西门子802S数控铣床电气设计.docx

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西门子802S数控铣床电气设计

基于西门子802S的数控铣床电气设计

摘要

普通机床的数控化再制造，是一项可以节约大量的资金的新技术。

通过对旧机床的数控化再制造后，使机床性能接近新的机床，提高了零件的加工精度，改善了工作环境，提高了劳动生产率，缩短了制造周期。

数控机床设计是一项由多个单元组成的系统工程。

通过将系统的各个单元结合成另一个大的系统，使各单元的功能不仅能够相互叠加，而且可以使各单元相互辅助、相互促进与提高，从而使整体的功能大于各单元功能的简单之和。

在设计过程中针对西门子系统的功能及X52铣床的数控化改造的一般方法，确定铣床数控改造的总体设计方案,完成X52机床进给系统、主轴系统等部分的数控化改造的设计，确定进给系统和主轴系统的传动、驱动方案，选择主要驱动装置及其它元器件,根据X52K铣床主要辅助功能的实现方案，设计有关PLC控制程序，并完成系统参数设置等任务。

关键词：

铣床,数控化改造,电气系统 

ElectricalDesignofSiemensNumericalControlMillingMachineBasedon802s

Abstract

Theordinaryenginebednumericalcontrolmakesagain,isoneitemmaysavethemassivefundnewtechnology.Throughmakesagainaftertheoldenginebednumericalcontrol,causestheenginebedperformanceclosenewenginebed,increasedthecomponentsprocessingprecision,improvedtheworkingconditions,enhancedthelaborproductivity,reducedthemanufacturecycle.Thenumericalcontrolenginebeddesignisoneitemthesystemsengineeringwhichiscomposedbymanyunits.illcombinetoformthroughthesystematiceachunitanotherbigsystem,notonlywillenablevariousunitsthefunctiontosuperimposemutually,moreovermightmakevariousunitstoassist,topromoteandtheenhancementmutuallymutually,thuswillcausethewholethefunctiontobebiggerthanvariousunitsfunctionthesimplesum.

ThegeneralmethodofnumericalcontroltransformationforSiemenssystemfunctionandX52millingmachineinthedesignprocess,determinetheoveralldesignschemeofCNCmillingmachinetransformation,completedthedesignofNCmachinetoolfeedsystem,X52andotherpartsofthespindlesystem,determinethefeedsystemandthespindlesystemofthetransmission,drivescheme,selectionofmaindrivingdeviceandotherparts,accordingtotheschemeofmainauxiliaryfunctionofX52Kmillingmachine,thedesignofPLCcontrolprogram,andcompletedthesystemparametersettingetc..

Keywords:

Millingmachine,Numericalcontroltransformation,electricalsystem

摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ

1绪论…………………………………………………………………………………1

1.1数控系统发展简史…………………………………………………………………1

1.1.1数控NC阶段………………………………………………………………1

1.1.2数控CNC阶段……………………………………………………………1

1.1.3数控技术未来发展方向……………………………………………………1

1.2数控机床的基本组成结构和主要功能……………………………………………2

1.3SINUMERIK数控系统的介绍…………………………………………………3

1.4本次毕业设计的任务………………………………………………………………3

2总体改造方案设计…………………………………………………………………………5

2.1X52K立式铣床的简介……………………………………………………………5

2.1.1X52K立式铣床的结构……………………………………………………5

2.1.2X52K立式铣床的参数……………………………………………………6

2.2控制系统的改造……………………………………………………………………7

2.2.1主轴变频器电气控制改造…………………………………………………7

2.2.2进给系统改造………………………………………………………………8

2.3数控机床的外观造型………………………………………………………………8

3电气系统硬件设计…………………………………………………………………………10

3.1数控系统的硬件连接和功能接口…………………………………………………10

3.2主轴及其控制………………………………………………………………………14

3.2.1主轴的控制方式……………………………………………………………14

3.2.2主轴变频器MICROMASTER420电气控制……………………………14

3.3进给轴及其控制……………………………………………………………………15

3.3.1数控机床对伺服驱动系统的要求…………………………………………16

3.3.2数控机床对伺服电机的要求………………………………………………16

3.3.3步进电机的选择……………………………………………………………16

3.4PLC的电气改造……………………………………………………………………18

4参数的设置及plc程序的设计…………………………………………………………19

4.1回参考点运行………………………………………………………………………21

4.2静态极限监控………………………………………………………………………22

4.3反向间隙补偿………………………………………………………………………23

4.4主轴启停控制分析…………………………………………………………………25

4.5主轴换档控制分析…………………………………………………………………27

4.6进给轴主轴使能控制分析…………………………………………………………30

总结………………………………………………………………………………………29

致谢………………………………………………………………………………………30参考文献……………………………………………………………………………………31

附录…………………………………………………………………………………………32

1绪论

1.1数控系统发展简史

1.1.1数控NC阶段

早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不打，不能适应机床实时控制的要求。

人们采用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIREDNC），简称为数控（NC）。

这个阶段历经了三代发展：

第一代NC是电子管NC。

它是1948年美国怕森兹公司为研制新型直升机桨叶，在MIT的协助下，于1952年完成的。

由电子管、继电器、模拟电路构成的三坐标连续轨迹控制的数控铣床，用作数控机床的原型机或样品机。

第二代NC是晶体管NC。

1958年，晶体管取代了电子管，并广泛采用印制线路板。

第三代NC是采用小规模集成电路的NC。

1965年的三代—小规模集成电路。

1.1.2计算机数控（CNC）阶段

通用小型计算机已出现并成批生产，于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（NCN）阶段（把计算机前面应有的“通过”两个字省略了）。

到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件—运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。

到1974年，微处理器被应用于数控系统。

这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕，不如采用微处理器经济合理，而且当时的小型机可靠性也不理想。

早期的处理器的速度和功能虽还不高，但可以通过多处理器结构来解决。

由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。

到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。

数控系统从此进入了基于PC的阶段。

计算机数控阶段也经历了三代：

即1970年的第四代—小型计算机；1974年的第五代—微处理器和1990年的第六代—基于PC。

1.1.3数控技术未来发展方向

基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统厂家会走上这条道路。

至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程和联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。

PC机所具有的友好的人机界面将普及到所有的数控系统，远程通讯、远程诊断和维修将更加普遍。

日本、欧盟和美国等针对开放式的CNC。

要求数控系统高速处理并计算出伺服电机的移动量，并要求伺服电机能快速地做出反应。

为使在极短的空程内达到高速度和在高行程速度下保持高定位精度，必须具备高加、减速度和高精度的位置检测系统和伺服品质。

通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来提高极度。

随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。

（a）用自适应控制技术。

数控系统能检测过程中的一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。

（b）引入专家系统指导加工。

将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律与特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库伟支撑，建立具有人工智能的专家系统。

当前，已开发出来模糊逻辑控制和带自学习功能的人工神经网络电火花加工数控系统。

（c）引入故障诊断专家系统。

当数控机床某部分出现故障时，故障诊断专家系统会进行判断、反馈，产生报警，或显示故障代号、故障部位等信息。

（d）智能化数字伺