基于西门子802C的ZJK7532A数控钻铣床改造

摘要

随着国家经济的不断增长，对工业生产的技术水平要求不断提高，机械制造业高精度的生产工艺要求使得数控机床逐渐取代了普通的机床，从而促使了我国机床工业的迅速发展。机床业的快速发展带来的其中一个问题就是老化的普通机床或者早期数控机床的处理问题，这些机床闲置不用会造成资源浪费，对这些机床进行数控化改造的话，不仅可以充分利用资源进行工业生产，也可以缓解企业购置新机床的资金压力，因此，机床改造对于企业的发展和经济的发展都是十分有利的。本设计是针对学校实验室的一台数控系统已损坏的早期ZJK7532A数控钻铣床，利用实验室现有的电气设备进行修复和数控化改造，使机床可以重新正常工作，应用于教学实践中，发挥其教学价值，同时改造的经验方法也可以给相关企业类似机床的改造提供参考。
　　本文基于ZJK7532A数控钻铣床的主要机械和电气技术参数，给出了具体的改造方案;完成了数控系统、伺服放大器、伺服电机、变频器等器件的适配选型，并从负载惯量和载荷扭矩两个方面对所选用的伺服电机的适配性进行了校核;设计了改造升级适用的电气控制原理图和数控系统电路原理图，给出了选用的器件清单，以及变频器、伺服放大器和数控系统相关参数的设置方法，并对机床部分机械连接件的具体改造方法进行了设计;最后对系统的安装调试方法和安装调试过程中遇到的部分问题及解决办法做了介绍。
　　改造完成后，机床的进给电机由步进电机升级为带高分辨率编码器的伺服电机，相应的机床进给控制也由原来的开环控制升级为半闭环控制，机床的主轴系统也由原来的手动换挡三级调速升级为无级变速，同时为了便于实验教学，控制系统安装在独立的电气柜中，通过电缆与机床本体上的器件相连。经过改造后的机床，得以修复，可正常运行，并达到一定的加工精度，可用于机床数控技术及数控加工等相关课程的教学与实践，总体改造目标得到了实现。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 我国数控机床发展现状和趋势

1．3 数控机床的优越性

1．4 本课题的研究意义

第二章 整体改造方案的确定

2．1 改造原因及目的

2．2 半闭环数控机床结构

2．3 ZJK7532A数控钻铣床改造方案

2．3．1 ZJK7532A机床的主要技术参数

2．3．2 ZJK7532A机床数控系统状况

2．3．3 具体改造方案

第三章 数控系统和主轴驱动系统的选择

3．1 数控系统概述

3．1．1 数控系统的组成和工作流程

3．1．2 常见的数控系统

3．2 数控系统的选择

3．3 西门子802C系统功能介绍

3．3．1 铣床上的802C数控系统原理结构

3．3．2 操作面板结构

3．3．3 系统软件功能

3．4 主轴驱动系统的选择

第四章 伺服系统的选择和伺服电机的匹配分析

4．1 伺服系统的分类及分析

4．2 伺服系统的选择

4．3 交流伺服电机的特点

4．4 伺服电机的选型

4．4．1 负载惯量分析计算

4．4．2 工作状态载荷扭矩分析计算

4．4．3 伺服电机的选择

第五章 机床控制电路设计

5．1 电气控制电路

5．2 主电路的设计

5．2．1 主轴驱动系统电路

5．2．2 进给驱动系统电路

5．2．3 冷却和润滑电路

5．3 辅助电路设计

5．3．1 24V开关电源电路

5．3．2 照明电路

5．3．3 控制电路

5．4 西门子802C数控系统电路

5．4．1 802C与变频器的连接

5．4．2 802C与伺服放大器的连接

5．4．3 数控系统其余数字I/O口的连接

5．4．4 数控系统综合电路原理图

5．5 器件清单

第六章 机械改造、PLC程序及系统调试

6．1 机床部分机械结构的改造

6．1．1 同步轮和同步带的改造

6．1．2 电机安装板的改造

6．2 PLC程序

6．2．1 三菱FX2N系列PLC和FX-4AD模块简介

6．2．2 程序结构

6．2．3 程序编写

6．3 系统调试

6．3．1 参数设置

6．3．2 系统调试

6．3．3 调试中遇到的问题及解决措施

第七章 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文与专利

致谢

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