基于SINUMERIK802C数控车床设计毕业设计论文.docx

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基于SINUMERIK802C数控车床设计毕业设计论文

毕业设计（论文）任务书

专业班级姓名

一、课题名称：

基于SINUMERIK802C数控车床的设计

二、主要技术指标：

1、在参考点模式下，主轴、进给轴能返回参考点，显示参考点标志；

2、在手动方式下，主轴能正反转及停止，进给轴能够正常进给；

3、在MDA和自动模式下，主轴和进给轴能够正常工作；

4、刀架在手动、MDA、自动模式下能够正常工作；

三、工作内容和要求：

本设计主要是利用SINUMERIK802C系统，组装一台数控车床，包括数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块、电源模块、十字滑台模块、电动刀架模块、冷却系统模块等，具体工作模块包括：

1、电气原理图的设计；2、数控系统参数的设置；

3、变频器、伺服驱动器等参数的设置；4、PLC程序的编写；

四、主要参考文献：

1、夏燕兰主编.数控机床电气控制［M］.北京：

机械工业出版社，2006

2、SINUMERIK802C/S简明安装调试手册

3、SINUMERIK802C/S诊断说明手册

4、SINUMERIK802C/S子程序库应用指南手册

学生（签名）年月日

指导教师（签名）年月日

教研室主任（签名）年月日

系主任（签名）年月日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

基于SINUMERIK802C数控车床的设计

一、选题的背景和意义：

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。

用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

SINUMERIK802C数控系统性价比高，其显著特点是结构简单、体积小、可靠性高、软件功能也比较完善，比较适合于经济型与普及型车、铣、磨床的控制。

因此，运用西门子SINUMERIK802C数控系统来改造普通车床为数控车床具有极大地经济效益和社会效益。

二、课题研究的主要内容：

本课题研究的主要内容由以下四个方面：

1、电路设计、设备安装和电路连接项目

2、机械部件的安装与调整

3、数控机床的功能调试

4、数控程序的编制和测试

三、主要研究（设计）方法论述：

1．本文主要运用文字论述的方法，以硬件设计和软件设计为主。

2．在老师的指导下完成数控系统、主轴控制、伺服驱动以及程序编写原理图绘制等模块的设计。

3.最后通过实验，对设计进行调试验证。

四、设计（论文）进度安排：

时间（迄止日期）

工作内容

2010.8.1～2010.8.2

熟悉课题，明确任务要求，调研，收集资料，写出开题报告。

开始进行外文翻译；

2010.8.3～2010.8.4

完善开题报告，并提交指导老师；

2010.8.5～2010.8.8

电气原理图的设计；

2010.8.9～2010.8.10

机械模块的设计；

2010.8.11～2010.8.13

电气控制部分的设计与运用；

2010.8.14～2010.8.16

PLC程序的编写和各个模块参数的设置；

2010.8.17～2010.8.18

书写设计内容；

2010.8.19～2010.8.20

提交初步完成的毕业设计；

2010.8.21～2010.8.23

在指导老师的帮助下进行修改，进一步完善初稿；

2010.8.24～2010.8.25

详实相关论点、论据，准备毕业设计的答辩。

五、指导教师意见：

选题新颖，进度安排合理，同意其开题。

　　　　　　　　　　　　指导教师签名：

年月日

六、系部意见：

同意

　　　　　　　　　　　系主任签名：

年月日

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

基于SINUMERIK802C数控车床的设计

基于SINUMERIK802C数控车床的设计

摘要

随着科学技术的进步和社会的发展，普通机床加工出来的产品在国际、国内市场上缺乏竞争力，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

本课题设计了一台由西门子SINUMERIK802C数控系统构成的数控车床，具体由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块、电器元件、电源模块、十字滑台模块、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成，整体结构采用开放式和拆装式设计，操作简便。

关键词：

SINUMERIK802C；数控车床；设计

DesignofLatheBasedonSINUMERIK802CCNC

ABSTRACT

Alongwiththescienceandtechnologyprogressandthedevelopmentofthesociety,ordinarymachiningoutproductsintheinternationalanddomesticmarkets,lackofcompetitivenessaffectthesurvivalanddevelopmentofenterprise,sowemustmakegreateffortstoimprovetherateofncmachinetools.

ThistopicdesignedaSINUMERIK802CbySiemensnumericalcontrolsystemconsistsofCNClathe,CNCsystemmodule,byspecificaxiscontrolmodule,servodrivemodule,electricalcomponents,thepowermodules,crossplatformmoduleandelectricslidingcuttingmodule,coolingsystemmodule,terminals,etc,theoverallstructureoftheopenanddisassemblytypedesign,easyoperation.

Keywords:

SINUMERIK802C;Lathe;Design

前言

数控技术是先进制造业技术的基础，在机械及相关行业的应用已呈普及的趋势。

作为数控加工的主体设备，数控机床是一种机电一体化的高新技术产品，目前已成为金属加工的主体企业的必要装备。

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。

用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

SINUMERIK802C数控系统性价比高，其显著特点是结构简单、体积小、可靠性高、软件功能也比较完善，比较适合于经济型与普及型车、铣、磨床的控制。

因此，运用西门子SINUMERIK802C数控系统来改造普通车床为数控车床具有极大地经济效益和社会效益。

本次设计的课题是“基于SINUMERIK802C数控车床的设计”，通过对SINUMERIK802C数控车床系统的研究、主轴的设计分析、变频器的选择与参数设置以及对各个模块的PLC程序设计，从而掌握数控应用系统设计的一般方法。

SINUMERIK802C数控车床的设计将会向着更好的方向发展。

本说明书由5个章节构成。

第一章介绍了系统的总体构成；第二章介绍了十字滑台的设计以及装配；第三章介绍了SINUMERIK802C系统接口与应用；第四章介绍了外围电路的设计及应用；第五章介绍了PLC程序设计思路和控制流程、I/O地址的分配、PLC的部分参数的设定。

第一章系统的总体构成

1.1、系统组成

基于SINUMERIK802C数控车床主要由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块、电器元件、电源模块、十字滑台模块、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成。

整体结构采用开放式和拆装式，整个设计流程还包括数控机床电气控制部件的组装、接线、PLC编程、故障诊断和调试。

1.2、数控机床控制结构

（一）数控车床控制结构如图1.1所示。

图1.1数控车床控制结构图

如图1.1，数控车床由两个进给轴（X、Z轴）及一个旋转轴（主轴）、刀架控制系统、冷却控制系统、其他辅助功能控制系统，检测控制电路等组成。

主轴采用变频调速系统，主轴电机与编码器间通过同步带（1：

1）连接，可完成主轴电机转速的反馈及主轴参考点坐标系的建立。

进给驱动采用台湾东元交流伺服系统，电机功率300W。

（二）十字滑台定义为车床坐标系的X、Z轴，具体如图1.2所示。

图1.2十字滑台模型图

1.3、系统、模块功能描述

装置选用西门子SINUMERIK802Cbaseline数控系统，该数控系统含以下功能：

Ø3个伺服轴（±10V）和一个主轴（±10V）

Ø8寸薄型LCD液晶显示

Ø256KB的零件程序存储容量

Ø程序段预读

Ø手轮功能

Ø可达15把刀具，30个刀沿

ØRS-232-C串行接口

Ø12个带LED的按键，可自定义

Ø按键功能

Ø全数控键盘

Ø集成的袖珍计算器

Ø标准的48位数字输入和16位数字输出

Ø示波器

Ø梯形图PLC编程

西门子SINUMERIK802Cbaseline数控系统可用作数控车床的控制器，也可用作数控铣床的控制器，其对外接口可移植性较好，可配套国内外多种伺服驱动系统。

第二章十字滑台的设计以及装配

2.1、安装底座平板

1、如图2.1所示在安装可调底脚以前，将4只可调底脚的内六角M8×25的螺杆拧至37mm左右的高度（螺杆顶端到尼龙底座底部的距离），螺杆中间的螺母与尼龙底座间隙约为1mm，并将扁平螺母放到工作台的固定槽中；

2、将底座平板4放在工作台上（如图2.1），将可调底脚安装到底座平板底部，对准扁平螺母与底座平板的固定孔，将M6×60的内六角螺丝拧进扁平螺母，留1mm的间隙，然后将水平仪放在底座平板上，调节可调底脚，达到水平要求后，将可调底脚上的螺母与尼龙底座固定紧，用M6×60的内六角螺丝（加弹垫与垫片）底座平板安装在铝质型材平台上。

图2.1十字滑台爆炸图

2.2、安装Z向部件

（一）安装导轨

1、将导轨5（650mm）中的一根安放到底座平板上，用两颗M4×20的内六角螺丝预紧该导轨的两端（加弹垫）；

2、以底座平板的侧面为粗基准，按导轨安装孔中心到侧面距离要求，调整导轨与底座侧面基本平行，将剩余的螺丝装上并将该导轨5固定到底座平板4上，后续的安装工作均以该直线导轨为安装基准（以下称该导轨为基准导轨）；

3、将另一根导轨5（650mm）安放到底座上，用两颗M4×20的内六角螺丝预紧此导轨的两端，用游标卡尺初测导轨之间的平行度并进行粗调；

4、以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，百分表的表头接触在另一根导轨的滚珠槽里，沿基准导轨滑动滑块，通过橡胶榔头调整导轨，使得两导轨平行，将导轨固定在底座平板上。

（二）安装丝杠

1、用M4×20的内六螺丝预装好电机支座上的压盖11（加弹垫与垫片）；

2、将滚珠丝杠13上的螺母14与螺母支座15拆开（M6×20内六角螺丝，加弹垫与垫片）；

3、将滚珠丝杠组件13放入的电机支座10和的轴承支座19内，用M6×20的内六角螺丝预紧电机支座与轴承支座；

4、用游标卡尺初测导轨与滚珠丝杠之间的平行度并进行粗调；

5、将电机支座与轴承支座锁紧在底座平板上（M6×20内六角螺丝，加弹垫与垫片）；

6、用摇手将螺母停在滚珠丝杠的一端，以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，用百分表打螺母上用于装配的圆柱面，多打几次，以百分表读数基本不变为准，记录百分表此时读数；

7、用摇手将螺母停在滚珠丝杠的另一端，用百分表打螺母上用于装配的圆柱面，记录百分表此时读数，分析并计算电机支座与轴承支座用于滚珠丝杠安装孔的同轴度；

8、将电机支座与轴承支座的螺丝松开，根据螺母支座和下移动平台间的间隙将合适的填隙片填入到电机支座或轴承支座下面，并固定紧电机支座与轴承支座；

9、重新打表，调整螺母在丝杠两端的高度差一致，

10、预紧轴承支座与电机支座，调整轴承支座与电机支座使滚珠丝杠与导轨平行，同时使两根导轨相对丝杠对称。

（三）安装支撑块

安装等高块23、24（如图2.1），使侧面有螺孔的等高块对应底座平板有螺孔的一侧。

（四）安装下移动平台

1、用M5×60、M5×60内六角螺丝，将下移动平台25预紧放置在支撑块23、24上；

2、用塞尺测出丝杠支承座15与下移动平台之间的间隙；

3、用填隙片填充上述间隙，预紧下移动平台，用摇手转动滚珠丝杠，检查下移动平台是否移动平稳灵活，否则检查填隙片是否合适，重新填充；

4、固定下移动平台。

2.3、安装X向部件

（一）安装导轨

1、将导轨27（490mm）中的一根安放到底座平板上，用两颗M4×20的内六角螺丝将该导轨预紧；

2、以下移动平台的侧面为参考基准，按导轨安装孔中心到侧面距离要求，调整导轨与下移动平台侧面基本平行，将剩余的螺丝装上并将该导轨5固定到底座平板4上；

3、松开下移动平台，将直角尺的一边靠紧安装好的直线导轨，将杠杆式百分表吸在底座平板上，用百分表接触直角尺的另一条直角边，打表检测下移动平台上的直线导轨与底座平板上的直线导轨的垂直度，用橡胶榔头轻轻敲击下移动平台的一侧，使两根直线导轨的垂直度精度在0.01mm以内，将下移动平台缩紧。

4、将另一根导轨27（490mm）安放到底座上，用两颗M4×20的内六角螺丝将该导轨预紧，用游标卡尺初测导轨之间的平行度并进行粗调；

5、以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，百分表的表头接触在另一根导轨的滚珠槽里，沿基准导轨滑动滑块，通过橡胶榔头调整导轨，使得两导轨平行，将导轨固定在底座平板上。

（二）安装丝杠

1、用M4×20的内六螺丝预装好电机支座上的压盖11；

2、将滚珠丝杠28上的螺母14与螺母支座15拆开；

3、将滚珠丝杠组件13放入的电机支座10和的轴承支座19内，用M6×20的内六角螺丝预紧电机支座与轴承支座；

4、用游标卡尺初测导轨与滚珠丝杠之间的平行度并进行粗调；

5、将电机支座与轴承支座缩紧在下移动平台上；

6、用摇手将螺母停在滚珠丝杠的一端，以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，用百分表打螺母上用于装配的圆柱面，多打几次，以百分表读数基本不变为准，记录百分表此时读数；

7、用摇手将螺母停在滚珠丝杠的另一端，用百分表打螺母上用于装配的圆柱面，记录百分表此时读数，分析并计算电机支座与轴承支座用于滚珠丝杠安装孔的同轴度；

8、将电机支座与轴承支座的螺丝松开，根据螺母支座和上移动平台间的间隙将合适的填隙片填入到电机支座或轴承支座下面，并固定紧电机支座与轴承支座；

9、重新打表，调整螺母在丝杠两端的高度差一致；

10、预紧轴承支座与电机支座，调整轴承支座与电机支座使滚珠丝杠与导轨平行，同时使两根导轨相对丝杠对称。

（三）安装支撑块

安装等高块23、24（如图2.1），使侧面有螺孔的等高块对应底座平板有螺孔的一侧。

（四）安装上移动平台

1、用M5×60、M5×60内六角螺丝，将下移动平台25预紧放置在支撑块23、24上；

2、用塞尺测出丝杠支承座15与上移动平台之间的间隙；

3、用填隙片填充上述间隙，预紧下移动平台，用摇手转动滚珠丝杠，检查上移动平台是否移动平稳灵活，否则检查填隙片是否合适，重新填充；

4、固定上移动平台。

2.4、安装限位开关钣金支架和电机

1、将Z轴限位开关档板3安装到底座平板的一侧，并安装好Z轴限位开关档板；

2、将X轴限位开关档板26安装到下移动平台的一侧，并安装好X轴限位开关档板；

3、用摇手转动X、Z向丝杠13、28，调整X、Z轴限位开关档板与X、Z轴限位开关的间隙为2~3mm。

5、用摇手转动X、Z向丝杠13、28，检测其能否平稳灵活运行；

6、分别安装X、Z向电机安装板9、联轴器8、马达7到电机座10上。

第三章SINUMERIK802C系统接口与应用

3.1、802C区块介绍

SINUMERIK802Cbaseline具有集成式操作面板，如图3.1所示，分为三大区：

LCD显示区、NC键盘区、机床控制键盘区（MCP）。

面板划分：

图3.1SINUMERIK802Cbaseline集成式操作面板

NC键盘区如图3.2所示：

图3.2NC键盘区

各功能键说明：

1）加工显示键：

按此键后，屏幕立即回到加工显示的画面，在此可以看到当前各轴的工作状态。

2）返回键：

返回到上一级菜单。

3）软键：

在不同的屏幕状态下，操作对应的软键，可以执行相应的操作。

4）删除/退格键：

在程序编辑画面时，按此键删除（退格）清除前一字符。

5）报警应答键：

报警出现时，按此键可以消除报警（取决于报警级别）。

6）光标向上键/向上翻页（上档）键。

7）菜单扩展键：

进入同一级的其他菜单画面。

8）区域转换键：

按此键后立即回到主界面。

9）垂直菜单键：

在某些特殊画面，按此键可垂直显示选项。

10）光标向右键。

11）光标向下键/向下翻页（上档）键。

12）回车/输入键：

按此键确认所输入的参数或换行。

13）选择/切换键：

在设定参数时，按此键可以选择或转换参数。

14）空格键：

在编辑程序时，按此键插入空格。

15）