數(shù)控機床電氣設(shè)計

1、論文數(shù)控機床電氣設(shè)計姓名：專業(yè)：指導(dǎo)老師：年級（春、秋）層次：學(xué)習(xí)中心、 函授站：二00七年十一月十五日精選文庫數(shù)控機床電氣設(shè)計摘要數(shù)控技術(shù)是機械加工自動化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機床的核心技術(shù)， 其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的水平，近年來，PLC 在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣， 它在控制性能、 組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC 技術(shù)的發(fā)展 , 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。在機床的實際設(shè)計和生產(chǎn)過程中，為了提高數(shù)控機床加工的精度，對其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。FBs 系列PLC 的 NC 定位功能較其它

2、 PLC 更精準，且程序的設(shè)計和調(diào)試相當方便。本文提出的是如何應(yīng)用 PLC 的 NC 定位控制實現(xiàn)機床數(shù)控系統(tǒng)控制功能的方法來滿足控制要求，在實際運行中是切實可行的。 整機控制系統(tǒng)具有程序設(shè)計思路清晰、硬件電路簡單實用、可靠性高、 抗干擾能力強， 具有良好的性能價格比等顯著優(yōu)點，其軟硬件的設(shè)計思路可供工礦企業(yè)的相關(guān)數(shù)控機床設(shè)計改造借鑒。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床、 電氣控制系統(tǒng)、 控制軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、 機電一體化、機電傳動、 電子技術(shù)、 傳感器技術(shù)、數(shù)控加工、 CAD/CAM 技術(shù)、 電力電子技術(shù)、機械設(shè)計原理、 電氣控制系統(tǒng)、 單片機、 PLC;-1精選文庫目錄第一章 緒 論 .31.1課題的來源

3、.31.2目的和意義 . 31.3機電一體化系統(tǒng)的簡介 . 31.3.1機電傳動概述 .41.3.2數(shù)控加工的概述 .41.3.3數(shù)控加工的設(shè)備 .51.4國內(nèi)外動態(tài) .71.4.1國內(nèi)研究的狀況 .71.4.2國外研究的狀況 .81.5機電一體化技術(shù)的發(fā)展與展望 .9第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計 .102.1機械部分 .102.2電氣控制系統(tǒng)方案 .11注：附圖（共七張；元器件清單1 份）-2精選文庫第一章緒 論本緒論主要是從本課題的來源、目的、意義、應(yīng)解決的主要問題及應(yīng)達到的技術(shù)要求來介紹數(shù)控機床型，并且敘述了國內(nèi)外發(fā)展概況以及存在的問題。最后簡述了本設(shè)計的指導(dǎo)思想。1.1 課題的來源隨著各種學(xué)科

4、的交叉發(fā)展， 原來的純機械加工已經(jīng)發(fā)展為機電一體化的加工機床，現(xiàn)在隨著各種控制技術(shù)的日趨完善，機電一體化的加工系統(tǒng)數(shù)控機床已經(jīng)毫無疑問成為了工業(yè)生產(chǎn)的主力裝備。一方面，調(diào)查表明，我國要成為“世界工廠”，需要培訓(xùn)和造就數(shù)十萬數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的操作人員、編程人員和維修人員，另一方面，來自機電一體化專業(yè)在實踐方面對于專門的教學(xué)用的儀器設(shè)備的需求，是本課題產(chǎn)生的主要的原因。1.2 目的和意義本方案用于實驗所需的數(shù)控機床。主要用于學(xué)校、工廠、以及科研所用，可用于數(shù)控機床，數(shù)控編程， 數(shù)控原理實驗與培訓(xùn)。 本課題是要求在指導(dǎo)的情況下通過查閱相關(guān)的內(nèi)容的資料并進行總體方案的設(shè)計（包括機械總體結(jié)構(gòu)， 電氣控制

5、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和控制軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計）進而最終完成適合實驗使用的數(shù)控機床。該機床能實現(xiàn)單軸定位及兩軸聯(lián)動聯(lián)動，從而可以完成對塑料制品的銑、鉸等基本的切削運動，并能加工形狀簡單的零件。1.3 機電一體化系統(tǒng)的簡介機電一體化技術(shù)的基本概念是指將機械學(xué)、電子學(xué)、信息處理和控制及專用軟件等當代各種新技術(shù)進行綜合集成的一種群體技術(shù)。機電一體化系統(tǒng)主要有五個組成部分 : 動力、機構(gòu)、執(zhí)行器、計算機和傳感器, 組成一個功能完善的柔性自動化系統(tǒng) , 其中計算機、傳感器和計算機軟件是機電一體化技術(shù)的重要組成要素。機電一體化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能多、效率高、精度高、能耗低的特點, 與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品比較 , 機電一體

6、化產(chǎn)品至少有以下三個優(yōu)點。(1) 原有的機構(gòu)產(chǎn)品中增加信息處理裝置及相應(yīng)軟件 , 來替代原有產(chǎn)品的部分機械控制機構(gòu) , 不僅提高了自動化程度 , 而且能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量 , 同時也降低了生產(chǎn)成本 , 提高經(jīng)濟效益。-3精選文庫(2) 以機電一體化技術(shù)為主的新型產(chǎn)品 , 與原機械產(chǎn)品相比 , 不僅結(jié)構(gòu)簡單 ,而且功能更加豐富 , 精度也得到提高。(3) 將電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來,形成綜合性優(yōu)勢 , 可開發(fā)出具有多種功能、智能化的高新技術(shù)產(chǎn)品。機電傳動概述機電傳動就是指以電動機為原動機驅(qū)動生產(chǎn)機械的系統(tǒng)之總稱。 它的目的就是電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動，

7、 停止以及速度控制， 完成各種生產(chǎn)工藝過程的要求，保證生產(chǎn)過程的正常進行。機電傳動控制系統(tǒng)發(fā)展愈來愈高?，F(xiàn)在機電傳動機控制系統(tǒng)由微型操縱桿， 敏感元件，計算機，伺服機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。當操縱它時， 電傳系統(tǒng)立刻將機械動作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?經(jīng)計算機計算放大后，通過電機使執(zhí)行機構(gòu)動作。電傳操縱系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，體積和重量小，易于安裝和維修、操縱靈敏度高，無滯后現(xiàn)象。由于可以敷設(shè)多條電纜， “生存力”大大增強。但就機電傳動而言， 它的發(fā)展大體上經(jīng)歷了成組拖動，單電機拖動和多電機拖動三階段。控制期間經(jīng)過了四階段：1. 接觸器與繼電器 ;2. 電機放大機控制 ;3. 磁放大器，大功率可控水銀

8、整流器 ;4. 計算機數(shù)字控制 CNC。就本次設(shè)計而言 , 系統(tǒng)的驅(qū)動部分采用了步進電機驅(qū)動，控制部分采用比較先進的微機與 PLC控制。數(shù)控加工的概述數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上進行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機床加工與傳統(tǒng)機床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。 以下是數(shù)控加工的特殊之處：1. 工序集中： 數(shù)控機床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫，換刀過程由程序控制自動進行，因此，工序比較集中。工序集中帶來巨大的經(jīng)濟效益：a) 減少機床占地面積，節(jié)約廠房。b) 減少或沒有中間環(huán)節(jié)（如半成品的中間檢測、暫存搬運等） ，既省時間又省人力。2. 加工自動化：數(shù)控機床加工時，不需人工

9、控制刀具，自動化程度高。帶來-4精選文庫的好處很明顯 :a). 對操作工人的要求降低：一個普通機床的高級工，不是短時間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而一個不需編程的數(shù)控加工操作工人培養(yǎng)時間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會編寫簡單的加工程序） 。并且，數(shù)控工在數(shù)控機床上加工出的零件比普通工在傳統(tǒng)機床上加工的零件精度要高、時間要省。b). 降低了工人的勞動強度：數(shù)控工人在加工過程中，大部分時間被排斥在加工過程之外，非常省力。c).產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：數(shù)控機床的加工自動化，免除了普通機床上工人操作時所產(chǎn)生的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性。d). 加工效率高：數(shù)控機床的自動換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動

10、生產(chǎn)率。3. 柔性化程度高；傳統(tǒng)的通用機床，雖然柔性好，但效率低下；而傳統(tǒng)的專機，雖然效率很高，但對零件的適應(yīng)性很差，剛性大，柔性差，很難適應(yīng)市場經(jīng)濟下的激烈競爭帶來的產(chǎn)品頻繁改型。只要改變程序， 就可以在數(shù)控機床上加工新的零件，且又能自動化操作，柔性好，效率高，因此數(shù)控機床能很好適應(yīng)市場競爭。4. 加工能力強： 數(shù)控機床能精確加工各種輪廓， 而有些輪廓在普通機床上無法加工。數(shù)控機床特別適合以下場合：a). 不許報廢的零件。b). 新產(chǎn)品研制。c). 急需件的加工。數(shù)控加工的設(shè)備數(shù)控加工所使用的主要設(shè)備- 數(shù)控機床是信息技術(shù)與機械制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表了現(xiàn)代基礎(chǔ)機械的技術(shù)水平與發(fā)展趨勢。數(shù)

11、控機床具有以下明顯特點：1）. 適合于復(fù)雜異形零件的加工。2）. 實現(xiàn)計算機控制，排除人為誤差。3）. 通過計算機軟件可以實現(xiàn)精度補償和優(yōu)化控制。4）. 加工中心、車削中心、磨削中心、電加工中心等帶有刀具庫并具有換刀功能，從而減少了人工裝夾的次數(shù)，提高了加工精度。-5精選文庫5）. 數(shù)控機床使機械加工設(shè)備增加了柔性化的特點。柔性加工不僅適合于多品種、中小批量生產(chǎn)也適合于大批量生產(chǎn)，且能交替完成兩種或更多種不同零件的加工，增加了自動變換工件的功能，可實現(xiàn)夜間無人看管的操作。由幾臺數(shù)控機床（加工中心）組成的柔性制造系統(tǒng)（FMS）具有更高柔性的自動化制造系統(tǒng)，包括加工、裝配和檢驗等環(huán)節(jié)。 數(shù)控機床可

12、劃分為三個層次：1）. 高檔型數(shù)控機床：是指可以進行復(fù)雜形狀的加工，具有多軸控制或工序集中、自動化程度高、高度柔性的數(shù)控機床。2）. 普及型數(shù)控機床：具有人機對話功能，應(yīng)用較廣，價格適中，通常稱之為全功能數(shù)控機床。3). 經(jīng)濟型數(shù)控機床：結(jié)構(gòu)簡單，精度中等，但價格便宜，僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件。選用數(shù)控機床需遵循的原則是：1）. 實用性：是指明確數(shù)控機床來解決生產(chǎn)中的哪一個或哪幾個問題。2）.  經(jīng)濟性：是指所選用的數(shù)控機床在滿足加工要求的條件下，所支付的代價是最經(jīng)濟的或者是較為合理的。3）. 可操作性：用戶選用的數(shù)控機床

13、要與本企業(yè)的操作和維修水平相適應(yīng)。4). 穩(wěn)定可靠性：是指機床本身的質(zhì)量，選擇名牌產(chǎn)品能保證數(shù)控機床工作時的穩(wěn)定和可靠。PLC（可編程邏輯控制器）發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展的趨勢PLC發(fā)展到現(xiàn)在共經(jīng)歷了四代?，F(xiàn)在的PLC采用 16 位以上的微處理器作為CPU外，內(nèi)存容量更大，還可以將墮胎 PLC連接起來，實現(xiàn)資源共享; 還可以直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng)；變成語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等還可以使用高級語言；外設(shè)多樣化，可以配置CRT和打印機等。目前國內(nèi)外用于這方面控制系統(tǒng)的PLC主要是由幾大主要生產(chǎn)商提供的。即：Siemens(GER),GE(U.S),Rockwell(U.S),Mits

14、ubishi(Jap),Omron(Jap)這幾家主要的 PLC供應(yīng)商占據(jù)了 PLC市場的 75%80%?，F(xiàn)在的主要的 PLC的廠商都集中在日本和美國等發(fā)達國家， 國內(nèi)生產(chǎn)和制造 PLC的工藝技術(shù)都還落后于這些國家。其發(fā)展的趨勢是：1、人機界面更加友好PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平， 多數(shù) PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)-6精選文庫軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前， PLC網(wǎng)絡(luò) IPCCRT的模式被廣泛應(yīng)用。2 、網(wǎng)絡(luò) 通訊 能力大 大加強PLC 廠家 在原來C

15、PU 模板上提供物理層RS232/422/485 接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈， 現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。3、開放性和互操作性大大發(fā)展PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢， 這已被各廠商所認識。4、PLC的功能進一步增強，應(yīng)用范圍越來越廣泛PLC 的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越應(yīng)用于過程控制方面，有

16、人統(tǒng)計，除石化過程等個別領(lǐng)域，PLC均有成功能應(yīng)用， PLC在相當多的應(yīng)用取代了昂貴的 DCS，從而使原來 PLC（順序控制） DCS（過程控制）的模式變成 PLCIPC 模式。5、工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對PLC有重要影響，以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進控制領(lǐng)域。目前的挑戰(zhàn)在于 :1）. 硬件上如合適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境；2）. 通訊機制如何提高其可靠。以太網(wǎng)能否順利進入工控領(lǐng)域，還存在爭論。 但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應(yīng)用卻日益增多，適應(yīng)這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應(yīng)以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。從 PLC的發(fā)展趨勢來看， PLC控制技術(shù)將成為今后工業(yè)自動化的主要

17、手段。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中， PLC技術(shù)、機器人技術(shù)、核 CAD/CAM技術(shù)將成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。1.4 國內(nèi)外動態(tài)國內(nèi)研究的狀況近十幾年來，我國各級政府在工業(yè)控制計算機及其系統(tǒng)，可編程序邏輯控-7精選文庫制器（ PLC）、數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)機器人等技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都曾列入重點發(fā)展規(guī)劃，各項都有上千萬元的投資， 但真正能形成規(guī)模性產(chǎn)品生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)卻寥寥無幾，在國內(nèi)市場的占有率不足 10。跟蹤研究國外先進技術(shù)的發(fā)展、加大市場調(diào)研力度是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)中的一個嚴肅的課題， 不能不引起各層次決策者重視和積極支持。外資企業(yè)進入我國市場時，在市場調(diào)研方面的資金投入是驚人的重視。相比之下，我國各級政府、

18、各企事業(yè)特別是國營企業(yè)在跟蹤研究和市場調(diào)研方面的投入?yún)s重視得不夠。同時機電一體化技術(shù)涉及的領(lǐng)域廣泛，不可能全面發(fā)展。 就可編程序邏輯控制器 （ PLC）而論， 80 年代末 90 年代初我國有三十多家企事業(yè)單位小批量生產(chǎn)中低檔產(chǎn)品系列。面對年需求量十幾萬臺整機產(chǎn)品的龐大市場需求，大多數(shù)國內(nèi)的企事業(yè)單位都未能越過國外大型企業(yè)的競爭壁壘，沒有一家企業(yè)能達到規(guī)模性產(chǎn)業(yè)，紛紛退出競爭，國外企業(yè)幾乎獨霸了市場。數(shù)控機床是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。在整個機床行業(yè)不景氣的時期，數(shù)控機床的發(fā)展一枝獨秀， 最近幾年，我國數(shù)控機床無論在產(chǎn)量、品種還是在高檔機床的生產(chǎn)方面發(fā)展很快。自

19、1999 年以來，機床行業(yè)出現(xiàn)了止滑回升的好勢頭， 尤其是隨著數(shù)控機床產(chǎn)品的開發(fā)， 質(zhì)量和品質(zhì)可靠性的提高所取得的顯著成效，增長較快。 2003 年數(shù)控機床出口額同比增長了 15.87%。數(shù)控機床已經(jīng)成為了當代機械行業(yè)的主流裝備。 如國內(nèi)的北京第一機床廠就與大連理工大學(xué)等高校合作生產(chǎn)出 XK4860 五坐標數(shù)控螺旋槳銑床等國內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)控機床。但隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展， 數(shù)控機床生產(chǎn)遠滿足不了市場需求， 國產(chǎn)數(shù)控機床僅占我國總消費額的 50%左右。臺灣、日本成為我國大陸數(shù)控機床進口的主要來源地。國外研究的狀況目前國際先進制造業(yè)不斷改善自動控制系統(tǒng)、 提高傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)水平和市場競爭力；機電一體

20、化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整， 各行業(yè)不斷融合， 數(shù)控技術(shù)趨于模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、 多媒體和智能化。 現(xiàn)場總線是當前自動化控制與儀器儀表領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的第一熱點。 電力電子技術(shù)成為改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)， 它拓寬了微電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，為機電一體化、新能源技術(shù)、核技術(shù)、航天技術(shù)、超導(dǎo)應(yīng)用、激光裝置、生物工程、新材料技術(shù)提供了高性能、高精度、高效率和高質(zhì)量小型的電控設(shè)備和電源設(shè)備， 成為發(fā)展高新技術(shù)的基礎(chǔ)。 工業(yè)發(fā)達國家應(yīng)用機電一體化技術(shù)已十分廣泛， 不僅在單機產(chǎn)品中占有重要位置， 而且在生產(chǎn)制造系統(tǒng)內(nèi)也十-8精選文庫分活躍。例如，計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）、快 速成型制造系統(tǒng)（ RPM）、智能制造系統(tǒng)（ I

21、MS）等。機電一體化產(chǎn)品模塊化的發(fā)展促進了新產(chǎn)品的開發(fā)，品種不斷增多，花樣不斷翻新，縮短了開發(fā)周期。以驅(qū)動為核心的驅(qū)動模塊單元（簡稱 D），以伺服為核心的運動控制模塊單元（簡稱M），以二根導(dǎo)線把各功能單元連接起來的總線或現(xiàn)場總線等，已形成了標準化的產(chǎn)品。智能制造技術(shù)是21 世紀機電一體化技術(shù)的重點發(fā)展領(lǐng)域。所謂智能制造技術(shù)是指90 年代初由日本發(fā)起的“智能制造系統(tǒng)”（IMS）國際合作研究計劃提出的技術(shù)。這個合作研究組織包括日、美、歐盟、澳大利亞等，計劃在十年中投資10 億美元，設(shè)立 100 個研究開發(fā)項目， 開展智能制造的前期研究工作， 目標是開發(fā)出能使人和智能設(shè)備都不受操作者和國界限制的合作

22、系統(tǒng)。 而數(shù)控加工的主力設(shè)備數(shù)控機床技術(shù)在國外的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出五大特點：1. 高速、高效和復(fù)合加工機床發(fā)展迅速2. 機床更強調(diào)安全和環(huán)保要求3. 功能部件發(fā)展迅速，已形成完整配套件產(chǎn)業(yè)4. 控制系統(tǒng)功能更加完善、強大，開放式結(jié)構(gòu)趨勢明顯5. 機床的外觀、質(zhì)量水平更高。1.5 機電一體化技術(shù)的發(fā)展與展望(1). 數(shù)控化和綜合化將先進的計算機及多種控制技術(shù)手段、以及高精度和自動化的工件定位系統(tǒng)相結(jié)合，從而形成研制和生產(chǎn)的加工中心，已成為數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。(2). 小型化和組合化國外已把切割銑削和模具沖壓多種加工方法組合在一臺機床上，制成多功能的沖床， 它兼有切割銑削的多功能性和沖壓加

23、工的高速高效的特點，可完成切割銑削復(fù)雜外形、打孔、打標、劃線等加工任務(wù)。-9精選文庫第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，包括以下幾個要素：機械本體、能源部分、測試傳感部分、驅(qū)動裝置、控制及信息處理單元，各要素之間通過接口相聯(lián)系。2.1 機械部分機械部分設(shè)計與分析將根據(jù)機械設(shè)計原理提出幾種機械設(shè)計方案，并對這些方案進行比較選擇，闡明設(shè)計方案選擇的理由以及所采用方案的特點；同時， 就設(shè)計過程闡述本人對有關(guān)設(shè)計的一些表述 . 本設(shè)計是一個主要用于教學(xué)實驗用的數(shù)控銑床系統(tǒng)， 是要對零件進行銑削加工的。 我們要論證教學(xué)實驗用的數(shù)控銑床系統(tǒng)的總體方案，就需要對該系統(tǒng)有一個整體的了解。要進行總體

24、方案論證， 先要熟悉設(shè)計參數(shù)，我們才能以此為依據(jù)進行取舍。下面就是我這次設(shè)計的參數(shù)。實驗用的數(shù)控銑床系統(tǒng)，其工作參數(shù)如下：機床尺寸（寬×長×高）：760×1475×1400(××)；最大加工范圍(X×Y×Z)：400×300×150( ×× ) ；主軸電機功率：60 (W)；主軸轉(zhuǎn)速：3000 (r/min)平；工作臺尺寸 160×160 (×)；空間加工范圍 170×160( × ) ；工作臺最大承重 s50( ) ；工作速度 :0

25、5( min)快速移動速度 8 min ；數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)形式有很多，通過對其主要的結(jié)構(gòu)形式的分析，大體上最常見的可分為如下兩類：<1>工件沿 X 坐標方向移動的類型，這類機床主要采用的是龍門式結(jié)構(gòu)，其工作的原理為： 工作臺沿 X 方向移動。而 Y 坐標則為打印頭在由雙立柱及橫梁構(gòu)成的龍門上的運動，既可用于二、三坐標作平面銑削，又可以擴展為四坐標機床用于切割管件和型材， 還能構(gòu)成五坐標機床加工空間曲面。這類機床的規(guī)格尺寸較大。另外工件沿 X 坐標方向移動式結(jié)構(gòu)還有兩種懸臂式的結(jié)構(gòu) , 一者是為工作臺沿 X坐標方向移動， 另一者為工件及夾具同時沿 X坐標方向移動， 其規(guī)格尺寸都比龍門式

26、的要小。<2>工件沿 X,Y 二坐標方向移動的類型這類機床多為單純用于切割的二、三坐標機床，其切割頭懸臂伸出，在水平面內(nèi)并無移動；而工件則可以沿X、Y 兩個方向運動，這類機床的結(jié)構(gòu)比較簡單，規(guī)格尺寸也較小，最大2000x1500-10精選文庫（mm×mm）。工件沿二坐標方向移動的類型又可分為十字工作臺式和工件與夾具移動式兩種；前者工件與工作臺連動，規(guī)格更小些；后者規(guī)格尺寸稍大，工作臺固定不動，而工件則由夾具夾持著移動， 大多是與自動沖裁技術(shù)結(jié)合在一起成為可完成切割銑削，沖裁等多種加工功能的多功能機床。2.2 電氣控制系統(tǒng)方案要實現(xiàn)對機電一體化的數(shù)控機床的有效控制，這樣的電

27、氣控制系統(tǒng)有多種方案可以選擇。其中最主要的是采用：<1>采用單片機的控制系統(tǒng)；<2>采用了集成 DSP芯片的控制板與PC機相聯(lián)系的控制系統(tǒng)；<3>采用 PLC與 PC機相聯(lián)系的控制系統(tǒng)。各控制系統(tǒng)方案的特點與比較：<1>采用單片機的控制系統(tǒng)所謂的單片機即是一塊集成了CPU、RAMROM(EPROM或EEPROM)、定時 / 計數(shù)器、時鐘、多種功能的串行和并行 I/O 口的芯片。如 Intel 公司的 8031 系列等。除了以上基本功能外，有的單片機還集成有 A/D、D/A，如 Intel 公司的 8098 系列。概括起來說，單片機具有如下特點：（ 1）可靠性好。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般通用 CPU；程序指令，常數(shù)，表格固化在 ROM中不易破壞；許多信號通道 都在一個芯片內(nèi)部，故可靠性高。（ 2）易于擴展。片內(nèi)具有計算機正常運行所必須的部件，芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、 串行 I/O 管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。（ 3）控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有豐富的條件分支、 I/O 口的邏輯操作以及位處理指令。一般來說，單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。（ 4）單片機一般采用了面向控制的指令。（ 5）價