对华中数控车床的分析(1)

1对华中数控车床的分析摘要自从计算机技术应用到了机床上，近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。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，它对关系国计民生的一些重要行业，如IT、汽车、轻工、医疗等的发展也起着越来越重要的作用。数控机床是机电一体化在机械加工领域中的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点。数控机床已在我国批量生产、大量引进和推广使用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来了很大的经济效益。关键词：数控机床发展加工数控加工技术智能2目录摘要...............................................................11.前言..............................................................41.1.数控技术的发展简史.........................................41.1.1数控(NC)阶段(1952—1970年)............................41.1.2计算机数控(CNC)阶段(1970——现在)......................41.2计算机数控系统概述..........................................51.3我国数控系统技术的发展概述与现状分析........................71.4本课题研究背景及必要性......................................91.5数控系统选配后机床应具有的功能.............................102.数控机床的介绍..................................................112.1数控机床的概念..............................................112.2华中数控系统特点............................................112.2.1电气原理图简介........................................132.2.2继电器与输入输出开关量................................142.3数控机床的工作原理..........................................173.华中数控系统的产品系列及各自特点................................183.1世纪星HNC-21/22M铣床（加工中心）数控系统...................183.1.1HNC-21/22M铣削（加工中心）系统优点...................193.1.2世纪星HNC-21/22数控系统选件..........................203.1.3世纪星HNC-21/22数控系统简介.........................203.2世纪星HNC-21/22T车床数控系统..............................263.2.1HNC-21/22T车削系统...................................263.2.2系统选件.............................................273.2.3世纪星HNC-21/22数控系统简介.........................283.3世纪星HNC-18i/19i系列数控系统3.3.1HNC-18iT/19iT车削系统................................353.3.2HNC-18iM/19iM铣削系统................................363.3.3系统选件..............................................363.3.4世纪星HNC-18i/19i数控系统功能描述...................373.5HSV-18D全数字交流伺服驱动单元简介..........................443.5.1HSV-18D全数字交流伺服驱动单元的特点..................443.5.2HSV-18D全数字交流伺服驱动单元的五种控制方式..........453.5.3HSV-18D全数字交流伺服驱动单元技术规格................453.6HSV-18S全数字交流主轴驱动单元简介..........................463.6.1HSV-18S全数字交流主轴驱动单元特点....................473.6.3HSV-18S全数字交流主轴驱动单元技术规格................484.对华中数控C6132车床的分析......................................494.1C6132车床概述.............................................4934.2选配总体方案...............................................504.3数控系统的选取.............................................514.3.1数控系统选配..........................................514.3.2驱动单元的选配........................................554.3.3功能选择.................................................564.4选配方案确定...............................................59参考文献...........................................................6241.前言1.1.数控技术的发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。1.1.1数控(NC)阶段(1952—1970年)早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控(NC)[2]。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年第一代——电子管；1959年第二代——晶体管；1965年第三代——小规模集成电路。1.1.2计算机数控(CNC)阶段(1970——现在)到1970年，通用小型计算机已出现并成批生产。其运算速度比五六十年代有了大幅度的提高，比专门“搭”成的专用计算机成本低、可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段(把计算机前面应有的“通用”两个字省略了)。1971年美国Intel公司第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器，又可称中央处理单元(简称CPU)。1974年微处理器被应用于数控系统。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为仿计算机数控。到了1990年，PC机(个人计算机，国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，而且PC机生产批量很大，价格便宜，可靠性高，数控系统从此进入了基于PC的阶段。计算机数控阶段也经历了三代，即1970年第四代——小型计算机，1974年第五代——微处理器和1990年第六代——基于PC的阶段(国外称为PC—BASED)。数控系统近50年来经历了两个阶段六代的发展，只是发展到了第五代以后，5才从根本上解决了可靠性低、价格昂贵、应用不方便等极为关键的问题。因此，即使在工业发达国家，数控机床大规模得到应用和普及也是七十年代末八十年代初以后的事情，也即数控技术经过近年的发展才走向普及应用。虽然国外早已改称为计算机数控(即CNC)了，而我国仍习惯称数控(NC)。所以我们日常讲的“数控”实质上已是指“计算机数控”了。1.2计算机数控系统概述计算机数控(CNC)系统主要由图1-1所示的虚线框中的几个部分组成，双点画线框中为数控系统的控制对象，这里以数控机床为例进行说明。图1－1数控系统的组成1.操作面板是操作人员与数控机床(系统)进行交互的工具。一方面，操作人员可以通过操作面板对数控机床(系统)进行操作、编程、调试或对机床参数进行设定和修改，另一方面，操作人员也可以通过它了解或查询数控机床(系统)的运行状态。操作面板主要由按钮站、状态灯、按键阵列(功能与计算机键盘一样)和显示器等部分组成，如图1-2所示。2.输人输出设备是CNC系统与外部设备进行交互的装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。数控机床常用的控制介质和输入输出设备见表1-16图1－2操作面板表1－1控制介质与输入输出设备控制介质输入设备输出设备穿孔纸带纸带阅读机纸带穿孔机磁带磁盘磁带机磁盘驱动器此外，现代数控系统一般都可采用通信方式实现CNC系统与外部设备问的信息交换，这种信息交换方式是实现DNC、FMS和CIMS等的基本技术。目前在数控机床上常采用的通信方式有：1）串行通信(RS232等串口)。2）自动控制专用接口和规范(DNC方式，专用接口卡等)。3）网络技术(Internet，LAN等)。3．计算机数控(CNC)装置(或CNC单元)是计算机数控系统的核心。其主要作用是根据输入的零件加工程序进行相应的处理(如运动轨迹插补计算、机床输入输出处理等)，然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，加工出需要的零件。所有这些工作由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作。CNC装置主要由计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通信接口板、扩展功能模块以及相应的控制软件等模块组成。4．伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置和主轴电动机、进给伺服驱动装按键阵列显示器按钮站状态灯7置和进给电动机。伺服单元把来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号，驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动。测量装置包括位置和速度测量装置，它是实现速度闭环控制(主轴、进给)和位置闭环控制(进给)的必要装置。伺服单元、驱动装置和测量装置合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。进给伺服系统的主要作用是实现零件加工的成形运动，其控制量为速度和位置。主轴伺服系统的主要作用是实现零件加工的切削运动，其控制量为速度。它们一个共同的特点是能灵敏、准确地跟踪CNC装置的位置和速度指令。从某种意义上可以说，数控机床功能的强弱主要取决于CNC装置，而数控机床性能的好坏则主要取决于伺服驱动系统。5．PLC(ProgrammableLogicController，可编程控制器)用于完成与逻辑运算有关的顺序动作的控制，其由硬件和软件组成。机床I/O电路和装置是数控机床实现输入/输出控制的执行部件，是由继电器、电磁阀、行程开关和接触器等组成的逻辑电路。PLC、机床I/O电路和装置共同完成以下任务:1)接受CNC的指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完