基于HNC18iM的数控铣床电气控制系统设计毕业设计论文.doc
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1、 自动化学院 本科毕业设计(论文)题目:基于HNC-18iM的数控铣床电气控制系统计专 业: 自动化(数控技术) Graduation Design (Thesis)Design of The Electrical Control System for The CNC Milling Machine Based On HNC-18iMBySupervised byProf. XIA xxxSenior Experimentalist. xxxSchool of Automation xxxxJune, 2011毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论
2、文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;
3、在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部
4、分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1
5、、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格
6、不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达
7、情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学
8、系意见:系主任: (签名)年 月 日摘 要本论文完成基于HNC-18iM的数控铣床电气控制系统的设计。设计中主要使用电气元件为华中数控系统HNC-18iM铣削系统、HVS-16全数字交流伺服驱动单元、施耐德ATV31系列主轴变频器、GK6系列交流永磁同步伺服电机等。主要接触器与空气开关选用施耐德与正泰电器的优质产品,保证系统设计的安全性与系统使用的稳定性,减少产品故障率。在设计过程中,以产品标准为依据,以电器元件实物为基础,以公司资料为参考,独立完成了数控铣床的电气控制部分设计。摆脱了毕业设计不结合工程实际,缺少动手实践的弊端。不但参与了机床电气柜底板的制作和电气元件的布局与接线,而且进行了机
9、床的通电调试。通过实际的通电调试与试加工,验证了电气原理图设计的正确性和可行性。关键词:华中数控;CNC;数控铣床;升降台 ABSTRACTThis thesis complete the electrical control system design of the CNC milling machine based on HNC-18iM. The main use of electrical components in the design include Huazhong HNC-18i milling system, HVS-16 all-digital AC servo drive
10、 unit, Schneider ATV31 series of the spindle converter and GK6 series of permanent-magnet synchronous motors. The main contactor and air-switch select the quality products of Schneider and Chint, and ensure the safety and stability of the system to reduce the failure rate of the productThe thesis co
11、mplete the electrical control system design of the CNC milling machine based on the product standards, electrical components and company information independent. With the problems in projects, that overcomes the lack of hands-practice abuses. Not only participated to product the electrical counter a
12、nd distribution of electrical components and wiring, but also participated in commissioning. Through the actual test and debug, its proved the correctness and feasibility of the electrical schematics.Key words: Huazhong NC; CNC; milling machine; lifting table目 录 第一章 绪论1 1.1 概述1 1.1.1 国内外数控系统发展状况1 1.
13、1.2 研究与学习国产数控系统的意义3 1.1.3 华中数控系统简介. . .4 1.2 毕业设计的任务和要求5 1.2.1 毕业设计的内容和要求5 1.2.2毕业设计应完成的技术文件5第二章 数控铣床电气设计方案6 2.1 CNC-6KI精密升降台数控铣床参数简介6 2.2 数控铣床的组成7 2.3 数控系统功能简介7 2.3.1 HNC-18i/19i系列数控装置与功能概述7 2.3.2 数控装置型号编号说明8 2.3.3 数控装置接口功能描述8 2.3.4 HNC-18i数控系统综合接线图9 2.4 毕业设计基本思路10第三章 数控机床硬件详细设计与分析13 3.1机床电源电路设计14
14、3.1.1 控制变压器电路设计14 3.1.2 伺服变压器电路设计14 3.2 数控装置与主轴装置的连接15 3.2.1 主轴控制接口XS5定义16 3.2.2 施耐德变频器接口定义17 3.3 数控装置与进给驱动装置的连接19 3.3.1数控装置轴控制接口XS1-XS3接口定义19 3.3.2 HVS-16系列全数字交流伺服驱动单元产品简介22 3.3.3 GK6系列交流永磁同步伺服电机简介27 3.3.4 HNC-18i连接伺服驱动装置原理图28 3.4 数控装置与手持单元的连接30 3.4.1 HNC-18i/19i手持接口定义30 3.4.2 手持单元连接原理图31 3.5 数控装置开
15、关量输入输出32 3.5.1 开关量输入接口特性及设计电路32 3.5.2 开关量输出接口提醒及设计电路34 3.6 升降台升降控制电路设计36 3.6.1 升降台电机控制主电路图36 3.6.2 升降台电机控制部分电路图37 3.7 冷泵和润滑控制电路38 3.7.1 冷泵控制电路38 3.7.2 润滑控制电路38第四章 参数设置39 4.1 数控装置参数设置39 4.1.1 机床参数设置39 4.1.2 坐标轴参数设置39 4.2 HVS-16伺服驱动器参数设置42 4.3 施耐德变频器参数设置45第五章 总结49致谢50参考文献51 第一章 绪 论1.1概述1.1.1 国内外数控系统发展
16、现状世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从年美国第台数控铣床问世至今已经历了个年头。数控设备的发展包括:车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机,形成庞大的数控制造设备家族。而数控系统则是数控机床和数控装备的“大脑”,如同之于产业。数控系统是决定数控机床和数控装备的性能、功能和可靠性的关键因素。多年来,由于我国数控软硬件研究开发的基础薄弱,技术积累少,研发队伍的实力较弱,研发的投入力度不够,国产数控系统在性能与功能上与国外的差距较大。加上国产数控系统发展早期由于质量性能问题曾给用户留下的疑虑,
17、导致我国每年生产的高档数控系统只占年购买量的1.5%,大量的高性能数控系统仍然依赖进口。截至2005年底,日本发那科公司和德国西门子公司两大数控业巨头在中国的数控系统销售量分别为12000台和7000台,基本上垄断了中国中高档数控系统市场近年来,国产数控系统的性能、功能和可靠性已大幅提高,与国外的差距也不断缩小。从技术层面看,国产中档数控系统已基本满足国内生产的数控机床的技术要求,国产高档数控系统也实现了零的突破。然而技术上的突破并不等于市场上的突破。特别是在数控系统正朝着智能化、开放式、网络化方向发展的今天,日本发那科和德国西门子等国际数控系统厂商生产的能够实现多轴、多通道、高速和高精度切削
18、、复合化加工的数控系统已经在市场上畅销,而我国数控系统的产业化却依然无法消除国内用户对国产数控系统可靠性的疑虑。面对经历了几十年发展的FANUC、SIEMENS、Mitsubishi、NUM、FAGO等国外厂商的垄断、围堵,我国国产数控系统面临着巨大的危机与压力,如何让国产数控系统能够能快的占领市场,获得用户的认可成为当代中国数控人面临的重大任务。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上,技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同,各有特点。 1)美国的数控发展史 美国政府重视机床工业,美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费
19、,且网罗世界人才,特别讲究“效率”和“创新”,注重基础科研。因而在机床技术上不断创新,如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车、轴承生产需求,充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线,而且电子、计算机技术在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实,且一贯重视科研和创新,故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。但是偏重于基础科研,忽视应用技术,且在上世纪80代政府一度放松了引导,致使数控机床产量增加缓慢,于1982年被后进的日本超过,并大量进口。从90年代起,纠正过去偏向,数控
20、机床技术上转向实用,产量又逐渐上升。 2)德国的数控发展史 德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。,于1956年研制出第一台数控机床。德国特别注重科学试验,理论与实际相结合,基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件,在质量、性能上居世界前列。如西门子公司的数控系统,均为世界闻名,竞相采用。 3)日本的数控发
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