下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763摘要在現有的三坐標聯(lián)動數控機床的工作臺上再增加一個具有兩個旋轉自由度的數控回轉工作臺，將其安裝在原有的工作臺上，與原有的工作臺成為一個整體，成為一個多自由度的回轉工作臺，即雙回轉數控工作臺。再通過對數控系統(tǒng)的升級（不屬于此題范疇），使該機床成為五坐標聯(lián)動的數控機床。這樣的雙回轉數控工作臺不僅可以沿X、Y、Z方向作平行移動，在A、B兩軸能同時運動，且能隨時停止，在A軸上能夠在一定角度內連續(xù)旋轉，在B軸上可以做360度的連續(xù)旋轉。不僅可以加工簡單的直線、斜線、圓弧，還可適應更復雜的曲面和球形零件的加工。關鍵詞數控，回轉工作臺，五坐標聯(lián)動，雙回轉，機床下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763ABSTRACTATCURRENTTHREESITTHEMARKCONNECTTHENUMBERTHATMOVETHEWORKONTHESTAGECONTROLSTHEMACHINEBEDINCREASESANUMBERFORHAVINGTWOREVOLVEFREEDEGREECONTROLSTHETURNOVERWORKSET,WILLITSGEARINGISINTHEORIGINALWORKONTHESTAGE,WITHORIGINALLYPOSSESSEDOFTHEWORKSETBECOMESATHEWHOLE,BECOMINGTHETURNOVERWORKSETOFAMANYFREEDEGREES,NAMELYTHEDOUBLETURNSROUNDTHENUMBERCONTROLSTHEWORKSETPASSAGAINTHEGRADECREEPDONOTBELONGTOTHISCATEGORYTHATLOGARITHMSCONTROLSYSTEM,MAKETHEMACHINESBEDBECOMEFIVESITTHEMARKCONNECTTHEDYNAMICNUMBERCONTROLSTHEMACHINEBEDSUCHATURNOVERNUMBERCONTROLSTHEWORKSETCANNOTONLYMAKETHEPARALLELAMBULATIONALONGTHEX,Y,THEDIRECTIONOFZ,CONTINUINGTOREVOLVEINA,BTWOSTALKSCANATTHESAMETIMEEXERCISE,ANDCANATANYTIMESTOP,ONTHEASTALKCANINTHECERTAINANGLE,CANNINGTHE360DEGREESOFREVOLVINGCONTINUOUSLYONTHEBSTALKCANNOTONLYPROCESSTHESIMPLESTRAIGHTLINE,OBLIQUELINE,ARC,CANBUTALSOADAPTTOTHEMORECOMPLICATEDCURVEDFACETOPROCESSESWITHTHESPHEROIDSPAREPARTSKEYWORDSTHENUMERICCONTROLS,TURNINGROUNDTHEWORKSET,FIVESITTHEMARKCONNECTTOMOVE,THEDOUBLETURNSROUND,MACHINEBED買文檔送全套圖紙扣扣414951605下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763目錄第1章緒論111本課題的研究范圍及應解決的主要問題112本課題的研究目的和現實意義113國內外現有數控發(fā)展狀況214當代數控發(fā)展的主要趨勢3141基于PC的開放式數控系統(tǒng)已得到廣泛認可，具有強大的生命力5142全數字化是未來數控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢6143多通道軟件體系結構是適應整合數控機床的不二選擇6144網絡化功能已從單一的數據傳輸向網絡監(jiān)控、維護與管理方向發(fā)展6145高速高精度控制是數控技術發(fā)展的永恒主題8146智能化控制是提高數控加工效率的有效手段10147CAD/CAM與CNC的集成已成為擴展數控系統(tǒng)功能的重要途徑1015數控機床的升級（五軸聯(lián)動）11第2章電動機的選擇與控制1221步進電動機的特點與種類12211步進電動機的特點12212步進電動機的種類1222步進電動機的選擇1423步進電動機的控制14231步進電動機的速度控制14232步進電動機的點位控制20233步進電動機的加減速控制22第3章工作臺方案的選定2431分度工作臺2432數控回轉工作臺25321開環(huán)數控轉臺26322閉環(huán)數控回轉工作臺2733雙螺距蝸桿傳動27下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763第4章雙回轉數控工作臺結構設計30第5章蝸輪蝸桿設計計算3451蝸桿傳動輸入參數3452接觸疲勞強度計算3453確定蝸輪蝸桿主要尺寸3654蝸桿的傳動效率3755蝸桿蝸輪的精度等級的選擇3756蝸桿傳動的熱平衡計算38第6章齒輪設計計算3961齒輪設計輸入參數3962齒輪傳動結構形式和布置形式3963材料及熱處理3964齒輪基本參數4065齒面接觸疲勞強度的校核4366齒根彎曲強度的校核44第7章控制系統(tǒng)的設計4671單片機4672擴展數據存儲器4773鍵盤及顯示電路的設計4874越界報警電路設計4875環(huán)形分配器的選用4976驅動電路的設計4977電源電路設計5078程序設計52第8章誤差補償分析5981成型運動誤差補償概述6082基本運動形式的軟件補償62821直線運動的數控指令修正63822圓弧運動的數控指令修正63第9章進給系統(tǒng)精度分析6591直線軌跡6892圓弧軌跡69下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763第10章結論71參考文獻72英文原文73中文譯文78致謝82下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763第1章緒論11本課題的研究范圍及應解決的主要問題隨著科學技術的迅速發(fā)展，機械產品的形狀和結構不斷地改進，這就要求機床設備具有較好的通用性和較大的靈活性，以適用生產對象頻繁變化的需要。特別是對于航天航空等部門中的加工批量不大、生產周期要求短、改型頻繁、形狀復雜、精度要求又很高的這類零件的加工，三坐標聯(lián)動數控機床在這方面起了舉足輕重的作用。但是隨著高精尖技術要求的不斷提高，三坐標聯(lián)動機床已經不能滿足要求。而五坐標聯(lián)動機床就能滿足這些要求。采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。在現有的三坐標聯(lián)動的數控機床的工作臺上，增加一個旋轉工作臺（一臺帶有兩個旋轉自由度的數控回轉工作臺），在通過對數控系統(tǒng)的升級改造（不屬于此設計范圍）使該機床成為五坐標聯(lián)動的數控機床12本課題的研究目的和現實意義裝備工業(yè)的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產業(yè)、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。而5軸聯(lián)動加工又是數控技術發(fā)展的重中之重，采用5軸聯(lián)動對下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVOUTION系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。13國內外現有數控發(fā)展狀況我國數控系統(tǒng)分為3種型級，即經濟型、普及型和高級型。這是根據我國當前市場需求的實際情況，按技術應用不同領域和復雜程度進行的階段性標準來劃分的。在經濟型數控系統(tǒng)中，我們具有很大優(yōu)勢，在當前每年數千臺經濟型數控車床和電加工機床的市場上，國產數控系統(tǒng)是“一花獨秀”其中有10左右的是合資企業(yè)產品。在普及型數控系統(tǒng)的市場中，我們正在取得進展。進入90年代以來，我國數控系統(tǒng)的各方面研究力量在集中優(yōu)勢、突破關鍵、以我為主、發(fā)展產業(yè)的原則基礎上，逐步形成了以航天數控集團、機電集團、華中數控、藍天數控等以生產普及型數控系統(tǒng)為主的國有企業(yè)，以及北京法那科、西門子數控南京有限公司等合資企業(yè)的基本力量。當然，擁有我國自主版權的數控系統(tǒng)在市場開拓上仍要盡更大的力量。技術狀況80年代以來，國家對數控機床的發(fā)展十分重視，經歷了“六五”、“七五”期間的消化吸收引進技術，“八五”期間科技攻關開發(fā)自主版權數控系統(tǒng)2個階段，已為數控機床的產業(yè)化奠定了良好基礎，并取得了長足的進步。“九五”期間數控機床發(fā)展已進入實現產業(yè)化階段。數控機床新開發(fā)品種300個，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產數控機床產品大部分達到國際80年代中期水平，部分達到90年代水平，為國家重點建設提供了一批高水平數控機床。在技術上也取得了突破，如下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763高速主軸制造技術12000R/MIN18000R/MIN、快速進給60M/MIN、快速換刀15S、柔性制造、快速成形制造技術等為下一步國產數控機床的發(fā)展奠定的基礎。當前，我國數控系統(tǒng)正處在由研究開發(fā)階段向推廣應用階段過渡的關鍵時期，也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時期。從生產規(guī)模上看，已有像航天數控集團、華中數控系統(tǒng)有限公司、北京機床研究所等可實現批量生產的產業(yè)化基地。我國數控系統(tǒng)在技術上已趨于成熟，在重大關鍵技術上包括核心技術，已達到國外先進水平。目前，已新開發(fā)出數控系統(tǒng)80種。自“七五”以來，國家一直把數控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現已開發(fā)出具有中國版權的數控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關鍵技術。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標聯(lián)動技術對我們已不再是難題，01M當量的超精密數控系統(tǒng)、數控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進給數控系統(tǒng)、實時多任務操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機的開放式智能化數控系統(tǒng)，可實施多軸控制，具備聯(lián)網進線等功能，既可作為獨立產品，又是一代開放式的開發(fā)平臺，為機床廠及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國數控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高，MPBF值可以在15000H以上。同時大部分數控機床配套產品已能國內生產，自我配套率超過60。這些成果為中國數控系統(tǒng)的自行開發(fā)和生產奠定了基礎。14當代數控發(fā)展的主要趨勢數控車床又稱數字控制（NUMBERCALCONTROL,簡稱NC）機床。它是20世紀50年代初發(fā)展起來的一種自動控制機床，而數控車床是其中的一類實用性很強的機床形式。數控車床是基于數字控制的。數控機床，就是采用了數控技術的機床。是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。此種程序控制系統(tǒng)，即數控系統(tǒng)。數控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它自動閱讀輸入載體上事先給定的數字值，并將其譯碼，從而使機床動作和加工零件。數控機床的組成主機，CNC,驅動裝置，數控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備。1）主機主機是數控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分。根據不同的零件加工要求，有車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、重型機床、電加工機床及其它類型。與普通機床不同的是，數控機床的主機結構上具有以下特點由于大多數數控機床采用了高性能的主軸及伺服傳下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763動系統(tǒng)，因此，數控機床的機械傳動結構得到了簡化。為了適應數控機床連續(xù)地自動化加工，數控機床機械結構具有較高的動態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。更多地采用高效傳動部件，如滾珠絲杠副，直線滾動導軌等。2）CNC裝置這是數控機床的核心。用于實現輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。現代數控機床的數控裝置都具有下面一些功能。21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數控系統(tǒng)中的各個方面為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGCTHENEXTGENERATIONWORKSTATION/MACHINECONTROL、歐共體的OSACAOPENSYSTEMARCHITECTUREFORCONTROLWITHINAUTOMATIONSYSTEMS、日本的OSECOPENSYSTEMENVIRONMENTFORCONTROLLER，中國的ONCOPENNUMERICALCONTROLSYSTEM等。數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數控系統(tǒng)就是數控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數控系統(tǒng)功能庫以及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（MAZAK）公司展出的“CYBERPRODUCTIONCENTER”（智能生產控制中心，簡稱CPC）；日本大隈下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763（OKUMA）機床公司展出“ITPLAZA”（信息技術廣場，簡稱IT廣場）；德國西門子SIEMENS公司展出的OPENMANUFACTURINGENVIRONMENT（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發(fā)展的趨勢。數控機床系統(tǒng)作為現代制造系統(tǒng)的關鍵基礎單元，其功能的強弱和性能的好壞決定著上述制造模式的成敗。為適應日益復雜的制造過程，數控技術正在發(fā)生根本性變革。在體系結構方面，數控系統(tǒng)已基本上實現由專用型封閉式結構模式向通用型開放式結構模式的轉型，并向基于PC的全數字化體系結構發(fā)展；在網絡化基礎上，數控系統(tǒng)可方便地與CAD/CAM集成為一體，數控機床的聯(lián)網運行，使得車間網絡化監(jiān)控、維護與管理變成了現實；在數控系統(tǒng)的高速、高精、高效控制方面，也采取了很多措施，如高速下的平滑控制算法、提高系統(tǒng)的快速響應能力、提高反饋和控制環(huán)節(jié)的數據分辨率等，獲得了不錯的效果；在智能化控制方面，通過采樣加工過程中影響產品加工質量的外部變量，實現了加工參數的自動修正、調節(jié)與補償，有效提高了CNC的工作效率。本文結合近兩年來作者所在國家數控系統(tǒng)工程技術研究中心和武漢華中數控股份有限公司參觀漢諾威EMO2005和芝加哥IMTS2006的觀感，以及我們長期以來對數控技術發(fā)展動態(tài)的關注，對上述數控技術的發(fā)展趨向作一探討。數控系統(tǒng)體系結構向基于PC的全數字化開放體系結構方向發(fā)展。141基于PC的開放式數控系統(tǒng)已得到廣泛認可，具有強大的生命力從兩次機床展上可以看到，著名廠商的高檔數控系統(tǒng)都以基于PC的開放數控系統(tǒng)為主流SINUMERIK840DISL是基于PC的數控系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng)MMC人機通信軟件系統(tǒng)、NC數字控制軟件系統(tǒng)、PLC可編程邏輯控制軟件系統(tǒng)和通信及驅動接口軟件中的MMC軟件系統(tǒng)采用WINDOWSNT或XP操作系統(tǒng)。機床制造商可以按照自己的特殊操作方式和理念，利用WINDOWS技術改變人機界面HMI。其開放式系統(tǒng)理念的一個重要特點是，可以在數控核心部分，使用標準的開發(fā)工具對用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進行調整FANUC16I/18I/21I/30I系列是具有網絡功能的超小型、超薄型高檔CNC系統(tǒng)，其硬件結構采用CNC內建PC型式，NC卡完成高實時性要求的數控運算和PLC控制功能，PC完成操作界面、編程、數據管理、網絡等相對弱實時性要求功能。操作系統(tǒng)采用WINDOWS2000/XP或WINDOWSCE。備有C語言執(zhí)行程序、嵌入式宏執(zhí)行程序等各類功能。CNC系統(tǒng)與主下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763計算機的連接接口采用高速串行總線HSSB。FANUC300I/310I/320I系列采用WINDOWSCE作為操作系統(tǒng)，并提供動態(tài)鏈接庫函數供用戶二次開發(fā)HEIDENHAIN公司推出的最新一代TNC控制器ITNC530采用全新的微處理器結構，具有非常強大的計算能力，可控制12軸，控制器本身包含主機單元和控制單元兩個部分。主機單元采用INTEL處理器以及AGP圖形顯示卡，并帶有各類數據通信接口ETHERNET/RS232/RS422/USB等，是典型的基于PC的系統(tǒng)FAGOR公司最高檔數控系統(tǒng)CNC8070是CNC技術與PC技術的結晶，是與PC兼容的數控系統(tǒng)，采用PENTIUMCPU，可運行WINDOWS和MSDOS，可控制16軸3電子手輪2主軸，可運行VISUALBASIC，VISUALC，程序段處理時間1MS，PLC可達1024輸入點/1024輸出點，執(zhí)行時間1MS/1K指令，具有以太網、CAN、SERCOS通訊接口，可選用10V模擬量接口能在基于PC的體系結構上設計出世界頂級數控系統(tǒng)，說明基于PC結構的開放數控系統(tǒng)具有很強的生命力。142全數字化是未來數控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢全數字化不僅包括數控單元到伺服接口以及伺服系統(tǒng)內部是數字的，而且還應該包括測量單元的數字化。因此，現場總線、編碼器到伺服的數字化接口、驅動單元內部三環(huán)位置環(huán)、速度環(huán)及電流環(huán)數字化，是數控系統(tǒng)全數字化的重要標志。1編碼器到伺服的接口數字化也必將獲得發(fā)展編碼器到伺服驅動的數字化接口雖然只在HEIDENHAIN的系統(tǒng)中得以實現，但作為數字化數控系統(tǒng)的必要構成環(huán)節(jié)，未來將獲得更多發(fā)展。2驅動單元三環(huán)全數字化是全數字化的重要內容三環(huán)位置環(huán)/速度環(huán)/電流環(huán)數字化是全數字化的重要內容。HEIDENHAINITNC530控制單元最新的設計中集成了控制系統(tǒng)所有伺服控制回路位置環(huán)/速度環(huán)/電流環(huán)，所有伺服計算都在DSP數字信號處理器中完成。測量組件的反饋均集成在控制單元上，包含位置反饋和速度反饋。143多通道軟件體系結構是適應整合數控機床的不二選擇針對制造業(yè)對整合數控機床即融合工業(yè)機器人、影像處理系統(tǒng)和精密物料搬運各項功能的機械，不僅能完成通常的加工功能，而且還具備自動測量、自動上下料、自動換刀、自動誤差補償、自動診斷和聯(lián)網等功能的巿場需求，各著名數控系統(tǒng)廠紛紛將多軸包括多主軸多通道控制、軸同下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763步控制、軸疊加控制、軸混合控制、信道協(xié)同等功能列為新的研究點。同步控制可以令不同通道的運動軸按照某種時序關系或某種條件達到同步，混合控制可讓一個軸的混合命令在各通道之間進行交換，閥加控制能把一個軸的移動命令疊加到屬于另一通道的另一個軸上去如FANUC30I系統(tǒng)，具有10通道，八根主軸，可控進給軸數達32根，可聯(lián)動控制進給軸數達24個，能同時運行十個獨立的數控加工程序，具有軸同步、混合、疊加控制等功能。基于此系統(tǒng)，FANUC公司推出了四個搬運機器人、一套天車輸送線、外加兩部六腿切削加工機器人的整合加工系統(tǒng)。整個系統(tǒng)動作協(xié)調、有序，銜接順暢，體現了典型的多通道數控系統(tǒng)的特徵144網絡化功能已從單一的數據傳輸向網絡監(jiān)控、維護與管理方向發(fā)展1以太網接口已成為數控系統(tǒng)與外部計算機聯(lián)網通訊的主要選擇，零件程序等數據文件的快速網絡傳輸已成為數控系統(tǒng)的基本功能著名系統(tǒng)廠的數控系統(tǒng)均具備強大的網絡功能，并將以太網接口作為數控系統(tǒng)的基本配置或選擇配置，實現與外部計算機的聯(lián)網通訊。SIEMENS840D采用SINDNC軟件模塊可將SINUMERIK系統(tǒng)快速、簡單和經濟地添加到標準的以太網網絡中，并與WINDOWSPC和UNIX工作站之間建立穩(wěn)定的連接，還可以使用標準CF卡進行程序與數據的傳輸。集成的以太網功能保證了數控系統(tǒng)文檔與計算機之間的快速傳輸，其滿量程的傳輸速率是標準串行口的100倍FANUC16I/18I/21I/30I系列CNC系統(tǒng)與企業(yè)主計算機之間的接口協(xié)議采用DNC1或DNC2。DNC1是FANUC自行開發(fā)的實現CNC與主計算機之間傳送數據信息的一種通訊協(xié)議及通訊指令庫，一臺計算機可連16臺CNC機床。DNC2功能與DNC1基本相同，但通訊協(xié)議不同，用的是歐洲常用的LSV2協(xié)議，一臺計算機可連8臺CNC機床，通訊速率最快為19KB/秒。此外，FANUC系統(tǒng)還提供了兩種以太網口PCMCIA卡和內埋的以太網板。PCMCIA局域網卡可臨時插入顯示裝置側的插槽，用于連接PC機，傳送數據，調整機床參數或作一些維護，用完后即可拔下；高速以太網板100MBPS是裝在CNC系統(tǒng)內部的，因此可長期與主機連結，用于傳輸零件程序和檢查機床工作狀態(tài)HEIDENHAINITNC530所配備的“高速以太網”通訊接口能以100MBIT/S的速率傳輸程序數據。REXROTH公司的數控系統(tǒng)在各個層面上采用通用通訊機制外部計算下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763機級，基于工業(yè)PC的開放式體系結構，提供了簡單有效的外圍計算機通訊方法，如以太網TCP/IP，OPC以及COM/DCOM的WINDOWS訪問機制；HMI級基于WINDOWSXP或WINDOWSCENET等操作系統(tǒng)，使用如MICROSOFTNETWORK等標準網絡，輕松實現數據交換；I/O級使用諸如PROFIBUSDP或DEVICENET等世界通用標準，連接傳感器等I/O設備；驅動級使用諸如SERCOS等國際標準接口，以獲得高的動態(tài)特性和精度。2加工過程的網絡監(jiān)控允許對整個工廠進行網絡管理，遠程網絡服務使系統(tǒng)廠和用戶雙雙受益,數控系統(tǒng)有了網絡功能后，可方便實現其網絡監(jiān)控、維護與管理。SIEMENS基于INTERNET的“EPS”電子產品服務軟件方案，可以通過互聯(lián)網訪問SINUMERIK810D/840D/840DI控制系統(tǒng)，通過其CMCONDITIONMONITORING狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)控數控系統(tǒng)的軸狀態(tài)、PLC狀態(tài)等，并評估機床狀況、分析相關的機床參數，實現遠程診斷、維修服務，防止早期故障引起的意外停機，減少檢修停工期，增強可靠性，提升機床有效性，提高生產率，降低維護費用。FANUC系統(tǒng)通過高速以太網板，實現對機床側運行狀態(tài)實時的集中監(jiān)控；通過工廠網絡，CNC可同時連接到機床和辦公室，這種連接允許對整個工廠進行管理，以提高生產率；通過互聯(lián)網，在工廠外或家里，亦可遠程監(jiān)控機床工作狀態(tài)；使用機床遠程診斷軟件包，機床制造商能方便地構建遠程機床維護系統(tǒng)，不用去現場即可檢查故障問題產生的原因狀況,減少停機時間，機床制造商還可提高服務效率。FANUC通過運行于PC上CIMPLICITYICELL軟件包，可實現多臺聯(lián)網CNC的管理145高速高精度控制是數控技術發(fā)展的永恒主題1高速、高精度已成為高檔數控機床的主要特征速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產品質量。高速、高精度數控機床是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。為此，國際知名數控機床和系統(tǒng)制造商從未停止對高速高精度控制的追求。在速度方面，目前數控機床運動的加速度已提高到23G，快速移動速度提高到150200M/MIN。在這些高速高精度數控機床中，有一部分是利用直接驅動技術，但隨著滾珠絲杠技術的發(fā)展，大導程高精度的滾珠絲杠也已大量應用到高速高精度數控機床中，實現了加速度115G，快速移動速度120150M/MIN。為了能夠優(yōu)化金屬切削的加工過程，現代化的下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763加工將越來越多地采用高性能切削HIGHPERFORMANCECUTTING。HPC技術不僅要求提高切削速度即提高主軸轉速，而且要求提高刀具的進給速度。目前生產效率低的問題，不單在于刀具的切削速度低，也不單在于刀具的進給速度低，而在于針對給定的材料和其它條件，如何將刀具切削速度和進給速度有機地結合起來，以實現高性能切削HPC。除了從軟的方面得到高性能切削外，人們還從硬的方面追求高速切削HSC，如提高刀具的切削硬度，提高機床主軸的旋轉速度，尤其是提高機床主軸在高速下的切削功率和旋轉扭矩，這些指標對生產過程的經濟性也有著舉足輕重的影響，它可以使金屬切削加工更快、更好、更經濟。在精度方面，精密數控機床的機械加工精度已從道級001MM提升到微米級0001MM。超精密數控機床的微細切削和磨削加工精度可穩(wěn)定達005M左右，形狀精度可達001M左右。數控機床的高速、高精要求，對數控系統(tǒng)的高速高精控制算法、高速高精動態(tài)特性控制技術等提出了更高的要求。2數控系統(tǒng)高速、高精度控制的主要措施各著名數控系統(tǒng)廠商對高速高精性能的追求始終是堅持不懈的，根據自身特點，各自采取了提高高速高精性能的各種措施FANUC公司FANUC公司一直走在數控技術的前沿，并不斷提出新的概念來引導數控技術的發(fā)展，除納米插補，納米CNC系統(tǒng)等概念外，在高速高精方面又推出了以下較新的技術HRV高響應矢量4控制技術HRV4繼承并發(fā)展了HRV3的優(yōu)點，是納米數控系統(tǒng)高速高精伺服控制，并可減少電機發(fā)熱。其特點為在任何時刻，均采用納米層次的位置指令；超高速伺服控制處理器；AI高分辨率的脈沖編碼器16MILLION/REV；防止機械振顫的HRV濾波器MTCMACHINETIPCONTROL為了控制機床在加工點處的振顫，FANUC研究了機床頂部控制MTC和加速率傳感單元用于檢測加工點處的加速率。采用MTC后可明顯減小機床振顫。反向間隙加速功能由于存在反向間隙，在高速加工時會導致響應滯后，引起象限尖峰，并影響加工精度。采用反向間隙加速功能后將顯著改善象限尖峰，提高加工精度MPCMACHININGPOINTCONTROL加工點控制采用MPC功能，可在加工點處抑止振顫，獲得更高的加工精度下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763SIEMENS公司西門子公司對高速高精度位置控制的本質有著精辟的理解通過避免機床振顫來優(yōu)化工件表面的加工質量；通過增加對加加速度控制能力，提高機床動態(tài)響應能力；通過增加加速度提高加工速度等。HEIDENHAIN公司號稱在歐洲數控系統(tǒng)銷售第一的HEIDENHAIN公司，由于多年來從事精密模具加工，對加工速度及精度的提升有著深刻、獨到的見解。HEIDENHAIN公司研究了不同分辨率的碼盤對扭矩脈動的影響，并提出了使用高分辨率的編碼器有利于減小轉矩脈動的影響。另外，HEIDENHAIN還對機床運行時間和絲杠溫升變形規(guī)律進行研究。綜上所述，各數控系統(tǒng)廠商對高速高精度控制的理解基本上是相同的，而且對動態(tài)精度的提高非常重視，所采取的主要措施體現在以下方面1高速下的平滑控制通過對運動速度、加速度、加加速度的優(yōu)化，減少機床振顫，使加工更加平穩(wěn),獲得更高的加工表面質量。如HEIDENHAIN采用高分辨率的反饋器件減小轉矩脈動，FANUC利用MPC技術減少機床振顫2提高系統(tǒng)的快速響應能力提高系統(tǒng)的快速響應能力不僅是高速加工的前提，也是保證精度的有利措施。如FANUC采用HRV4，反向間隙加速等方式減少因響應滯后帶來的誤差3提高數據分辨率以納米級的分辨率參與到各個環(huán)節(jié)，如FANUC系統(tǒng)的納米插補技術。146智能化控制是提高數控加工效率的有效手段由于數控加工過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，為實現加工過程的多目標優(yōu)化，數控機床應能根據切削條件的變化，基于多信息融合下的重構優(yōu)化、智能決策，實時動態(tài)調節(jié)工作參數，使加工過程能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率在芝加哥IMTS2006上，加拿大英屬哥倫比亞大學YUSUFALTINTAS教授展示的切削參數優(yōu)化系統(tǒng)，采用現代測試技術檢測機床的各項運行參數和動態(tài)參數，并結合CAD/CAM技術，經過優(yōu)化計算，合理地將刀具參數、下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763機床參數以及被加工材料性能參數結合起來，得到刀具軌跡和運行參數，極大地提高了切削加工的效率和刀具的使用壽命。據介紹北美幾大飛機制造企業(yè)和汽車企業(yè)應用了他的智能切削系統(tǒng)后，平均切削效率提高了8倍，平均刀具壽命提高了20倍147CAD/CAM與CNC的集成已成為擴展數控系統(tǒng)功能的重要途徑國際主流數控系統(tǒng)廠商在研制最新數控系統(tǒng)的同時，都非常注重對CAD/CAM/CNC集成技術的開發(fā)，并明確的將圖形化、集成式的編程系統(tǒng)作為擴展數控系統(tǒng)功能、提高數控系統(tǒng)人機交互方式友好性的重要途徑。SIEMENS的SHOPTURN、SHOPMILL車間級集成式編程系統(tǒng)，FANUC公司的集成式編程系統(tǒng)，HEIDENHAIN公司的對話框式集成編程系統(tǒng)等，都已成為各公司歷次展會宣傳的重點總之,高檔數控系統(tǒng)是實現制造技術和裝備現代化的基石，是保證國防工業(yè)和高技術產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略物資，工業(yè)發(fā)達國家至今仍限制向中國出口。目前，國產高檔數控系統(tǒng)的發(fā)展及產業(yè)化速度已經嚴重制約了自主高端數字化裝備的研制，在航空航天、船舶、發(fā)電設備、軌道交通等所需的大型專用數控機床及工藝裝備基本依賴進口，已嚴重威脅到國民經濟建設和國防安全，加快高檔數控系統(tǒng)的研究與產業(yè)化迫在眉睫。15數控機床的升級（五軸聯(lián)動）我國現有數控機床主要以經濟型數控系統(tǒng)和數控機床為主，只適應于形狀簡單的直線，斜線等類零件加工，對于那種復雜的型面卻只能用手動加工，這對于產品多樣化和產品更新可以及效率高的年代已經不再適應。為適應生產的發(fā)展，必須對現有的機床進行升級。在我國，從經濟和技術角度出發(fā)，對數控機床的升級主要是對機床的性能和功能方面的增加。在現有的3軸聯(lián)動機床的工作臺上增加一個旋轉數控工作臺（一臺帶有兩個旋轉自由度的數控回轉工作臺），再通過對數控系統(tǒng)的升級改造使該機床成為五軸聯(lián)動的數控機床。設原鏜床旋轉刀具的軸線為Z軸，水平方向平行于工作臺裝夾面的方向為X軸，并且與Z軸垂直，確定了X,Z軸正方向后，可以根據右手螺旋定則確定Y軸的方向。兩個旋轉軸A與X軸平行，B與新工作臺垂直，他們的原點都在Y軸上（如下圖）其中B軸是隨A軸的旋轉而隨時變化。下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763該數控機床的工作臺不僅可以沿X、Y、Z方向做平行移動，還可以沿A、B方向旋轉進給或者分度運動，升級后的數控機床，它的新工作臺可以和原來的工作臺作為一個整體，既可以做3坐標的直線運動，還可以做繞3坐標中的兩個做旋轉進給運動或分度，因此該機床的適應范圍很廣，不僅適合于簡單的直線，斜線，圓弧加工外還能適應那些更復雜的曲面以及球面零件的加工。如沈陽機床股份有限公司開發(fā)的五軸車銑中心。刀庫容量16，數控系統(tǒng)SIEMENS840D，可控X、Y、Z、B、C五個軸，具有車削中心加銑削中心的特點。上海重型機床廠開發(fā)的雙主軸倒順式立式車削中心，第一主軸正置，第二主軸倒置。主軸具有C軸功能，采用12工位動力刀架，具有自動上下料裝置和全封閉等多道防護裝置，可一次上料完成零件的正反面加工，包括車削、鏜孔、鉆孔、攻絲等多道工序。適用于大批量輪轂、盤類零件加工。第2章電動機的選擇與控制本設計中選擇式步進電機來驅動工作臺。因為本電機驅動工作臺是在控制系統(tǒng)控制下作進給運動的，采用開環(huán)控制。1轉角與控制脈沖數成比例，可構成直接數字控制；2有定位轉矩；3可構成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)。21步進電動機的特點與種類211步進電動機的特點步進電動機又稱為脈沖電動機。它是將電脈沖信號轉換成機械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個電脈沖就轉動一步，既每當電動機的繞組接受下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763一個電脈沖，轉子就轉過一個相應的步距角。轉子角位移的大小及轉速分別與輸入的電脈沖數與頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數量，頻率以及電動機繞組的通電順序，電動機即可獲得所需的轉角，轉速及轉向，很容易用微機實現數字控制。步進電動機具有以下主要特點）步進電動機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動，電流的大小與波形的變化，溫度等）的影響，只要在他們的大小未引起步進電動機產生“丟失”現象之前，就不會影響其正常工作；）步進電動機的步距角有誤差，轉子轉過一定的步數以后也會出現累計誤差，但轉子轉過一轉之后，其累計誤差就會變?yōu)椤傲恪保虼瞬粫L期積累；）控制性能好，在啟動，停止，反轉時不易“丟失”。因此，步進電動機被廣泛應用于開環(huán)控制的機電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠的獲得較高的位置精度。212步進電動機的種類步進電動機的種類很多,有旋轉式步進電動機,也有直線步進電動機從勵磁相數來分有三相,四相,五相,六相等步進電動機就常用的旋轉式步進電動機的轉子結構來說,可將其分為一下三種）可變磁阻VRVARIABLERELUCTANCE型該類電動機由定子繞組產生的反應電磁力吸引用軟磁鋼制成的齒形轉子作步進驅動,故又稱作反應式步進電動機,其結構原理為其定子與轉子由鐵心構成,沒有永久磁鐵,定子上嵌有線圈,轉子朝定子與轉子之間磁阻最小方向轉動,并由此而得名可變磁阻型這類電動機的轉子結構簡單,轉子直徑小，有利于高速下的響應由于VR型步進電動機的鐵心無極性,故不需要改變電流極性,為此多為單極性勵磁該類電動機的定子與轉子均不含永久磁鐵,故無勵磁時沒有保持力另外,需要將氣隙做得盡可能小,例如幾個微米這種電動機具有制造成本高,效率低,轉子的阻尼差,噪聲大等缺點）永磁PMPERMANENTMAGNER型下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763PM型步進電動機的轉子采用永久磁鐵,定子采用軟磁鋼制成,繞組輪流通電,建立的磁場與永久磁鐵的恒定磁場相互吸引與排斥產生轉矩,這種電動機采用了永久磁鐵,即使定子繞組斷電也能保持一定轉矩,故具有記憶能力,可用作定位驅動PM型電動機的特點是勵磁功率小,效率高,造價便宜,但由于轉子磁鐵的磁化間距受到限制,難于制造,故步距角較大）混合HBHYBRID型這種電動機轉子上嵌有永久磁鐵,故可以說是永磁型步進電動機,但從定子和轉子的導磁體來看,又和可變磁組型相似,所以是永磁型和可變磁組型相結合的一種形式,故稱為混合型步進電動機,它不僅具有VR型步進電動機步矩角小,響應頻率高的優(yōu)點,而且還具有PM型步進電動機勵磁功率小,效率高的優(yōu)點它的定子與VR型沒有多大的差別,只是在相數和繞組接線方面有其特殊的地方,例如,VR型一般都作成集中繞組的形式,每極上放有一套繞組,相對的兩極為一相,而HB型步進電動機的定子繞組大多數為四相,而且每極同時繞兩相繞組或采用橋式電路繞一相繞組,按正反脈沖供電這種類型的電動機由轉子鐵心的凸極數和定子的副凸極數決定步距角的大小,可制造出步距角較小的電動機永久磁鐵也可磁化軸向的兩極,可使用軸向各向異性磁鐵制成高效電動機22步進電動機的選擇本設計選用反應式步進電動機，其技術性能數據如下型號75BF001相數3步距角15/O（）電壓24V相電流3A最大轉靜矩0392（NM）空載起動頻率1750步/S電感19MH電阻062分配方式三相六拍下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763外形尺寸75X536轉子動慣量12745210KGM重量11（KG）23步進電動機的控制231步進電動機的速度控制控制步進電動機的運行速度實際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出CP脈沖的頻率或者是換相的周期,系統(tǒng)可用兩種辦法來確定CP脈沖的周期,一種是延時,一種是定時器A延時方法這種方法是在每次換相后,調用一個延時子程序,待延時結束后再次執(zhí)行換相子程序,延時子程序的延時時間與換相子程序所用的時間的和就是CP脈沖的周期例如SVLCALLCW正轉一步LCALLOS調用延時子程序SJMPSV返回繼續(xù)B定時器方法8031芯片內部有兩個定時器,都是可編程的利用定時器的定時功能就可以產生任意周期的定時信號,從而可以方便地控制系統(tǒng)輸出CP脈沖周期我們將電動機的換相子程序放在定時器中斷服務程序中則定時器中斷一次電動機就換相一次,從而實現對電動機的速度控制,在本設計中,電動機的驅動頻率是沒秒2500步2500PPS,則周期為400S計算裝載初值166602401TT初值XFE70H由于從定時器申請中斷到系統(tǒng)響應中斷,再到中斷服務程序中對定時器進行裝載,都需要花費一定的時間,這個時間形成附加延時,為實現精確定時,應將這個時間計算在內。下面的程序定時器需要7個機器周期,因此先把FE7OH加上7后得FE77H作為裝載值先存在中間單元R6,R7中,R6存77HR7存FEH。程序如下SPDMOVR6，77HMOVR7，FEH下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763LCALLCWCLRTR0MOVA，TL0ADDA，R6MOVTL0，AMOVA，TH0ADDA，R7MOVTH0，ASETBTR0RET1系統(tǒng)在反復執(zhí)行這個中斷程序時，所產生的驅動步進電動機的時鐘脈沖就是恒定的頻率。而且與設定值之間不存在誤差。步進電動機的速度控制程序框圖如圖21所示N開始初始化程序調用鍵盤掃描子程序有鍵按下下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763Y圖21步進電動機的速度控制程序框圖程序如下（所列出的程序均通過編譯）ORG0000HAJMPMAINORG000BHLJMPSPDORG001BHLJMPDISBUFFORG0040HMAINMOVSP，60HMOVTMOD，O1HMOVTCON，01HMOVRO,8MOVSCON,00HMOVTL1,00HMOVTH1,00H鍵值判別程序結束步進電動機速度控制數據寫入顯緩調用顯示子程序每秒顯示一次下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763SETBTR1PROLCALLKEY1LCALLKPSJMPPR0SPDMOVR6,1FHMOVR7,0FCHLCALLCWLCALLDISBUFFLCALLDISPCLRTR0MOVA,TL0ADDA,R6MOVTL0,AMOVA,TH0ADDA,R7MOVTH0,ASETBTR0RET1KEY1ACALLKSY1JNZLK1AJMPKEY1LK1ACALLTRMSACALLKS1JNZLK2AJMPKEY1LK2MOVR2,0FEHMOVR4,00HLK4MOVDPTR,7FFCHMOVA,R2MOVXDPTR,A下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763下載論文就送你全套CAD圖紙，Q咨詢414951605或1304139763INCDPTRINCDPTRMOVXA,DPTRJBACC0,LONEMOVA,00HAJMPLKP