GM 是三菱公司的兩軸定位控制單元 ,屬于帶 CPU 的智能模塊 ,它可實現(xiàn)完善的直線插補、圓弧插補等控制功能 。它與 PLC 并行工作 ,不但提高了控制功能及速度 ,而且大大簡化了編程工作。 選用 FX2N20GM 脈沖發(fā)生單元（后面稱作“ PGU”），通過給伺服電機驅(qū)動器或步進電機驅(qū)動器發(fā)脈沖，可實現(xiàn)兩軸定位（可實現(xiàn)兩軸聯(lián)動控制）。 摘 要 XXXIII 作為 PLC 的一種特殊模塊，可單獨工作，也可與 PLC 連接使用。當與 FX2N系列的 PLC 連接使用時，利用模塊自帶扁平電纜直接與 PLC 的擴展口或擴展模塊擴展口連接；模塊地址依與 PLC 連接的順序從左往右分別為 0、 ??；與 PLC 之間使用 FROM 和 TO 指令傳遞數(shù)據(jù)與命令。 主要控制信號 FX2N20GM 脈沖發(fā)生單元主要控制信號的功能和意義， 如下表所示： Y 軸 X 軸 連接器 管腳號 連接 器 管腳號 名稱 功能 COM1 1 COM2 11 START 自動操作開始輸入端 2 12 STOP 停止運行輸入端 3 13 ZRN 手動回原位輸入端 4 14 FWD 正向旋轉(zhuǎn)控制輸入端 5 15 RVS 反向旋轉(zhuǎn)輸入端 6 16 DOG 原位信號輸入端 7 17 LSF 正向限位開關(guān)輸入端 8 18 RSF 反向限位開關(guān)輸入端 9 19 COM1 輸入信號公共端 COM4 1 COM3 1 SVRDY 伺服準備好 2,12 2， 12 COM6（ Y） COM3（ X） 11 的公共端 6 6 FP 正向脈沖輸出端 1 18 118 VIN FP、 RP 的電源輸入 （ 5V、 24V） 19 19 COM9（ Y） COM5（ X） FP、 RP 的公共端 11 11 SVEND 伺服定位完成 13 13 PG0 原位開關(guān)輸入端 14 14 COM8（ Y） COM4（ X） 原位開關(guān)公共端 16 16 RP 反向脈沖輸出端 摘 要 XXXIV 主要參數(shù) FX2N20GM 脈沖發(fā)生單元主要參數(shù)如下 表所示： 參數(shù)編號 緩沖區(qū)地址 名稱 功能與意義 X 軸 Y 軸 字節(jié) 0 9200 9400 2 單位體系 確定定位值、速度值的單位 （ 0、 2）。 1 9202 9402 2 脈沖率 電動機轉(zhuǎn)動一圈所需脈沖數(shù)量 2 9204 9404 2 進給率 電動機轉(zhuǎn)動一圈，運動機構(gòu)的位移量 3 9206 9406 2 最小命令 單元 脈沖當量（ 0、 3） 4 9208 9408 2 最大速度 運動機構(gòu)可以達到的最大速度 5 9210 9410 2 手動速度 手動時，運動機構(gòu)的運動速度 6 9212 9412 2 點動速度 點動時，運動機構(gòu)的運動速度 7 9214 9414 2 最低速度 運動機構(gòu)最低運動速度 8 9216 9416 2 加速時間 速度從零上升到設(shè)定工作速度的時間 9 9218 9418 2 減速時間 速度從運行工作速度下降到零的時間 11 9222 9422 2 脈沖輸出 0雙脈沖輸出， 1單脈沖輸出 12 9224 9424 2 旋轉(zhuǎn)方向 0正脈沖正轉(zhuǎn)， 1正脈沖反轉(zhuǎn) 13 9226 9426 2 同原位速度 同原位時，運動機構(gòu)的速度 14 9228 9428 2 同原位爬行 速度 同原位時，運動機構(gòu)的爬行 速度 15 9230 9430 2 原位坐標值 同原位后的坐標設(shè)定值 19 9238 9438 2 DOG 輸入邏輯 0常開觸頭， 1常閉觸頭 20GM 的大部分參數(shù)均可由 PLC 進行讀寫操作，少部分參數(shù)只能進行讀操作。 控制電路設(shè)計 通過 RS232 串行通信電纜連接 PC 和 PLC， PC 作為上位機， PLC 作為下位機， PC 機主要用來編制 PLC 程序，有時也發(fā)送控制信息。各功能模摘 要 XXXV 塊是由 PLC 直接控制的，如 PLC 控制 20GM， 20GM 是位置控制單元，它既 可以實現(xiàn)單軸定位控制，又可以實現(xiàn)兩軸聯(lián)動位置控制。 （ 1） 步進電機聯(lián)動控制電路設(shè)計 FX2N20GM 定位模塊是日本三菱公司的 FX2N 系列模塊之一，內(nèi)置 步RAM，可以單獨使用，也可作為 PLC 的專用單元。 FX2N20GM 通過專用連接電纜 FX2NGM5EC 與 PLC 連接。它輸出脈沖系列，允許用戶使用步進電機或伺服電機，并通過驅(qū)動單元來進行位置控制。一個 FX2N20GM 模塊可以控制兩根軸，具有線性 /圓弧插補功能。采用自動梯形模式加速 /減速，回零操作可以自動也可手動， DOG(近點 )信號機械零點回歸，提供 DOG 搜索功能，通過電氣啟動點設(shè)置可以進行自動電氣零點回歸，采用具有 ABS 檢測功能 MRJ2 和 MRH 型伺服電機時，可進行絕對位置檢測。 SH20806C 型驅(qū)動器用于驅(qū)動四通電機公司的 45, 57, 86BYG 系列以及其它品牌兩相混合式步進電機。采用改善半步運行模式。由于采用了 H 橋恒相流驅(qū)動方式，并允許較大的輸入電壓范圍 (DC24V～ 70V )，保證 機機的快速響應(yīng) 。 （ 2） PLC 接線圖 由 FX2N20GM、信號轉(zhuǎn)換模塊和 SH20806C 驅(qū)動器組成的 PLC 接線圖， 所圖 53 所 示 ： 摘 要 XXXVI 圖 53 PLC 接線圖 參考文獻 [1] 文懷興主編 ． 數(shù)控銑床設(shè)計 ． 北京 ： 化學工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心 ，2021 [2] 史國生編．電氣控制與可編程控制器技術(shù)．北京：化工工業(yè)出版社， [3] 徐灝主編．機械設(shè)計師手冊．北京：機 械工業(yè)出版社， [4] 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同學以及我們組的那些同學，他們都曾幫助過我。正是通過大家的共同努力、激烈討論，才保證了此次設(shè)計的順利進行。 最后，衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的 領(lǐng)導和老師們。 摘 要 XXXVIII