数控铣床伺服控制系统设计

双主轴数控镗铣床系统设计

摘 要:本文所设计的数控双主轴数控镗铣机床为一体化设计,集成了机、电、液,机床采用了卧式60°倾斜床身导轨形式,具有结构紧凑、布局先进合理、排屑性能好、操作方便等优点,而且便于配置工业机器人,为全自动和无人化生产提供了方便。在机床的防护方面,采用全封闭的框架结构,达到了内外同时防护的设计目的,可以有效地对避免冷却液、油和铁屑进入机床内部。同时便于对机床的维护。

关键词:双主轴数控镗铣床

中图分类号:tg53 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)07(b)-0067-01

目前的机床设计,常采用单主轴设计,也有少数采用平行双主轴设计形式的,但在加工具有复杂结构的部件时,普通的单主轴数控机床在切削功能上就受到很大的限制,无法达到加工的要求,为了完成加工工作,不得不采用价格昂贵的大型加工中心。

基于以上情况,设计开发一种双主轴数控机床就变得尤为迫切。为了达到提高加工效率、降低机床成本的目的,在本文的设计中采用了同轴双套主轴结构。

1 机床性能特点

本数控镗铣机床采用三轴控制的卧式结构,当左侧主轴完成加工后,右侧主轴会自动夹持已完成加工的部件,这样机床就可以对零件未加工的部位进行镗铣加工,从而大大提高了加工的效率。本机床适用于航天航空,化工,汽车等行业零件的加工。本机床可以加工盘类零件和轴类零件,并可以根据要求对这类零件进行各种端面、曲面及螺纹的车削加工。实现了对零件加工的一次夹持多工序加工,使得一套机床具有多种功能,使之成为高效高速的数控镗铣机床。

本机床的数控系统采用德国s主emens 840d数控系统,左主轴和右主轴分别采用13/18kw的交流主轴伺服电机和10.1/13kw的1ph2型内置式交流电主轴,左主轴电机通过皮带将动力传递到主轴上,右主轴由电主轴直接驱动主轴。在右主轴上安装扮杠螺母,使其可以在纵向上作可编程运动,从而可实现更多可能的加工方案。先进的1fk型交流伺服电机控制x、z1、z2车的进给。机床纵横两个方向的导轨均采用thk/shs30c 2级精度的直线滚动导轨。

X5032铣床主传动系统数控改造

专业班级：机制08-2班 姓名：李鹏 指导教师：童景林

摘 要：本文在X5032数控铣床改造设计时主要从经济性、方便性、实用性、可靠性四方面因素出发，对X5032型铣床进行了数控铣床主传动机械系统设计。使改造后的机床的机械传动部分具有高静态、动态刚度；运动副之问的摩擦因数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。改造后的数控铣床可以实现主传动系统电机正、反转，转速分为两档，并在各档内可以实现无级调速；可以在平面或空问范围内按设定曲线(直线、圆弧等)恒速或变速运行；可以实现数值的任意设定并显示；可以实现辅助控制系统的任意起停和故障报警；可以实现与上位机的通讯。

X5032数控铣床机械系统设计包括伺服驱动系统的设计计算，丝杠螺母副的设计计算，主传动系统的参数计算，主传动系统结构设计。进给传动系统设计中，全部拆除纵向、横向、垂向进给箱齿轮，拆除纵向、横向、垂向进给手柄，在该处将手轮轴通过一对减速齿轮和纵向、横向及垂向步进电机相连。丝杠拆去，换上滚珠丝杠，并由齿轮箱与滚珠丝杠连接，改造后的X5032铣床的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm。X、Y电机能够拖动工作台以6-3200r／min的切削进给速度进行X向、Y向运动，Z相电机能使主轴箱获得3-1600r／min的进给速度。主传动系统设计拆除机床主轴，重新设计主轴。为了保证主轴在运动时有准确的定位，安装主传动的定位检测装置。采用电气式主轴准停装置，利用磁力传感器检测定位。只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确的定位。将主传动改为采用变频交流电动机无级调速。低档转速为270-1500r/min，高档转速为1500-4500r/min，在各档内可以实现无级调速。与原立式铣床的机械结构相比比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，主传动系统是一个开环控制的交流变频调速系统，通过软件来实现它的调速。数控系统是一个基于单片机的采用模块化设计的数字型控制系统。采用较小体积的单片机来实现复杂的逻辑功能，充分利用中断及第二功能口，使端口的利用程度达到最大，使整体结构简单。系统从总体上分为人机界面模块、坐标进给模块、变频调速控制模块、串行通信模块、液压系统、冷却系统、润滑系统及基于89C58单片机的主控模块。克服了传统的经济型数控系统的缺点，具有编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种复杂的逻辑控制。通过插补算法实现步进电机的准确定位以便达到工件的精确度；通过键盘利显示模块，实现了程序的编辑和显示；通过其他辅助系统的设计，实现了机床功能的完善化。

XX学院

设计说明书

课 题： 数控钻铣床电气系统控制毕业设计

子课题:

同课题学生姓名:

专 业

学生姓名

班 级

学 号

指导教师

完成日期

前言

随着社会生产和科学技术的发展与进步，PLC技术正在不断地深入到各个领域并迅速地向前推进，特别是近几年来在机械加工领域引起了许多深刻的改革。《双面钻孔组合机床在运用》就是运用了PLC技术与机床电气的过程及注意事项，实现了机电一体化的运用，这便使双面组合钻床操作更加方便，大大提高了工作效率。

目前，在机械制造业中已不再是仅仅要求单机自动化，而是要求实现一条生产线，一个车间、一个工厂甚至更大规模的全盘自动化，这便体现PLC技术的重要性。在设计中，参考了机电一体化技术方面和PLC方面的教材和资料，在书后的参考文献中列出，这些宝贵的资料对我完成毕业设计起到了重要的作用，在设计中有许多不妥之处，敬请老师提出宝贵指正.

摘要

数控钻铣床是现代工业生产中不可缺少的部分，可以高速、精确的切削零件。本文就对钻铣床的机械结构、电气控制和数控三部分进行了设计，基本可以满足钻铣床的运行。本系统采用的数控装置集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口、远程I/O板接口于一体，支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能，具有高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。详细给出了主/控制回路图及一些元件的选择。

关键字：数控装置 PLC 主/控制回路

目 录

第一章 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1.1数控机床的发展史„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

《机电技术》２０１０年第３期　机电研究及设计制造　

数控铣床的控制系统设计与分析　

刘健毛辉　

（沈阳中辰钢结构工程有限公司，辽宁沈阳１１０１４１）　

摘要：数控装置是数控系统的核心，其硬件和软件的设计对整个铣床的功能产生决定性的影响。ＰＩＣ１６Ｆ８７Ｘ单片　

机以其独特优势，在铣床的控制系统中得到广泛应用。该控制系统的软硬件设计是相辅相成的，硬件设计是基础，软件　

设计实现最终加工。软件的插补子程序在考虑多任务性和实时性的基础上，采用程序相对简单，计算速度却较快的逐点　

比较法。　关键字：数控装置；单片机：插补；进给　

中图分类号：ＴＧ６５９　ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－－４８０１（２０１０）０３－－０７４－－０２　

数控机床已经成为衡量一个国家制造业水平　

的重要标志之一，数控机床具有高柔性及工序复　

合化、加工精度高、生产效率高、劳动强度降低　

等特点，在我国由制造业大国向制造业强国的发　

展过程中，数控机床起着举足轻重的作用。本文　

中所设计的铣床控制系统所采用的是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　

公司生产ＰＩＣ１６Ｆ８７Ｘ单片机，最主要的特点是除　

手动控制垂直升降进给伺服电动机外，在键盘输　

入方式下，通过单片机内部程序的运行，闭环控　

制横向进给伺服电动机和纵向进给伺服电动机的　

二坐标进给方向不断变换，自动在平面内铣出所　

设计的形状。这一设计针对性强、成本低、效率　

高，具有很强的推广使用价值。　

１　控制系统　

ＰＩＣ１６Ｆ８７７单片机具有哈佛总线结构、ＲＩＳＣ　

技术、功耗低、驱动能力强、应用平台界面友好、　

开发方便、一次性编程、体积小等特点，因此以　

ＰＩＣ１６Ｆ８７Ｘ单片机为主开发的控制系统，在软、　

硬件的设计上有其独特优势，在铣床的控制系统　

中得到了广泛的应用。本设计的软件部分由　

ＰＩＣ１６Ｆ８７Ｘ单片机借助于开发软件ＭＰＬＡＢ—ＩＣＤ　

在线编制和调试，单独完成；硬件部分则是根据　

软件的设计，通过在电路板上对单片机管脚的输