众文网1.数控机床电气设计 毕业论文
摘 要
数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平，近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发 展， 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。
关键词：
数控机床、电气控制系统、控制软件总体结构设计、机电一体化、机电传动、电子技术、传感器技术、数控加工、CAD/CAM技术、电力电子技术、机械设计原理、电气控制系统、单片机、PLC;
目 录
第一章 绪 论 3
1.1课题的来源 3
1.2目的和意义 3
1.3机电一体化系统的简介 3
1.3.1机电传动概述 4
1.3.2数控加工的概述 4
1.3.3数控加工的设备 5
1.4国内外动态 7
1.4.1国内研究的状况 7
1.4.2国外研究的状况 8
1.5机电一体化技术的发展与展望 9
第二章 系统的总体设计10
2.1机械部分 10
2.2电气控制系统方案 11
注：附图（共七张；元器件清单1份）
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主轴驱动单元的接口和选型
主轴驱动单元的接口
主轴驱动单元的接口与进给单元有许多类似，读者可参阅第四章。进给单元具备的接口，在主轴驱动单元上一般都可以找到，只是不同厂家不同档次的主轴驱动单元所包含的接口类型不同，例如，主轴伺服单元的接口类型比变频器的接口要丰富；具备矢量控制功能的变频器又比简易型变频器接口丰富。不同的是：进给单元主要工作在位置控制模式下，而主轴驱动单元主要工作在速度控制模式下；同一台数控机床上主轴输出功率比进给轴输出功率要大得多。因此，在接口上主轴单元又具有自身的特点。
图1主轴单元（变频器）最基本的接口图，如图所示采用三相交流380V电源供电；速度指令由3、4脚输入（图中通过电位器从单元内部获得，在数控机床上一般由数控单元或PLC的模拟量输出接口输入），指令电压范围是直流0~10V；主轴电动机的启动/停止以及旋转方向由外部开关S1、S2控制，当S1闭合。
3.怎么写电气自动化的论文
基于PLC的数控机床电气控制简析摘要：对数控机床电气控制系统的控制方式、系统功能、主要实现部件，进行了选择和分析，然后给出一个完整的基于PLC的数控机床电气控制系统工作原理方案。
关键词：PLC；数控机床；电气控制目前数控机床相关技术的发展，不仅要对各机床各个坐标轴的位置进行连续控制外，而且需要对机床主轴停止、转向和进给运动的启动和停止、刀库及换刀机械手控制、切削液开关、夹具定位等动作，进行特性次序控制。特定次序的控制信息，由输入/输出控制，如控制开关、行程开关、压力开关、温度开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等输出元件控制，同时还包括主轴驱动和进给伺服驱动的使能控制和机床报警处理等[1~5]。
随着可编程序控制器（PLC）技术的发展，上述综合功能是可以由数控机床中的可编程序控制器来完成的[1~2]。它是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并判断哪些功能需做出输出反应。
输出部分提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。笔者基于PLC控制来分析对一类数控机床的电气控制设计，主要包括对控制方式的选择和分析；对电气控制系统中的主要实现部件进行分析和选用，以及提出完整的基于PLC的数控机床电气控制系统工作原理方案。
1基于P LC的数控机床电气控制方式的选择数控机床电气控制方式优劣，决定了控制系统的成败[3,5]。本文所提及的系统，要控制机床实现高速高精度的加工，所以系统的性能至关重要：首先要根据预定要求和被控对象的特征、控制精度、系统运行速度等限制进行了综合考虑，同时，充分考虑系统的性能价格比等因素，确定X、Y轴采用PC机+运动控制器+电机+光栅尺的方式进行闭环控制。
采用此种方式，PC机发挥了强大的文件处理功能、人机交互功能以及高速的数据处理功能，运动控制器则体现了高可靠性、高速性、高精度等优点，光栅尺则为系统提供了高达1μm的精度的位置信息。同时，运动控制器可以接入机床的各种传感器，并及时做出处理，提高了整个系统的可靠性和稳定性。
运动控制卡只能接入少数几根轴，而运动控制器可以大量扩展轴的数目，为系统以后的升级带来便利。运动控制器同时还可以通过一个标准接口接入一个PLC系统，即运动控制器同时可以执行PLC功能。
2数控机床的功能分析本文分析的数控机床，是一拖四的机床，有X、Y轴和四个Z轴上的伺服电机，来进行工作台定位；X、Y、Z轴可以联动，四个Z轴可以同时运动，也可以分开运动。为了提高加工精度，工作台的X、Y轴运动，利用光栅尺实现全闭环控制，对工作台进行精确定位。
通过外扩模拟量I/O点对高速变频器进行控制，实现四个主轴电机可以进行启停分开控制，转速同步控制。X、Y轴进行两侧硬限位和软限位双重保护，对Z轴下侧进行软硬限位。
主轴转速高达16万r/min，实现较高的加工效率，并配备专用的冷却水泵对电机进行冷却，同时实时检测电机温度，提供温度保护。为每根主轴安装机械手和刀库，实现自动换刀和手动换刀可选择。
为了提高加工质量，机械手换刀后，进行刀具深度和位置检测。加工过程中，实时检测刀具磨损以及断刀情况，出现刀具失效，可以自动通过机械手换刀或者提示操作者手动换刀。
为了稳定加工，系统具有高速的上下位机通讯功能，上位机可以随时对下位机进行控制，下位机也把各种信息传到上位机。3电气控制系统组成控制系统由PC机（工控机），SIMOTION，电源模块，电机模块，电机，光栅尺，SMC30（传感器模块），分布式1/0ET200M（包括数字量模块和模拟量模块），机械手，主轴变频器，高速主轴以及多个传感器以及限位开关组成。
具体的分析及其选用如下：3.1上位机上位机是一台PC机（工控机），主要负责从加工文件中读取需要数控机床加工流程（以钻孔为例）的钻孔的孔位和孔径信息，以及为用户提供友好的界面设定加工参数，最后通过TCP/IP协议，把这些数据传到运动控制器。3.2 S IMOTION运动控制器SIMOTION D是整个控制系统地核心，所以SIMOTION D的运行速度和可靠性，会对整个系统产生决定性影响。
本系统选择的SIMOTIOND内部结构，是由西门子PLC5300和西门子的运动控制CPU组合而成，所以继承了PLC工业运用上的高可靠性优点，同时也继承了运动控制系统对运动控制的灵活性。SIMOTION是一个全新的西门子运动控制，它是世界上第一款针对生产机械而设计的控制系统。
SIMOTION的目的是为实现各种运动控制任务提供一种简单、灵活的控制系统。为了确保成为最佳的控制方案，SIMOTION的功能得到了很大程度的扩展。
SIMOTION主要有三大功能：（1）运动控制；（2）逻辑控制，例如，对输入信号的逻辑门处理，以及对输出信号的分析与赋值；（3）工艺控制，例如压力控制、温度控制等。目前SIMOTION面向的行业，主要是运动复杂、速度及精度的要求较高的制造机械、包装机械，橡塑机械，锻压机械，纺。
4.数控车床电气控制设计
机床电气设计中应遵循的基本原则
1. 最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。
2. 设计方案要合理。
3. 机械设计与电气设计应相互配合。
4. 确保控制系统安全可靠地工作。
电气控制系统设计的基本任务
电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。
电气控制系统设计的内容主要包含原理设计与工艺设计两个部分。
电气控制系统设计的一般步骤
1. 拟订设计任务书
2. 确定电力拖动方案
3. 拖动电动机的选择基本原则
4. 选择控制方式
5. 设计电气控制原理图，并合理选用元器件，编制元器件明细表。
6. 设计电气设备的各种施工图纸。
7. 编写设计说明书和使用说明书。
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6.数控专业毕业论文题目
以下给你提供几个相关题目的和内容，因字数有限。
你可以作为参考，希望会对你有所帮助！！！ 经济型数控车床控制系统设计 精镗CK-II型主轴箱Ф73.5, 2-Ф58.5三孔的。 数控机床的电气维修技术 X6132经济型数控改造--纵向 DK7132数控电火花穿孔成型加工机床 普通机床的数控改造 XK5040数控立式铣床及控制系统设计 范文：经济型数控车床控制系统设计 论文（ 45页21489字） 程序 图纸 摘 要：数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。
它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。
此次经济型数控车床控制系统的设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构，因为子程序结构简单、条件明确在经济型数控系统中应用比较多。中断结构采用模块化结构设计，因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理机方向发展。
关键词：数控机床；开放式数控系统；电动机 Control System Design of Econmical NC Lathe Abstract :The numerical control lathe called the numerical control (Numbercal Control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed. This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. 。.. 第1章 绪 论 1.1 两坐标经济型数控机床的课题研究意义 经济型数控机床具有经济实用，结构简单，操作方便，价格低廉的特点，它的特控制系统通常采用单片机（8位、16位、32位）作控制器，驱动电机采用步进电动机，多数采用开环控制，由于经济型数控系统具有较高的性能价格比， 。
. 目录：摘 要 IAbstract II 第1章 绪 论 11.1 两坐标经济型数控机床的课题研究意义 11.2 两坐标经济型数控机床的课题研究主要内容 1第2章经济型数控机床机械结构 12.1 进给系统组成 1。. 参考文献：1 李善术主编.数控机床及其应用.北京：机械工业出版社，l9982 李永章等编著.机床的数字控制技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，l9953 邵俊鹏、董玉红主编.机床数控技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，l996。
.. 作者点评：一种经济型数控机床的控制系统，包括机床伺服系统和对该伺服系统进行控制的PLC；其特征在于，还包括通过通信接口与PLC通信的触摸屏，所述触摸屏包括：-数据输入模块，用于输入、修改被控参数的参数值和操作指令，读取触摸屏的操作界面；数据存储模块，用于存储输入、输出数据；。
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7.数控车床毕业论文 （毕业设计）数控加工工艺
摘要：介绍了普通车床的数控改造条件，同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造 的过程。
改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。
关键词：普通车床；数控改造 中图分类号： TG659 文献标识码： B 文章编号： 1001-3881 (2006) 4-208-2 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展，它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品，而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。
购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学，对CA6140车床进行了数控化改造。
1 机床数控化改造的条件 1·1 机床基础件有足够的刚性 数控机床属于高精度机床，工件移动或刀具移动的位置精度要求很高，必须在0·001~0·01mm之间，高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好，机床基础件刚性满足要求。
1·2 机床数控改装的总费用合适，经济性好 机床数控改装分两部分进行：一是维修机械部分。更换或修理磨损零件，调试大型基础零件，增加新的功能装置，提高机床的精度和性能，另一方面是舍弃原有的一部分进给系统，用新的数控系统和相应的装置来替代。
改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时，该机床数控改造在经济上适宜。
经过考查，若购买同样配置的车床约需10万元，而我校机床数控改造的总费用为5·1万元，仅占51%，因此该机床数控改造在经济上是合适的。 2 系统配置及主要技术规格 该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成，另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等，系统属开环控制系统。
其主要技术性能和参数如下： （1）系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统，键盘和显示部分装在面板上。
（2）系统软件具有若干指令。其中加工指令有 直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。
可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等，与加工指令配合，可加工出各种较复杂的零件。
（3）系统环境工作条件。温度-10~+40℃；湿度为40% ~80%。
(4)输入电网电压。交流（220±22）V；频率为50Hz；电流为1·5A。
(5)步进电机。BYG550C-2型电机两台，驱动电压为110V；相电流为2·5A；步距角为0·36°/步；静力距为12N·m。
3 主传动的数控化改造 机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴，使工件以不同的速度运动，主传动性能的好坏，直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性，可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。
考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时，电机的转速也会随之波动，直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度，实现主轴自动无级变速，在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统，从而不需进行机械换档。
针对机床要求具有螺蚊切削功能，在主轴部位安装主轴脉冲发生器，如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转，即主轴转一周，主轴脉冲发生器也 图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周，主轴脉冲发生器的安装方式很重要。
改装时，主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮（实现1∶1）传递到原有CA6140车床的挂轮轴X，拆除挂轮留出空间，安装脉冲发生器，并用法兰盘固定。 4 进给传动的数控化改造 进给传动的作用是接受数控系统的指令，驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动，加工出符合要求的零件，对进给传动的要求是高精度、高速度。
改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控 图2 进给传动系统制，这样结构简单，安装调试和维修都非常方便。 4·1 进给传动链 图2为普通车床改造后的进给传动链，刀具纵向（Z轴）移动由步进电机，经接口箱内一对减速齿轮，转动纵向移动的丝杆而实现。
刀具的径向（X轴）移动由步进电机，经接口箱内一对减速齿轮，转动横向移动丝杆而实现，该传动链与原机床的传动链相比，摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为： Z向0·005mm, X向为0·0025mm，即当执行一个脉冲指令时，工件的长度和直径均变化0·005mm。
BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°，每周步距数为360/0·36=1000（步/周）， X向丝杠螺距为4mm，脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm，脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周*脉冲当量丝杠螺距则X向：Z主/Z从=1000*2·5/4000=5/8Z向：Z主/Z从=1000*5/6000=5/6 4·。
8.数控类毕业设计论文
浅析机械加工精度摘要：在机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统，会有各种各样的误差产生，并影响了工件的加工精度。
结合自己的教学实践经验，本文简要介绍了机械加工精度的基本知识，对影响机械加工精度的因素进行了分析，对如何减少各种因素对加工精度的影响，提出了一些观点。关键词：加工精度误差1概述1.1加工精度与加工误差加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。
符合程度越高则加工精度就越高。加工误差是指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。
加工误差是加工精度的度量。生产实际中用控制加工误差的方法或现代主动适应加工方法来保证加工精度。
1.2影响加工精度的因素零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中进行的。工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。
原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统受力变形和工艺系统受热变形引起的加工误差、刀具磨损、加工后工件内应力重新分布引起的变形及加工原理误差、测量误差等。原始误差的存在，使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态，致使加工后的零件产生了加工误差。
1.3研究加工精度的方法研究加工精度的方法有因素分析法和统计分析法。2工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差主要是指机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差，以及使用中产生的磨损和调整误差。
这类原始误差在加工过程开始之前已客观存在，并在加工过程中反映到工件上去。2.1机床误差机床精度很大程度的影响了加工精度，因为刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床来完成的。
机床误差主要有：主轴回转误差、导轨误差、传动链误差。机床磨损会使机床工作精度降低。
2.1.1主轴回转误差机床主轴用来安装刀具或工件，它是刀具或工件的相对位置基准和运动基准。机床主轴回转误差直接影响着被加工零件的加工精度。
主轴回转误差是一项综合性的误差，是主轴在回转过程中实际回转轴线相对于理论回转轴线的漂移。它可以分为三种基本形式：主轴的纯径向跳动、主轴的纯轴向窜动和纯角度摆动。
一般情况下，这三种基本形式的误差是同时存在的，产生的加工误差也是三种形式误差影响的叠加。引起主轴纯径向跳动的主要原因是主轴轴颈和轴承的精度误差。
如：几段主轴浅析机械加工精度户艳（西安航空技术高等专科学校机械工程系西安710077）摘要：在机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统，会有各种各样的误差产生，并影响了工件的加工精度。结合自己的教学实践经验，本文简要介绍了机械加工精度的基本知识，对影响机械加工精度的因素进行了分析，对如何减少各种因素对加工精度的影响，提出了一些观点。
关键词：加工精度误差中图分类号：TH115文献标识码：A文章编号：1672-3791(2008)10(b)-0092-02轴径的同轴度误差、轴承的制造误差和轴承之间的同轴度误差等。引起主轴纯轴向窜动的主要原因是主轴轴径轴向承载面与轴线的垂直度误差。
不同形式的主轴回转误差对加工精度的影响是不同的，同一形式的主轴回转误差对于不同加工方法的影响也是不同的。车床加工时主轴纯轴向窜动对工件的内、外圆加工没有影响，但会影响加工端面与内、外圆的垂直度误差。
而主轴纯径向跳动会引起内、外圆的圆度和圆柱度。当加工螺纹时，主轴轴向窜动会使加工的螺纹产生螺距的小周期误差。
纯角度摆动在车外圆时，会产生锥度。采用高精度的主轴部件，如提高主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件的有关表面的加工精度，选用高精度的轴承，对滚动轴承进行预紧，对高速主轴部件进行平衡等，可以提高主轴回转精度。
其次是使主轴回转的误差不反映到工件上。如采用死顶尖磨削外圆，只要保证定位中心孔的形状、位置精度，即可加工出高精度的外圆柱面。
主轴仅仅提供旋转运动和转矩，而与主轴的回转精度无关。2.1.2导轨误差机床导轨是实现直线运动的主要部件，是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准。
导轨误差对零件的加工精度产生直接的影响，主要体现在四方面：在水平面内的直线度；在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度（扭曲）；导轨对主轴轴心线的平行度。磨床导轨在水平面内存在直线度误差，当磨削长外圆柱表面时，将造成工件的圆柱度误差。
车床导轨与主轴轴心线在水平面内不平行，会使工件的外圆柱表面产生锥度；在垂直面内不平行时，会使工件成马鞍形。导轨的制造和装配精度是影响导轨误差的主要因素，导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。
选择合理的导轨形式和组合方式，适当增加工作台和床身导轨的配合长度，采用液体静压导轨，都可以提高导轨的导向精度。2.1.3传动链误差传动链误差是指机床内传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。
一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。2.2刀具的几何误差刀具误差主要指刀具的制造、磨损和安装误差等，刀具对加工精度的影响因刀具种类不同而定。
定尺寸刀具（如钻头）成形刀具（如成形车刀。
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