加工中心控制系统设计与研究

摘要

加工中心是高度机电一体化的产品，是现代制造业的基础装备，尤其是机械加工业、小型模具制造企业、工科院校、技工学校等对小型加工中心的需求十分巨大。研究加工中心的控制原理、系统设计、调试及故障维修等关键技术，对确保加工中心的安全可靠和高效运行具有重要意义。本论文以实际工厂项目为背景，主要完成加工中心的电气控制系统的研究、设计与开发。 论文在分析加工中心技术需求的基础上，设计并论证了加工中心控制系统的总体方案；研究了进给、主轴、自动换刀等功能实现过程中的关键技术，进行了控制系统的选型论证与设计；提出了伺服电机及驱动器的配置方案；设计了加工中心的关键部件自动换刀装置(ATC)的硬件接口和PLC梯形图控制程序；设计了加工中心的电气控制系统，研究了基于FANUC 0i系统的DNC控制方案；阐述了系统的调试步骤和方法；分析了系统调试过程中出现的故障和问题。 基于本文研究设计开发的TH5660立式加工中心已交付用户使用。实际运行表明：系统性能稳定，人机界面友好，操作方便，零件切削精度满足图纸要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的研究背景

1.2加工中心的国内外发展概况

1.3课题的研究内容和目标

1.4论文的组织结构

2系统需求分析和总体设计

2.1加工中心控制系统技术需求

2.1.1 CNC技术

2.1.2伺服驱动技术

2.1.3主轴驱动技术

2.1.4辅助装置的PLC控制技术

2.1.5传感器测量技术

2.1.6 DNC技术

2.2 CNC系统的控制软件结构

2.3 TH5660立式加工中心控制系统的总体设计

2.3.1总体设计原则

2.3.2数控系统的选型和总体方案论证

3进给伺服驱动系统的分析与设计

3.1伺服电机的选择验证

3.2伺服放大器的选型

3.2.1电源模块的选择

3.2.2选择伺服放大器模块

4主轴系统与自动换刀装置的设计

4.1主轴部件组成

4.2主轴分段无级调速系统的设计

4.2.1功率转矩特性分析

4.2.2TH5660主轴传动机构的设计

4.2.3齿轮换挡的控制

4.3交流伺服主轴驱动系统的设计

4.4自动换刀装置的设计分析

4.4.1刀库的设计

4.4.2机床的主轴定向

4.4.3主轴拉刀和松刀的气动控制设计

4.4.4换刀过程的控制设计

5 TH5660控制系统的设计与开发

5.1机械结构组成

5.2控制系统的硬件组成

5.2.1 FANUC Oi系统连接说明

5.2.2 FANUC α系列伺服放大器连接

5.2.3自动换刀电气控制设计

5.3控制系统的软件

5.4 DNC联网应用

6加工中心的调试及运行

6.1机械系统调试

6.2数控系统调试

6.2.1强电调试

6.2.2弱电调试

6.2.3资料整理，数据备份

6.3系统机电集成调试

6.4标准样件的试切削

6.5调试过程中出现的问题

7总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果