HNC-8铣床电气系统控制毕业设计 下载本文

第一章 绪论

1.1数控机床的发展史:

1949年帕森斯公司正式接受美国空军委托,在麻省理工学院伺服机构实验室的协助下,开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究,于1952年试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床,这便是数控机床的第一代。

1953年,美国空军与麻省理工学院协作,开始从事计算机自动编程的研究。这就是APT自动编程的开始。

1958年美国克耐·杜列克公司在世界上首先研制成功了带自动换刀装置的数控机床,称为“加工中心”。

1959年,计算机行业研制出晶体管元器件,因而数控装置中广泛采用晶体管和印制电路板,从而跨入第二代数控时代。

1965年,出现了小规模的集成电路。由于它体积小、功耗低,使数控系统的可靠性得以进一步提高,标志数控系统发展到第三代。

随着计算机技术的发展,小型计算机的价格急剧下降。小型计算机开始取代专用数控计算机,数控的许多功能由软件程序实现。这样组成的数控系统称为计算机数控系统(CNC)。1970年,在美国芝加哥国际机床展览会上,首次展出了这种系统,称为第四代数控。

1974年美国、日本等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统。近20年来,微处理器数控系统的数控机床得到了飞速发展的广泛应用,这就是第五代数控系统。

1.2数控机床的现状:

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等,都是建立在数控技术之上,离开了数控技术,先进制造技术就成了无本之木。同时,数控技术关系到国家战略地位,是体现国家综合国力水平的重要基础性产业,其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化,已经成为当今制造业的发展方向。

国产数控机床始终处于低档迅速膨胀,中档进展缓慢,高档依靠进口的局面,特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口,技术受制于人。我国进口的数控系统基本为德国西门子(SIMENS)和日本法那克(FANUC)两家公司所垄断,这两家公司在世界市场的占有率超过80%。

1.3数控机床的特点和用途:

(1) 具有较强的适应性和通用性

数控机床的加工对象改变时,只需要新编制相应的程序,输入计算机就可以自动地加工出新的工件。同类工件系列中不同尺寸、不同精度的工件,只需要局部修改或增删零件程序的相应部分。随着数控技术的迅速发展,数控机床的柔性也在不断扩展,逐步向多工序集中加工方向发展。

(2) 获得更高的加工精度和稳定的加工质量

数控机床是按以数字形式给出的指令脉冲进行加工。目前增量值普遍到达了0.001mm。进给传动链的反向间隙与丝杠导程误差等均可由数控装置进行补偿,所以可获得较高的加工精度。

(3) 具有较高的生产率

数控机床不需人工操作,四面都有防护罩,不用担心切削飞溅伤人,可以充分发挥刀具的切削性能。因此,数控机床的功率的刚度都比普遍机床性能高,允许进行大切削用量的强力切削。这有效地缩短了切削时间。

(4) 改善劳动条件,提高劳动生产率

应用数控机床时,工人不需直接操作机床,而是编好程序调整好机床后由数控系统来控制机床,免除了繁重的手工操作。一人能管理几台机床,提高了劳动生产率。当然,对工人的文化技术要求也提高了。数控机床的操作者,既是体力劳动者,也是脑力劳动者。

(5) 能实现复杂零件的加工

普通机床难以实现或无法实现轨迹为二次以上的曲线或曲面的运动,如螺旋桨、气轮机叶片之类的空间曲面。而数控机床由于采用了计算机插补技术和多坐标联动控制,可以实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面,适用于各种复杂曲面的零件加工。

(6) 便于现代化的生产管理

用计算机管理生产是实现管理现代化的重要手段。数控机床的切削条件、切削时间等都是由预先编好的程序决定,都能实现数据化。这就便于准确地编制生产计划,为计算机管理生产创造了有利条件。数控机床适宜与计算机联系,目前已成为计算机辅助设计、辅助制造和计

算机管理一体化的基础。

1.4PLC相关技术的发展入应用领域

1.4.1 PLC技术简介:

随着微处理器:计算机和数字通信技术发展,计算机控制已经扩展到几乎所有领域。当前用于工业控制的计算机可分为几类,例如,可编程序控制器,基于单片机的测控装置,用于模拟量闭环控制的可编程序调节器,集散控制系统。PLC由于应用面广、功能强大、使用方便,所以成为当代工业自动化的主要设备之一,PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动化的控制系统中。

1.4.2 PLC的基本结构

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。

1、CPU模块:

CPU模块主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成,在PLC控制系统中,CPU模块相当于人的大脑和心脏,不断地采集输入信号执行用户程序,刷新系统的输出,存储器用来存储程序和数据。

2、I/0模块:

输入(input)模块和输出模块简称I/0模块,它是系统的眼、耳、手、脚是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁,输入模块用来接收和采集输入信号,开关量输入模块用来接收按钮选择开关、限位开关等。

3、编程器:

编程器用来生成用户程序,并用它进行编程修改和监视用户程序的执行情况,使用编程软件可以在主算机上直接生成编辑梯形图或指令表程序,并可实现不同编程语言的相互转换,程序被编译后下载到PLC,也可以将PLC中的程序上传到

计算机。

4、电源:

PLC一般使用AC220V电源或DC24V电源,内部的开关为各模块提供不同电压等直流电源,小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC24V电源驱动PLC负载的直流电源一般用户提供。

1.4.3 PLC应用领域:

在发达的工业国家,PLC已经广泛地应用所有的工业部门,随着其性能价格比的不断提高,应有范围不断扩大,如1、运动控制、金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯。2、闭环控制如:塑料挤压成形机、加热炉以及轻工化工机械冶金电力。3、数据处理:可用于通信功能传送到智能装置或者将他们打印制表。4、通信联网:PLC与其它智能控制设备一起可以组成集中管理、分散控制的分布式控制系统。