机床数控系统反求课程设计报告.docx

东华理工大学长江学院东华理工大学长江学院课程设计报告课程设计报告课程设计题目：课程设计题目：专业课程设计性实验专业课程设计性实验 4-机制方向机制方向机床数控系统反求学生姓名学生姓名专专业：业：班班级：级：指导教师：指导教师：2011 年年 5 月月 18 日日编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共14页第 3 页 共 14 页实验说明实验说明本次实验是对数控机床进行拆装分析，锻炼学生各方面的能力，使学生各个知识体系得到巩固、加强和融合，基本流程如下：一、结合数控机床实物及相关资料完成以下内容：1、了解数控机床的种类、结构、功能及主要性能指标；了解数控机床的组成、结构与拆装过程；理解掌握数控机床的电气控制、机械结构和数控系统原理。2、按不同的需求，从不同的角度拆卸机床，理解掌握机床的电气控制线路，掌握各种电路元气件。3、观察机床机械结构，并与普通机床作对比，比较各种零部件的差别；对进给驱动和主轴驱动进行观察分析，理解原理。4、观察分析数控装置各种接口及连接，绘制计算机数控系统组成框图。学生应上交纸质图、电子图、实验报告。各能力培养环节最终都必须通过指导教师的答辩，指导教师要及时了解学生情况，力争使学生在各环节都得到锻炼，有所收获。成绩评定由能力考查、图纸、实验报告组成，比例 4：4：2.编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共14页第 4 页 共 14 页一一数控机床工作原理数控机床工作原理按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。二.数控机床结构数控机床结构数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分组成。1）控制介质控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。2）数控装置数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。3）伺服驱动系统伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。数控装置发出的速度和位移指令控制执行部件按进给速度和进给方向位移。每个进给运动的执行部件都配备一套伺服系统，有的伺服系统还有位置测量装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。4）机床本体数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统简化了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制三主要功能及性能指标数控轴数 3轴编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共14页第 5 页 共 14 页联动轴数 3轴最小设定单位直线0.001mm 旋转角度0.001度编程尺寸范围-99999.999mm 到99999.999mm直线插补，圆弧插补。手动攻丝，自动，圆弧，单段，点动，回参考点增量倍率进给修调PLC常用电器元件空气开关，转换开关，按钮，接触器，热继电器时间继电器等电器控制线路星-三角降压启动控制电路主轴传动HB-XZK7532 数控钻铣床工作台左右运动为 X 坐标，前后运动为 Y 坐标，均由 GK6062-6AF31 交流永磁伺服电动机通过同步齿形带、带轮、滚珠丝杠和螺母编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共14页第 6 页 共 14 页实现；主轴箱上下运动为 Z 坐标，其运动由 GK6063-6AF31 带抱闸的交流永磁伺服电动机通过同步齿形带、带轮、滚珠丝杠和螺母实现。机床主轴旋转运动则由 YPNC-50-5.5-A 主轴电动机经同步带及带轮传至主轴。主轴电动机为变频调速三相异步电动机，由数控系统控制变频器的输出频率实现主轴无级调速。换刀装置当有手动或自动刀具松开指令时，PLC 将输出有效信号，直流控制线路中的直流 24V 继电器线圈通电，最终将使刀具松/紧电磁阀通电，刀具松开，此时可手动将刀具拔下。延时一段时间后，PLC 将输出有效信号，直流控制线路中的直流再经一段时间延时，PLC 输出撤消信号，主轴吹气电磁阀断电，此时可将加工所需刀具放入主轴锥孔。然后机床 CNC 装置控制 PLC 输出撤消信号，使刀具松/紧电磁阀断电，刀具重新夹紧而完成装刀过程。V 继电器线圈通电，导致主轴吹气电磁阀通电，清除主轴锥孔内灰尘。四 计算机数控系统组成框图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共14页第 7 页 共 14 页NC 操作面板电源回路 控制回路编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共14页第 8 页 共 14 页驱动单元步进电机编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共14页第 9 页 共 14 页PLC 输出（1）PLC 输出（2）PLC 输出图HC5102 连接图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共14页第 10 页 共 14 页面板布线图五PLC 面板按钮功能说明电源钥匙开关合上开关后，必须用钥匙打开此开关数控系统驱动此电源，电机电源才能接通，急停开关机床操作过程中，出现急停情况时，按下此按钮，进给主轴运行立即停止，CNC 便进入停止状态。当某个程序出现超程时，要退出超程状态时，必须松开急停按钮，一直按压此开关，然后没在手动方式下，按下该轴的点动按钮，向相反的方向退出超程状态。循环启动在自动加工方式下，选择“程序选择”主菜单键用光标选择，CR 确认从该内存调入还是从磁盘调入加工程序，方式选择开关置于自动方式位置，按下循环启动按钮自动加工开始，按钮指示灯亮。进给保持在自动运行过程中，“进给保持”键按下，机床运动轴减速停止，暂停执行程序，刀具主轴电机停止运动，如按下“循环启动”键系统继续运行，暂停期间按钮内信号灯亮。单段按钮当“程序单段”键按下，表明程序单段有效，自动运行将逐段运编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共14页第 11 页 共 14 页行即运行一段后停止，循环启动后，执行一段又停止。当撤销“程序单段”程序单段无效。主轴正转在手动方式 下，按下此按钮，主电机正转，主轴正转灯亮主轴反转在手动方式下，按下此按钮，主电机反转，主轴反转灯亮主轴停在手动方式下，按下此按钮，主轴停，主轴停灯亮。机床锁住在自动运行开始时，将“机床锁住”键按下，在循环启动，坐标位置信息变化，但机床不动，这个功能用于校验程序。Z 轴锁住按钮在自动运行开始时，将“Z 轴锁住按钮”键按下，在循环启动，Z 轴坐标信号变化，但 Z 轴不运动。MST 锁住按钮按下 MST“锁住按钮”按钮后所有 M，S，T 指令无效。+X 点动按钮在手动或增量进给方式下，按下此按钮，X 轴将产生正向移动，手动时按压本按钮产生连续移动，松开即减速停止，增量进给时，按压此开关并放开一次，产生增量进给一次，其位移量等于 X 轴最小设定单位乘以增量倍率数。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共14页第 12 页 共 14 页-X 轴点动按钮功能同+X 轴点动按钮，区别在于对 X 产生负向移动+Y 轴点动按钮功能同+X 轴点动按钮，区别在于对 Y 轴产生正向移动-Y 轴点动按钮功能同+Y 轴点动按钮，区别在于对 Y 轴产生负向移动+Z 轴点动按钮功能同+X 轴点动按钮，区别在于对 Z 产生正向移动-Z 轴点动按钮功能同+X 轴点动按钮，区别在于对 Z 产生负向移动快速移动按钮在手动方式下，若同时按快移和某个轴点动按钮，则产生该轴的正向或负向快移运动。本开关可选择机床自动，单段，手动，增量，回参考点，手动攻丝六种方式，自动方式设定 X5，X10，X30，X50，X80，X100，X140，X160，8 个位置。以上设定的 F 指令，进给时，可在 5%-160%的范围内修调进给速率。资料来源：zxk7532 机床说明书机床机械结构图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页 共14页第 13 页 共 14 页六 设计心得通过这次设计是我了解到PLC的内部结构和其工作原理及其内部线路的结构，在这次设计中使我学会了 solidworks 的简单操作，以及设计的一些基本方法。在拆装机床的整个过程中了解到了ZXK7532 机床的整体构造以及其工作原理，每一个细节都是至关重要的，不能忽视。更重要的是学会了动手能力，理论与实践结合提高了己的综合能力，更好的适应未来社会的发展需求。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第14页 共14页第 14 页 共 14 页能力模块考查及成绩评定表能力模块考查及成绩评定表模块内容签字区及格良好优机械部分考查主轴传动系统、进给传动系统、机床结构构造等电气控制部分考查机床常用电气元件、电气控制线路数控部分伺服驱动系统、位置监测、换刀装置、插补原理、微机原理及接口制图部分机械、电气、数控系统能力综合成绩（40%）图纸质量（40%）其他报告或说明书（20%）总成绩