畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于西門子802C數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于西門子802c數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)07020434555機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院xxx學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 機(jī)械電子工程學(xué) 院： xxx專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2011年 5 月基于西門子802c數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步設(shè)社會(huì)生產(chǎn)力的不斷斷發(fā)展，以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)正以較快的速度逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) ,這已成為當(dāng)今機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢。數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中的大量應(yīng)用 ,使社會(huì)對(duì)能熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作 ,編程及維修的工程應(yīng)用人才的需求量越來越大 。近年來各院校相應(yīng)開出的數(shù)控專業(yè) ,便從教育的層面上反映出社會(huì)的這種需求。然而這也向我

2、們提出了數(shù)控教學(xué)如何培養(yǎng)適應(yīng)工程應(yīng)用的數(shù)控人才的問題 。數(shù)控人才的培養(yǎng)離不開實(shí)踐操作，而現(xiàn)今真正投入生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備價(jià)格一般都很昂貴，因此研究和開發(fā)一套用于經(jīng)濟(jì)適用的數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)臺(tái)就變得很有必要。本設(shè)計(jì)是基于西門子公司的sinumerik 802c數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)，首先應(yīng)了解和掌握了西門子802c數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方式等知識(shí)后根據(jù)它配備伺服系統(tǒng)、主軸控制系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過查閱資料對(duì)車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的硬件進(jìn)行選擇，了解各個(gè)模塊的工作原理，并設(shè)計(jì)外部硬件線路，最終設(shè)計(jì)出能完成演示主軸控制、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制、輔助裝置控制等功能，符合學(xué)校教學(xué)實(shí)際需求的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。不僅可作為數(shù)控車床電

3、氣故障的維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備，也可作為數(shù)控車床的實(shí)際加工操作實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該裝置可以使學(xué)生掌握數(shù)控車床系統(tǒng)控制原理、電氣設(shè)計(jì)方法、元器件的選擇、車床電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí)效果。操作過程與實(shí)際生產(chǎn)接軌，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，不僅解決了學(xué)員培訓(xùn)費(fèi)用高的問題，而且更能體現(xiàn)仿真操作的真實(shí)性，使教學(xué)效果得到明顯提高。關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)，車床，伺服系統(tǒng)，控制based on simens 802c cnc system development training sets cnc latheabstract：with the continuous prog

4、ress of science and technology set ever-breaking development of social productive forces，advanced manufacturing technology is based on the numerical control technology at a faster rate gradually replaced the traditional mechanical manufacturing technology，which has become the trend of mechanical man

5、ufacturing technology developmentcnc machine tool used in manufacturing industry, enabling the community to skilled in cnc machine tool operation，programming and maintenance of engineering application talents demand is growingin recent years the institutions appropriate to write nc professional，from

6、 the level of education reflects this demand of the communitybut it also put forward to us how the teaching of numerical control training project on the application of numerical control talentscnc talents training cannot be separated from practice，and today the real production of cnc equipment price

7、s are generally very expensive，so research and development of a system for economical numerical control imitating real training will become necessarythis design is based on siemens company of sinumerik 802c nc lathe real training taiwan development design，first should has solutions and master has si

8、emens 802c nc system of structure，and work principle, and control way, knowledge hou under it equipped with servo system，and spindle control system and secondary movement control system，by inspection information on lathe real training taiwan of hardware for select，understanding each module of work p

9、rinciple，and design external hardware line，eventually design out can completed demonstrates spindle control，and into to movement control，and secondary device control，function，meet school teaching actual demand of dedicated experimental devicenot only can be used as electrical faults of nc lathe repa

10、ir training equipment，or as actual machining of numerical control lathe operation training devicesthe appliance can make students master the electrical design of nc lathe system control theory，methods，components selection，lathe of fault diagnosis of electrical installation and commissioning，maintena

11、nce，programming and graphic simulation of machining process of parts and many other experimental content，reach industrial production practiceprocedure into line with actual production，and economical and practical，not only solve the problem of the high cost of training，but also to reflect the authent

12、icity of the simulation operation，for teaching to be improved significantlykeyword：nc system，lathe，servo system，control 目 錄1 緒論111 機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展11.1.1 機(jī)床的產(chǎn)生11.1.2 機(jī)床的發(fā)展112 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及前景213 本課題的研究背景及意義32 西門子802c數(shù)控系統(tǒng)的介紹521 西門子802c數(shù)控系統(tǒng)概述522 西門子802c數(shù)控系統(tǒng)的組成52.2.1 基本面板52.2.2 nc鍵盤區(qū)62.2.3 機(jī)床控制面板72.2.4 lcd顯示區(qū)92.

13、2.5 主要軟件功能103 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的性能要求1231 數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成123.1.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理123.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成1332 數(shù)控車床的特點(diǎn)163.2.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)163.2.2 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)1633 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求173.3.1 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的控制功能173.3.2 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的操作功能173.3.3 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的診斷功能183.3.4 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的基本配置183.3.5 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的要達(dá)到的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目184 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)1941 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1942 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的硬件選

14、擇194.2.1 伺服驅(qū)動(dòng)器的選擇194.2.2 變頻器的選擇214.2.3 進(jìn)給軸伺服電機(jī)的選擇224.2.4 主軸電機(jī)的選擇234.2.5 實(shí)訓(xùn)臺(tái)必需的其他組件244.3 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的硬件的連接254.3.1 系統(tǒng)概述254.3.2 系統(tǒng)的接線254.3.3 電源模塊304.3.4 伺服模塊314.3.5 主軸模塊334.3.6 plc與自動(dòng)換刀控制355 實(shí)訓(xùn)臺(tái)的操作3751 實(shí)訓(xùn)臺(tái)基本操作375.1.1 安全上電操作375.1.2 nc的啟動(dòng)方式385.1.3 數(shù)據(jù)保護(hù)395.1.4 報(bào)警診斷395.1.5 口令設(shè)定操作395.1.6 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作405.1.7 nc啟動(dòng)操作4052

15、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元的調(diào)試與應(yīng)用415.2.1 伺服電機(jī)的工作原理和特點(diǎn)415.2.2 實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)給模塊介紹415.2.3 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)說明4353 主軸變頻器的調(diào)試與應(yīng)用435.3.1 變頻器說明書的有關(guān)內(nèi)容435.3.2 主軸參數(shù)設(shè)置及變頻器的部分操作演示456 結(jié)論48參 考 文 獻(xiàn)49致 謝501 緒論11 機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1 機(jī)床的產(chǎn)生隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)各種產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了高要求。產(chǎn)品加工過程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的重要措施。飛機(jī)、汽車等生產(chǎn)企業(yè)大多采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率和減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是在產(chǎn)品加工中，單件

16、、小批量生產(chǎn)的零件約占總量的80%以上。對(duì)這些多品種、小批量、形狀復(fù)雜。精度要求高的零件的加工，采用專業(yè)程度高的自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線就很不合適。在市場經(jīng)濟(jì)的大潮中，產(chǎn)品競爭日趨激烈，為求得生存與發(fā)展，各企業(yè)紛紛在提高產(chǎn)品的技術(shù)檔次、增加產(chǎn)品種類、縮短試制與生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量上下功夫，即使批量較大的產(chǎn)品，也不大可能多年不變，必須經(jīng)常開發(fā)新產(chǎn)品，頻繁地更新?lián)Q代。傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線難以適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)要求。為了解決上述問題，一種靈活、高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。1952年美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院在美空軍的委托下，合作研制了世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，完成了直升飛機(jī)葉片

17、輪廓檢查用樣板的加工。這是一臺(tái)采用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算與控制的直線插補(bǔ)輪廓控制銑床。經(jīng)過三年的試用、改造與提高，數(shù)控機(jī)床于1955年進(jìn)入實(shí)用化階段，在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要的作用。盡管這種初期數(shù)控機(jī)床采用電子管和分立元件硬接線電路來進(jìn)行運(yùn)算和控制，提及龐大而功能單一，但它采用了先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，具有強(qiáng)大的生命力，它的出現(xiàn)開辟了工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的新紀(jì)元。從此，數(shù)控機(jī)床在全世界得到了迅速發(fā)展。1.1.2 機(jī)床的發(fā)展最早采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械幾個(gè)的想法是在20世紀(jì)40年代初提出的。當(dāng)時(shí)，美國北密執(zhí)安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商帕森斯公司在制造飛機(jī)框架及直升飛機(jī)葉片輪廓用樣板時(shí)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)葉片輪廓的加

18、工路徑進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，并考慮了刀具半徑對(duì)加工路徑的影響，使得加工精度達(dá)到了0.0015mm。1952年，美國麻省理工學(xué)院研制出的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)字控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的第一代。1959年，電子行業(yè)研制出晶體管元件，因而控制系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板技術(shù)，跨入第二代。1959年3月，由美國耐杜列克公司發(fā)明了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，成為“加工中心”。1960年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于其體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代都是采用專業(yè)控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)，也稱nc系統(tǒng)。1967年，英國首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系

19、統(tǒng)，這就是最初的fs（flexible manufacturer system）柔性制造系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型計(jì)算機(jī)開始取代專業(yè)控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（nc），數(shù)控的許多功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。由計(jì)算機(jī)作控制單元的數(shù)控系統(tǒng)（cnc），稱為第四代。1970年前后，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器。1974年，美、日等國首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。20多年來，微處理器數(shù)控系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)控（mnc），然而后來也將mnc也成為cnc。20世紀(jì)80年代初，國際上又出現(xiàn)了柔性制造單元fmc。fmc和fms被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)cims的基礎(chǔ)

20、。數(shù)字控制系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)使數(shù)控機(jī)床得到了廣泛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控切割機(jī)、數(shù)控火花切割機(jī)、坐標(biāo)測量機(jī)、繪圖儀等設(shè)備上。12 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及前景隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代，其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而中國從20世紀(jì)80年代開始起步，仍處于發(fā)展階段。 “十五”期間，中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺(tái)，2002

21、年24803臺(tái)，2003年36813臺(tái)，2004年51861臺(tái)，2004年產(chǎn)量是2000年的3.7倍，平均年增長39；2005年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量59639臺(tái)，接近6萬臺(tái)大關(guān)，是“九五”末期的4.24倍。“十五”期間，中國機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長速度加快所致。 2006年，中國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到85756臺(tái)，同比增長32.8%，增幅高于金切機(jī)床產(chǎn)量增幅18.4個(gè)百分點(diǎn)，進(jìn)而使金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到37.8%，同比增加2.3個(gè)百分點(diǎn)。此外，數(shù)控機(jī)床在外貿(mào)出口方面亦業(yè)績驕人，全年實(shí)現(xiàn)出口額3.34億美元，同比增長6

22、3.14%，高于全部金屬加工機(jī)床出口額增幅18.58個(gè)百分點(diǎn)。 2007年，中國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)123,257臺(tái)，數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量達(dá)3,011臺(tái)；國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約50萬臺(tái)，進(jìn)口約20萬臺(tái)。 2008年10月，中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)105,780臺(tái)，比2007年同比增長2.96。 長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。

23、同時(shí)中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設(shè)計(jì)、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中

24、國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平?！笆濉逼陂g，中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期，中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)面臨千載難逢的大好發(fā)展機(jī)遇，根據(jù)中國數(shù)控車床以往消費(fèi)數(shù)量，通過模型擬合，預(yù)計(jì)到2015年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達(dá)18萬臺(tái)，年均增長率為達(dá)16%以上。在技術(shù)方面也將得到大幅度提高，現(xiàn)在國外的部分技術(shù)壟斷現(xiàn)象也將得到有效緩解，真正意義上實(shí)現(xiàn)從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型。13 本課題的研究背景及意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步設(shè)社會(huì)生產(chǎn)力的不斷斷發(fā)展，以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)正以較快的速度逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) ,這已成為當(dāng)今機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的趨勢。數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中的大量應(yīng)用 ,使社會(huì)對(duì)能熟練掌握數(shù)

25、控機(jī)床的操作 ,編程及維修的工程應(yīng)用人才的需求量越來越大 。近年來各院校相應(yīng)開出的數(shù)控專業(yè) ,便從教育的層面上反映出社會(huì)的這種需求。然而這也向我們提出了數(shù)控教學(xué)如何培養(yǎng)適應(yīng)工程應(yīng)用的數(shù)控人才的問題 。數(shù)控人才的培養(yǎng)離不開實(shí)踐操作，而現(xiàn)今真正投入生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備價(jià)格一般都很昂貴，因此研究和開發(fā)一套用于經(jīng)濟(jì)適用的數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)臺(tái)就變得很有必要?；谖鏖T子802c數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)不僅可作為數(shù)控車床電氣故障的維修實(shí)訓(xùn)設(shè)備，也可作為數(shù)控車床的實(shí)際加工操作實(shí)訓(xùn)設(shè)備。該裝置可以使學(xué)生掌握數(shù)控車床系統(tǒng)控制原理、電氣設(shè)計(jì)方法、元器件的選擇、車床電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程

26、等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí)效果。該裝置采用開放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，既可用于教學(xué)、也可用于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)，有利于提高學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力，使受訓(xùn)對(duì)象最大限度地適應(yīng)和滿足市場需求。該裝置也可以幫助科研技術(shù)人員進(jìn)一步了解數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)，同時(shí)也為技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)控車床系統(tǒng)的二次開發(fā)提供了必要條件。操作過程與實(shí)際生產(chǎn)接軌，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，不僅解決了學(xué)員培訓(xùn)費(fèi)用高的問題，而且更能體現(xiàn)仿真操作的真實(shí)性，使教學(xué)效果得到明顯提高。2 西門子802c數(shù)控系統(tǒng)的介紹21 西門子802c數(shù)控系統(tǒng)概述sinumerik 802c base line是在sinumerik 8

27、02c基礎(chǔ)上新開發(fā)的全功能說控系統(tǒng)，它可以控制2到3個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)給軸和一個(gè)伺服主軸或變頻主軸，連接simodrive 611u或simodrive base line.當(dāng)系統(tǒng)匹配simodrive 611u或simodrive base line時(shí)連接1fk7系統(tǒng)伺服電機(jī)。它主要由：cnc控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)、電纜這三大部分組成。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，高度集成于一體的數(shù)控單元，操作面板，機(jī)床操作面板和輸入輸出單元機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易簡單而友好的編程界面，保證了生產(chǎn)的快速進(jìn)行，優(yōu)化了機(jī)床的使用西門子802c base line集成了所有的cnc、plc、hmi、io于一身可

28、獨(dú)立于其他部件進(jìn)行安裝等優(yōu)點(diǎn)。正如下圖1-1所示，西門子802c數(shù)控系統(tǒng)在西門子公司數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品中擁有高性能、低價(jià)位的特性，一直以來備受人們的青睞。圖1-1 西門子公司數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)22 西門子802c數(shù)控系統(tǒng)的組成2.2.1 基本面板西門子802c系統(tǒng)具有獨(dú)立的操作面板及 n c部分，其顯著的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易，簡單而友好的編程界面保證了生產(chǎn)的快速進(jìn)行，優(yōu)化了機(jī)床的使用。siemens 802c 數(shù)控系統(tǒng)的操作面板可分為三個(gè)區(qū)：lcd顯示區(qū)、nc鍵盤區(qū)、機(jī)床控制面板（mcp）區(qū)。見圖2-1。圖2-1 802c操作面板2.2.2 nc鍵盤區(qū) 圖2

29、-2 nc鍵盤區(qū)各功能鍵說明：1）加工顯示鍵：按此鍵后，屏幕立即回到加工顯示的畫面，在此可以看到當(dāng)前各軸的工作狀態(tài)。2）返回鍵：返回到上一級(jí)菜單。3）軟鍵：在不同的屏幕狀態(tài)下，操作對(duì)應(yīng)的軟鍵，可以執(zhí)行相應(yīng)的操作。4）刪除/退格鍵：在程序編輯畫面時(shí)，按此鍵刪除（退格）清除前一字符。5）報(bào)警應(yīng)答鍵：報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，按此鍵可以消除報(bào)警（取決于報(bào)警級(jí)別）。6）光標(biāo)向上鍵/向上翻頁（上檔）鍵。7）菜單擴(kuò)展鍵：進(jìn)入同一級(jí)的其他菜單畫面。8）區(qū)域轉(zhuǎn)換鍵：按此鍵后立即回到主界面。9）垂直菜單鍵：在某些特殊畫面，按此鍵可垂直顯示選項(xiàng)。10）光標(biāo)向右鍵。11）光標(biāo)向下鍵/向下翻頁（上檔）鍵。12）回車/輸入鍵：按此鍵

30、確認(rèn)所輸入的參數(shù)或換行。13）選擇/切換鍵：在設(shè)定參數(shù)時(shí)，按此鍵可以選擇或轉(zhuǎn)換參數(shù)。14）空格鍵：在編輯程序時(shí)，按此鍵插入空格。15）光標(biāo)向左鍵。16）字符鍵：用于字符輸入，上檔鍵可轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)字符。17）上檔鍵：按數(shù)字鍵或字符鍵時(shí)，同時(shí)按此鍵可使數(shù)字/字符的左上角字符生效。18）數(shù)字鍵：用于數(shù)字輸入。2.2.3 機(jī)床控制面板各按鍵功能說明：基本功能區(qū)：1）pok（綠燈）：電源上電，燈亮表示電源正常供電。2）err（紅燈）：系統(tǒng)故障，此燈亮表示cnc出現(xiàn)故障。3）dia（黃燈）：診斷。該燈顯示不同的診斷狀態(tài)，正常狀態(tài)時(shí)閃爍頻率為1：14）急停開關(guān)5）k1k12用戶自定義鍵（帶led）：用戶可以編寫

31、plc程序進(jìn)行鍵的定義。 圖2-3 機(jī)床控制面板區(qū)運(yùn)行方式鍵：6）增量選擇鍵：在jog方式（手動(dòng)運(yùn)行方式）下，按此鍵可以進(jìn)行增量方式的選擇，范圍為：1，10，100，1000。7）點(diǎn)動(dòng)方式鍵：按此鍵切換到手動(dòng)方式。8）回參考點(diǎn)鍵：在此方式下運(yùn)行回參考點(diǎn)。9）自動(dòng)方式鍵：按此鍵切換到自動(dòng)加工方式，按照加工程序自動(dòng)運(yùn)行。10）單段運(yùn)行鍵：按此鍵設(shè)定單段方式，程序按單段運(yùn)行。11）手動(dòng)數(shù)據(jù)鍵：在此方式下手動(dòng)編寫程序，然后自動(dòng)執(zhí)行。主軸鍵：12）主軸正轉(zhuǎn)鍵：按此鍵，主軸正方向旋轉(zhuǎn)。13）主軸停止鍵：按此鍵，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。14）主軸反轉(zhuǎn)鍵：按此鍵，主軸反方向旋轉(zhuǎn)。倍率鍵：15）進(jìn)給軸倍率增加鍵（帶led

32、）：按動(dòng)此鍵，進(jìn)給軸倍率增大。當(dāng)進(jìn)給軸倍率大于100%時(shí)led亮，達(dá)到120%時(shí)（最大）led閃爍。16）主軸倍率增加鍵（帶led）：按動(dòng)此鍵，主軸倍率增大。當(dāng)主軸倍率大于100%時(shí)led亮，達(dá)到120%時(shí)（最大）led閃爍。17）進(jìn)給軸倍率100%鍵：按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值（缺省值為1.5秒）時(shí)，進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?00%。18）主軸倍率100%鍵：按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值（缺省值為1.5秒）時(shí)，主軸倍率直接變?yōu)?00%。19）進(jìn)給軸倍率減少鍵（帶led）：按動(dòng)此鍵，進(jìn)給軸倍率減少。按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值（缺省值為1.5秒）時(shí)，進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?%。進(jìn)給軸倍率在0%-100

33、%時(shí)led燈亮，降為0%時(shí)（最?。﹍ed閃爍。20）主軸倍率減少鍵（帶led）：按動(dòng)此鍵，主軸倍率減少。按此鍵大于系統(tǒng)所設(shè)定的時(shí)間值（缺省值為1.5秒）時(shí)，進(jìn)給軸倍率直接變?yōu)?0%。進(jìn)給軸倍率在50%-100%時(shí)led燈亮，降為50%時(shí)（最?。﹍ed閃爍。點(diǎn)動(dòng)鍵：21）x軸正向點(diǎn)動(dòng)鍵：在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵，x軸向正方向點(diǎn)動(dòng)。22）z軸正向點(diǎn)動(dòng)鍵：在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵，z軸向正方向點(diǎn)動(dòng)。23）快速運(yùn)行疊加鍵：在手動(dòng)方式下，同時(shí)按此鍵和一個(gè)坐標(biāo)軸點(diǎn)動(dòng)鍵，坐標(biāo)軸按快速進(jìn)給速度點(diǎn)動(dòng)。24）z軸負(fù)向點(diǎn)動(dòng)鍵：在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵，z軸向負(fù)方向點(diǎn)動(dòng)。25）x軸負(fù)向點(diǎn)動(dòng)鍵：在手動(dòng)方式下按動(dòng)此鍵，x軸向負(fù)方向點(diǎn)

34、動(dòng)。啟動(dòng)/停止鍵：26）復(fù)位鍵：按此鍵，系統(tǒng)復(fù)位，當(dāng)前程序中斷執(zhí)行并退出。27）數(shù)控停止鍵：按此鍵，當(dāng)前執(zhí)行的程序中斷執(zhí)行。28）數(shù)控啟動(dòng)鍵：按此鍵，系統(tǒng)開始執(zhí)行加工程序。2.2.4 lcd顯示區(qū)如圖2-4所示，lcd顯示區(qū)是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的顯示窗口，具體說明如下：1）當(dāng)前操作區(qū)域：加工、參數(shù)、程序、通訊、診斷。通過主菜單不同的軟鍵進(jìn)行操作。圖2-4 lcd顯示屏幕劃分2）程序狀態(tài)：程序停止；程序運(yùn)行；程序復(fù)位。3）運(yùn)行方式：點(diǎn)動(dòng)方式、自動(dòng)方式、mda方式。4）狀態(tài)顯示：程序段跳躍、空運(yùn)行、快速修調(diào)、單段運(yùn)行、程序停止、程序測試、步進(jìn)增量。5）操作信息。6）程序名。7）報(bào)警顯示行：在nc或plc

35、報(bào)警時(shí)顯示報(bào)警信息。8）工作窗口：工作窗口和nc顯示。9）返回鍵：軟鍵菜單中出現(xiàn)此符號(hào)時(shí)，表明存在上一級(jí)菜單，按下返回鍵后不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)直接回到上一級(jí)。10）擴(kuò)展鍵：出現(xiàn)此符號(hào)表明同級(jí)菜單中存在其它菜單，按下擴(kuò)展鍵后可以選擇這些功能。11）軟鍵。12）垂直菜單：出現(xiàn)此符號(hào)時(shí)表明存在其它菜單功能，按下垂直菜單鍵后，這些菜單顯示在屏幕上，并可用光標(biāo)進(jìn)行選擇。13）進(jìn)給軸速度倍率：在此顯示當(dāng)前進(jìn)給軸的速度倍率。14）齒輪級(jí)：在此顯示當(dāng)前主軸的齒輪級(jí)。15）主軸速度倍率：在此顯示當(dāng)前主軸的速度倍率。2.2.5 主要軟件功能數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路

36、和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開關(guān)量。cnc系統(tǒng)的核心是cnc裝置。由于使用了計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用plc代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的等功能。數(shù)控系統(tǒng)的通過軟件功能來更好的彌補(bǔ)數(shù)控機(jī)床硬件所不能直接完成的控制。sinumerik 802c 系統(tǒng)主要的軟件功能可分為加工、參數(shù)、程序、通信和診斷五個(gè)五個(gè)操作區(qū)域（圖2-5）。在主菜單下可通過所對(duì)應(yīng)的軟

37、件進(jìn)入各操作區(qū)域的子菜單、擴(kuò)展菜單，如圖2-6是sinumerik 802c系統(tǒng)的主要軟件功能菜單項(xiàng)。手動(dòng)控制 執(zhí)行零件程序加工具、零偏參數(shù)設(shè)定機(jī)床、刀參數(shù)程序編輯零件序程序輸出數(shù)據(jù)輸入與輸出序通信斷與服務(wù)調(diào)試調(diào)用診斷診斷圖2-5 sinumerik 802c 系統(tǒng)軟件功能操作區(qū)域圖2-6 sinumerik 802c 系統(tǒng)的主要軟件功能菜單3 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的性能要求31 數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成3.1.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，它是用數(shù)字信號(hào)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程。具體地說，將刀具移動(dòng)軌跡等加工信息用數(shù)字化的代碼記錄在程序介質(zhì)上，然后輸入數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)過譯碼、運(yùn)

38、算，發(fā)出指令，自動(dòng)控制機(jī)床上的刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件，其工作過程如下：零件圖紙程序設(shè)計(jì)編寫程序單穿孔制帶數(shù)控制帶伺服系統(tǒng)機(jī)床加工零件成品圖 3-1 數(shù)控機(jī)床加工工作過程（1）數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡主要有三種形式：點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)、直線控制運(yùn)動(dòng)和連續(xù)控制運(yùn)動(dòng)。1）點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)位控制運(yùn)動(dòng)指刀具相對(duì)工件的點(diǎn)定位，一般對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡無特殊要求，為提高生產(chǎn)效率和保證定位精度，機(jī)床設(shè)定快速進(jìn)給，臨近終點(diǎn)時(shí)自動(dòng)降速，從而減少運(yùn)動(dòng)部件因慣性而引起的定位誤差。2）直線控制運(yùn)動(dòng)。直線控制運(yùn)動(dòng)指刀具或工作臺(tái)以給定的速度按直線運(yùn)動(dòng)。3）連續(xù)控制運(yùn)動(dòng)。連續(xù)控制運(yùn)動(dòng)

39、也稱為輪廓控制運(yùn)動(dòng)，指刀具或工作臺(tái)按工件的輪廓軌跡運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為任意方向的直線、圓弧、拋物線或其它函數(shù)關(guān)系的曲線。這種數(shù)控系統(tǒng)有一個(gè)軌跡插補(bǔ)器，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡和速度精確計(jì)算并控制各個(gè)伺服電機(jī)沿軌跡運(yùn)動(dòng)。（2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖或電壓信號(hào)，通過伺服系統(tǒng)控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床按進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制方式分類有三種形式：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。1）開環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，無位置測量元件nc.qoos.ipi，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算，輸出指令脈沖控制步進(jìn)電機(jī)工作，如圖3-2所示，這種控制方式對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不檢測，無反饋控制信號(hào)www.sooq.cn

40、，因此稱之為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)備成本低，調(diào)試方便，操作簡單，但控制精度低，工作速度受到步進(jìn)電機(jī)的限制。 圖3-2 開環(huán)控制系統(tǒng)2）閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)絕大多數(shù)采用伺服電機(jī)mms，有位置測量元件和位置比較電路。如圖3-3所示，測量元件安裝在工作臺(tái)上，測出工作臺(tái)的實(shí)際位移值反饋給數(shù)控裝置。位置比較電路將測量元件反饋的工作臺(tái)實(shí)際位移值與指令的位移值相比較，用比較的誤差值控制伺服電機(jī)工作，直至到達(dá)實(shí)際位置漢陽科技版權(quán)所有，誤差值消除，此稱之為閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高，但要求機(jī)床的剛性好，對(duì)機(jī)床的加工、裝配要求高，調(diào)試較復(fù)雜工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)，而且設(shè)備的成本高。 圖3-3 閉環(huán)控制

41、系統(tǒng)3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)。這類數(shù)控系統(tǒng)采用角位移檢測裝置，該裝置直接裝在伺服電機(jī)或滾珠絲杠端部，用檢測伺服電機(jī)或滾珠絲杠的角位移。推算出工作臺(tái)的位移量，反饋到cnc裝置的比較器中。與程序指令值進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制知道差值為零。這種用推算方法間接測量工作臺(tái)位移，不能補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)鏈零件的誤差，因此稱之為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高于開環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)試比閉環(huán)控制系統(tǒng)容易，設(shè)備的成本介于開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)之間。 圖3-4 半閉環(huán)控制系統(tǒng)3.1.2 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置(cnc)、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置(或稱執(zhí)行機(jī)構(gòu))、可編程控制器(plc)及電氣控制裝置、

42、輔助裝置、機(jī)床本體及測量裝置組成。圖3-5是數(shù)控機(jī)床的硬件構(gòu)成。cnc系統(tǒng)控制面板plc主軸伺服單元主軸驅(qū)動(dòng)裝置電器回路輔助裝置進(jìn)給伺服單元進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置測量裝置 cnc裝置 輸入/輸出裝置機(jī) 床 本 體圖3-5數(shù)控機(jī)床的硬件構(gòu)成（1）輸入和輸出裝置 （i/o）輸入和輸出裝置是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進(jìn)行信息交流、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的交互設(shè)備輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。目前，數(shù)控機(jī)床的輸入裝置有鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器、光電閱讀機(jī)等，其相應(yīng)的程序載體為磁盤、穿孔紙帶。輸出裝置是顯示器，有crt顯示器或彩色液晶顯示器兩種。輸出裝置的作用是：數(shù)控系統(tǒng)通過顯示器為

43、操作人員提供必要的信息。顯示的信息可以是正在編輯的程序、坐標(biāo)值，以及報(bào)警信號(hào)等。（2）數(shù)控裝置(cnc裝置)數(shù)控裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的核心，是由硬件和軟件兩部分組成的。它接受的是輸入裝置送來的脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令，控制機(jī)床的各個(gè)部分，使其進(jìn)行規(guī)定的、有序的動(dòng)作。這些控制信號(hào)中最基本的信號(hào)是各坐標(biāo)軸(即作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各執(zhí)行部件)的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令(送到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng))，還有主軸的變速、換向和啟停信號(hào)，選擇和交換刀具的刀具指令信號(hào)，控制切削液、潤滑油啟停、工件和機(jī)床部件松開、夾緊、分度工作和轉(zhuǎn)位

44、的輔助指令信號(hào)等。數(shù)控裝置主要包括微處理器(cpu)、存儲(chǔ)器、局部總線、外圍邏輯電路以及與cnc系統(tǒng)其他組成部分聯(lián)系的接口等。（3）可編程邏輯控制器(plc)數(shù)控機(jī)床通過cnc和plc共同完成控制功能，其中cnc主要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理等有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、插補(bǔ)運(yùn)算、譯碼、刀具運(yùn)動(dòng)的位置伺服控制等；而plc主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些動(dòng)作，它接收cnc的控制代碼m(輔助功能)、s(主軸轉(zhuǎn)速)、t(選刀、換刀)等開關(guān)量動(dòng)作信息，對(duì)開關(guān)量動(dòng)作信息進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，如工件的裝夾、刀具的更換、切削液的開關(guān)等一些輔助動(dòng)作。它還接收機(jī)床操作面板的

45、指令，一方面直接控制機(jī)床的動(dòng)作(如手動(dòng)操作機(jī)床)，另一方面將一部分指令送往數(shù)控裝置用于加工過程的控制。在fanuc系統(tǒng)中專門用于控制機(jī)床的plc，記作pmc，稱為可編程機(jī)床控制器。（4）伺服單元伺服單元接收來自數(shù)控裝置的速度和位移指令。這些指令經(jīng)伺服單元變換和放大后，通過驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)變成機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度、方向和位移。因此，伺服單元是數(shù)控裝置與機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自數(shù)控裝置的微弱指令信號(hào)放大成控制驅(qū)動(dòng)裝置的大功率信號(hào)。伺服單元分為主軸單元和進(jìn)給單元等，伺服單元就其系統(tǒng)而言又有開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之分。（5）驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)過伺服單元放大的指令信號(hào)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過機(jī)械連接部件

46、驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，使工作臺(tái)精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。目前常用的驅(qū)動(dòng)裝置有直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)，且交流伺服電動(dòng)機(jī)正逐漸取代直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置合稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī)床工作的動(dòng)力裝置，計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付渚實(shí)施，伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸驅(qū)動(dòng)單元(主要控制主軸的速度)，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元(主要是進(jìn)給系統(tǒng)的速度控制和位置控制)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。從某種意義上說，數(shù)控機(jī)床的功能主要取決于數(shù)控裝置，而數(shù)控機(jī)床的性能主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 （6）機(jī)床本體機(jī)床本體即數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件，包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)

47、給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件(工作臺(tái)、拖板)32 數(shù)控車床的特點(diǎn)3.2.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）傳動(dòng)鏈短。沿縱、橫兩個(gè)坐標(biāo)軸方向的運(yùn)動(dòng)是通過用伺服電動(dòng)機(jī)直接與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)與絲桿間也可以用同步皮帶或齒輪副聯(lián)結(jié)。 （2）剛度大、轉(zhuǎn)速較高，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。數(shù)控車床的總體結(jié)構(gòu)剛性好、抗震性好，能夠使主軸的轉(zhuǎn)速更高，實(shí)現(xiàn)高速、強(qiáng)力切削。它多采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動(dòng)主軸，按控制指令做無級(jí)變速。 （3）輕拖動(dòng)、潤滑好、排屑方便，機(jī)床壽命較長。刀架移動(dòng)多采用安裝在專用滾動(dòng)軸承上的滾珠絲杠副；潤滑大部分采用油霧自動(dòng)潤滑；一般都配有自動(dòng)排屑裝置。（4）加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密。一般都使用安全

48、防護(hù)門實(shí)現(xiàn)全封閉或半封閉的加工狀態(tài)，因此，可以將原來的單向沖淋冷卻方式改變成多方位強(qiáng)力噴淋，從而改善了刀具和工件的冷卻效果。（5）自動(dòng)換刀。數(shù)控車床都配有自動(dòng)換刀刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，以提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。 （6）模塊化設(shè)計(jì)。數(shù)控車床的制造多采用模塊化設(shè)計(jì)。 3.2.2 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)（1）高精度。數(shù)控車床控制系統(tǒng)的性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完善，機(jī)床精度日益提高。 （2）高效率。隨著新刀具材料的應(yīng)用和機(jī)床結(jié)構(gòu)的完善，數(shù)控車床的加工效率、主軸轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)效率不斷提高，使得新型數(shù)控車床的空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大大縮短。其加工效率比普通車床提高25倍。 （3）高柔性和高可靠性。數(shù)控車床適用70%以上的多品

49、種、小批量零件的自動(dòng)加工，具有高柔性。隨著數(shù)控系統(tǒng)的性能提高，數(shù)控車床的無故障時(shí)間迅速提高，具有高可靠性。 （4）工藝能力強(qiáng)。數(shù)控車床既用于粗加工又能用于精加工，可以在一次裝夾中完成其全部或大部分工序。33 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求3.3.1 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的控制功能（1）運(yùn)動(dòng)控制軸控能力：實(shí)現(xiàn)x、z兩直線移動(dòng)軸的聯(lián)動(dòng)位置模擬控制；主軸控制：包括主軸的開停，正反轉(zhuǎn)控制，速度設(shè)置及速度控制；進(jìn)給速度控制：包括運(yùn)動(dòng)進(jìn)給速度設(shè)置，速度倍率調(diào)整，自動(dòng)加減速度控制等；手動(dòng)控制：點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給，手動(dòng)速度調(diào)整。（2）刀具控制刀具使用狀態(tài)檢測；刀位轉(zhuǎn)換演示。（3）保護(hù)控制正負(fù)行程的軟硬控制演示；進(jìn)給高低速限制；主軸

50、高低速限制；（4）輔助功能控制包括冷卻泵、照明控制及其他輔助控制。3.3.2 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的操作功能（1）運(yùn)動(dòng)方式選擇程序運(yùn)行：自動(dòng)運(yùn)行、單步運(yùn)行、暫停及暫?；謴?fù)，空運(yùn)行，坐標(biāo)參考值的設(shè)置等；手動(dòng)運(yùn)行：對(duì)系統(tǒng)軸的正負(fù)向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；mdi方式：手動(dòng)程序數(shù)據(jù)輸入。（2）程序操作程序的輸入輸出：手工鍵盤輸入、網(wǎng)絡(luò)通訊輸入等；程序編輯；程序管理。（3）顯示操作系統(tǒng)狀態(tài)顯示：包括i/o信號(hào)監(jiān)測、運(yùn)行方式選擇、正確使用的刀具信息等；位置顯示：機(jī)床坐標(biāo)系的位置報(bào)告，工件坐標(biāo)的絕對(duì)/相對(duì)位置報(bào)告等。故障報(bào)警。3.3.3 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的診斷功能（1）編程錯(cuò)誤提示。（2）操作錯(cuò)誤提示。（3）執(zhí)行錯(cuò)誤提示。3

51、.3.4 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的基本配置（1）由控制屏和實(shí)訓(xùn)桌組成。控制屏采用鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑機(jī)構(gòu)，鋁制面板；實(shí)訓(xùn)桌采用鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑機(jī)構(gòu)，桌面為防火、防水、高密度板。（2）單相220v交流電源供電，漏電保護(hù)器控制總電源，控制屏的供電由鑰匙開關(guān)和啟停開關(guān)控制。電壓表監(jiān)控電網(wǎng)電壓，電流表監(jiān)控設(shè)備工作總電流，并設(shè)有指示燈指示和保險(xiǎn)絲保護(hù)。（3）數(shù)控系統(tǒng)單元： 西門子公司的“sinumerik 802c base line”數(shù)控系統(tǒng)，可同時(shí)控制2個(gè)數(shù)字量控制進(jìn)給軸和1個(gè)模擬主軸。（4）驅(qū)動(dòng)模塊：x/z進(jìn)給軸采用交流伺服控制系統(tǒng)，電機(jī)軸上裝有轉(zhuǎn)盤，便于觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)。（5）主軸模塊：主軸電機(jī)采用變頻

52、器控制，并設(shè)計(jì)有主軸編碼器用于速度反饋。（6）刀架控制模塊：展現(xiàn)車床六工位電動(dòng)刀架和加工中心刀庫的電控原理。3.3.5 數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)臺(tái)的要達(dá)到的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（1）低壓電氣元件的原理與接線；（2）數(shù)控車床電氣控制電路的設(shè)計(jì)；（3）數(shù)控系統(tǒng)的基本操作；（4）數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試；（5）輸入輸出接口信號(hào)的應(yīng)用；（6）進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試；（7）主軸變頻器的原理與應(yīng)用；（8）電動(dòng)刀架的控制；（9）plc的編程與應(yīng)用；（10）故障診斷與維修；（11）加工中心刀具庫的應(yīng)用；（12）數(shù)控車床的編程操作。4 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)41 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則sinumerik 802s/c ba

53、se line 出廠時(shí)的系統(tǒng)配置為車床系統(tǒng)，即坐標(biāo)軸設(shè)定第一軸為x軸，第三軸為z軸，第四軸為主軸，加工工藝設(shè)定為車削；如果控制銑床，則需要裝入銑床初始化文件，銑床設(shè)定第一軸為x軸，第二軸為y軸，第三軸為z軸，第四軸為主軸，加工工藝設(shè)定為銑削。本課題設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)臺(tái)以車床實(shí)驗(yàn)為主，為使數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于合理化，在設(shè)計(jì)過程中著重考慮如下幾個(gè)方面：（1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化、開放式、模塊化地經(jīng)典電路，從而提高設(shè)計(jì)的成功率。（2）注意選用通用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、市場資源充足的元器件。（3）系統(tǒng)擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計(jì)在滿足應(yīng)用系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，已被將來進(jìn)行修改、擴(kuò)展。（4）在硬件選型

54、方面盡量采用數(shù)控方面一些通用的技術(shù)，以經(jīng)典范例展示數(shù)控車床的工作原理與操作技巧，以達(dá)到從簡單入手讓學(xué)員學(xué)習(xí)數(shù)控車床相關(guān)知識(shí)的目的。（5）電路設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮應(yīng)用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動(dòng)能力，因?yàn)椴煌碾娐酚胁煌尿?qū)動(dòng)能力，對(duì)后級(jí)系統(tǒng)的輸入阻抗要求也不一樣。實(shí)驗(yàn)證明：如果阻抗匹配不適當(dāng)，系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力不夠，可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不可靠性，甚至于使得系統(tǒng)無法進(jìn)行工作。值得一提的是，系統(tǒng)的不可靠性很難通過一般的測試手段來確定。因此在電路設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該特別注意系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力，盡量減少系統(tǒng)的損耗。42 數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的硬件選擇4.2.1 伺服驅(qū)動(dòng)器的選擇伺服驅(qū)動(dòng)器是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，伺服驅(qū)動(dòng)器其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分。目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（ipm）為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,ipm內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。驅(qū)動(dòng)器一般采用位置、速度和力矩三種控