数控加工中心模块组件与接口控制单元设计

摘要

数控机床是当今机械制造业中实现机电一体化的代表性先进装备。以数控技术为核心的数控系统装配和制造水平已经成为衡量一个国家制造水平的标志。根据十一五期间，国家对装备制造业的要求，自主开发高速精密加工中心，研究其相关的设计和制造技术，对国家在高端装备领域的核心竞争力，起到至关重要的影响。有鉴于此，结合当前国内外数控加工中心的最新技术动态，本文研究并开发了一套高速高精度立式加工中心。
　　 首先对典型数控系统进行了性能比较，完成了数控系统的选型。在此基础上，完成了主轴驱动系统等各单元的选型。设计了电气控制系统，并对主轴伺服驱动模块、进给伺服驱动模块、Num数控系统模块、系统抗干扰模块这几个模块进行了详细的分析，完成相关环节的具体接线。
　　 其次完成了控制面板的规划及控制面板的薄膜印刷电路图。通过对手动功能按键板、输入输出接口板、轴卡转接板及基于PS/2协议的自定义键盘接口卡的设计，实现了PC与系统的信息交互。开发了系统的初始化程序、主轴运动程序、伺服进给运动程序、回零程序等。最后，结合换刀过程，阐述了自动换刀程序编译流程。
　　 最后对整个系统进行了调试，针对伺服驱动参数调试方法，完成关键参数的配置。利用球杆仪对机床精度进行了测试，结果表明，该加工中心的加工精度达到10μm，各项指数满足设计要求，具有较高实际工程应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 发展数控技术的重要意义

1.2 加工中心特点及基本组成

1.2.1 加工中心特点

1.2.2 加工中心的基本组成

1.3 加工中心国内外研制现状

1.3.1 国外研制现状

1.3.2 国内发展现状

1.4 课题的来源及研究内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 本课题研究方法

1.4.3 本文的主要研究内容

第二章 LW850数控加工中心组件设计与选型流程

2.1 数控系统选型

2.1.1 数控系统结构

2.1.2 典型数控系统性能比较

2.1.3 数控系统选型

2.2 加工中心光机选型

2.2.1 加工中心机械机构要求

2.2.2 加工中心光机选择

2.3 主轴驱动系统设计

2.3.1 主轴驱动技术

2.3.2 主轴电机选型

2.3.3 主轴驱动器选型

2.4 进给伺服系统设计

2.4.1 进给伺服系统组成

2.4.2 伺服进给系统选型设计

2.5 自动换刀装置设计

2.5.1 自动换刀装置类型

2.5.2 自动换刀装置选型

2.6 本章小节

第三章 LW850数控加工中心电气控制系统设计

3.1 主轴伺服驱动系统电气设计

3.1.1 主轴电机接线

3.1.2 主轴驱动器接线

3.2 进给伺服进给系统电气设计

3.2.1 进给伺服电机接线

3.2.2 进给伺服驱动器接线

3.3 Num数控系统电气设计

3.3.1 Num数控系统接口连线

3.3.2 系统输入输出接口接线

3.3.3 系统通讯接口

3.3.4 系统模拟量输入输出接线

3.4 系统抗干扰设计

3.4.1 电网干扰的抑制

3.4.2 数控系统接地技术

3.5 本章小结

第四章 加工中心控制面板及接口板设计

4.1 加工中心控制面板设计

4.1.1 控制面板规划

4.1.2 控制面板的薄膜印刷电路图设计

4.2 手动功能按键板设计

4.2.1 手动功能按键板作用

4.2.2 手动功能按键板电路设计

4.2.3 手动功能按键板接口说明

4.3 基于PS/2协议的自定义键盘接口卡设计

4.3.1 基于PS/2协议的自定义键盘接口卡作用

4.3.2 基于PS/2协议的自定义键盘接口卡电路设计

4.3.3 基于PS/2协议的自定义键盘接口卡的接口说明

4.3.4 基于PS/2协议的自定义键盘接口卡软件设计

4.4 接口控制电路板设计

4.4.1 输入接口板设计

4.4.2 输出接口板设计

4.4.3 轴卡转接板设计

4.7 本章小结

第五章 加工中心控制软件设计

5.1 PLC简介

5.1.1 PLC资源

5.1.2 PLC程序结构

5.1.3 PLC编程软件

5.1.4 PLC语言编程

5.2 系统程序设计

5.2.1 系统初始化设计

5.2.2 系统任务％TSO设计

5.2.3 运行暂停复位

5.2.4 伺服电机使能

5.3 手动进给程序设计

5.3.1 手轮进给

5.3.2 手动连续进给

5.4 主轴控制程序设计

5.4.1 主轴手动控制

5.4.2 主轴自动控制

5.5 冷却控制

5.6 原点复归

5.6.1 原点作用

5.6.2 返回参考点过程

5.6.3 原点复归控制程序

5.7 刀库控制

5.7.1 刀库相关控制信号

5.7.2 换刀过程

5.7.3 自动换刀控制程序

5.8 本章小结

第六章 加工中心调试及运行

6.1 系统调试

6.1.1 系统调试准备工作

6.1.2 系统参数配置

6.2 伺服驱动参数调试

6.2.1 伺服参数调试软件

6.2.2 电机空载调试

6.2.3 伺服联机调试

6.3 刀库精度调试

6.4 机床精度测试

6.4.1 机床精度测量软件

6.4.2 精度测量实验

6.4.3 实验结果分析

6.4.4 重复定位精度测量

6.5 切削实验

6.6 本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢