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武汉软件工程职业技术学院

精密车床的变频调速系统设计

学生姓名 于 长 城_ 专 业 电 气 自 动 化 班 级 电 气 0902 时 间 2012.1～2012.3 指导教师 蒋 保 涛

电子与电气工程系 2012年3月20日

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目 录

前言 ............................................................. 3 1 精密车床的工作原理 ................................................ 3 1.1 数控车床的组成 ................................................ 3

1.1.1数控程序及存储介质 ................................... 3 1.1.2输入、输出装置 ....................................... 4 1.1.3CNC装置的数控系统 .................................... 4 1.1.4 数控车床的进给伺服系统 .............................. 5 1.1.5机床本体 ............................................. 5 1.1.6辅助装置 ............................................ 6 1.2数控车床的位置检测装置 ..................................... 6

1.2.1 位置检测装置的要求 .................................. 7 1.2.2 位置检测装置的分类 .................................. 7

1.3 主轴功能

1.4 多坐标控制功能 1.5固定循环切削功能 1.6 其他功能

2 数控机床的变频调速系统 ........................................ 11

3.1主运动的负载性质及对主拖动系统的要求 ................ 11 3.2变频调速系统的设计方案 .............................. 12 3.3变频调速系统控制系统及其工作过程 .................... 13

总 结 ........................................................... 15

参考文献 ..................................................... 15 结语 ......................................................... 15

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前言

当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的状 在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。

数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面: 1、 高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率 ,提高产品的质量和档次 ,缩短生产周期和提高市场竞争能力。从 EMO2001 展会情况来看 ,高速加工中心进给速度可达 80m/ min ,甚至更高 ,空运行速度可达 100m/ min左右。在加工精度方面 ,近 10 年来 ,普通级数控机床的加工精度已由 10μm提高到 5μm ,精密级加工中心则从 3～5μm ,提 高到 1～1.5μm并且超精密加工精度已开始进入纳米级 0.1μm 。为了实现高速、高精加工 ,与这配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展 ,应用领域进一步扩大。

2、5 轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工 ,可用刀具最佳几何形状进行切削 ,不仅光洁度高 ,而且效率也大幅度提高。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结

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构复杂等原因 ,其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍 ,加之编程技术难度较大 ,制约了 5 轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现 ,使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化 ,其制造难度和成本大幅度降低 ,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床 含 5 面加工机床 的发展。

3、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统 ,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化 ,如加工过程的自适应控制 ,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化 ,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上 ,面向机床厂家和最终用户 ,通过改变、增加或剪裁结构对象 数控功能 ,形成系列化 ,并可方便地将用户的特殊应用和技诀窍集成到控制系统中 ,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统 ,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求 ,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元 ,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

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一、 精密车床的工作原理

数控车床是一种高度自动化的机床，在加工工艺与加工表面形成方法上，与普通机床是基本相同的，最根本的不同在于实现自动化控制的原理与方法上。精密车床是用数字化的信息来实现自动化控制的，将与加工零件有关的信息—工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数、切削加工的工艺参数、以及各种辅助操作等加工信息用规定的文字、数字和符号组成的代码，按一定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到数控装置中，由数控装置经过分析处理后，发出各种与加工程序相对应的信号和指令控制机床进行自动加工。

1.1数控车床的组成

数控车床是由数控程序及存储介质、输入输出设备、计算机数控装置、机床本体、伺服系统组成，如图所示。

1.1.1 数控程序及存储介质

数控程序是数控车床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线或加工顺序、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。这样得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息，然后用标准的文字、数字和符号组成的数控代码，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行，或者在数控车床以外用自动编程计算机系统来完成，比较先进的数控车床，可以在数控装置上直接编程。

1.1.2 输入、输出装置

存储介质上记载的加工信息需要输入装置输送给机床数控系统，机床内存中的零件加工程序可以通过输出装置传送到存储介质上。输入、输出装置是机床与外部设备的接口，目前输入装置主要是有纸带阅读机、软盘驱动器、RS232C串行通信口、MDI方式等。

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