经济型数控系统

目录目录--------------------------------------------------------------------1 摘要 -------------------------------------------------------------------2 第一章绪论-----------------------------------------------------------------2 第二章 CNC系统总体方案的确定-----------------------------------------------3 2.1 系统总体方案--------------------------------------------------------------3 2.2 系统功能模块及其分析-------------------------------------------------------5第三章硬件系统设计---------------------------------------------------------7 3.1 控制系统硬件设计-----------------------------------------------------------7 3.2 主模块设计----------------------------------------------------------------8 3.3 输入/输出模块设计----------------------------------------------------------9 3.4 人机界面模块设计----------------------------------------------------------113.4.1 显示方式的确定--------------------------------------------------------113.4.2 数控操作面板外形图设计-------------------------------------------------123.4.3 机床操作面板设计------------------------------------------------------12 3.5 系统安装结构设计----------------------------------------------------------13 3.6 PLC在CNC系统中的应用----------------------------------------------------13 3.7 系统电气原理图设计--------------------------------------------------------15第四章系统软件设计--------------------------------------------------------15 4.1 软件功能设计-------------------------------------------------------------15 4.2 软件结构分析、设计--------------------------------------------------------16 4.3 人机界面及其软件实现技术---------------------------------------------------174.3.1 菜单驱动技术的应用---------------------------------------------------17 4.4 逐点比较插补法的软件实现--------------------------------------------------174.4.1 直线插补原理---------------------------------------------------------174.4.2 直线插补—G01程序设计------------------------------------------------204.4.3 圆弧插补原理---------------------------------------------------------23 4.5 快速点定位—G00程序设计--------------------------------------------------26 4.6 暂停(延迟)指令—G04程序设计-----------------------------------------------28 4.7 步进电机正反转及转速控制程序设计-------------------------------------------29鸣谢------------------------------------------------------------------30参考文献------------------------------------------------------------------30经济型数控系统研究与设计第1章绪论按数控系统的功能水平,可以把数控系统分为高、中、低三档,低档数控系统即可认为是经济型数控系统。

我国当前经济型数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。

1、步进电机拖动的开环系统。

该系统的伺服驱动装置主要是、功率步进电机、电液脉冲马达等。

由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。

只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序和运动方向。

这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度。

所以系统的位移精度较低，其定位精度一般可达+0.02mm.如采取螺距误差及传动间隙补偿,定位精度可提高到+0.01mm.。

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。

由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。

我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。

在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。

在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。

从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton 机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。

美国得宝公司已在中国开办公司。

在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。

从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。

4.2、数控化改造的内容机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC 机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。

广数数控系统对比选择目前，数控系统种类繁多，按数控系统的性能价格比分为:经济型数控系统、标准型数控系统、全功能型数控系统和特殊型数控系统四大类产品。

经济型数控系统也称简易数控系统。

其特点是价格便宜、精度适中、功能简化、针对性强，比较适用于老设备技朮改造和产品更新。

标准型数控系统的特点是功能较全，价格适中，适用于中档的数控机床，应用较广。

多功能型数控系统的特点是功能齐全，价格较贵。

适用于加工复杂零件的大中型机床以及FMS、CIMS中使用的数控机床。

特殊型数控系统适用于各类特种加工机床，如:电加工机床，超精加工机床等。

依据经济实用原则。

对中小型车床的改造广泛采用步进电机驱动的开环控制系统。

用经济型数控系统改造后车床的控制原理。

改造后车床可以自动车削圆柱面、圆锥面、端面、球面、螺纹等。

目前，国内生产的经济型数控系统有多种类型。

经济型数控系统主要包括数控装置、坐标轴驱动(或伺服)系统、主轴驱动系统、刀架及辅助功能的强电控制与驱动系统、接口等。

经济型数控装置有步进电机驱动的开环数控装置、直流电机驱动的半闭环数控装置和点位式经济型数控装置三种。

对于数控车床改造一般选用步电机驱动开环数控装置。

选择时主要考虑以下性能:CPU类型、用户容量、控制轴或联动轴数、设定单位、插补类型、编程尺寸及编程标准，G、M、S、T、F功能、刀具补偿功能、间隙补偿功能及循环功能、显示方式及显示信息的形式、绝对编程、增量编程、程序输入方式以及报警、诊断等。

根据需要选择相应的性能。

步进电机驱动单元的性能参数主要有:步进电机性能参数及安装尺寸，控制箱与电机的接线型式等。

系统的快速进给速度、空载起动频率，静态转矩，系统升频降频时间，起动矩频特性、起动惯频特性、运行矩频特性。

驱动电路的型式主要有:高低压驱动电路、斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分驱动电路、电流检测型功率放大电路等。

不同的电路型式、其工作性能不同，根据加工需要合理选择。

刀架控制与驱动系统主要考虑刀架型式(如四位或八位电动刀架，或转塔六位刀架等)，定位精度及重复定位精度，换刀时间、刀具选择时刀架的转向、夹紧力，刀杆尺寸及装夹刀具结构型式等性能参数。

经济型数控车床自动化加工系统的改造一、引言- 引入经济型数控车床及其发展现状- 阐述需要对该车床进行自动化改造的原因和意义二、经济型数控车床自动化加工系统的设计- 分析并描述原有车床的结构和性能- 设计并介绍改造方案和具体实施步骤- 介绍自动化加工系统所需的硬件和软件配置三、自动化加工系统的实现- 详细介绍所采用的控制系统和传感器技术- 介绍自动化加工系统的具体实现过程和结果- 分析实现中的优缺点及可改进之处四、经济型数控车床自动化加工系统实用性测试- 通过实际案例测试自动化加工系统的加工精度和生产效率- 对测试结果进行分析和总结，评估自动化改造的效果和经济效益五、结论- 总结经济型数控车床自动化加工系统的设计和实施- 强调其在提高企业生产效率、降低生产成本、促进企业发展方面的作用- 提出对未来改进和发展的建议。

第一章引言随着科技的快速发展和制造业的快速转型升级，数控技术作为现代制造业的核心技术，正发挥着越来越重要的作用。

经济型数控车床作为数控技术的重要代表，在制造行业中得到了广泛应用。

然而，传统的经济型数控车床难以满足现代工业对加工过程的自动化、精度、稳定性和高效性的要求。

为此，将经济型数控车床进行自动化改造，是一项非常迫切的任务。

本文旨在从经济角度考虑，探讨如何对经济型数控车床进行自动化改造，提升其生产效率，降低生产成本，促进企业发展。

第二章经济型数控车床自动化加工系统的设计2.1 原有车床的结构和性能分析经济型数控车床通常采用传统的机械结构，其工作精度和生产效率受到很大的限制。

为了有效地改善这种情况，必须对其结构和性能进行深入的分析和研究。

首先，我们来分析经济型数控车床的结构。

其主要部分分为床身、主轴、滑板、进给系统、切削液系统等。

其中，床身是整个数控车床的支撑结构，它负责承担机床的全部静载荷。

主轴是数控车床的核心部件，负责带动刀具实施切削加工。

滑板在床身的导轨上运动，实现工件的退刀和进刀。

94科技资讯科技资讯SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION2010NO.14SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION工业技术随着现代机械制造业水平的发展,数控机床普及率日益提高。

数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,一直受到世界各国的普遍重视, 并得到了迅速的发展。

主轴是车床构成中一个重要的部分,其功率消耗约占机床总功率70%~80%,其性能直接影响到机床的加工效率、加工材料范围、加工质量等。

数控系统需要控制主轴的转速、位置,通常系统的标准配置为数字主轴, 具有控制精度高,动态响应好的特点。

但在主轴功率不大,对控制精度和动态响应要求不是很高的情况下,数字主轴就显得成本太高。

这时可以采用数控系统的模拟主轴功能。

模拟主轴就是数控系统输出模拟电压信号,采用普通的交流变频器和交流变频电机来实现主轴控制,由于性价比高,在经济型数控机床中广泛应用。

1变频调速基本原理由异步电机理论可知,主轴电机的转速公式为:n=(60f/p×(1-s其中P为电动机的极对数,s 为转差率, f 为电源的频率,n为电动机的转速从上式可看出,电机转速与频率成正比,改变频率即可以平滑地调节电机转速。

变频器主电路如上图1所示。

主电路的功能是把固定频率为50Hz交流电转换为频率连续可调的三相交流电, 主要包括交-直电路、制动单元电路及直-交电路。

交-直电路中,三相交流电源通过变频器的电源接线端(R、S、T输入到变频器内,利用整流器VS把交流电转换为直流电。

当电容CF 电压达到基准值时, 辅助电源动作,输出直流控制电压。

直流继电器MCC获电, 常开触点闭合,限流电阻RF 被短路,完成交-直电路转换。

直-交电路中,由VS转换的直流电压经过短路保护熔断器F1加到逆变模块VT, 再通过SPWM 正弦波脉宽调制驱动电路控制VT输出频率可调的三相调制波Ua、Ub 、Uc(如图2所示至U 、V、W 端子。

数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。

是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。

计算机数控（Computerized numerical control,简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。

CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。

CNC系统的核心是CNC装置。

由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。

目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。

这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。

例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。

对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。

对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。

例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。

《数控原理》试题1一、填空题(每空1、5分,共30分)1、数控机床就是用数字化代码来控制刀具与工件得相对运动,从而完成零件得加工、２。

ＣPＵ就是CＮＣ装置得核心,它由运算器与控制器两个部分组成, 运算器就是对数据进行算术与逻辑运算得部件, 控制器就是统一指挥与控制数控系统各部件得中央机构。

３、所谓“插补"就就是指在一条已知起点与终点得曲线上进行数据点得密化得过程。

4.数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床与闭环数控机床两种类型。

５。

对于以坐标原点为起点得第一象限直线OA,其偏差函数为: ,若,刀具往 +X 进给;若,刀具往+Y 进给、6. 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴得相互关系用右手直角笛卡尔坐标系决定, 增大刀具与工件距离得方向即为各坐标轴得正方向。

７。

CNC系统中,实时性要求最高得任务就是增大与位控。

8。

CNC软件中,译码程序得功能就是把程序段中得各数据根据其前后得文字地址送到相应得缓冲寄存器。

假设当前需要译码得程序段如下:N１Ｇ01 X132 Y2０0 Ｚ３0０如果当前取出得代码就是X,那么数字码寄存器中存放得数据就是０１ ,此时应该把该数据送入代码 G 得缓冲寄存器中、9、旋转变压器就是一种常用得转角检测元件,从其结构来瞧,它由定子与转子两个部分组成。

10。

步进式伺服驱动系统就是典型得开环控制系统,在此系统中执行元件就是步进电机。

1１、专家系统就是一种应用大量得专家知识与推理方法求解复杂问题得一种方法,因此一般专家系统主要包括两大部分,即知识库与推理机。

二、单项选择题(每小题2分,共２0分):1、经济型数控系统一般采用( A )CPU,而且一般就是单微处理器系统、A、8或16位B、３２位C、6４位D、以上都不正确2、下面哪种设备不就是ＣＮC系统得输入设备?( Ｃ )A、ＭDI键盘B、纸带阅读机C、CRT显示器D、磁带机3.在单CＰＵ得CＮC系统中,主要采用( B )得原则来解决多任务得同时运行。