本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)：基于FAUNC系統(tǒng)XH715加工中心電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-新文秘網(wǎng)

本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)：基于FAUNC系統(tǒng)XH715加工中心電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目錄/提綱：……

1、刀庫的控制、主軸控制和輔助功能等

2、動(dòng)作順序的程序控制

3、控制部件的坐標(biāo)移動(dòng)量和位置關(guān)系的變化[18]

2、可以做到零件的小批量生產(chǎn)

3、因?yàn)榧庸ぞ雀?，所以生產(chǎn)的零件尺寸誤差小

4、由于操作技術(shù)的數(shù)據(jù)化，熟練工人人數(shù)就可以減少

5、自動(dòng)化加工，人為介入很少，所以產(chǎn)品合格率得以保證

……

自動(dòng)化學(xué)院

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

題目：基于FAUNC系統(tǒng)XH715加工中心電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

專業(yè)：自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）

班級(jí)：數(shù)控卓越111學(xué)號(hào)：**

學(xué)生姓名：**

指導(dǎo)教師：***

起止日期：2015.2～2015.6

設(shè)計(jì)地點(diǎn)：南京工程學(xué)院

GraduationDesign(Thesis)

DesignofElecctricControlSystemofMachiningCenterBasedontheFAUNCSystemXH715

摘要

當(dāng)今社會(huì)數(shù)控技術(shù)發(fā)展十分迅速，已然在現(xiàn)代制造業(yè)中成為不可或缺的組成部分，數(shù)控機(jī)床是工業(yè)制造中的核心部分，本文對(duì)數(shù)控銑床的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程加以介紹研究。

XH715數(shù)控加工中引進(jìn)了國際先進(jìn)的技術(shù)，是我國自主研發(fā)的數(shù)控銑床。本次設(shè)計(jì)就是圍繞了機(jī)床的電氣系統(tǒng)而展開研究，主要內(nèi)容包括了機(jī)床的強(qiáng)弱電模塊，電氣布局、I/O地址的分配、元器件的選型等內(nèi)容。

設(shè)計(jì)內(nèi)容包含了對(duì)XH715機(jī)床使用范圍的研究，機(jī)床電氣原理圖的繪制，可以完成機(jī)床基本功能的PLC程序的編寫，選用數(shù)控系統(tǒng)的選擇，常用元件的選擇，還有對(duì)電路的分析等內(nèi)容。

本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的是為了了解數(shù)控銑床的電氣連接和機(jī)床控制的相關(guān)程序。并且掌握各個(gè)控制模塊和其所實(shí)現(xiàn)的功能。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；數(shù)控系統(tǒng)；電氣原理圖；控制電路；PLC控制

ABSTRACT

CNCtechnologyisdevelopingveryquicklytoday,Ithasbecomeanintegralpartofmodernmanufacturing,.ItisacorepartofindustrialmanufactureofCNCmachinetools.ThispaperintroducestheprocessofelectricalsystemdesignofNCmillingmachine.

TheXH715CNCmillingmachine,selectricalsystemdesignisparticularlyimportant.Thedesignelementsincludestrongdesign,weakdesign,PLCinput/output,I/Odesign,machinetoolelectricalschematicdrawingetc.

Thedesignincludesawholeschematicdiagramandmoduleintroducedthemachinecomponents,specificallydescribesthefunctionofeachmodule.TheselecctionofNCsystem,thepreparationofPLCprogrammes,selecctionofcommonlyusedcomponentsandtheanalysisofthecircuitarealsobeenincluded.

ThegoalofthisdesignistounderstandtheelectricalconnectionofNCmillingmachineandmachinetoolcontrolprogrammes.Finallybythepaper,wecanunderstandthecontrolmoduleandthefunctionswhichamillingmachinecanimplement.

KeyWords：CNC;millingmachine;Controlcircuit;PLC;Electricprinciplecharts

目錄

第一章緒論1

1.1引言1

1.2數(shù)控機(jī)床概述1

1.3XH715數(shù)控加工中心簡介2

1.4可編程機(jī)床控制器（PMC）簡介3

第二章XH715加工中心的硬件組成4

2.1XH715數(shù)控銑床的技術(shù)參數(shù)4

2.2XH715數(shù)控銑床硬件系統(tǒng)5

2.3XH715立式加工中心的運(yùn)動(dòng)分析5

第三章電器元件選型與電氣原理圖7

3.1電機(jī)與變頻器的選擇7

3.2低壓電器的選擇8

3.2電氣原理圖的繪制9

3.2.1主電機(jī)電路圖9

3.2.2.電源電路11

3.2.3伺服電機(jī)控制電路12

3.2.4PLC端子接線圖14

第四章PMC程序設(shè)計(jì)17

4.1PMC-SB7介紹17

4.2系統(tǒng)及伺服初始化18

4.3機(jī)床控制模塊程序編寫18

4.4I/O地址分配表19

4.5機(jī)床系統(tǒng)模塊程序設(shè)計(jì)21

4.5.1.急停、運(yùn)行準(zhǔn)備與工作模式控制21

4.5.2.運(yùn)行準(zhǔn)備部分22

4.5.3實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作模式的控制23

4.5.4實(shí)現(xiàn)手動(dòng)進(jìn)給（JOG）控制功能27

4.5.5實(shí)現(xiàn)機(jī)床手輪/增量進(jìn)給控制42

4.5.6實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行模式個(gè)模態(tài)的控制43

4.5.7實(shí)現(xiàn)主軸控制功能48

4.5.8輔助（冷卻功能）的設(shè)計(jì)51

第五章總結(jié)與展望53

5.1設(shè)計(jì)總結(jié)53

5.2不足與展望53

致謝55

附錄A：電氣原理全圖58

附錄B：機(jī)床控制PMC程序清單72

第一章緒論

1.1引言

隨著市場經(jīng)濟(jì)在國內(nèi)的發(fā)展，國內(nèi)外關(guān)于數(shù)控生產(chǎn)這方面的技術(shù)越來越成熟，于此同時(shí)帶來的就是競爭的激烈[5]。所以客戶對(duì)于生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量要求也是越來越高，可以說，普通機(jī)床的生產(chǎn)水平已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在對(duì)小批量、高精度的生產(chǎn)要求了，機(jī)床的創(chuàng)新是必然的趨勢，至于機(jī)床創(chuàng)新改造的方式，從電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來入手，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇[2][14]。

數(shù)字控制，顧名思義就是使用數(shù)字信號(hào)來控制機(jī)床，無論是數(shù)控銑床還是數(shù)控車床，其核心都是數(shù)控基技術(shù)的發(fā)展[17]。利用數(shù)控技術(shù)，我們?cè)谠跈z測技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)加工、電機(jī)伺服控制中都能夠有所運(yùn)用?？梢哉f，數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化控制，使得控制過程更為簡單[13]。

1.2數(shù)控機(jī)床概述

數(shù)字控制技術(shù)(NumericalControl縮寫為NC)即我們所說的數(shù)控技術(shù)，在數(shù)控技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用的時(shí)候，它對(duì)于機(jī)床的控制主要在以下幾個(gè)方面：

1、刀庫的控制、主軸控制和輔助功能等。

2、動(dòng)作順序的程序控制。

3、控制部件的坐標(biāo)移動(dòng)量和位置關(guān)系的變化[18]。

數(shù)控技術(shù)與對(duì)機(jī)床的控制是密不可分的，數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)化、高效率生產(chǎn)的機(jī)床的簡稱。數(shù)控機(jī)床相對(duì)于普通機(jī)床而言有很多有點(diǎn)，主要有點(diǎn)有下面幾點(diǎn):

1、相對(duì)于普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床是按照給定的加工條件進(jìn)行加工，所以可以進(jìn)行長時(shí)間穩(wěn)定可靠的加工[13]。

2、可以做到零件的小批量生產(chǎn)。因?yàn)樗母咦詣?dòng)化程度所以保證了加工的速度和精度。

3、因?yàn)榧庸ぞ雀撸陨a(chǎn)的零件尺寸誤差小。所以在零件裝配的時(shí)候相對(duì)于普通機(jī)床很少會(huì)出現(xiàn)問題[15]。

4、由于操作技術(shù)的數(shù)據(jù)化，熟練工人人數(shù)就可以減少。

5、自動(dòng)化加工，人為介入很少，所以產(chǎn)品合格率得以保證。可以做到連續(xù)加工。效率相對(duì)普通機(jī)高了數(shù)倍以上。

6、零件加工時(shí)間由計(jì)算機(jī)設(shè)定好，可以做到定時(shí)定量的生產(chǎn)，對(duì)于生產(chǎn)的管理有著重大的作用，放到今天這種生產(chǎn)模式也是不可或缺的[4]。

1.3XH715數(shù)控加工中心簡介

XH715立式加工中心是我國引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，自行研制開發(fā)生產(chǎn)的新一代數(shù)控銑床，該數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于軍工、機(jī)械制造、汽車、醫(yī)療設(shè)備、航天、模具等行業(yè)的零件等加工[1]。機(jī)床配有冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)并且使用了全封閉式立式防護(hù)罩。

XH715立式銑削加工中心是中型三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，主軸設(shè)計(jì)最高轉(zhuǎn)速為5000r／min，具有加工精度高、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)，但機(jī)床的結(jié)構(gòu)通過經(jīng)驗(yàn)、類比、靜態(tài)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，不僅結(jié)構(gòu)笨重，而且設(shè)計(jì)周期長、制造成本高、更新?lián)Q代慢，因此有很多地方需要改進(jìn)[11]。

機(jī)床的底座、立柱、主軸箱體、十字滑臺(tái)、工作臺(tái)等基礎(chǔ)件全部采用高強(qiáng)度消失模鑄造成型技術(shù)，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基礎(chǔ)件十分穩(wěn)定。鑄件結(jié)構(gòu)也經(jīng)過機(jī)床動(dòng)力以及有限元分析，所以它的幾何結(jié)構(gòu)更加加合理，與加強(qiáng)筋搭配合理，保證了基礎(chǔ)件的高剛性。寬實(shí)的機(jī)床底座，箱形立柱可靠、加寬加長的床鞍、負(fù)荷的全支撐的設(shè)計(jì)，完全符合材料力學(xué)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，保證了加工時(shí)的重負(fù)載能力。

機(jī)床特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)方面選擇法蘭克0iMate-MD系統(tǒng)，因?yàn)橄鄬?duì)于0iMD，法蘭克0iMate-MD已經(jīng)足夠應(yīng)對(duì)XH715加工中心所需要的要求，經(jīng)濟(jì)性比較高。

（2）機(jī)床的設(shè)計(jì)完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并符合環(huán)保要求。

（3）機(jī)床床體有密封的防護(hù)罩，這樣可以在加工的時(shí)候保護(hù)導(dǎo)軌。

（4）采用雙泵自動(dòng)潤滑系統(tǒng)：定時(shí)、定量供給導(dǎo)軌所需用油，減少潤滑油的消耗，提高潤滑效率并且避免環(huán)境污染。

（5）電氣柜內(nèi)的內(nèi)部布線均按照國家電氣安全規(guī)范布線，使得控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)避免外部干擾。有效地保證生產(chǎn)安全。

（6）機(jī)床總體的防護(hù)設(shè)備性能優(yōu)秀，不僅可以承受強(qiáng)力切削帶來的震動(dòng)，而且可以保證切削時(shí)飛削不會(huì)濺出，安全性能良好。

（7）主軸軸承采用日本進(jìn)口的高精密軸承，轉(zhuǎn)速可達(dá)到8000r/min，且精度高。

（8）X/Y/Z三軸伺服電機(jī)均采用日本FANUC原裝進(jìn)口伺服電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)3000rpm，具有良好動(dòng)態(tài)性能[11]。

1.4可編程機(jī)床控制器（PMC）簡介

可編程機(jī)床控制器（PMC）所要實(shí)現(xiàn)的功能與PLC基本是一樣的，PLC用于一般通用設(shè)備的自動(dòng)控制，而PMC則是專用于數(shù)控機(jī)床外圍輔助電氣部分的自動(dòng)控制[17]。

PMC的工作過程基本就是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按照用邏輯解算控制邏輯，然后順序向各個(gè)輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。并且在掃描周期中還要進(jìn)行故障自診斷，及處理與編程器、計(jì)算器的通信請(qǐng)求[6]。所謂掃描就一次對(duì)各種規(guī)定操作項(xiàng)目進(jìn)行訪問和處理。掃描是周而復(fù)始無線循環(huán)的。每掃描一個(gè)循環(huán)所用的時(shí)間稱為掃描周期。梯形語句越少，掃描周期也就越短，信號(hào)的響應(yīng)也就越快[7]。

順序程序一般由第一級(jí)程序、第二級(jí)程序和若干個(gè)子程序組成。一般機(jī)床PLC處理程序的時(shí)間為及時(shí)毫秒到上百毫秒，對(duì)于大多數(shù)信號(hào)已經(jīng)足夠了[20]。不過有些信號(hào)例如急停信號(hào)要求迅速響應(yīng)。為了適應(yīng)不同控制信號(hào)對(duì)響應(yīng)速度的不同要求，第一級(jí)程序僅處理急停、坐標(biāo)軸超程、機(jī)床互鎖等信號(hào)就夠了，因?yàn)榈谝患?jí)程序每8ms執(zhí)行一次，系統(tǒng)把第二級(jí)程序分割，舉例說明如果第一級(jí)程序占用了1ms的話那8ms有7ms來執(zhí)行第二級(jí)程序，但是如果第一級(jí)程序占用了2ms，那僅剩下6ms來執(zhí)行第二級(jí)程序了，所以要求第一級(jí)程序盡可能的短[19]。

本次的設(shè)計(jì)就是圍繞著數(shù)控機(jī)床的PMC展開，通過PMC的程序設(shè)計(jì)來達(dá)到對(duì)機(jī)床的控制。

……（未完，全文共30152字。本文剩余內(nèi)容已隱去，新文秘