输出轴仿真加工毕业论文

立式钻削中心主轴系统结构设计 论文编号:JX472 有设计图，论文字数:19933,页数:64 有开题报告，任务书 摘要 随着数控技术的发展，传统的立式钻床、铣床等设备并不能满足高加工精度，高加工效率，高速加工的加工要求。为此，在传统的立式钻床、铣床与新型数控机床技术的基础上，开发了以钻削为主，并兼有攻丝、铣削等功能，且备有刀库并能够自动更换刀具来对工件进行多工序加工的数控机床—钻削中心。 本文主要针对钻削中心的主轴系统进行设计。在本设计中，主轴调速取消了齿轮变速机构，而是由交流电动机来调速；主轴与电机轴之间采用多楔带传动；主轴内部刀具的自动夹紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术；主轴的垂直进给采用了半闭环伺服进给系统；主轴的支承采用了适应高刚度要求的轴承配置。 总之，通过对主轴系统的设计，使系统满足了钻削中心高效、高加工精度的要求。 关键词 数控技术 钻削中心 主轴系统 Abstract With the development of NC technology, the traditional vertical drilling, milling machine and other equipment and can not meet the high precision machining, Processing high-efficiency, high-speed machining requirements. Therefore, in the traditional vertical drilling machine, CNC milling machine and new technology on the basis of developing a drilling mainly, and both tapping, milling, and other functions, With cutting tool can automatically replace the multi-process workpiece machining CNC machine tools – Drilling Center. This paper is concerned with the drilling spindle system design. In this design, the spindle speed of the complete elimination of the variable speed gear, and a fully by the AC motor is to be achieved. Wedge Belt Drive is used between spindle and motor shaft. Internal spindle automatic tool clamping, the use of a disc spring with pressure transmission technology;The vertical axis feed using a semi-closed-loop servo control system; The supporting of spindle uses high stiffness requirements of the bearing arrangement. In short, through the spindle system design, allowing the system to meet the drilling center efficient, high-precision processing of the request. Keywords NC technology Drilling Center spindle system 目录 摘要I Abstract II 第1章 绪论 1 数控技术发展状况及发展趋势 1 概述 1 数控技术国内外发展现状 2 数控系统的发展趋势 2 课题研究的目的与意义 5 设计方案的确定 6 第2章 钻削中心主轴部件结构设计 7 主轴的结构设计 7 主轴的基本尺寸参数的确定 7 主轴端部结构 8 主轴刀具自动夹紧机构 9 主轴的验算 11 主轴材料和热处理的选择 15 主轴传动的设计 16 传动方式的选择 16 多楔带带轮的设计计算 17 多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定 19 传动件在主轴上的位置 20 主轴电动机的选择 21 主轴轴承 22 主轴轴承的选用 22 主轴轴承的配置 24 滚动轴承调整和预紧方法 24 主轴轴承的润滑 25 碟形弹簧的计算 27 钻削力分析 27 碟形弹簧设计计算 29 碟形弹簧的校核 31 气缸的设计计算 33 气缸的结构设计 33 气动回路的选择 37 第3章 主轴进给系统的设计 39 概述 39 伺服进给系统的组成 39 伺服进给系统的类型 39 进给系统设计计算 41 主要参数的设定 41 切削力的估算 41 滚珠丝杠副设计计算 42 丝杠的校核 45 选伺服系统和检测装置 47 伺服电机计算 47 结论49 致谢50 参考文献 51 附录1 52 附录2 57 以上回答来自:

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机械毕业设计论文 题目如下 详情请查看 工艺-“填料箱盖”零件的工艺规程及钻孔夹具设计+工艺-CA6140机床后托架加工工艺及夹具设计+工艺-CA6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计+工艺-MG132320-W型采煤左牵引部机壳的加工工艺规程及数控编程+工艺-MG250591-WD型采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程及数控编程+工艺-SSCK20A数控车床主轴和箱体加工编程+工艺-WHX112减速机壳加工工艺及夹具设计+工艺-X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计+工艺-X5020B立式升降台铣床拔叉壳体工艺规程制订+工艺-Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计+工艺-回转盘工艺规程设计及镗孔工序夹具设计+工艺-加工涡轮盘榫槽的卧式拉床夹具+工艺-壳体的工艺与工装的设计+工艺-支承套零件加工工艺编程及夹具+机电一体化-PLC控制电梯+机电一体化-T6113电气控制系统的设计+机电一体化-连杆平行度测量仪+模具-五金-笔记本电脑壳上壳冲压模设计+模具-五金-冲大小垫圈复合模+模具-五金-带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计+模具-五金-盖冒垫片+模具-五金-湖南Y12型拖拉机轮圈落料与首次+模具-五金-护罩壳侧壁冲孔模设计+模具-五金-空气滤清器壳正反拉伸复合模设计+模具-注塑-wk外壳注塑模实体设计过程+模具-注塑-PDA模具设计+模具-注塑-底座注塑模+模具-注塑-电流线圈架塑料模设 计+模具-注塑-对讲机外壳注射模设计+模具-注塑-阀销注射模设计+模具-注塑-方便饭盒上盖设计+模具-注塑-肥皂盒模具设计+模具-注塑-闹钟后盖毕业设计+模具-注塑-普通开关按钮模具设计+模具-注塑-软管接头模具设计+模具-注塑-手机充电器的模具设计+模具-注塑-鼠标上盖注射模具设计+模具-注塑-塑料挂钩座注射模具设计+模具-注塑-塑料架注射模具设计+模具-注塑-小电机外壳造型和注射模具设计+模具-注塑-斜齿轮注射模+模具-注塑-心型台灯塑料注塑模具毕业设计+模具-注塑-旋纽模具的设计+模具-注塑-牙签合盖注射模设计+模具-注塑-游戏机按钮注塑模具设计+设计-8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计+设计-102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计+设计-200米液压钻机变速箱的设计+设计-“包装机对切部件”设计+设计-C618数控车床的主传动系统设计+设计-CA-20地下自卸汽车工作、转向液压系统+设计-CG2-150型仿型切割机+设计-DTⅡ型皮带机设计+设计-GBW92外圆滚压装置设计+设计-NK型凝汽式汽轮机调节系统的设计+设计-PLC控制机械手设计+设计-SPT120推料装置+设计-T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计+设计-XQB小型泥浆泵的结构设计+设计-YZJ压装机整机液压系统设计+设计-板材送进夹钳装置+设计-棒料切割机+设计-播种机设计+设计-铲平机的设计+设计-车载装置升降系统的开发+设计-大模数蜗杆铣刀专用机床设计+设计-大型制药厂热电冷三联供+设计-大型轴齿轮专用机床设计+设计-大直径桩基础工程成孔钻具+设计-带式输送机自动张紧装置设计+设计-单级圆柱齿轮减速器+设计-地下升降式自动化立体车库+设计-电液比例阀设计+设计-钉磨机床设计+设计-多功能自动跑步机+设计-隔水管横焊缝自动对中装置+设计-隔振系统实验台总体方案设计+设计-基于ProE的装载机工作装置的实体建模及运动仿真+设计-集成电路塑封自动上料机机架部件设计及性能试验+设计-绞肉机的设计+设计-经济型的数控改造+设计-卷板机设计+设计-磨粉机设计+设计-某大型水压机的驱动系统和控制系统+设计-普通钻床改造为多轴钻床+设计-桥式起重机小车运行机构设计+设计-乳化液泵的设计+设计-三自由度圆柱坐标型工业机器人设计_1+设计-双柱式机械式举升机设计+设计-拖拉机变速箱体上四个定位平面专用夹具及组合机床设计+设计-外圆磨床设计+设计-涡轮盘液压立拉夹具+设计-巷道堆垛类自动化立体车库+设计-巷道式自动化立体车库升降部分+设计-小型轧钢机设计+设计-校直机设计+设计-液压绞车设计+设计-液压式双头套皮辊机+设计-玉米脱粒机设计减速器的整体打散分级机总体及机架设计设计 膜片式离合器的设计 冰箱调温按钮塑模设计洗衣机行星齿轮减速器的设计手机外壳造型及设计 插秧机系统设计 精密播种机 知识竞赛抢答器多用途气动机器人结构设计 运输升降机的自动化设计 车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计 双铰接剪叉式液压升降台的设计 卧式钢筋切断机的设计 YQP36预加水盘式成球机设计 模具导向定位机构 工程钻机 的 设 计模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析轴类零件机械加工工艺规程设计组合机床主轴箱及夹具设计压燃式发动机油管残留测量装置设计基于普通机床的后托架及夹具设计开发300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造锡林右轴承座组件工艺及夹具设计生产线上运输升降机的自动化设计DTⅡ型固定式带式输送机的设计 知识竞赛抢答器PLC设计万能外圆磨床液压传动系统设计管套压装专机可调速钢筋弯曲机的设计出租车计价器系统设计FXS80双出风口笼形转子选粉机搅拌器的设计金属切削加工车间设备布局与管理连杆零件加工工艺螺旋千斤顶设计支架零件图设计C616型普通车床改造为经济型数控车床R175型柴油机机体加工自动线上多功能气压机械手惰轮轴工艺设计和工装设计平面关节型机械手设计斜联结管数控加工和工艺CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计CA6140杠杆加工工艺X5020B立式升降台铣床拨叉壳体XK5040数控立式铣床及控制系统设计XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计Y32-1000四柱压机液压系统设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器设计传动齿轮工艺设计齿轮架零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计柴油机连杆的加工工艺叉杆零件拨叉零件工艺分析及加工毕业设计 酒瓶内盖塑料模具设计ZUO半自动液压专用铣床液压系统设计Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工端面齿盘的设计与加工二级直齿轮减速器设法兰零件夹具设计分离爪工艺规程和工艺装备设计杠杆工艺和工装设计g杠杆设计过桥齿轮轴机械加工工艺规程后钢板弹簧吊耳的工艺和工装设计活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计汽车半轴滤油器支架模具设计渐开线涡轮数控工艺及加工减速箱体工艺设计与工装设计机座工艺设计与工装设计机械手的设计青饲料切割机设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计一用于带式运输机上的传动及减速装置十字接头零件分析输出轴工艺与工装设计数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计数控机床自动夹持搬运装置套筒机械加工工艺规程制订椭圆盖板的宏程序编程与自动编程斜齿圆柱齿轮减速器装配图及其零件图型星齿轮的注塑模设计轴向柱塞泵设计总泵缸体加工组合件数控车工艺与编程组合铣床的总体设计和主轴箱设计同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计环面蜗轮蜗杆减速器 笔盖的模具设计盒形件落料拉深模设计放音机机壳注射模设计气门摇臂轴支座Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计内循环式烘干机总体及卸料装置设计MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计Φ1200熟料圆锥式破碎机（总体设计与回转部件）PF455S插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改善设计FXS80双出风口笼形转子选粉机螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计AWC机架现场扩孔机设计制冷专业毕业设计(家用空调)水闸的设计（土木工程）钻法兰四孔夹具宣化某毛纺厂废水处理工程电 流 线 圈 架 塑 料 模 设 计支架零件图设计斜联结管数控加工和工艺01卧式钢筋切断机的设计09SF500100打散分级机总体及机架设计11YQP36预加水盘式成球机设计015盒形件落料拉深模设计18设计-插秧机系统设计19-工程钻机 的 设 计21设计机床-车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计23设计-精密播种机26手机外壳造型及设计步骤文档27轴类零件机械加工工艺规程设计34 生产线上运输升降机的自动化设计36 知识竞赛抢答器PLC设计37 双铰接剪叉式液压升降台的设计41 多用途气动机器人结构设计46 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计55 模具-冰箱调温按钮塑模设计56 模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析56 模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析65 膜片式离合器的设计68 减速器的整体设计108放音机机壳注射模设计108放音机机壳注射模设计111气门摇臂轴支座300×400数控激光切割机XY工作台部C616型普通车床改造为经济型数控车床CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计CA6140杠杆加工工艺DTⅡ型固定式带式输送机的设计FXS80双出风口笼形转子选粉机JLY3809机立窑（加料及窑罩部件）设计JLY3809机立窑(窑体及卸料部件)MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计PF455S插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改善设计R175型柴油机机体加工自动线上多功能气压机械手X5020B立式升降台铣床拨叉壳体XK5040数控立式铣床及控制系统设计XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计Y32-1000四柱压机液压系统设计Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造ZUO半自动液压专用铣床液压系统设计Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计Φ1200熟料圆锥式破碎机酒瓶内盖塑料模具设计拨叉零件工艺分析及加工叉杆零件柴油机连杆的加工工艺齿轮架零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计出租车计价器系统的设计传动齿轮工艺设计带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程电 流 线 圈 架 塑 料 模 设 计端面齿盘的设计与加工惰轮轴工艺设计和工装设计二级直齿轮减速器设法兰零件夹具设计1分离爪工艺规程和工艺装备设计杠杆工艺和工装设计杠杆设计管套压装专机过桥齿轮轴机械加工工艺规程后钢板弹簧吊耳的工艺和工装设计环面蜗轮蜗杆减速器活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计机械手的设计机座工艺设计与工装设计基于普通机床的后托架及夹具的设计开发减速箱体工艺设计与工装设计渐开线涡轮数控工艺及加工金属切削加工车间设备布局与管理可调速钢筋弯曲机的设计连杆零件加工工艺滤油器支架模具设计螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计螺旋千斤顶设计内循环式烘干机总体及卸料装置设计平面关节型机械手设计汽车半轴青饲料切割机设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计-AWC机架现场扩孔机设计设计-搅拌器的设计设计一用于带式运输机上的传动及减速装置生产线上运输升降机的自动化设计十字接头零件分析输出轴工艺与工装设计数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计数控机床自动夹持搬运装置水闸的设计套筒机械加工工艺规程制订同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计椭圆盖板的宏程序编程与自动编程万能外圆磨床液压传动系统设计锡林右轴承座组件工艺及夹具设计斜齿圆柱齿轮减速器装配图及其零件图型星齿轮的注塑模设计宣化某毛纺厂废水处理工程工艺设计压燃式发动机油管残留测量装置设计知识竞赛抢答器PLC设计制冷专业毕业设计(家用空调)轴向柱塞泵设计总泵缸体加工组合机床主轴箱及夹具设计组合件数控车工艺与编程组合件数控车工艺与编程组合铣床的总体设计和主轴箱设计钻法兰四孔夹具3L-108空气压缩机曲轴零件.rar6层框架住宅毕业设计结构计算书.rar20米T梁毕业设计.rarQ3110滚筒式抛丸清理机的设计(总装、弹丸循环及分离装置、集尘器设计).rarQ3110滚筒式抛丸清理机的设计(总装、滚筒及传动机构设计).rarSF500100打散分级机内外筒体及原设计改进探讨.rarX700涡旋式选粉机.rar半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计（夹具设计）.rar半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计（镗削头设计）.rar毕业设计五层教学楼(计算书及CAD建筑图.rar单拐曲轴机械加工工艺.rar高层建筑外墙清洗机---升降机部分的设计.rar高速数字多功能土槽试验台车的设计.rar货车底盘布置设计.rar颗粒状糖果包装机设计.rar推动架”零件的机械加工工艺及.rar轴盖复合模的设计与制造.rarJX001笔盖的模具设计.rarJX002冰箱调温按钮塑模设计.rarJX003插秧机系统设计.rarJX004车床变速箱中拔叉及专用夹具设计.rarJX005乘客电梯的PLC控制.rarJX006出租车计价器系统设计.rarJX007电动自行车调速系统的设计.rarJX008电风扇旋扭的塑料模具设计.rarJX009电机炭刷架冷冲压模具设计.rarJX010电源盒注射模设计.rarJX011电织机导板零件数控加工工艺与工装设计.rarJX012多功能自动跑步机(机械部分设计).rarJX013多用途气动机器人结构设计.rarJX014放大镜模具的设计与制造.rarJX015肥皂盒模具的设计.rarJX016_GCPS—20型工程钻机.rarJX017管套压装专机结构设计.rarJX018盒形件落料拉深模设计.rarJX019后钢板弹簧吊耳的加工工艺.rarJX020环面蜗轮蜗杆减速器.rarJX021机床-S195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及夹具设计.rarJX022机床-车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计.rarJX023机油盖注塑模具设计.rarJX024机油冷却器自动装备线压紧工位装备设计.rarJX025基于AT89C2051单片机的温度控制系统的设计.rarJX026基于普通机床的后托架及夹具设计开发.rarJX027减速器的整体设计.rarJX028搅拌器的设计.rarJX029金属粉末成型液压机PLC设计.rarJX030精密播种机.rarJX031可调速钢筋弯曲机的设计.rarJX032空气压缩机V带校核和噪声处理.rarJX033拉深模设计.rarJX034螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计.rarJX035落料，拉深，冲孔复合模.rarJX036膜片式离合器的设计.rarJX037内螺纹管接头注塑模具设计.rarJX038内循环式烘干机总体及卸料装置设计.rarJX039全自动洗衣机控制系统的设计.rarJX040生产线上运输升降机的自动化设计.rarJX041实验用减速器的设计.rarJX042手机充电器的模具设计.rarJX043鼠标盖设计.rarJX044双齿减速器设计.rarJX045双铰接剪叉式液压升降台的设计.rarJX046水泥瓦模具设计与制造工艺分析.rarJX047四层楼电梯自动控制系统的设计.rarJX048塑料电话接线盒注射模设计.rarJX049塑料模具设计.rarJX050同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计.rarJX051托板冲模毕业设计.rarJX052推动架设计.rarJX053椭圆盖注射模设计.rarJX054万能外圆磨床液压传动系统设计.rarJX055卧式钢筋切断机的设计.rarJX056五寸软盘盖注射模具设计.rarJX057锡林右轴承座组件工艺及夹具设计.rarJX058心型台灯塑料注塑模具毕业设计.rarJX059新KS型单级单吸离心泵的设计.rar

近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。 2 数控机床组成结构及工作过程 本例数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成，如图1所示。图1 数控机床组成机构图输入装置可将不同加工信息传递于计算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰;目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。输出指输出内部工作参数(含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等)，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速;管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理;控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作;还对机床外部开关(行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制;对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。检测反馈装置由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。数控机床的工作过程如图2所示。图2 数控机床的工作过程框图数控加工的准备过程较复杂，内容多，含对零件的结构认识、工艺分析、工艺方案的制订、加工程序编制、选用工装及使用方法等。机床的调整主要包括刀具命名、调入刀库、工件安装、对刀、测量刀位、机床各部位状态等多项工作内容。程序调试主要是对程序本身的逻辑问题及其设计合理性进行检查和调整。试切加工则是对零件加工设计方案进行动态下的考察，而整个过程均需在前一步实现后的结果评价后再作后一步工作。试切成功后方可对零件进行正式加工，并对加工后的零件进行结果检测。前三步工作均为待机时间，为提高工作效率，希望待机时间越短越好，越有利于机床合理使用。该项指标直接影响对机床利用率的评价(即机床实动率)。 3 机床数控系统需要解决的几个问题 机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。机床控制系统选件、装配、程序编制及操作都应该比较合理，精度和稳定性都必须满足使用要求。同时为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。PLC按照逻辑条件进行顺序动作或按照时序动作，另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行联锁保护动作的控制，PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制的主要产品,在机床的电气控制中应用也比较普遍。 在实际控制中如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数必须能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。尽管使用编程器可以方便快速地改变原设定参数，但编程器一般不能交现场操作人员使用;所以，应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。另外为了防止电压过高损坏PLC，电源输入端加上压敏电阻。为了防止过热, PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。在元件间留有适当的空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降温。此外，为保证控制系统的安全与稳定运行，还应解决控制系统的安全保护问题，如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。 4 永宏FBs系列PLC的NC机床定位伺服控制系统分析 数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为:产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。数控机床的功能部件对机床的功能扩展和性能的提升起着极为重要的作用，因此，它不同于一般配套件和附件的选用，不仅须与数控机床的整体结构谐和协调，融入整机系统具有最佳的匹配性能，而且还能很好地彰显出该数控机床的个性化特征。用于高速化的数控系统不能仅是提高数据处理能力，而是应具备热误差补偿单元以及能实现速度前瞻控制、位置环前馈控制和加减速平稳控制等先进控制技术的功能。所以必须选择稳定可靠的控制单元才能保证数控机床正常高效运行。 鉴于以上各项要求，笔者采用台湾永宏电机股份有限公司的FBs-44MN PLC作为该机床控制主单元，该型机具有较高的性价比，体积小，使用起来非常方便，接线简捷。其编程软件WinProladder有梯形图大师之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。同时配以人机界面进行程序参数修改、设定以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。该控制系统具有可靠性高，价格便宜，结构紧凑等特点，非常适合机床的控制要求，具体控制思路如图3所示。图3 采用永宏PLC FBs-44MN 的NC 机床定位电气控制系统图可编程逻辑控制器是该机床各项功能的逻辑控制中心，集成于数控系统中，主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。由图3可以看出，系统控制中心采用永宏PLC FBs-44MN控制，并配以人机界面进行程序参数修改、设定，以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。三轴均为全数字交流伺服系统，各轴伺服电机通过连轴器带动滚珠丝杠，以移动配有直线导轨的工作台和主轴铣头，其定位准确，速度快。主轴铣头由变频器控制，根据刀具及工件和进给量，来设置主轴合理的转速，并在程序中设定它的启动停止。各轴均设二端极限传感器和原点传感器，冷却和润滑也都有异常检测，在报警灯和人机界面处显示报警信息由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。早期使用一般电机作为定位控制，由于速度不快、或者精度要求不高，所以足够应对所需场合;当机械运转为了获取效率而将速度加快时，当产品质量、精度要求越来越高时，电机停止位置的控制就不是一般电机所能达到的了。解决这一问题的最佳方法是采用NC定位控制配合步进或伺服电机作定位控制。但在过去，由于它的价格很高，而限制了它使用的普遍性，近年来由于技术的发展及成本的降低，其价位已被用户所接受，使用数量也越来越多。为配合这一趋势，永宏PLC FBs系列将目前市面上专用的NC定位控制器功能整合在PLC内部SoC芯片内，除了免掉PLC与专用NC 定位控制器之间复杂的数据交换与连结程序外，更大幅降低整体成本，为用户提供一种价廉物美、简单方便的PLC整合NC定位控制的方案。永宏PLC FBs-44MN内部的SoC芯片含有多轴高速脉冲输出以及高速硬件计数器，并且提供简易使用和设计的定位程序编辑，对于这方面的应用，更是如虎添翼、如鱼得水、得心应手了。PLC结合伺服驱动器所构成的NC闭环回路控制系统中，PLC负责发送高速脉冲命令给伺服驱动器，除了装在伺服电机的位移检测信号直接反馈到伺服驱动器外，外加位移检测器装在传动机构之后，真正反映实际位移量，并将此信号反馈到PLC 内部的高速硬件计数器，这样就可作更精确的控制，并且可避免上述半闭环回路的缺点。永宏PLC FBs系列的定位功能将市面上专用NC定位控制器整合在PLC内，使PLC与NC控制器能共享相同的数据区，而不需要作两个系统之间的数据交换与同步控制等复杂的工作，但仍可用一般常用的NC 定位控制指令(例如DRV、SPD…等)。PLC控制4轴的定位工作，并可作多轴同动控制，除了提供点对点的定位速度控制，还提供了各轴间直线插补功能。当系统应用超过4轴时还可利用永宏PLC的CPU LINK功能达到更多的定位运动控制。数控机床对位置系统要求的伺服性能包括:定位速度和轮廓切削进给速度;定位精度和轮廓切削精度;精加工的表面粗糙度;在外界干扰下的稳定性。这些要求主要取决于伺服系统的静态、动态特性。对闭环系统来说，总希望系统有较高的动态精度，即当系统有一个较小的位置误差时，机床移动部件会迅速反应。在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。 单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。伺服系统最高速度的选择要考虑到机床的机械允许界限和实际加工要求，高速度固然能提高生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从系统控制角度看也有一个检测与反馈的问题，尤其是在计算机控制系统中，必须考虑软件处理的时间是否足够。全闭环伺服系统是将位置检测元件置于被测坐标轴的终端移动部件上，以检测机械传动链中螺距误差、间隙及各种干扰所造成的传动误差，并进行反馈补偿控制，从而提高机床的位置控制精度。在全闭环伺服控制系统中，对位置检测元件和反馈元件的选择很关键。感应同步器具有精度高、重复性好、抗干扰能力强，耐油耐污及维护简单等优点，特别适合于高精度全闭环数控机床的工作场合。数控机床要求具备稳定性、快速性和准确性，而大型数控机床的机械传动装置转动惯量较大，固有频率低，要使其大大高于系统截止频率很困难，全闭环包括了该进给系统轴几乎所有不稳定的非线性因素，调整不当很容易使机床产生抖动现象。 因此数控机床全闭环伺服系统在保证快速性的基础上主要是解决机床进给运动的稳定性而获得比半闭环伺服系统高的位置精度。伺服电机的编码器将位移检测信号反馈到伺服驱动器，驱动器将输入信号的脉冲频率和脉冲数与回馈信号的频率和脉冲数，经内部的偏差计数器与频率转电压电路处理后，得到脉冲偏差值与转速误差值，这样使控制伺服电机实现高速、精密的速度与位置闭环回路处理系统。伺服电机的转速与输入信号的脉冲频率成正比，而电机的移动量则由脉冲数决定。图4是PLC控制下的伺服电机工作示意图。图4 数控机床伺服电机工作示意图5 相关程序设计与操作 PLC通过编程器输入程序，达到控制目的。由于PLC工作过程是循环，所以程序执行速度很快。另外软件故障检测设计在采用硬件设计的基础上采用软件检测外部行程开关状态，当行程开关失灵后，通过程序控制停止机床的运行，有效地减少了机床因元件失灵造成的事故。 图5是使用编程软件WinProladder编辑定位程序参数设定指令图，图6是具体操作加工程序图。图5 定位程序参数设定指令图图6 加工程序图6 结束语 我国是一个机床生产和应用大国，但数控技术的应用水平还不高，严重制约着我国制造业水平的提高。国际上的相关开发计划对我国的数控技术的发展提出了严峻的挑战，同时也带来了机遇。只有选择合适的PLC才能使定位达到预期的效果。永宏FBs系列PLC的NC定位功能在机床数控系统设计中占有重要的地位，该机床经过长期运行表明，整个系统设计合理，控制精度高，运行可靠，提高了生产的自动化水平，减小了操作人员的劳动强度。 由于采用了PLC控制，使电气部分的抗干扰能力增加，提高了机床的运行可靠性，因而增加了设备的柔性，提高了设备的使用效率。

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