數控技術課程設計111new

1、中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 題 目： 數控技術課程設計 基于PLC的主軸控制系統(tǒng)設計 指導教師： 馬維金 職稱: 教授 陸春月 職稱: 講師 2012年12月28日目 錄一.概述11.1 數控技術課程設計的目的11.2 原始數據和設計要求1二.主軸伺服電機的選擇12.1 伺服電機類型的選擇12.2 伺服電機的型號選擇12.3 伺服電機的技術參數2三.傳動系統(tǒng)設計2 3.1 主傳動方案擬定2四. 傳動件的估算54.1 三角帶傳動的計算5五. 動力設計135.1 主軸剛度驗算135.3 選定軸承和軸承的校

2、驗18六.主軸空間位置圖19七.主軸箱位置展開圖19八.總結20九.參考文獻211. 概述數控銑床主軸控制系統(tǒng)是用來實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，它應該對主軸傳動系統(tǒng)的轉速（速度）及變速范圍和啟動停、正反轉、加減速和位置進行有效地控制。1.1 數控技術課程設計的目的通過本課程設計的訓練，使學生在學完機床數控技術及相應的機床電器及PLC等課程之后，能夠運用所學的知識獨立完成數控車、數控銑和加工中心的進給系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)設計，從而使學生進一步加深和鞏固對所學知識的理解和掌握，并提高學生的實際操作能力。1運用所學的理論知識，進行數控系統(tǒng)設計的初步訓練，培養(yǎng)學生的綜合設計能力； 2掌握交流進給伺服驅動的

3、原理和控制方法；3掌握PLC控制系統(tǒng)設計的基本技能，具備查閱和運用標準、手冊、圖冊等有關技術資料的能力； 4基本掌握編寫技術文件的能力。1.2 原始數據和設計要求對于數控銑床，設計主軸驅動系統(tǒng)，由交流伺服電機實現(xiàn)，完成其選型計算，要求兩軸聯(lián)動，實現(xiàn)插補運算，并設計其啟動停止、正反轉、加減速和位置控制系統(tǒng)，數控系統(tǒng)的脈沖當量為0.01rad/脈沖。1 設計任務（1）主軸交流伺服電機6kw選型；（2）PLC采用三菱FX系列，設計控制程序2 設計工作量要求：（1）電路接線圖和電器件清單；（2）控制程序T形圖及其對應的程序清單；（3）編寫課程設計說明書一份。二. 主軸伺服電機的選擇2.1伺服電機類型選

4、擇伺服電機是伺服系統(tǒng)的關鍵部件，接受控制系統(tǒng)發(fā)來的進給指令信號，并將其轉變位角位移或直線位移，以驅動數控機床的進給部件實現(xiàn)所要求的運動伺服電機應滿足：（1）調速范圍寬 調速范圍指數控機床要求驅動電動機能提供的最高轉速與最低轉速之比。（2）精度高 電動機轉速要均勻，穩(wěn)定，無爬行，響應性能好。啟動或升速時要很快達到穩(wěn)定值；停止或減速時要很快準確的停下來。（3）電動機的負載特性要好（4）電動機的結構簡單，制造容易，成本低，使用維修簡單而對于主軸交流伺服電動機要求具有響應迅速、精度和效率高、負載能力強、控制性能優(yōu)越等特點。還要求其具有以下控制功能：（1） 主軸與進給的同步控制 （2） 準?？刂疲?）

5、角度分度控制（4） 恒速度控制根據機床數控技術知，主軸驅動系統(tǒng)中一般使用交流異步（感應）伺服電動機，這種電機具有結構簡單，制造容量大等特點。在交流異步伺服電機中從結構上分憂帶換向器和不帶換向器的兩種，選用不帶換向器的三相感應電動機。要實現(xiàn)位置控制和速度控制。在此，主軸伺服電機的類型選擇：交流感應異步伺服電動機2.2伺服電機的型號選擇根據主軸交流伺服電機的功率為6kw，及要實現(xiàn)其啟動停止、正反轉、加減速和位置控制系統(tǒng)，則主軸電動機控制要有模擬接口（輸出模擬電壓，實現(xiàn)速度和位置控制）和串行口（二進制數據串行傳送，實現(xiàn)加減速控制），而串行口只能用FANUC主軸驅動器及其系列的主軸電動機。由數控技術課

6、程設計，查表2-47FANUC 系列交流伺服電動機的技術參數，選擇交流伺服電機的型號是：FANUC 40/3000i2.3伺服電機的技術參數1 物理參數額定功率/kw額定力矩/(N.M)最高轉速/(r/min)轉動慣量/(kg.m20質量/kg6.03830000.022512 尺寸參數外形型號外形尺寸/mmACDEFGHIJKLM174105200102363424114.313.5329031413三 電路接線圖和電器件清單3.1啟動停止、正反轉的控制3.2電路接線圖3.3電器件清單四 PLC選擇和控制程序的設計4.1PLC的選型根據要求采用三菱FX系列，則根據數控技術課程設計可查得：1 三菱FX系列的性能：型號最大開關量I/O最大模擬量I/O掃描速度/（kb/ms）用戶程序存儲器容量數據存儲器容量高級語言運動控制PLD功能FX128240.748KB3308BYY-2 由于FX系列PLC中4.2控制程序T形圖4.3控制程序的設計伺服電動機正反轉及轉速控制程序如下：五.總結六參考文獻1.范超毅.數控技術課程設計. 武漢: 華中科技大學出版社, 2007.52.范云漲.數控編程設計簡明手冊. 北京:&