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正文內(nèi)容

基于立式加工中心的數(shù)控設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(參考版)

2025-06-30 21:13本頁(yè)面
  

【正文】 s fault reports and the manufacture39。[14] 朱曉春主編,數(shù)控技術(shù)應(yīng)用[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001。[12] 揚(yáng)公源主編,可編程序控制器[PLC] [M],北京:電子工業(yè)出版社,2004。[10] 郁漢琪主編,電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M],南京:。[8] 熊光華主編,數(shù)控機(jī)床[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001。[6] 三菱數(shù)控系統(tǒng)EZMOTIONNC E60 編程手冊(cè)[J]。[4] 三菱交流伺服MDSBSVJ2系列規(guī)格和操作說(shuō)明書(shū)[J]。[2] 李寧等編,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M],北京:高等教育出版社,2004。在此,也對(duì)他們表示衷心感謝。感謝我的班主任劉科敏老師,謝謝他在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?,他不求回?bào),無(wú)私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng),再次向他表示由衷的感謝。沒(méi)有吳老師的幫助也就沒(méi)有今天的這篇論文。本論文從選題到完成,每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的,傾注了導(dǎo)師大量的心血。本論文是在導(dǎo)師吳界益教授的悉心指導(dǎo)下完成的,導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。致 謝 大學(xué)生活一晃而過(guò),回首走過(guò)的歲月,心中倍感充實(shí),當(dāng)我寫(xiě)完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候,有一種如釋重負(fù)的感覺(jué),感慨頗多。對(duì)本人來(lái)說(shuō)這是一個(gè)數(shù)控領(lǐng)域所不可缺少的一個(gè)過(guò)程,對(duì)于我們機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)能有這樣的一個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)接觸并設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床是很難得的,在這個(gè)過(guò)程中拓寬了我的知識(shí)面,拓展了視野和思維。 PLC控制程序的設(shè)計(jì)是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容,這不僅僅要掌握開(kāi)發(fā)軟件GX Developer的使用熟悉一般性的編程指令,還要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部資源有一定了解,包括一些固定的單元地址。電氣原理圖的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的,它是我以后進(jìn)行調(diào)試的前提條件,在伺服電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意電源接線LLL3和控制線路L1L12的連接,空氣開(kāi)關(guān)和接觸器的選擇,并且電機(jī)與驅(qū)動(dòng)單元接同一地,這一點(diǎn)至關(guān)重要。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我設(shè)計(jì)的是數(shù)控加工中心,選用的控制系統(tǒng)是三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)這是對(duì)三菱數(shù)控系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,我完成的設(shè)計(jì)包括加工中心電路圖的設(shè)計(jì)、電氣原理圖的設(shè)計(jì)、軟件(PLC控制程序)的設(shè)計(jì)。課本里學(xué)習(xí)的是以方法為主,而以后的工作是以實(shí)踐為主,要做出成果,所以我還必須進(jìn)一步學(xué)習(xí),完善我現(xiàn)在知識(shí)體系中不足的那部分,這段時(shí)間讓我知道我自己理論知識(shí)也學(xué)得不扎實(shí),在知識(shí)方面我以后還要多學(xué)點(diǎn)。畫(huà)電路圖是一個(gè)工作量很大的工作,我大概花了15天時(shí)間才把初稿決定下來(lái),后面經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)才把電路圖定下來(lái)了。經(jīng)過(guò)一翻努力后,我決定使用三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)作為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。由于本人考研復(fù)試,所以在開(kāi)學(xué)后的前幾周忙于復(fù)試。經(jīng)過(guò)查找資料,了解大概內(nèi)容后,我知道了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要的任務(wù):首先要了解數(shù)控加工中心機(jī)床的邏輯動(dòng)作,了解加工中心電氣、機(jī)械方面的構(gòu)成,同時(shí)了解CNC的選型、根據(jù)任務(wù)需要設(shè)計(jì)機(jī)床操作面板;然后,對(duì)電氣各部分進(jìn)行設(shè)計(jì),完成整個(gè)加工中心的設(shè)計(jì),畫(huà)出主電路圖、控制電路圖、電氣控制單元回路圖;最后,對(duì)PLC進(jìn)行選型,編輯PLC程序以及仿真。光陰似劍,一眨眼間的功夫,大學(xué)四年就快要畢業(yè)了,在這大學(xué)最后一個(gè)學(xué)期中我有必要給自己總結(jié)一下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。本文在一一了解加工中心的各項(xiàng)功能后,在選用相應(yīng)的PLC的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)了立式加工中心數(shù)控系統(tǒng)的外圍硬件電路和PLC的I/O分配表,并利用三菱公司的開(kāi)發(fā)工具,編制了PLC的梯形控制程序,經(jīng)仿真測(cè)試,基本達(dá)到預(yù)期目的。同時(shí)我也簡(jiǎn)要介紹了GX Developer軟件的安裝和使用方法。注:1)一個(gè)梯形圖文件包括7個(gè)文件與4個(gè)文件夾,請(qǐng)完整保存2)NC中只能存儲(chǔ)一個(gè)PLC梯形圖程序,若沒(méi)有格式化,新寫(xiě)入的將覆蓋原來(lái)的梯形圖二、仿真結(jié)果程序檢查使用程序檢查按鈕對(duì)PLC程序進(jìn)行檢查,: 程序檢查結(jié)果仿真結(jié)果當(dāng)程序檢查沒(méi)有錯(cuò)誤后,可以使用梯形圖邏輯測(cè)試功能,: 仿真結(jié)果由此圖可知此PLC程序完全正確,從圖上可以看出程序運(yùn)行良好。在需要寫(xiě)入的梯形圖、注釋等前面方框內(nèi)打√,按下“Execute”即可讀出NC中梯形圖。保存梯形圖:Project—Save as,選擇保存文件名和路徑,按下“Save”即可將梯形圖寫(xiě)入NC中步驟如下:打開(kāi)編譯好的梯形圖:Project—Open Project,瀏覽文件夾,選擇文件后,按下“Open”,打開(kāi)Online—Write to PLC,按下“Remote operation”打開(kāi)對(duì)話框,選擇PLC“Stop”,將PLC停止。一、PLC控制程序的傳輸讀出NC中的梯形圖步驟如下:打開(kāi)Online—Read from PLC按下“Remote operation”打開(kāi)對(duì)話框,選擇PLC“Stop”,將PLC停止。與FXGP/WINC編程軟件的操作界面相比,該軟件取消了功能圖、功能鍵、并將這兩部分合并,作為梯形圖標(biāo)記工具條,新增加了工程參數(shù)列表、數(shù)據(jù)切換工具條、注釋工具列表等,這樣直觀的操作界面使操作更加簡(jiǎn)便。三、GX Developer軟件的編程操作說(shuō)明在新建一個(gè)GX Developer工程時(shí),要選擇“PLC系列”,“PLC類(lèi)型”,“程序類(lèi)型”后單擊“確定”即可。二、GX Developer軟件的開(kāi)啟步驟與設(shè)定(1)點(diǎn)擊安裝好的GX Developer軟件應(yīng)用程序圖標(biāo)(2)打開(kāi)一個(gè)新文檔:Project—New ProjectPLC series中選擇“QnACPU”P(pán)LC Type中選擇“Q4A”按下“OK”即可(3)測(cè)試是否在通訊狀態(tài):OnlineTransfer SetupSerials中選擇“COM1(根據(jù)實(shí)際計(jì)算機(jī)中使用的為準(zhǔn))”。(3)返回 \ 文件夾,雙擊 setup 圖標(biāo),按提示安裝GX Developer Version 。(2)(當(dāng)操作系統(tǒng)版本為Windows 98或以上時(shí),需執(zhí)行此步驟,否則直接執(zhí)行第3步。一、GX Developer軟件的安裝在PC上安裝此軟件,建議使用Version 4(SW4D5C_GPPW)或最新的版本。第四章 M64S數(shù)控系統(tǒng)仿真第一節(jié) GX Developer軟件使用說(shuō)明三菱公司提供的編程軟件——GX Developer(PLC設(shè)計(jì)維護(hù)工具)是三菱電機(jī)的MELDAS系列可編程邏輯控制器設(shè)計(jì)的編程軟件包,通過(guò)執(zhí)行與MELDAS系列所執(zhí)行的類(lèi)似操作,它能夠完成Q系列、A系列(包括運(yùn)動(dòng)控制CPU)、FX系列PLC梯形圖、指令表、SFC等的編輯。下面以主軸正、反轉(zhuǎn)和主軸停止來(lái)說(shuō)明其相應(yīng)的梯形圖,: M代碼的實(shí)現(xiàn)第五節(jié) 本章小結(jié)本章重點(diǎn)研究數(shù)控加工中心軟件編程、數(shù)控系統(tǒng)輸入/輸出信號(hào),并對(duì)系統(tǒng)的軟件資源配置作簡(jiǎn)單介紹。它將倍率值用二進(jìn)位碼存入文件寄存器R148中的。在這里我們是用的文件寄存器法。在三菱PLC接口手冊(cè)中規(guī)定主軸倍率選定信號(hào)為SPS,元件地址為Y28F。在三菱數(shù)控系統(tǒng)中,可使用兩個(gè)手輪,在本設(shè)計(jì)中只采用一個(gè)即第一手輪有效,PLC輸出地址為Y24F,而X1E1表示加工中心為JOG方式,當(dāng)其置“1”時(shí),第一手輪(Y24F)有效。X11X軸正向移動(dòng)X13X軸負(fù)向移動(dòng)X15Y軸正向移動(dòng)X0FY軸負(fù)向移動(dòng)X0EZ軸正向移動(dòng)X16Z軸負(fù)向移動(dòng)由于各個(gè)進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)在很多時(shí)候都會(huì)用到,比如:回原點(diǎn)的(ZRN方式)或自動(dòng)方式,所以在本次設(shè)計(jì)中采用中間繼電器來(lái)表示進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)以便在各種需要的程序段中可以方便的使用,: 進(jìn)給軸狀態(tài)選擇梯形圖四、加工中心進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)方向指示燈程序在加工中心工作時(shí),各個(gè)進(jìn)給軸自然需要在正負(fù)方向移動(dòng),為了能夠更明顯的顯示出各種狀態(tài),我在設(shè)計(jì)中引進(jìn)了指示燈,為了區(qū)分指令執(zhí)行過(guò)程中和指令執(zhí)行結(jié)束,我們需要通過(guò)指示燈來(lái)區(qū)分。手動(dòng)方式(ZRN,JOG,INC)5方式指示燈6累積時(shí)間,互鎖(Y234,Y235,Y21B,Y21C)7閃爍脈沖8軸有效(Y188,Y189)9+X,+Z,X,Z10參考點(diǎn)自保處理11回參考點(diǎn)指示燈(回時(shí)閃爍,到達(dá)時(shí)常亮)12+J,J(Y1E0,Y1E1,Y1D8,Y1D9)13正向移動(dòng),反向移動(dòng)指示燈14主軸倍率(Y28F,R28,R108)15切削倍率(Y2B7,Y136,Y2B8)16手輪倍率17手輪類(lèi)別18手輪類(lèi)別指示區(qū)別19快速移動(dòng)倍率(R134)20Y29A,輔助功能鎖定21機(jī)械鎖定22ORT 空運(yùn)行,(指示燈)23BDT Y23F 程序跳過(guò)24單節(jié)執(zhí)行 Y21A25數(shù)據(jù)鎖定(Y238,Y239,Y23A)26自動(dòng)啟動(dòng)Y218 指示27暫停Y219 指示28主軸正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)(M03,M04,M05,Y2D0,Y2D1)29重置,復(fù)位,倒帶(Y220,Y222)30輔助功能(R20,Y226,Y227)第四節(jié) 數(shù)控加工中心PLC控制程序說(shuō)明一、加工中心方式選擇在操作面板上是用扭轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)來(lái)控制加工中心的工作方式的,來(lái)自控制面板輸入量MODE SELECT(A)、MODE SELECT(F)、MODE SELECT(B),在控制面板內(nèi)部規(guī)定與此對(duì)應(yīng)的輸入量地址為X0、XX2,PLC輸出信號(hào)地址從PLC接口手冊(cè)中查得, 所示: 方式選擇列表方式X0X1X2DNC方式(Y211)000手輪方式(Y209)001記憶方式MEM(Y210)010快速移動(dòng)方式(Y22E)011增量方式(Y20A)100JOG方式(Y208)101MDI方式(Y213)110回原點(diǎn)ZRN(Y20C)111由于各個(gè)工作方式之間不能同時(shí)出現(xiàn),如若不然可能會(huì)出現(xiàn)安全事故,故在編程時(shí)需要進(jìn)行互鎖。我將控制面板上的一些輸入信號(hào)地址規(guī)定如下表。: 控制面板至于CNC到PLC的信號(hào)和PLC到CNC的信號(hào),由于信號(hào)都是固定,工程人員一般是不可以開(kāi)發(fā)的。要作說(shuō)明的是PLC開(kāi)關(guān),我們?cè)谄聊簧峡梢栽O(shè)定32個(gè)PLC開(kāi)關(guān)并執(zhí)行開(kāi)/關(guān)操作。)機(jī)器的輸入/輸出信號(hào)(X,Y)高速程序主程序梯形圖控制器和機(jī)器的輸入/輸出信號(hào)(X,Y)在控制器中輸入的信號(hào)…………..輸出控制器內(nèi)信號(hào)控制器PLCDDB 信號(hào)流程圖第二節(jié) 數(shù)控加工中心輸入輸出信號(hào)地址三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)的輸入輸出的硬件有基本I/O單元、遠(yuǎn)程I/O單元。其中控制器與 PLC之間的信號(hào)是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)定的,不提供開(kāi)發(fā),控制器向PLC輸入X信號(hào)(X180之后的信號(hào)),用于系統(tǒng)向PLC輸入執(zhí)行命令,PLC向控制器輸出Y信號(hào)(Y180之后的信號(hào)),要具體應(yīng)用得通過(guò)查閱PLC接口手冊(cè);機(jī)器/機(jī)器操作面板與可編程邏輯控制器的信號(hào)只有X、Y信號(hào),即一些開(kāi)關(guān)量的輸入輸出信號(hào),這些信號(hào)要通過(guò)工程人員的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)某種功能,控制器與機(jī)器/機(jī)器操作面板之間不存在直接的信號(hào)交換。第三章 數(shù)控加工中心PLC控制程序設(shè)計(jì)第一節(jié) 三菱數(shù)控系統(tǒng)軟件配置一、信號(hào)流程簡(jiǎn)述為了更全面的了解三菱數(shù)控系統(tǒng)如何的運(yùn)作,我們需要對(duì)其內(nèi)部的信號(hào)流程有整體的認(rèn)識(shí)。 電氣控制單元回路 電路總圖第三節(jié) 本章小結(jié)本章著重介紹了加工中心機(jī)械部分包括電機(jī)等電氣設(shè)備連接圖的設(shè)計(jì),同時(shí)也設(shè)計(jì)了電氣控制回路和主電路圖。例如:刀庫(kù)正轉(zhuǎn)信號(hào)Y2D,當(dāng)其有信號(hào)輸出時(shí),其下面所連接的繼電器線圈KA4通電且二極管作為指示燈發(fā)光,接觸器線圈KM4通電,所以主電路()中接觸器KM4主觸點(diǎn)接通刀庫(kù)電機(jī)正轉(zhuǎn),其他原理相同。二、主回路/電氣控制回路圖主電路,圖中的幾個(gè)電機(jī)為三相交流異步電機(jī)額定電壓是380V,是依照數(shù)控加工中心510的機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇的,在伺服部分,由于在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選用的驅(qū)動(dòng)以及進(jìn)給電機(jī)和主軸電機(jī)是日本三菱公司生產(chǎn)的,所以其額定電壓為三相220V交流,故需要加變壓器來(lái)獲得相應(yīng)的電壓。其中伺服電源控制回路與NC電源是分開(kāi)控制。電氣控制回路部分控制電壓220V由電源直接供電。其內(nèi)部軟件設(shè)計(jì)主要是PLC程序和各個(gè)NC參數(shù)的設(shè)定。顯示單元主要是顯示有關(guān)信息,以便人機(jī)交互。通過(guò)他們之間的共同作用可以控制加工中心各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件和加工部件。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中是基于數(shù)控加工中心510來(lái)進(jìn)行的,所以進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)使用MDSBSPJ237,進(jìn)給軸電機(jī)X、Y軸使用型號(hào)為HC152TA47的伺服電機(jī),Z軸使用型號(hào)為HC152BTA47與其他兩進(jìn)給軸之間的區(qū)別在于有包閘功能,主軸驅(qū)動(dòng)單元型號(hào)為MDSBSPJ237。第二章 立式加工中心電氣原理圖設(shè)計(jì)第一節(jié) 數(shù)控加工中心設(shè)計(jì)概述數(shù)控加工中心擁有較為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),它需要多個(gè)電機(jī)來(lái)完成其相應(yīng)的功能,比如:刀臂電機(jī)、刀庫(kù)電機(jī)、切削液電機(jī)、主軸冷卻液電機(jī)、排屑電機(jī)以及主軸和進(jìn)給軸的伺服電機(jī)等。第四節(jié)
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