数控铣床伺服控制系统设计
数控铣床的基本组成
数控铣床的基本组成
定义:数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的，两都的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别.
如图所示，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成：
1、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转,主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。
２、进给伺服系统
由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。
3、控制系统数控铣床运动控制的中心,执行数控加工程序控制机床进行加工。
4、辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。
５、机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等,它是整个机床的基础和框架。
数控车床控制系统的设计样本
CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。
虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。
经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。
正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。
但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。
近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。
导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。
而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。
数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。
当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。
同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。
要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。
经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。
可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。
但是应用数控机床还受到其他条件限制。
价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。
当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。
FANUC 0i mate C 数控铣床电气控制系统及PLC控制设计
Abstract Can be
CNC milling machine is a common milling machine used digital control system the control of the program code accurately for milling machining
Key words :FANUC 0i mate C;CNC milling machine; Frequency conversion governor; PLC;Servo drive
FANUC 0i mate C 数控铣床电气控制系统及 PLC 控制设计
目录
引言.....................................................................1 1 FANUC 0i mate C 系统构成...............................................2 1.1 FANUC 0i mate C 系统组成及功能....................................2 1.2 FANUC 0i mate C 系统的配置........................................3 1.3 FANUC 0i mate C 系统的功能连接....................................6 2 系统硬件配置............................................................8 2.1 主轴电机的选型.....................................................8 2.2 交流异步电动机的调速方法...........................................8 2.3 变频调速器工作原理和基本构成......................................10 2.4 变频调速器的选择..................................................12 2.5 变频调速器的参数设置..............................................13 2.6 CNC 变频调速器的连接框图..........................................16 2.7 数控机床进给伺服系统的组成和功能特点..............................16 2.8 伺服电机的选型....................................................19 2.9 进给伺服单元的选型................................................24 3 电气控制系统电路图设计.................................................26 3.1 主轴控制原理图....................................................26 3.2 供电原理图.......................................................26 3.3 CNC 主板............................ ............................27
数控铣床伺服进给系统的设计计算与验证
—
Ｍ＝ ・ ［时ｍ ‘ ｃ ￣告 （ ｇ ］ ｐ － ， ）＋ ｏ
式 中 ： ～导轨 摩擦 系数 ，贴 塑导 轨取 Ｏ０ ． ，滚动导 轨取 ￡ ． ００ ２ ６
０．０ ～ ０１ ０ ３ ０．
ａｘ
—
Ｄ／ ２
式 中： ａ一主轴最大切 削扭矩 ， Ｍｍ ｘ Ｄ 一刀具直径 不对 称铣 削分力 的计算公式 ： 进 给方向上的分力 Ｆ Ｈ Ｆ ． ０９ Ｆ 垂 直于进 给方向上 的分力 Ｆ Ｆ＝ ． ｖ０７ 轴 向分力 Ｆ ‘ ＝ ．５ Ｏ５ Ｒ ｘ向进给力计算 ： ： （ ＋ （） Ｇ） ３ Ｙ向进给力计算 ： 产 尸 蛳（ 只 Ｇ） Ｑ ’ ＋ ＋ （ ４ ） 式中 ： … 分别 为沿导轨运动方 向、 Ｐ 法向和铅垂方 向的切削分
一
∑Ｍ Ｍ＋ Ｍ Ｍ Ｌ
（ 由导轨摩擦阻力所产生的阻转矩 ａ ）
∑肘一 个 统的 擦 矩 整 系 摩 转
① 由切削力 引起 的折算到 电机轴的切削负载转矩 估算 （Ｘ、 向进给力的计算 ： ａ Ｙ轴 ） 最大圆周铣 削力 ， 计算公式 （ 不对称逆铣时为最大） ：
ＦＭｍ
—
式 中： 一轴 向进给力 ， Ｑ ｙ 为别为 ｘ、 ｚ轴 向进给力 ） Ｑ Ｎ（ …Ｑ Ｙ、 ｓ 一丝杆导程 ． ｉ ｎ 竹 一机械传动效率 传动减速 比
—
Ｍｔ Ｍ ｆ ≥
②系 摩 转 统的 擦 矩∑Ｍ 由 下 部 组 Ｒ以 几 分 成
式 中： ＿伺 服系统 的静态转矩 朋ｆ＿ 切削负载转矩
高速化、 高精度是 当今数控机床 、 加工中心发展方向 ． 对机床定位 精 度、 重复定位精度 、 快速响应特性提出了更 为严格 的要求 。 合理设计 伺 服进 给系统各项技 术参数 ， 是确保机 床高可靠 性 、 高稳 定性 、 高精 度、 高品质 必要条件
数控铣床电主轴系统设计说明书
目录引言 (1)1.数控铣床简介 (3)1.1.数控铣床组成 (3)1.2.数控铣床的工作原理 (4)1.3数控铣床加工的特点 (4)1.4数控铣床加工的主要对象 (4)2.电主轴概述 (5)2.1电主轴的基本概念 (5)2.2电主轴单元关键技术 (6)2.2.1高速精密轴承技术 (6)2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7)2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8)2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8)2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9)2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9)2.3高速电主轴发展及现状 (9)2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9)2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11)2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12)2.5内装式电主轴系统的研究 (13)3.电主轴工作原理及结构 (16)3.1电主轴的基本结构 (16)3.1.1轴壳 (16)3.1.2转轴 (16)3.1.3轴承 (17)3.1.4定子及转子 (17)3.2电主轴的工作原理 (17)3.3电主轴的基本参数 (19)3.3.1电主轴的型号 (19)3.3.2转速 (19)3.3.3输出功率 (19)3.3.4 输出转矩 (19)3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20)3.3.6 恒转速调速 (20)3.3.7 恒功率调速 (20)3.3.8 轴承中径 (20)3.4自动换刀装置 (21)4. 电主轴结构设计 (22)4.1主轴的设计 (22)4.1.1.铣削力的计算 (22)4.1.2 主轴当量直径的计算 (23)4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23)4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23)4.2.2轴承的选择和基本参数 (23)4.3轴承的预紧 (24)4.4主轴轴承静刚度的计算 (24)4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26)4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27)4.4.3主轴强度的校核 (32)4.4.4主轴刚度的校核 (34)4.4.5主轴的精密制造 (35)4.5主轴电机 (36)4.5.1电机选型 (36)4.6主轴轴承 (37)4.6.1轴承简介 (37)4.6.2陶瓷球轴承 (38)4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)4.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响 (40)4.8拉刀机构设计 (41)4.8.1刀具接口 (41)4.8.2拉刀杆尺寸设计 (42)4.8.3夹具体结构尺寸设计 (43)4.8.4 松、拉刀位移的确定 (45)4.8.5碟型弹簧的设计及计算 (46)4.9HSK工具系统结构特点分析 (48)4.10HSK工具系统的静态刚度 (52)4.10.1 HSK工具系统的变形转角及极限弯矩 (52)5.电主轴的润滑及冷却 (55)5.1润滑介绍 (55)5.1.1润滑的作用和目的 (55)5.1.2 电主轴润滑的主要类型 (55)5.1.3 油气润滑的原理和优点 (57)5.2电主轴的冷却 (58)5.2.1电主轴的热源分析 (58)5.2.2电主轴的冷却方法 (59)5.3电主轴的防尘和密封 (60)6.电主轴的驱动和控制 (61)6.1恒转矩变频驱动和参数设置 (61)6.2恒功率变频驱动和参数设置 (62)6.3矢量控制驱动器的驱动和控制 (64)6.4普通变频器原理 (65)6.5本设计采用的变频器原理 (67)6.6主轴准停 (69)6.6.1主轴的准停功能 (69)6.6.2主轴准停的工作原理 (69)6.6.3主轴准停控制方法 (70)7．主轴动平衡 (72)7.1动平衡介绍 (72)7.2动平衡设计 (73)总结 (75)致谢 (76)参考文献 (77)引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。
MCP800数控铣床进给伺服系统改造
图
１
伺 服 电动机 和测 速 发 电机 的换 向碳 刷 及 碳 刷 架 经 常 需 要更换 ，同样 面 临备件 短缺 的局 面 。 更 主要 的原 因是 ：由于 该 机 床 的 光栅 尺 （ 闭 全 环 位置 测 量 元件 ） 损 坏 ，而该 机床 由 于没 有 全 、半 闭环互换 的功 能 ，致 使 机 床彻 底瘫 痪 。该 光 栅 尺 使 用 的又是 ＨＥ Ｄ ＮＨ Ｉ 的最 早 期产 品 ，该 产 品早 已 Ｉ Ｅ ＡＮ
１ ＭＣ ８ ０概 况 ． Ｐ０
我单 位 的 Ｍ Ｐ０ Ｃ ８０数控 铣床是 ２ Ｏ世纪 ８ 年 代末 ０
北 京第 一 机 床 厂 和美 国 Ｓ ＡＢ Ｇ公 司合 作 生 产 的产 Ｅ Ｅ 品。当 时公 司为 了 加 工某 型号 飞 机 的油 箱 壁 板 和 弧 框 等零件 ，专 门购 置 了一 台 。该 机 床 数 控 系 统是 意
种功 能。而 且操 作 系统 界 面 简 洁 直 观 ，操 作 人 员 能 快速 了解并 掌 握 机 床 的 各 项 功 能 ，特 别 还 具 有 老 系 统所不 具备 的对 称 加 工 功 能 和 网络 通 信 功 能 ，不 仅
扩大 了该机 床 的零 件 加 工 范 围 ，又可 直 接 与 我 们 分 厂的局 域 网相 连 ，操 作 人 员很 方便 地 就 能 实 时 调 用 到零件 加工 程 序 。但 由于 其伺 服部 分 当时 并 没 有 改 造 ，采用 的仍 然 是 由分 立 元件 组成 的模 拟 伺 服 模 块 造 成元 件老 化 ，频 繁 出现 故 障 和 停 机 等 问 题 。模 拟 伺 服模块 逐 步 淘 汰 ，备 件 在 市 场上 很 难 买 到 且 价 格 昂贵 ，而且该 机 床 的直 流伺 服 电动 机 和 测 速 发 电动 机 因导 电碳刷 磨 损 而 产 生 的碳 粉微 粒 时 常引 起 电动 机 短路 ，短路 后 的 电动 机 修 理 起 来 特 别 麻烦 ，而 且
课程设计数控立式铣床XY工作台机电系统设计说明书
《机电一体化》课程设计数控立式铳床XY工作台机电系统设计院系:汽车学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机电一班组长:雷博文组员：金亮、黄明亮、夏佳、熊秀成指导教师：蒋强目录一、设计目的 (3)二、设计任务 (3)三．总体方案的确定 (4)1、机械传动部件的选择..................................... ••:•. (3)(1) 导轨副的选用 (4)(2) 伺服电动机的选用 (4)(3) 工作台的选用 (4)2、................................................................. 控制系统的设计.. (4)3、................................................................. 绘制总体方案图.. (5)四、.......................................... 直线伺服电机的计算与选型51、.............................................. 导轨上移动部件的重量42、...................................................... 铣削力的计算43、........................................................ 载荷的计算74、............................................................ 初选型号75、............................................ 直线伺服电机可用性验算8五、........................................... 直线滚动导轨副的计算与选型81、直线滚动导轨选择理由 (8)2、直线导轨额定寿命L 的计算和选型 (10)3、光栅尺的选择 (11)4、工作台的选型 (12)六、PLC选型 (13)七、....................................................... 伺服放大器选型18八、控制系统硬件电路设计 (20)结束语 (21)参考文献 (22)一、设计目的课程设计是一个很重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1) 通过本设计，使学生全面地，系统地了解和掌握数控机床得基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
数控铣床毕业设计方案
数控铣床毕业设计方案1. 引言本文档旨在提供一个完整的数控铣床毕业设计方案，详细描述设计的目标、所需的硬件和软件资源、设计的步骤以及测试和验证计划。
设计方案的目标是设计和构建一个数控铣床系统，能够实现高精度的自动铣削操作。
2. 设计目标设计目标是构建一个能够实现以下功能的数控铣床系统：•自动控制铣削操作，包括设定切削速度、切削深度和进给速度等参数•能够处理复杂的铣削任务，包括曲线铣削、螺旋铣削等•具有高精度的定位和铣削能力，保证铣削的加工精度•具备人机交互界面，方便操作者进行参数设定和监控3. 资源需求设计数控铣床系统所需的资源包括硬件和软件方面的资源。
3.1 硬件资源以下硬件资源是设计数控铣床系统所必需的：•铣床主体：包括床身、工作台、主轴和传动系统等•伺服电机：用于驱动主轴和进给轴•传感器：如位置传感器、力传感器等，用于实时监控和反馈•控制器：用于控制伺服电机和传感器，实现自动化控制3.2 软件资源以下软件资源是设计数控铣床系统所必需的：•CAD软件：用于绘制和编辑零件的几何形状•CAM软件：用于生成数控铣削的刀具路径和切削参数•控制软件：用于编写和加载数控程序，控制铣床系统的运行4. 设计步骤设计数控铣床系统的步骤如下：1.确定设计需求和目标，明确所需的功能和性能指标2.设计铣床主体，包括床身、工作台、主轴和传动系统等部分3.选择并配置合适的伺服电机和传感器4.设计控制系统，包括控制器和相应的控制软件5.开发人机交互界面，实现参数设定和监控功能6.软件开发，包括CAD软件和CAM软件的使用以及控制软件的编写7.进行系统集成和调试8.进行性能测试和验证5. 测试和验证计划为确保数控铣床系统的正常运行和满足设计需求，需要进行全面的测试和验证。
测试和验证计划如下：1.功能测试：验证系统是否能够实现设计的功能，包括自动控制铣削操作、复杂铣削任务的处理等2.精度测试：测试系统的定位精度和加工精度，与设计要求进行比较3.可靠性测试：进行长时间运行测试，检测系统的稳定性和可靠性4.用户界面测试：测试人机交互界面的易用性和功能完善性5.性能测试：测试系统在不同工况下的性能表现，如切削速度、进给速度和切削深度等6. 总结本文档详细描述了一个数控铣床毕业设计方案，包括设计目标、所需的硬件和软件资源、设计的步骤以及测试和验证计划。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数控铣床伺服控制系统设计
数控铣床伺服控制系统是一种集机械、电子、计算机于一体的高精度自动化加工设备，其控制系统的设计对于设备的性能和效率具有决定性的影响。
本文将探讨数控铣床伺服控制系统的设计，从硬件选型、软件设计和系统测试三个方面进行分析，并对数控铣床伺服控制系统的未来发展进行了展望。
一、硬件选型
首先，对于数控铣床伺服控制系统的设计，硬件设备的选型至关重要。
硬件包括电机、运动控制卡、接口板、传感器等。
要根据数控铣床的工作要求、工件的类型、规格等来选择硬件设备，尽可能满足加工的高质量、高效率、低成本等要求。
1. 电机选型
电机是数控铣床的核心部件之一，其质量、功率等直接影响加工效果。
在选购电机时，一般需要考虑以下几个因素：
（1）功率大小：选型需要根据加工对象的大小，考虑传
递扭矩的大小。
（2）速度范围：电机的转速范围要能满足加工需要。
（3）控制性：电机控制系统要支持闭合环控制。
（4）功率因数：考虑电力消耗，密切关注功率因数。
2. 运动控制卡选型
选型时需要根据以下几个方面进行考虑：
（1）运动控制卡的规格：运动控制卡要适合加工件的尺寸，支持多轴联动控制。
（2）控制能力：运动控制卡需要支持多种控制算法，支
持不同的矩阵变换等。
（3）板面质量：精度应高，板面应无变形，以确保可靠
性和稳定性，保证高精度加工。
3. 传感器选型
传感器是数控铣床的检测部分，分为物理量传感器和视觉传感器。
选择传感器时要考虑以下几个因素：
（1）高精度：传感器要尽可能高的精度，以满足加工需要。
（2）快速响应：传感器的响应速度要快，与运动控制卡
实现高速闭环。
（3）环境适应性：传感器要能适应多种环境，避免因受
环境的影响而出现测量误差。
二、软件设计
对于数控铣床伺服控制系统来说，软件设计是至关重要的。
软件设计的好坏不仅直接关系到数控铣床的生产效率和加工质量，而且还可以影响到整个系统的安全性和稳定性。
1. 控制算法设计
控制算法主要包括PID控制算法、模型预测控制算法、自适应控制算法、智能控制算法等，在实际应用中可根据具体情况进行选择，以实现高精度的运动控制。
2. 运动控制卡驱动程序设计
设计运动控制卡驱动程序，主要是将控制算法与运动控制卡结合起来，实现准确的运动轨迹控制。
设计时需要参考运动控制卡规格，选取相应的开发工具和算法库。
3. 人机交互界面设计
人机交互界面是数控铣床的控制部分，需要设计一个可视化的人机交互界面，使操作者通过触摸屏等方式进行操作，以提高工作效率和操作便捷性。
三、系统测试
系统测试是数控铣床伺服控制系统设计的重要一环。
测试的目的是检验系统的可靠性和稳定性，并检测系统是否能够满足加工要求。
对于数控铣床伺服控制系统的测试包括以下几个方面：
1. 电气测试
电气测试主要检测数控铣床伺服控制系统的电路连接是否正确、电器元件是否损坏等，以确定系统运行的安全性和稳定性。
2. 软件测试
软件测试主要检测控制算法的正确性，以及系统的稳定性和鲁棒性。
测试要尽可能模拟实际工况，确定系统是否能够满足实际加工精度要求。
3. 机械测试
机械测试主要检测数控铣床伺服控制系统的运动轨迹、速度等，以验证系统的机械性能和运动控制能力。
四、未来展望
随着科技的不断进步，数控铣床伺服控制系统也将面临着新的挑战和机遇。
在未来的发展中，数控铣床伺服控制系统的设计将会越来越智能化和智能化。
未来在系统的控制算法、传感器和人机交互上将会出现更多的技术创新。
总之，数控铣床伺服控制系统的设计是一个复杂的工程，需要结合机械、电子、计算机等多个领域的知识进行。
但只要注意以上几个方面，不断学习和尝试创新，就能够设计出更加稳定、高效、精准的数控铣床伺服控制系统，为制造业的发展贡献一份力量。