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数控机床的设计范文1
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）80-0194-02
数控机床是一种以数字量作为指令信息形式，通过数字逻辑电路或计算机控制的机床。涉及机械、微电子、自动控制、传感测试、电力电子技术、计算机、通信等多种现代技术，是一种典型的机电一体化产品。数控系统是数控机床的核心。
1 数控机床控制系统的组成
数控机床的控制系统由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、位置检测装置等部分构成。数控机床开始工作时必须编制相应的加工程序，加工程序被通过控制介质存储，常用的控制介质有穿孔带、磁带和磁盘等。数控装置运用逻辑电路或系统软件，对从内部存储器中读取出或从输入装置接收到的一段或几段数控加工程序进行一系列的编译、运算和逻辑处理，并输出所形成的各种控制信息和指令，以指导控制机床各部分按照程序所规定的指令进行有序运动和动作。伺服驱动装置作为数控机床的执行机构，将从数控装置部分接收指令信息，再经功率放大后，驱动数控机床的运动机构，以加工出符合指令要求的零件。伺服驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构。其中，执行机构大都为直流或交流伺服电动机。检测装置用来检测数控机床各坐标轴的实际位移量，经反馈系统输入到机床的数控中心。数控中心接收到数据后，将其与原设定值进行比较，并根据比较结果进行相应的修正，以确保机床的运动系统能够按指令完成数控加工任务。辅助控制装置则是在接收到数控中心的指令信号后，驱动相应的电器去带动包括主轴运动机构、刀具、冷却装置、机床夹持机构和分度工作台等在内的辅助装置，以完成指令所规定的动作。从机床本体来看，数控机床与传统机床极为相似，但其内在的控制原理、结构布局、传动系统等方面都有很大的不同。
2 控制系统的设计
2.1 系统总体方案选择
基于PC的开放式数控系统使用十分便利，使用者可以充分利用计算机的软、硬件资源，运用通用的高级计算机语言编制程序，还可以将数控系统与外部网络连接起来。这一开放式数控系统大致可以分为以下四类，即PC连接型CNC、PC嵌入型CNC、NC嵌入型PC（NC嵌入PC型）、全软件型NC。
考虑实际被控对象的要求以及对上述四种方案利弊的比较，NC嵌入型开放式数控系统方案的可行性较高。NC嵌入型开放式数控系统方案，即数控系统由开放体系结构运动控制卡+PC机两部分构成。开放体系结构运动控制卡通常以高速DSP作为CPU或以专用的运动控制芯片作为核心，其运动控制控制和PLC能力较强。采用NC嵌入型开放式数控系统方案的优势是，数控机床的软、硬件两方面都具有开放性：软件方面，其所有的开放性函数库能够为用户在Windows平台下自行开发所需的控制系统提供强大支持，而各种软件资源和开发工具又十分丰富，极大地降低并缩短了系统软件设计的难度和周期；硬件方面，数控核心（NCK）与硬件驱动程序都预留有标准的接口，支持系统升级。当有硬件修改要求时，只需改动硬件驱动程序。目前，很多硬件供应商在提供硬件的同时也会为客户提供相应的驱动程序，大大降低了系统升级和功能拓展时的工作量，提高了系统开发效率。NC嵌入PC型数控系统则主要由工控机（IPC）、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机及各种外部设备等组成。
2.2 伺服驱动方案选择
伺服驱动装置是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息，通过伺服驱动装置，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动装置应具有信号放大控制能力，根据装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。
主轴伺服驱动方案选择交流变频调速方案。由于将直流电逆变成交流电的环节可操控性较强，且在频率的调节范围以及改善变频后，电动机的特性在各个方面都具有明显的优势。因此，在机床主轴驱动中，交流电动机凭借绝对优势成为开放式数控系统的主要选择。
伺服进给和主轴驱动是决定数控机床技术的性能和加工精度的主要因素。因此，数控机床对进给伺服电机、伺服系统的位置和速度控制以及机械传动等方面都有很高的要求。为满足数控加工精度的要求，伺服系统应具有优良的静态与动态负载特性。这样，即便在伺服系统的负载或切削条件发生变化时，仍能保持恒定的进给速度。在加工过程中，机床工作台在随机状态下，要能够根据加工轨迹的要求，随时实现正向或反向运动。在方向发生改变时，也不可以出现反向间隙和运动损失。另外，在不同的加工条件下，如，加工零件的材质、尺寸、部位以及刀具的种类和冷却方式等不同，数控机床的进给速度应在很宽的范围内实现无级变化。
3 数控机床控制系统性价比分析
经济型数控机床的数控系统采用单片机为核心控制器，伺服进给系统采用步进电机构成开环系统，显示采用数码管，结构简单，操作方便，成本低，但控制精度不高、功能不强，主要用于线切割机床或旧机床的改造。
中、高档数控机床的数控系统采用PLC、工控机等为核心控制器，伺服进给系统采用半闭环的交流伺服系统，联动轴数3～5轴，显示采用彩色CRT或液晶显示器，具有三维图形显示、图形编程、人机对话及自诊断的功能，同时还具有RS232或直接数控接口，加工精度较高，应用范围广泛。
在开放式体系结构中，数控系统的硬件、软件和总线规范都呈现出开放式状态，为数控制造商和用户进行系统集成时提供了丰富的软、硬件资源，也为用户对数控机床进行二次开发创造了一定条件，推动了数控系统多档次、多品种的开发和更为广泛地应用，开发周期大大缩短。
采用NC嵌入PC型开放式结构和全数字伺服交流系统的数控机床控制系统，具有较好的通用性、柔性、适应性、扩展性，虽然硬件系统成本略高，但由于系统是开放的，修改软件就可以应用于不同功能要求的系统，节省开发资源和人力，因而性能价格比较高。
参考文献
数控机床的设计范文2
关键词：；数控设计应用；编程
随着我国计算机应用的普及软件技术的发展，数控技术也得到了非常大的发展发展。数控技术不仅可以替代人工完成一些非常繁琐的绘图工作，更重要的是还可以进行一些设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计。
一、数控机床与应用
数控技术是机械加工技术,微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成，也是一门新兴而又发展十分迅速的新技术，对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时,数控技术也是发展自动化技术的基础。这些都是以数控技术为核心的数控机床、加工中心是最具有代表性的、高水平的机电一体化产品，也就代表了当今世界自动化技术发展的前沿。现代数控系统,采用了交流数字伺服系统。伺服电机的位置、速度和电流都实现数字化,作为伺服控制方式也采用了超出以前的控制理论,实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。从世界伺服系统的发展哄我们可以来看,已经经历了步进电机直流伺服电机电机交流伺服电机阶段。
二、结构设计模块化
任何一类机床都是要由若干的基础件、标准件和功能部件组成的，它们尽管在同一类机床中有大小和立式、卧式之分，但功能部件大体上都是差不多的。为便于发展同系列和跨系列变形品种，满足用户市场的需要，现在许多机床生产厂家都在发展自己产品的模块化结构设计。
三、数控机床结构的创新
数控机床的结构技术重大突破的突出表现是近年来已出现的所谓6条“腿”结构的加工中心。它采用的是可以伸缩的6条“腿”(伺服轴)支撑并连接上平台(装有主轴头)与下平台装有工作台的构架结构取代传统的床身、立柱等支撑结构，这是一种没有任何导轨与滑板的竺谓“虚轴机床”。它都是具有机械结构简单和运动轨迹计算复杂化的特征，其最显著的优点是机床基本性能高，精度相当于坐标测量机，比传统的加工中心要高出2―10倍，刚度为传统加工中心的5倍，在轮廓加工速度66m／min时，效率相当于传统加工中心的5～10倍。随着这种结构技术的成熟和发展，预示着数控机床技术将进入一个重大变革和创新的时代。
四、数控机床功能的多样化
就当今我们国家随着计算机技术的飞速发展，数控机床的功能也就越来越多，具体表现如下：
用户界面图形化。
用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。当前，Internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户的界面也提出了更高要求。图形用户界面极大地也方便了一些非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行一些操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩／放功能的实现。
2.科学计算可视化。
科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和一些语言表达，而事可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这些都是对缩短产品设计周期、提高了产品质量、也就还降低产品成本具有重要意义。在数控技术的领域中，我们还可视化技术中可用于数控应用技术 ，例如，自动编程设计、多数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。
3.内装高性能数控系统。
内装高性能PLC控制模块，可直接使用梯形囤或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床、铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。
4.多媒体技术应用。
多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，这样使计算机就非常具有一些综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。我们知道在数控拄术领域，应该用多媒体的技术可以做到一些信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面具有重大的应用价值。
五、结束语
计算机的发展及软件业的发展,都可以推动着计算机辅助设计软件的不断改进。数控技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展,在数控机床上的运用越来越广泛，以PC技术为基础的DNC开放式系统成为软件的发展方向,而且在这个网络无所不渗透的时代，数控的技术也是在网络化发展,借助PC技术可以方便的实现网络化通讯，可以高效地满足生产的一些需求。比如在高校的实验室,实验设备的网络共享都是为极为迫切的，也就是利用网络技术与数控技术的结合,建立数控设计―代码传输―机床执行―网络监控整条流程的共享，可实现全部师生共用几台甚至一台数控机床，充分利用设备,这样就是可以大大的节省了资金和时间。
参考文献：
[1]张跃峰,陈通.AutoCAD2000入门与精通[M].北京:清华大学出版社,2000.
数控机床的设计范文3
关键词：电气系统 数控机床 PLC
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0028-02
由于近年来，PLC（可编程控制器）技术取得了快速发展，其在自动控制之中的运用也变得更为广泛。PLC是一种专门为工业运用而设计出来的计算机，目前已经被运用到数控机床这一工业领域之中。可编程控制器在控制的性能和硬件成本等诸多方面所展现出的种种优势均为其他种类的工业控制产品所无法进行比拟的。所以，可编程控制器技术在工业自动化在数控机床中的运用正在变得愈来愈多。
1、数控车床电气控制电路分析
1.1 工作原理及功能
数控车床根据被加工零件工作图与工艺过程卡，用规定的数控代码和程序格式编写加工程序，将正确的加工程序输入数控系统，数控系统将给定的加工程序和输入的信号，进行运算和控制处理，然后将处理的结果送往控制系统，驱动机床的各运动部件有序地按机械加工要求运行，自动地制造出合格的零件。数控车床是用来加工轴类或盘类的回转体零件，自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，广泛应用于机械制造业。改造后的车床应该满足上述功能。
1.2 电气控制电路的分析
1.2.1 主轴电机电气控制
主轴电动机M3是一台交流变频电动机，由变频器驱动，正转、反转及速度控制也是由数控系统进行控制。
1.2.2 主轴控制
来自零件程序的输入信号有：M03、M04、M05。
来自机床操作面板有主轴正转、反转、点动、停止。
输出信号：主轴正转Q0.0；主轴反转Q0.1；主轴停止Q0.2。
1.2.3 其他辅助电机控制
数控车床辅助电机主要有刀架电机、冷却泵电机、泵电机，各辅助电机的控制简述如下：
（1）冷却泵电动机控制：
来自零件程序输入信号有：MO8、MO9；来自机床操作面板，冷却起停键；冷却控制输出信号：Q0.3；手动控制-按纽；自动控制-数控指令M代码。
（2）泵电动机控制：
输入信号：来自机床参数设置导轨间隔；来自机床控制面板导轨键；输出信号控制Q06；手动控制-按钮；自动控制-机床参数设定。
（3）刀架电动机控制：
输入信号：I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 来自刀位检测信号
来自零件程序T代码有I1.0：T1；I1.1：T2；I1.2 T3；I1.3：T4；
来自机床控制面板手动换刀键。
输出信号：刀架正转Q0.4；刀架反转Q0.5。手动控制—按钮：数控系统
KM1
KM2
刀架电动机M3。自动控制—数控指令T代码：数控系统
KM1
KM2
刀架电动机M3。
2、电气系统设计
2.1 强电电气控制柜的设计
2.1.1 控制电路及组成
（1）控制电路：1）交流380V电源通过漏电保护总开关QS和空气开关QF1供主轴变频器使用。2）交流380V电源通过变压器转换成交流220V电源通过空气开关QF2、供给伺服放大器作电源用。3）交流380V电源通过变压器转换成交流220V电源通过U41、W41经开关电源供直流24V给系统供电用。4）交流380V电源通过空气开关QF3，接触器KM1、KM2使刀架正转（换位）、反转。
（2）电路组成：380V电源经开关QS后接入各电源回路中，开关QS后有4个空气开关（QF1、QF2、QF3、QF4）、3个接触器（KM1、KM2、KM3）、1个DC24/5A开关电源、1个2.2KW变压器等组成。所有强电都安装在电控柜内。
2.1.2 电源输出
（1）I/O接口模块直流24V接线柱已与外部相连。如发现电压不稳，立急断电，查明原因并解决后才能上电，直流24V开关电源容量为直流24V/5A，数控系统需3A，外部电源可提供2A容量供用户使用。（2）电源输出模块有一电源钥匙开关，其开关是为强电的控制回路供电。
2.2 电气控制电路的设计
数控系统由隔离变压器提供AC220V电源，以避免电网扰动对系统的干扰。X轴和Z轴的驱动装置由机床变压器提供AC220V电源。采用两个开关稳压电源分别提供I/O+24V和中间继电器+24V，以避免干扰对I/O信号的影响。整个系统的电源配置必须接地可良好，因为接地的好坏直接影响到系统的抗干扰性和安全性。
2.2.1 主电路设计
数控车床主电路包括主轴控制电路、刀架电机控制电路、冷却电机控制电路和伺服驱动组成。如图1所示为数控车床电气控制中的380V强电回路图。
QS为电源总开关，QF1、QF3、QF4、QF2分别为主轴控制、刀架控制、冷却控制、伺服驱动空气开关为电路的短路保护。TC1为控制变压器，初级为AC380V，次级为AC220V。
主轴控制电动机M1，由变频器控制主轴的转速；刀架电动机M3由接触器KM1/KM2来控制正反转；冷却控制电动机M2由接触器KM3控制正转。
2.2.2 控制电路设计
数控车床控制电路包括冷却控制、刀架控制、风机冷却、开关电源、CNC系统控制等组成。如图2所示。
数控车床系统输出接口，控制功能有主轴正转、主轴反转、冷却控制、刀架正转、刀架反转等功能。伺服驱动系统。其正转、反转及速度控制是由数控系统进行控制的。
3、结语
数控机床是集计算机技术、PLC 技术、自动化技术等于一身的机电一体化产物，作为数控机床核心的控制系统直接关系到设备的正常运行，利用数控机床PLC 的强大功能，可以充分发挥数控机床控制系统的作用，还可以为数控机床故障诊断及故障维修带来极大的方便
参考文献
[1]张路霞.利用PLC进行数控机床的故障检测[J].设备管理与维修，2011.3.
数控机床的设计范文4
关键词：PLC；冷却；；照明
PLC（programmable logic controller），通常用于设备的自动控制，其工作原理是循环扫描工作方式，工作过程大致分为 3 个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。PLC用于数控机床，主要是用于机床的辅助电气控制，叫可编程序机床控制器，也可称之为PMC（programmable machine tool controller）。在数控机床的电气控制系统内PLC模块主要用于实现机床辅助设备的控制，包括冷却系统、系统、照明系统、换刀系统、自动对刀等。本文将着重讲述PLC在冷却、系统和照明系统的设计。
1.PLC发展历程
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中将占据主导地位。
2.PLC 的总体外部接线设计
本系统的辅助电气控制系统的系统有两个输入，两个报警输出；冷却系统也有两个输入，两个报警输出；照明和信号灯系统有一个输入，四个输出。
3.与冷却控制系统设计
机床和冷却系统的较好设计，是非常重要的。对于各种机械设施的保养、维修、使用都有着十分重要的作用。但是在与冷却系统的电气控制方面，依然存在一些问题：一是和冷却系统的工作状态监控，这方面也是很重要的；二是设置的与冷却的循环和补给容易造成浪费，所以我们要较好地设计，这样才能达到节约资源，不浪费的目的，一方面为自己的企业，另一方面也为了国家的能源。
与冷却系统的电气控制原理分为两部分：电机控制和 PLC 控制。
当系统准备好之后，计算机数字控制（CNC）系统发出信号，使得系统开始工作，首次15s后，电机停止工作。
当压力开关接通时，开始计时 25min，计时完成后，压力开关断开，冷却电机在此工作15s，并循环工作。同时设定X7 为电机过载，X10为冷却电机过载，X9为油不足，X11 为冷却液不足开关信号。当这些信号有效时则系统会发出报警信号。
工作过程可以这样描述：首先通过两个相互作用的时间继电器T，实现冷却的工作时的间隙工作；再使用PLC 准备好信号，使特殊继电器 M8001为1，开始首次冷却；首次冷却结束后，当压力开关闭合时，中间继电器 M1开始工作，使得系统再次工作；15s后使得时间继电器T2为1，当压力开关断开时，中间继电器T3为1，M1停止工作，延时25min后，再次运转。由此完成系统的周期动作。然后再通过X7，X8，X10，X11实现冷却系统的报警和手动控制。
4.照明与信号灯系统设计
数控机床要求照明系统在开机的时候立即打开，并且在控制柜里面的照明系统是在打开控制柜的时候开启，关上电柜箱门的时候关闭。而信号指示灯主要是开机时亮黄灯（表示系统准备好），系统紧急停止，或者报警的时候亮红灯，而系统正常运行的时候是亮绿灯。
5.总结
数控机床是现在制造工业的核心母机，数控系统又是数控机床的核心，而数控机床的电气控制系统是数控系统可靠性能的保障，可以说数控机床电气控制系统的优劣，决定了控制系统的性能。机床电气控制系统包括机床供配电系统、主轴控制系统、进给轴控制系统及其他的辅助设备控制系统。机床辅助设备的控制，包括冷却系统、系统、照明系统、换刀系统、自动对刀等。另外，机床在工作过程中无可避免地都会发生磨损，为提高机床的加工精度，延长机床的使用寿命，机床和冷却系统的设计，调试和保养至关重要。本文着重讲述了 PLC在冷却、系统和照明系统的设计。
参考文献：
[1]谢 宇，皮佑国，梁佑彬.永磁同步伺服电机监测与调试系统研究[J]计算技术与自动化，2009（03）：36―40.
数控机床的设计范文5
关键词：方案设计立式车铣数控机床
一、立式车铣复合数控机床
与传统机床相比，多功能复合加工机床具有多种加工功能，可在一台机床上完成工件多道加工工序。因此多功能复合机床具有如下优点：1.避免了多次装卡和定位带来的误差，提高了加工精度。2.缩短了装卡的时间和零部件转序的时间，提高了加工效率。3.加工设备需求量减少，有利于节约成本。
车铣复合加工技术可以将几种不同的加工工艺，在一台机床上实现。车铣复合机床相当于一台数控车床和一台加工中心的复合，可以使工件在一次装夹中完成车、铣、钻、镗等不同方法加工。
二、车铣复合数控机床方案设计
车铣复合数控机床应能够兼顾车、铣加工的特点，并以车为主，具有加工内外圆柱面、圆锥面、圆弧、螺纹等的加工能力，兼顾同时各类较复杂的平面、曲面，钻削轴向或径向孔等的能力。
图2.1 车铣复合数控机床典型结构
2.1高精度工作台主轴结构设计
立式车铣复合加工中心工作台主轴（C轴）用于承载和带动工件做回转运动并进行精确分度定位。轴承是工作台主轴系统最核心的部分，所采用轴承的形式决定着性能的优劣，目前在机床上主要采用的轴承形式如下：
（1）双列圆柱滚子轴承和高精度推力滚柱轴承组合结构：其优点是径向和轴向刚度很高，可承受较大载荷，缺点是限制了主轴最高转速和精度。
（2）单列圆锥交叉滚子轴承结构：主要应用于立车转盘主轴。不仅具有较强的抗翻倾扭矩的性能，还具有低震动、低噪音、低发热以及、冷却油用量少的优点，但其安装难度大，加工和装配工艺要求高，因此应用成本较高。
（3）静压轴承结构
工作台承重采用静压轴承支撑技术，具有极好的运转能力和极高的表面加工性能。工作台轴承不易磨损，从而保证工作台的精度和机床的长寿命。静压轴承的优点是 ：启动和运转期间摩擦副均被压力油膜隔开且受压力均匀，可靠性高、摩擦因数小、工作寿命长；具有“均化”误差的功能，能减小制造中不精确性产生的影响。轴承的温度分布较均匀，热膨胀问题低于动压轴承。考虑到静压轴承的上述优点，本结构采用静压轴承。
2.2 高精度镗铣滑枕结构设计
滑枕作为立式车铣复合加工中心中关键的部件，其性能的优劣直接影响机床性能。结构上将动力电机和减速机安装在滑枕的顶端，通过传动轴传至滑枕的下部直至附件头。结构的优点为滑枕内部空间大，可以为附件头提供更多的动力和通道；电机外置便于大功率和大扭矩的实现。因此本文设计滑枕采用此结构。
2.3 工作台恒流静压结构设计
采用恒流静压导轨技术。选用12头等量齿轮分流器，单泵单腔均匀的向工作台导轨腔进行恒流量供油，其特点时压力及溢流损失小，发热量和工作台面变形小，可以实现较高精度的工件切削。
（1）确定导轨结构尺寸
工作台底座导轨结构尺寸需通过多次设计验算及筛选最佳方案确定。
（2）确定工作台导轨油膜间隙
油膜间隙应根据工厂实际加工能力以及工作台台面耐磨材料及刮研工艺确定。本文油膜间隙h0为0.06-0.12mm。
图2.4 工作台底座导轨结构尺寸示意图
（3）受力估算
其受力分析图如图2.5所示：
图2.5 受力分析图
①切削力在X和Y轴上分力PX、PY与刀架切削力Pz的关系为：Px=Py=0.5Pz
②主电机传动齿轮对齿圈的作用力：
Pz'=Mmax/（D1/2）
式中：Mmax为工作台最大扭矩，D1为齿圈节圆直径。
③齿轮对齿圈作用力在X和Y轴的分力Px'和Py'为：
Px'=Pz'cosαsinβ/（cosαcosβ-fsinαs）
Py'=Pz'（sinα+fcosαs）/（cosαcosβ-fsinαs）
tanαs=tanα/cosβ
式中：f为摩擦系数0.1；α为法面压力角；β为齿圈螺旋升角；αs为径面压力角。
④颠覆力矩作用产生力Fd
My=Pz（h+a）-Pz'（q/2）-Px'（D1/2）
Mz=Py（h+a）-Px（0.8Dmax/2）-Py'（q/2）
M2=Mz2+My2
Fd=（1/2）×（M/D3）
式中：M为颠覆力矩；My和Mz分别为力系对Y轴和Z轴的力矩。
（4）流量计算
①单个支承座有效承载面面积：
A'=（2LB+2lb+Lb+lB）/6；
②作用于单个支承座的最小和最大压力P0、Pi为：P0=（1/i）Wmin /A'
Pi=（Wmin+Wmax+Px+Px'+Fd）/iA'
式中：Wmin为工作台台面重量；Wmax为最大工件重量；i为工作台底座环型导轨油腔数。
③空载与最大载荷时工作台导轨所需的流量Q0和Qi分别为：
Q0=（iP0h30/3μ）[l/（B-b）+b/（L-l）]
Qi=（iPh30/3μ）[l/（B-b）+b/（L-l）]
数控机床的设计范文6
1 电气控制柜的设计
在本设计中，组合式加工机床的电气柜中装配的电子设备主要包括：LG变频器（两个），欧姆龙CQM1H型可编程逻辑控制器（PLC）一个。主轴电机使用18．5kw容量的变频器进行控制，而主轴箱走刀电机和主轴箱快速电机以及立柱行走电机使用5．5kW容量的变频器控制。而且在操作站与组合式加工机床的电器柜之间的传输方式使用了总线式传输方式，并且使用插头连接手控操作站、床身分线盒和控制柜，因此不但大量的减少了控制电缆的数量，而且方便工作人员进行维护、检修和移动等工作。电器柜的柜门上分别安装了电源启动/停止控制按钮以及两个电机转速显示表，方便工作人员对主回路电源进行控制。在电器柜的内部，通过空气开关、变压器、继电器以及接触器等大量电器设备进行多级保护。为了防止PLC被电路故障或其他原因损坏，因此，接触器需要通过继电器对PLC进行控制。
2 可编程逻辑控制器（PLC）程序设计
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），是一种通过进行数字运算实现具体操作的电子系统，是现代工业的核心控制部件。本设计采用可编程逻辑控制器是OMRON（欧姆龙）公司的CQM1H型PLC控制器，可编程逻辑控制器（PLC）在组合式加工机床控制电路中，主要不但需要接收来自限位开关的信号、按钮控制信号、空气开关监控信号、电机过载信号、变频器保护信号等来自外部的信号，还需要接受指示信号、输入变频器控制信号以及输出变频器控制信号等。因为按钮控制信号以及指示信号在实际生产中，与组合式加工机床的控制柜距离比较远，因此本设计对控制柜进行连接控制时，采用了欧姆龙总线链接模块（B7A）实现，并且将操作站模块通过两芯电缆或者三芯电缆连接到PLC链接模块。本设计使用OMRON（欧姆龙）公司的CX-programmer软件实现编程功能，这样可以方便工作人员或技术人员对所有的点进行实时监控，帮助工作人员准确的了解每个点的运行状态，以便在实际生产工作中根据情况进行实时调试。
3 组合式加工机床变频器参数调整
本设计中，组合式加工机床的电器柜里面的需要配置两台变频器，其中一台变频器单独对主轴进行控制，另外一台变频器连接接触器，对主轴箱走刀、速度电机以及立柱行走电机进行控制， LC变频器根据需要设置分为“功能组1、功能组2、驱动组、输入＼输出组（I/O组）、通讯组（选项组）、外部组、应用组”，并且将这七组参数设置成出厂缺省参数设置，并且提供相关功能，方便工作人员根据具体工作需求对部分参数进行更改。
3.1 变频器基本参数的设置
LG变频器是组合式数控加工机床电气控制系统的核心部件，因此变频器的参数设置将直接影响组合式数控加工机床的工作性能。在对变频器的基本参数进行设置时，应该首先对电机功率进行设置和选择，或者参考变频器的型号对电机功率进行选择。
3.2 特定功能的应用
组合式加工机床工作台（立柱）的传动轴以及主轴箱是不同的传动轴分别是不同的轴，在实际工作中，为了实现电机可以满足所选定的轴的工作状态和需求，因此需要应用第二电机功能参数，根据不同的情况或需求设置相关的参数，实现对所选轴的控制。第二参数功能具体的配置和使用方法如下：工作人员首先任意选择一个多功能端口，并且设置对应的输入/输出参数（I/O参数），将这个设置好的端口保持在激活状态下，然后进行启用第二电机功能操作。在对参数进行设置时，具体的参数包括：“第二电机加速时间、第二电机减速时间、第二电机转折频率、第二电机V/F方式、第二电机正转矩补偿、第二电机反转矩补偿、电子热保护等级（一分钟）、电子热保护等级（连续）、第二电机额定电机电流”。因为主要由加工轴控制工作台（立柱）的行走，因此在低速动作阶段时，需要较高的转矩，所以在工作中采用用户V/F方式进行控制，工作人员可以最大频率与0的范围内，对四个点进行设置，根据具体需要设置不同电压，通常情况下，会将较高输出电压设置为第一个点，这样可以保证较高的输出转矩。
4 结论
在本文设计的组合式数控加工机床电气控制设计中，电气控制系统中的核心部件是两台LG变频器。因此，这两台LG变频器的具体参数设置和相关参数调整，将对合式数控加工机床的工作效率、加工精度和整体性能产生直接影响。其中一台LG变频器主要负责控制三台电机，这三台电机分别作用于两个轴。而且在该设计中，为了读一不同的电机进行有效的保护，采用了第二电机的相关功能，根据具体情况设置了相应的参数，实现了对不同的电机的进行分别保护的功能。在组合式数控加工机床的工作台（立柱）控制中，本设计采取的控制方式为用户V/F控制方式，使组合式数控加工机床在实际生产加工时操作更加方便灵活，可以很好的满足单位的生产需要。另外，在本设计中的传输方式采用了总线式传输方式，使用一根10芯的通讯电缆实现控制信号的传输，因此大量的减少了连接在电器柜与控制台之间的电缆数量，这样可以方便单位根据具体的情况和生产需求移动，不但减少了成本，而且方便工作人员进行调整和维护，有效的提高了组合式数控加工机床的整体工作性能和实用性。通过实验分析和实际应用反馈，该设计有效的提高了组合式数控加工机床的工作效率，完全达到了设计要求，可以为工作人员和设计人员在以后的组合式数控加工机床电气控制设计工作中提供参考和帮助。
参考文献
