小型数控机床主轴控制系统设计毕业设计开题报告

1、 毕业设计(论文)开题报告题目名称： 小型数控车床的主轴控制系统的设计 学生姓名： 学 号： 系/专业： 机械工程系 / 数控设备应用与维护 班 级： 指导教师： 2010年 01月 01日开题报告填写要求1开题报告内容必须用黑或蓝黑墨水笔工整书写，或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴。完成后应及时交给指导教师签署意见；2学生查阅资料的参考文献应不少于3篇（不包括辞典、手册）；3有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或

2、“2004-04-26”。毕 业 设 计（论文）开 题 报 告1本课题的背景及意义国内外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现状。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。

3、主轴是数控车床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量有着重要的作用。从手动控制发展到自动控制，从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，从有触点的继电接触器控制系统发展到以计算机为核心的软件控制系统，电气控制技术是随着元器件的不断更新和计算机技术的发展，并且综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等先进科技成果而迅速发展起来的。由于PLC可靠性很高，平均无故障运行时间可达10万小时以上，可以大大减少设备维修费用和停产造成的经济损失。当前PLC已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心装置，在工业自动控制领域占有十分重要的地位.2本课题的基本内容及关键问题本课题的

4、基本内容：按照以下要求，设计该数控车床的主轴控制系统。某小型数控车床数控系统，主轴由变频器控制，主轴电机为交流异步电动机，主轴电动机带位置编码器用于螺纹切削。主要技术参数：变频器功率3.7KW，动力电源交流3相380V，转速2890r/min。 主要任务： 1）查阅相关资料及参考文献，编写开题报告； 2）根据电气控制要求及参考资料，设计电气原理图；3）确定电气原理图中电气元器件的参数，列出电气元器件明细表；4）根据强电控制线路及控制要求，编制PLC程序；5）编写设计论文。本课题的主要问题: 1) 控制系统的确定。 2）电气元器件的参数计算。 3）FAUNC PLC指令系统的应用 4）程序的编写

5、。毕 业 设 计（论文）开 题 报 告3本课题调研情况综述本课题主要对主轴变速的方式和常见的数控车床系统进行的调研。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中的一个重要部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量有着重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速

6、系统主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。通过带传动主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮（以获得更大的转矩）带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使主轴箱的结构大为简化。由于变频器的高性价比，所以变频器在车床上使用非常普遍。目前数控车床数控系统分为以下几种：1)FANUC数控系统  FANUC数控系统由日本富士通公司研制开发，目前在我国得到了广泛的应用。在中国市场上，应用于车床的数控系统主要有FANUC 0i TATBTC和FANUC 0imate MA等。(2)SIEMENS数控系统  SIEMENS数控系统由德国西门子公司

7、开发研制，该系统在我国应用也相当普遍。目前，在我国市场上，常用的数控系统有SINUMERIK 840DC和SINUMERIK 840DM等。(3)国产系统  国内常用于车床的数控系统有华中数控系统，如HNC21T操作面板等；广州数控系统，如GSK928T、GSK980T操作面板等；北京航天数控系统，如CASNUC 2100等；南京仁和数控系统，如RENHE一321"oT100T等。 （4）其他系统  除了以上3类主流数控系统外，国内使用较多的数控系统还有日本三菱数控系统和大森数控系统、法国施耐德数控系统、西班牙的法格数控系统和美国的AB数控系统等。4.方案论证本课

8、题主要设计小型数控车床的主轴控制系统，我们要对内置PLC、FANUC数控系统以及主轴控制系统进行论证。1FANUC的数控系统的优点通过本课题的调研情况综述，我们了解到FANUC的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统。主要体现在以下几个方面: （1）系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换； （2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为045，相对湿度为75； （3）有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路； （4）FANUC系

9、统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求； （5）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性； （6）具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作； （7）提供丰富的维修报警和诊断功能。FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。2 可编程控制器的优点（1）可靠性高。 可靠性是用户的首要要求，因而PLC的生产厂家都着力于提高可靠性指标。目前

10、各生产厂家生产的PLC，其平均无故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时。而且规模较大、要求较高的系统还可以采用多机冗余系统或表决系统，再进一步提高系统的可靠性。（2）编程方便，易于使用。 PLC编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气人员的欢迎。今年来又发展了面向对象的顺控流程图语言，使编程简单更方便。（3）控制功能极强。 除基本的逻辑控制、定时、记数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为了方便工厂管理又可以上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备。因此，PLC几乎是全能的工业控制计算机。（4）扩展及外部联接极其方便。由于具有上述特点，故PLC的应用范围极其广泛。可以说只要有工厂，有控制要求，就会应用PLC。3主轴变频器的优点变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，其靠改变电机电源频率来实现调速的，调速范围大，可减速也可增速，并且可以作为电机的启动器，有节能，提高生产率，提高产品质量，设备合理化，节省维护，工厂自动化，改善环境，耐恶劣环境等很多的优点。通过以上论证，故