步进驱动系统与数控圆弧插补三菱PLC程序设计课程设计- 精品

JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

课程设计题目: 步进驱动系统与数控顺圆弧插补程序设计

综合训练题目: 连接电路和机床进给电机驱动器实现第三象限顺圆弧插补加工

课程设计与综合训练

说明书

课程设计与综合训练任务书

合训练题

目

课

程

设计综 设计题目：步进驱动系统与数控圆弧插补三菱PLC 程序设计 训练题目：连接电路和机床进给电机驱动器实现第三象限顺圆弧插补加工 主

要

设

计参

数

及要求 主要设计参数： 走刀长度(mm)：50 X 丝杠导程(mm)：4 Z 丝杠导程(mm)：6 脉冲当量δp (um)：20 步距角α（º）：0.9 最大进给速度Vmax (r/min)：30 等效惯量(Jm+Je) (N/m ²)：900³10-4 空启动时间Δt (ms)：70 主切削力Fz(N)：1300 吃刀抗力Fy(N)：1000 走刀抗力Fx(N)：600 X 向拖板质量(N)：100 Z 向拖板质量(N)：300

设计要求： 设计

内容及

工作量 课程设计内容及工作量（一周）：

（1）根据给定任务参数选择传动比、步进电机型号，设

计并绘制伺服传动系统AutoCAD 传动图一张； （2）使用PROTEL 绘图工具绘制微控制器接线图一张； （3）编制插补程序。 综合训练内容及工作量（两周）： （1）利用设备及元气件制作微控制器及其接口控制电路；

（2）调试所编制插补程序；

（3）课程设计综合训练说明书1份：6000～8000字。

主要参考文献

1． PLC 编程控制方面的参考书； 2．步进电机驱动方面的参考书； 3．Solidworks 绘图方面的参考书。

课程设计题目:步进驱动系统与数控圆弧

插补程序设计

综合训练题目:连接电路和机床进给电机驱动器

实现第三象限顺圆弧插补加工

摘要：通过对微控制器-PLC的学习进行了为期三周的课程设计，本次课程设计是以第三象限顺圆弧插补为例。PLC在工业控制应用非常广泛，主要是因为其稳定可靠。本设计即根据自制的车数控平台（双轴平台），通过插补运算，利用FX3uPLC发出脉冲，从而控制步进电机的运行，按照插补程序画出轨迹。从而初步掌握步进电机控制系统的设计方法，仿真数控车加工平台加工零件的加工轨迹。

关键词：FX3U-64M ; 步进电机; SR3插补;

目录

第一章概述 (5)

1.1 本次课程设计综合训练对象及内容 (5)

1.2 课程设计综合训练任务书及要求 (5)

第二章机电伺服传动系统设计及图形绘制 (7)

2.1 步进电机的选择和齿轮传动比的计算 (7)

2.1.1 系统方案设计 (7)

2.1.2 传动比计算和步进电机的选择 (9)

2.2圆柱齿轮减速器的设计计算 (15)

2.2.1 X向齿轮减速器的设计计算 (15)

2.2.2 Z向齿轮减速器的设计计算 (17)

2.2.3丝杠的选择 (19)

2.3联轴器选择 (24)

2.4轴承选择 (24)

2.5 键 (25)

2.6 齿轮结构设计的选择 (25)

2.7传动系统结构设计和图形绘制 (25)

第三章机电伺服系统微控制器电器线路及程序设计 (27)

3.1开环控制系统 (27)

3.2 三菱 PLC驱动电路设计 (28)

3.3 PLC插补程序设计概述 (30)

3.4 程序设计调试 (35)

参考文献 (43)

第一章概述

机械电子工程专业的课程设计，是对前阶段机电课程教学的一次设计性的训练过程，其后二周的综合训练则是将课程设计的设计成果进行物化的过程。整个过程应该能实现对理论教学内容的综合应用目的。所以，本次课程设计涉及了单片机原理及接口技术、机电一体化系统设计、电气控制与PLC、数控机床与编程技术、机械工程测试技术基础等多门机电课程知识，从机电系统及其电气原理图的设计与绘制，到动手制作控制电路及调试，对这些课程的诸多知识点在机电系统中的综合应用进行了简单的阐述。

1.1 本次课程设计综合训练对象及内容

本次设计任务是根据自制的车数控平台，进行伺服传动系统设计及图形绘制、微控制器（单片机、可编程序控制器PLC、微机插卡）的接口电路设计、控制程序的编写、切削加工调试，初步掌握伺服控制系统的设计方法（可采用开环或闭环），完成数控车加工平台伺服系统零件的加工。

本次设计和训练的具体内容如下：

(1)根据指导老师给定的任务，使用AUTOCAD绘制数控系统传动图形，选择系统所用步进电机、计算系统减速器传动比；

(2)使用绘图工具绘制微控制器接线图；

(3)利用元气件制作微控制器及其接口控制电路；

(4)编制和调试程序，加工出任务书中要求的零件类型；

（5）编制说明书。

1.2 课程设计综合训练任务书及要求

课程设计综合训练任务书及其格式见附录，其主要内容有：

设计训练题：分别给出课程设计和综合训练的题目，如课程设计的题目为“步进驱动系统设计与数控直线插补单片机程序设计”，

综合训练的题目为“连接自制电路和机床进给电机驱动器实现第一象限直线插补加工”。

主要设计参数及要求：可以给出具体的设计参数，如丝杠导程p、步进电机步距角α、加工线型及走刀长度、脉冲当量δp、电机和折算到电机轴上等效转动惯量（Jm+Je）、空载启动时间Δt、最大进给速度Vmax、大小拖板质Md、Mx）、主切削力Fz、吃刀抗力Fy、走刀抗力Fx等参数；要求如选择电机型号、制作接口电路、编制程序，使其能进行两方向伺服驱动加工出所需要的零件等。

3、设计内容及工作量：如课程设计内容要求“根据给定的任务参数，计算齿轮箱传动比，选择驱动中使用的步进电机，使用AUTOCAD绘制数控系统传动图形；使用AUTOCAD绘图工具绘制微控制器接线图。”；综合训练内容要求“利用元气件制作微控制器及其接口控制电路；编制和调试程序，加工出任务书中要求的零件类型；编制课程设计和综合训练说明书。”

设计具体任务书由指导老师下达，要求每个学生完成的内容：

(1)根据给定的脉冲当量选择传动比、电机后，设计并绘制伺服传动系统AutoCAD传动图一张；

（2）绘制微控制器电器接线图一张；

（3）利用自制数控加工平台，编程插补加工出零件一个；

（4）课程设计综合训练说明书1份：6000～8000字。