毕业设计 - 基于西门子802C数控系统开发数控车床实训台 - 图文

中北大学2011届毕业设计说明书

目 录

1 绪论 .............................................................. 1 1．1 机床的产生与发展 ................................................................................................ 1 1.1.1 机床的产生 ............................................................................................................ 1 1.1.2 机床的发展 ............................................................................................................ 1 1．2 我国数控机床的发展现状及前景 ........................................................................ 2 1．3 本课题的研究背景及意义 .................................................................................... 3 2 西门子802C数控系统的介绍 ......................................... 5 2．1 西门子802C数控系统概述 ................................................................................. 5 2．2 西门子802C数控系统的组成 ............................................................................. 5 2.2.1 基本面板 ................................................................................................................ 5 2.2.2 NC键盘区 ............................................................................................................. 6 2.2.3 机床控制面板 ........................................................................................................ 7 2.2.4 LCD显示区 ........................................................................................................... 9 2.2.5 主要软件功能 ...................................................................................................... 10 3 数控车床实训台的性能要求 ......................................... 12 3．1 数控机床的工作原理及组成 .............................................................................. 12 3.1.1 数控机床的工作原理 .......................................................................................... 12 3.1.2 数控机床的组成 .................................................................................................. 13 3．2 数控车床的特点 .................................................................................................. 16 3.2.1 数控机床的结构特点 .......................................................................................... 16 3.2.2 数控机床的加工特点 .......................................................................................... 16 3．3 数控车床实训台的设计要求 .............................................................................. 17 3.3.1 数控机床实训台的控制功能 .............................................................................. 17 3.3.2 数控机床实训台的操作功能 .............................................................................. 17 3.3.3 数控机床实训台的诊断功能 .............................................................................. 18 3.3.4 数控机床实训台的基本配置 .............................................................................. 18 3.3.5 数控机床实训台的要达到的实训项目 .............................................................. 18

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4 数控车床实训台硬件系统实现 ....................................... 19 4．1 数控车床实训台硬件系统的设计原则 .............................................................. 19 4．2 数控车床实训台硬件系统的硬件选择 .............................................................. 19 4.2.1 伺服驱动器的选择 .............................................................................................. 19 4.2.2 变频器的选择 ...................................................................................................... 21 4.2.3 进给轴伺服电机的选择 ...................................................................................... 22 4.2.4 主轴电机的选择 .................................................................................................. 23 4.2.5 实训台必需的其他组件 ...................................................................................... 24 4.3 实训台的硬件的连接 ............................................................................................. 25 4.3.1 系统概述 .............................................................................................................. 25 4.3.2 系统的接线 .......................................................................................................... 25 4.3.3 电源模块 .............................................................................................................. 30 4.3.4 伺服模块 .............................................................................................................. 31 4.3.5 主轴模块 .............................................................................................................. 33 4.3.6 PLC与自动换刀控制 ......................................................................................... 35 5 实训台的操作 ..................................................... 37 5．1 实训台基本操作 .................................................................................................. 37 5.1.1 安全上电操作 ...................................................................................................... 37 5.1.2 NC的启动方式 ................................................................................................... 38 5.1.3 数据保护 .............................................................................................................. 39 5.1.4 报警诊断 .............................................................................................................. 39 5.1.5 口令设定操作 ...................................................................................................... 39 5.1.6 内部数据存储操作 .............................................................................................. 40 5.1.7 NC启动操作 ....................................................................................................... 40 5．2 进给驱动单元的调试与应用 .............................................................................. 41 5.2.1 伺服电机的工作原理和特点 .............................................................................. 41 5.2.2 实训台进给模块介绍 .......................................................................................... 41 5.2.3 系统相关参数说明 .............................................................................................. 43 5．3 主轴变频器的调试与应用 .................................................................................. 43

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5.3.1 《变频器说明书》的有关内容 ............................................................................ 43 5.3.2 主轴参数设置及变频器的部分操作演示 .......................................................... 45 6 结论 ............................................................. 48 参 考 文 献 ......................................................... 49 致 谢 .............................................................. 50

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1 绪论

1．1 机床的产生与发展 1.1.1 机床的产生

随着科技的不断发展，对各种产品的质量和生产效率提出了高要求。产品加工过程的自动化是实现高质量、高效率的重要措施。飞机、汽车等生产企业大多采用自动机床、组合机床和自动生产线，从而保证了产品质量，提高了生产效率和减轻了操作者的劳动强度。

但是在产品加工中，单件、小批量生产的零件约占总量的80%以上。对这些多品种、小批量、形状复杂。精度要求高的零件的加工，采用专业程度高的自动机床和自动生产线就很不合适。在市场经济的大潮中，产品竞争日趋激烈，为求得生存与发展，各企业纷纷在提高产品的技术档次、增加产品种类、缩短试制与生产周期和提高产品质量上下功夫，即使批量较大的产品，也不大可能多年不变，必须经常开发新产品，频繁地更新换代。传统的自动化生产线难以适应小批量、多品种的生产要求。为了解决上述问题，一种灵活、高精度、高效率的自动化设备——数控机床应运而生。

1952年美国帕森斯公司和麻省理工学院在美空军的委托下，合作研制了世界上第一台三坐标数控铣床，完成了直升飞机叶片轮廓检查用样板的加工。这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制铣床。经过三年的试用、改造与提高，数控机床于1955年进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要的作用。

尽管这种初期数控机床采用电子管和分立元件硬接线电路来进行运算和控制，提及庞大而功能单一，但它采用了先进的数字控制技术，具有强大的生命力，它的出现开辟了工业生产技术的新纪元。从此，数控机床在全世界得到了迅速发展。 1.1.2 机床的发展

最早采用数字控制技术进行机械几个的想法是在20世纪40年代初提出的。当时，美国北密执安的一个小型飞机工业承包商帕森斯公司在制造飞机框架及直升飞机叶片轮廓用样板时，利用计算机对叶片轮廓的加工路径进行了数据处理，并考虑了刀具半径对加工路径的影响，使得加工精度达到了0.0015mm。

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