数控铣床控制系统设计实验及实现

数控铣床控制系统设计实验 一、实验目的： 本实验的目的在于掌握简单数控铣床控制系统的设计过程，了解常用数控系统（NUＭ102０）的操作过程，掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程，并了解数控系统内置式PLC的实现原理及编程方式。 二、实验设备： 本实验所需设备包括NUＭ１0２0数控系统一套、安川交流伺服电机３套、计算机及梯形图编辑软件一套等。 三、设计要求： 本实验的设计要求包括： 1. 以实验室现有的设备（NUＭ1０２0数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有３轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2. 移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3. 主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4. 完成PLC输入输出点的分配。 5. 具有行程及其他基本的保护功能。 6. 设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能）。 7. 完成设计报告。 四、设计内容： 数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。 A. 主轴箱： 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。 B. 进给伺服系统： 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 C. 控制系统： 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 D. 辅助装置： 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 E. 机床基础件： 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。 五、系统功能布局图： 系统功能布局图如图１所示，包括主轴箱、进给伺服系统、控制系统、辅助装置和机床基础件等几个部分。 六、电气系统设计： 电气系统设计包括系统框架图、电源输入电气图、三轴驱动以及主轴驱动电气图等几个部分。电气系统设计的目的是为了实现数控铣床的自动控制功能。