数控系统综合实验指导-3
项目三数控系统PLC编程与调试
一、实验目的
1、掌握数控系统中PLC的信息交换方法及其接口变量。
2、掌握数控系统的辅助功能实现及PLC编程方法。
3、掌握数控系统的PLC程序调试、诊断方法。
二、实验设备及工具
1、西门子802S/C数控机床综合实验台
2、万用表
3、连接线若干
三、实验任务及要求
1、实验准备任务
（1）查阅“西门子802S/C系统安装调试手册”，回答下列问题：
※西门子802S/C的PLC与NCK（数控核心软件）、MMC（人机控制界面）之间如何交换信息？
※ V30000000.2、V31000000.2、V38001000.1、V33000001.0、V10000000.0、V10000000.1传递什么信息？其值为1的条件是什么？
※变量VD25002000用于传递什么信息？V25000001.4用于传递什么信息？
※ M03、M04等辅助控制指令如何由NCK传给PLC？V25001000.3为1的条件是什么？
※ MD14510、MD14512等PLC参数有什么作用？其数据类型是什么？参数地址是什么？
（2）分析下列换刀程序的控制逻辑，并绘制控制流程图。
换刀程序用于实现对车床4工位电动刀架的控制。电动刀架主要由上刀体、下刀体、定位零件及传动件等组成。刀具安装在上刀体中，并可随上刀体一同旋转。为检测刀具位置，在刀架的上部安装有检测刀具位置的传感器（霍尔元件）。电动刀架结构如图1所示。
图1 电动刀架结构
刀架换刀的过程如下：首先，系统根据刀位检测信号，判断是否需要换刀，如果目标刀号与当前（检测）刀号不同，则执行换刀动作。换刀动作包括上刀体抬起、旋转（找刀）等动作，由
刀架电机正转并通过传动机构实现。当前刀号与目标刀号相同时，刀架电机停转然后反转，使得上刀体下降完成定位锁紧过程。刀架电机反转的时间由PLC设定，当设定的反转时间到后，刀架电机停转，换刀过程结束。换刀控制可通过手动模式、自动模式或MDA模式实现。为安全起见，数控机床在换刀过程中，禁止机床进给运动；反之亦然。
下面给出RTMC系列实验台的电动刀架换刀程序。图2是换刀控制主程序。已知I1.0、I1.1、I1.2、I1.3为刀位检测信号，Q0.4、Q0.5是刀架正转、反转控制信号。Tool_1、Tool_2分别是手动和自动/MDA换刀子程序。
主程序中，用MD32暂存当前刀号，V11000000.3分配为刀架电机旋转指示灯（LED4），V31000000.2、V31000000.1、V31000000.0的作用详见802S/C系统安装调试手册。VD14000000分配用于在系统关机后保存刀架当前刀号。
图2 RTMC系列实验台换刀程序（主）
子程序Tool_1用于实现手动换刀。其中MD36存放目标刀号。定时器T2用于对刀架反转时间进行记时。反转时间以PLC参数的形式设定，其地址为VW45000012，对应机床数据MD14510[7]。Tool_2是自动换刀子程序。请思考自动换刀的控制逻辑以及相关的PLC接口变量。
图3 RTMC系列实验台换刀子程序（手动）
（3）辅助功能及PLC编程设计任务
※机床润滑控制功能的PLC编程设计一个机床润滑控制PLC子程序，控制要求如下：按下MCP面板上的润滑键，开启/关闭润滑功能，开启后系统按设定时间间隔启动/停止润滑油泵；同时，可设定（选择）系统开机后自动润滑一段时间；在系统急停、润滑液位过低的情况下停止润滑。
※机床冷却控制功能的PLC编程设计一个机床冷却液控制子程序，控制要求如下：通过手动方式（按下MCP面板的冷却键启动/停止冷却，也可在自动或MDA方式下执行M07或M08启动冷却，执行M09停止冷却；此外，在急停、冷却液位过低的情况下停止冷却输出。
2、实验过程任务
（1）802S/C系统PLC接口变量及调试任务
※将实验台演示面板上的“机床/面板”纽子开关拨到“面板”一侧，然后拨通与X轴的正、
负硬限位对应的输入钮子开关，查看系统屏幕报警信息，然后反复闭合、断开上述纽子开关，利用PLC监控功能查看并记录V38001000.0、V38001000.1值，解释其值的含义。
※利用正常操作方式选择JOG模式，然后观察PLC变量V30000000.2、V31000000.2的值；在PLC监控界面中将V30000000.2的值修改为0，观察系统此时处于何种操作模式，并解释其原因。
※在JOG模式下，将PLC变量V32000006.0修改为1，然后按下点动操作按键，观察系统反应并解释原因。
（2）数控系统辅助功能的编程与调试
※利用Programming Tool PLC802软件，将实验台数控系统PLC程序导出并另存；将编写的冷却、润滑控制子程序添加到导出的系统PLC程序中并保存。
※将修改过的PLC程序下载到802S/C系统中，重启系统后对冷却、润滑子程序进行调试。
3、实验报告要求
实验报告的主要内容及要求：
（1）实验准备任务完成结果的报告
※简要回答实验准备任务的各项问题。
※说明TRMC系列实验台换刀程序的控制逻辑，并绘制控制流程图。
（2）实验过程任务报告
※简述PLC接口变量的调试过程、结果及其解释。
※简述冷却、润滑子程序的控制逻辑及相关变量，绘制控制流程图、程序梯形图。
四、实验指导
802S/C系统的PLC是基于S7-200系列PLC技术开发，其指令系统是S7-200系列PLC指令系统的一个子集，而其编程软件Programming Tool PLC802与Step 7-MicroWin的界面及使用方法基本相同。另一方面，802S/C系统的PLC应用开发又与S7-200有许多不同之处。这些不同之处，是掌握802S/C系统PLC编程的重点。
1、PLC接口变量与接口信号区
根据数控系统的组成原理可知，数控系统中的PLC主要完成各种逻辑处理及控制。数控系统的各种控制功能，是在系统NCK和PLC的相互配合下实现的。因此，在数控系统NCK和PLC之间，存在着大量的信息交换。交换的信息包括由PLC发送给NCK的，NCK发送给PLC的，以及PLC与数控系统的输入输出装置（MMC、MCP）之间的信息交换。
802S/C系统中，PLC通过其一组变量与系统其他部分之间实现信息交换。这组变量被称为PLC 的接口信号存储区，其中的变量被称为接口变量。接口变量的存储地址是在PLC的变量存储区（V 区）内分配的。根据接口变量所传递信息的类型，802S/C系统中的接口信号区分被为不同的区，如图4所示。图中，NCK即NC核心程序，HMI即人机界面，包括了MMC（人机控制）、MPC（机床操作面板）、脉冲信号发生器等。靠近PLC一侧箭头上的W、R表示PLC可对接口信号区中的存储单
元进行读或写操作。下面简要介绍其中的几个数据区。
图4 PLC的接口信号区
V14000XXX区为可保持数据区，可用于系统关机后存储与PLC运行有关的特定数据，例如在刀架控制程序中，可将系统关机前刀架刀位数据保存在该区的某个存储单元中，下次开机后读取该单元的值，获得开机时的“当前刀位”信息。
V4500XXXX是PLC参数区，该区域与机床参数MD14510、MD14512、MD14514、MD14516对应，可以机床参数的形式设定其值。MD14510包括32个整型数据，大小为64字节；MD14512包括32个可位寻址的16进制数据，大小工32字节；MD14514包括32个浮点型数据，大小共128字节，MD14516包括32个可位寻址的16进制数据，大小也是32字节，MD14516设定报警位。PLC参数区用于保存PLC程序中的参数，通过设定参数值来改变PLC程序的运行结果。例如，在润滑控制程序，润滑间隔时间可以PLC参数的形式设定，若将其设定在MD14510[18]中，则在PLC程序中可以VW45000034访问其值。如果要改变润滑间隔时间，只需要改变PLC参数MD14510[18]的值即可。
V2500XXXX是辅助功能信号区，是NCK向PLC传送辅助控制指令（M代码）及刀具功能指令的接口。例如，M00、M01、……M99分别对应V25001000.0、V25001000.1、……V25001012.3。当执行指令M03时，NCK首先完成M03代码的译码，然后将V25001000.3置1；在PLC程序中，根据触点V25001000.3的状态判断NCK发来的是M03指令。需注意的是，V25001000.0—V25001012.3的状态只维持一个PLC扫描周期。
V10000000—V10000005、V11000000—V11000001的各个位，对机床操作面板上的按键和LED 指示灯对应。其中部分按键和LED灯的功能由用户自定义，通过PLC实现其功能。
其它信号区中接口变量的功能及其传递的信息，已由数控系统厂家预先规定了，一般不能改变。编程时，需要详细阅读系统安装调试手册，了解这些信号区及其接口变量的含义。
下面举例说明PLC如何通过接口信号区，实现与系统其它部分的信息交换。例如，当机床操作人员按下MCP面板上的MDA按键，选择MDA模式时，变量V10000001.3的值变“1”，PLC程序通过读取V10000001.3，确定用户发出转换MDA操作模式的请求；然后，在PLC程序中，将接口变量
V30000000.1的值变“1”，NCK可读取该标志位，判断用户发出模式转换的请求，然后NCK根据系统运行状态，决定是否执行模式转换；若执行模式转换并完成了转换，NCK将V31000000.1变“1”，PLC程序通过读取该位，可确定模式转换是否已成功，并据此完成相关的逻辑控制过程。
资料导读：查阅《802S/C base line系统安装调试手册》P129-P140，详细了解PLC的各种借口信息区及接口变量的作用。注意PLC对各个接口信号区的读写权限是不同的。
2、润滑、冷却程序编程指导
（1）润滑控制的PLC编程
润滑控制分析：润滑控制的对象是润滑油泵电机，即控制电机的起停。润滑油泵起动后按照设定时间工作一段时间后停止。在正常的润滑方式下，润滑油泵按照设定的间隔时间起动一段时间后关闭，间隔相同时间后再起动。这种润滑方式由手动控制实现，即通过按下润滑按键实现起动/停止润滑功能。此外，每次开机可自动润滑一次，即起动润滑油泵电机一段时间后关闭。当系统急停、手动关闭或油箱缺油时，停止润滑。
图5 润滑控制流程
程序所需的输入信号有：来自MCP面板的手动润滑按键信号（可自定义）、来自NCK的急停有效（V27000000.1）信号、来自PLC输入端口的油面检测信号；输出信号是润滑油泵电机起动控制信号。所需的参数有润滑油泵电机每次运转时间和两次润滑的间隔时间，这些参数可以PLC参数形式预先设定，也可方便地更改。
为实现定时间隔润滑，需要对润滑时间和间隔时间进行计时。这里可采用计数器对PLC的SM0.4脉冲进行计数，实现较长间隔时间的计时；每次润滑时间可用定时器计时。润滑控制流程如图5所示：如果设定的润滑时间为0，或者缺润滑油则终止润滑子程序的执行。润滑油泵开启的条件，一是按下润滑键或者开机PLC第一个扫描周期（SM0.1=1），二是两次润滑间隔时间到且润滑时间未到，两个条件均可起动润滑电机。此外，可用定时器的位状态作为计数器复位信号来实现交替润滑控制。
（2）冷却控制的PLC编程
冷却控制分析：冷却控制对象是冷却泵电机的起/停。控制方式有手动方式以及用M代码控制（MDA模式下或自动模式下）。此外，急停或冷却液位过低时，要求强制关闭冷却泵。
PLC程序涉及的输入信号有：来自MCP面板手动按键的冷却泵启/停控制信号，可用1个按键交替按下实现冷却启动/停止；来自NCK的M07或M08信号（接口变量为V25001000.7、V25001001.0），以及M09（接口变量为V25001001.1）；来自NCK的急停有效（V27000000.1）信号；来自PLC输入端口的液位检测信号。输出信号有冷却泵控制信号、冷却液过低报警信号。
注意：分配有关I/O时，不要占用已分配的PLC的输入和输出端子。
资料导读：《802S/C/D PLC子程序库应用指南》中介绍的子程序库，是西门子公司为根据数控车床和数控铣床辅助控制的一般要求，开发的有关功能的PLC子程序，并以子程序库的形式提供给系统用户。用户可在此基础上，根据所设计的数控机床的具体要求，稍加修改就可应用。该指南主要介绍了子程序库中各个子程序的控制逻辑及程序变量。为便于子程序库的灵活使用，在PLC 参数MD14510、MD14512中设定了大量的参数。通过调整这些参数，可以在不改变PLC程序的情况下，调整PLC程序的运行结果。若利用西门子PLC子程序库开发数控机床的逻辑控制功能，应熟悉有关PLC参数及其设置要求。
3、PLC程序的调试方式
802S/C系统提供了多种手段调试PLC程序。综合应用这些方法，可以灵活地对PLC程序情况进行跟踪调试。调试方法是学习PLC编程必不可少的内容。
方法之一,是在系统的PLC状态显示界面中，查看PLC变量的当前值。键入变量的地址及数据格式，即可显示变量的当前值。对于PLC可写的变量，还可直接修改变量的值。PLC变量的数据类型及显示格式如表1所示。
方法之二，连接编程软件Programming Tool PLC802软件和802S/C系统，可通过编程软件跟踪PLC程序的执行过程，显示程序当前各个变量的状态或其数值。连接802S/C系统与Programming Tool PLC802操作：按“区域转换键”→“诊断”→“调试”→“STEP7”→“设置波特滤”→“连接启动”；然后，打开计算机中的Programming tool PLC软件，点击Communications→Remote Address
设为2，将波特率设定为与802S/C系统一致，点击“Double-Click to Refresh”检测地址，找到地址后，点击进入。将拟调试的PLC程序下载到系统中，重新启动数控系统使PLC程序生效后，然后在Programming tool PLC中启动PLC监控功能进行调试。调试结束后断开系统与Programming tool PLC的连接状态。
图6 PLC状态显示界面
表1 PLC变量及其数据格式Array
六、技术资料目录
[1] 802S/C系统安装调试手册
[2] 802S/C系统操作编程手册
[3] 802S/C base line系统安装调试手册
[4] 802S/C base line系统操作编程手册
[5] 802S/C base line诊断说明
[6] 802S/C/D PLC子程序库应用指南
[7]西门子MICROMASTER变频器手册
[8]三菱D700使用手册
[9]SH-30806技术手册
[10]东元伺服JSDA使用手册
开放式数控系统的现状与发展
开放式数控系统的现状与发展自从世界上第一台数控机床于1958年在美国麻省工学院(MIT)出现以来的几十年的时间内，数控系统一直沿着传统的闭式结构向前发展。对用户来说,这种闭式数控系统只是一个被定义了输入和输出的黑匣子，其内部细节是不可知的。这种数控系统最大缺点在于，无论是制造商还是终端用户，在原来基础上很难或几乎不可能再加入新的控制策略方案和扩展新功能。随着计算机在制造过程中的广泛应用，改善制造过程性能的需求越来越强烈，这种封闭式结构的局限性也越来越明显。为适应不断发展的现代技术和生产需求，未来的数控系统必须能够被用户重新配置、修改、扩充和改装，并允许模块化地集成传感器、加工过程的监视与控制系统，以及网络通信和远程诊断等，而不必重新设计硬件和软件。 开放式数控系统的概念和特征 技术的发展，特别是汽车工业的推动，20世纪90年代开始，各发达国家争先开发开放式数控系统，并把它提高到国家战略计划的高度。开放式数控系统是计算机软、硬件技术、信息技术、控制技术融入数控技术的产物。根据IEEE 的定义，开放式数控系统为：一个开放式系统应能使各种应用系统有效地运行于不同供应商提供的平台上，具有与其他应用系统相互操作及用户交换的特点。根据IEEE的定义，开放式数控系统的特征可以概括为： (1)开放性 (2)移植性 (3)扩展性 (4)网络化 开放式数控系统的体系结构 从IEEE的定义可以看出，一个开放式的数控系统，首先应具备系统功能模块化的参考结构，并具有定义了标准协议的通信系统，使得各个功能模块能通过API来相互交换信息并相互操作。同时，系统还应具备一个实时的配置系统，使得各个功能模块无论在运行开始还是之间都能够被灵活的配置。欧盟的OSACA 开放式体系结构的制定正符合这种要求。现介绍如下： 1.OSACA的体系结构
数控机床单片机控制系统设计
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 011 D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 719A 010A 19A 28A 37A 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 12 2 G N D 14C E 20 PG M 27V c c 28V p p 1 N C 26 O E 22 2764 输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
流体传动与控制2012实验指导书
《液压传动》实验指导书刘玲腾刘继忠编 南昌大学机电工程学院
实验注意事项 一、液压实验是学习液压传动课程的一个重要组成环节，它可以帮助学生加深理解液压传动中的基本概念，巩固加深课堂教学内容；掌握一般液压元件和回路的实验方法及操作技能；增强实际动手能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。因此学生对每次实验必须认真对待。 二、在每次实验前，要认真复习课程有关的内容并预习实验指导书。 三、实验前，应在实验台旁熟悉实验设备和仪器、操纵、测量等方法。在教师指导下，按实验指导书中的内容、步骤进行。 四、在实验室内必须遵守实验室有关规章制度。 五、实验完毕，应整理好场地和仪器、工具，切断电源，认真填写实验报告，按期交指导教师批阅。 六、实验成绩作为本课考核成绩的一部份。
目录 一、液压泵拆装 (1) 二、液压阀拆装 (7) 三、节流调速回路性能实验 (10) 四、液压传动系统回路组装实验 (13)
实验一液压泵拆装 一、实验目的 液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对液压泵的拆装可加深对泵结构及工作原理的了解。并能对液压泵的加工及装配工艺有一个初步的认识。 二、实验用工具及材料 内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、各类液压泵、液压阀及其它液压元件 三、实验内容及步骤 拆解各类液压元件，观察及了解各零件在液压泵中的作用，了解各种液压泵的工作原理，按一定的步骤装配各类液压泵。 1.轴向柱塞泵 型号：cy14—1型轴向柱塞泵（手动变量） 结构见图1—1 图1-1 （1）实验原理 当油泵的输入轴9通过电机带动旋转时，缸体5随之旋转，由于装在缸体中的柱塞10
开放式数控系统介绍
开放式数控系统概述 １.传统的数控系统存在的问题 标准的软件化、开放式控制器是真正的下一代控制器。传统的数控系统采用专用计算机系统,软硬件对用户都是封闭的,主要存在以下问题: （１）由于传统数控系统的封闭性,各数控系统生产厂家的产品软硬件不兼容，使得用户投资安全性受到威胁,购买成本和产品生命周期内的使用成本高。同时专用控制器的软硬件的主流技术远远地落后于PC的技术，系统无法“借用”日新月异的ＰC技术而升级。 （２）系统功能固定，不能充分反映机床制造厂的生产经验,不具备某些机床或工艺特征需要的性能，用户无法对系统进行重新定义和扩展,也很难满足最终用户的特殊要求。作为机床生产厂希望生产的数控机床有自己的特色以区别于竞争对手的产品，以利于在激烈的市场竞争中占有一席之地，而传统的数控系统是做不到的。 (3）传统数控系统缺乏统一有效和高速的通道与其他控制设备和网络设备进行互连，信息被锁在“黑匣子”中，每一台设备都成为自动化的“孤岛”,对企业的网络化和信息化发展是一个障碍。 (4）传统数控系统人机界面不灵活,系统的培训和维护费用昂贵。许多厂家花巨资购买高档数控设备,面对几本甚至十几本沉甸甸的技术资料不知从何下手。由于缺乏使用和维护知识,购买的设备不能充分发挥其作用。一旦出现故障，面对“黑匣子” 无从下手,维修费用十分昂贵。有的设备由于不能正确使用以致于长期处于瘫痪状态,花巨资购买的设备非但不能发挥作用反而成了企业的沉重包袱。 在计算机技术飞速发展的今天,商业和办公自动化的软硬件系统开放性已经非常好，如果计算机的任何软硬件出了故障，都可以很快从市场买到它并加以解决，而这在传统封闭式数控系统中是作不到的。为克服传统数控系统的缺点，数控系统正朝着开放式数控系统的方向
液压传动实验指导书
《液压传动》 实验指导书严国英杨明亮张士勇编写 陕西理工学院机械工程学院 2007年2月
前言 《液压传动》是测控专业的一门选修课，因为在很多情况下，控制对象就是液压系统；同时测控专业的学生对流体力学的知识有一定的要求，测量对象有许多是流体的参数，如压力、流量等，同时一些传感器的工作原理也是以流体力学的知识为基础的。 通过实验，一方面加深对液压传动知识的理解，增强动手能力，对于测控专业的学生来讲，还有一个重要的作用，就是掌握流体参数的测量方法，因为在液压传动实验中，要测量，计算许多流体的参数，包括压力、流量、功率、速度等。 本实验指导书是针对测控专业《液压传动》课程实验设置的，实验课时6学时，共开设两个实验，一个常规实验是“液压泵性能实验”，占两学时，一个综合实验是“节流调速性能实验”，占4学时。两个实验都为必做实验。 另外，还有液压元件的拆装，不安排课内课时，该部分内容是开放实验内容，学生在学习了液压泵与液压阀后，可以和实验室老师联系，自主完成液压元件的拆装实验。
实验一液压泵性能实验 实验学时：2 实验类型：常规 实验要求：必作 一、实验目的： 1、了解液压泵的主要静态性能； 2、掌握小功率液压泵的测试方法。 二、实验内容： 1、液压泵的主要静态性能指标有：额定压力、额定流量、压力振摆、容积效率、总效率、噪声、振动、温升和寿命等项。其中以前几项最为重要。在本实验中着重测试液压泵的下列性能： 2、泵的压力振摆； 3、泵的流量—压力特性（q—p曲线）； 4、泵的容积效率—压力特性（ηv—p曲线）； 3、泵的总效率—压力特性（η—p曲线）。 三、实验原理： 实验的液压系 统原理图见图1－1 （实验台的整体液 压原理图在附录 中，该图仅为液压 泵8性能实验的原 理图）。液压泵由电 动机输入机械能 （T，ω），输出液 压能（p，q），送给
数控机床的设计
目录 一、设计目的 二、设计要求 三、设计的内容和步骤 （一）总体设计方案 （二）机械部分改装设计 ①设计机构的性能要求 ②待改装钻床型号的确定 ③控制方式的确定 ④伺服系统的确定 ⑤工作台参数的初步选定 ⑥导轨的选型思路 ⑦滚珠丝杠选型思路 ⑧丝杠和电机连接零件的选取思路 ⑨支承座材料的选取 ⑩轴承类型的选取思路 （三）计算部分 ①确定工作台的尺寸及其重量 ②支承座参数设计 ③滚珠丝杠参数设计 ④滚动导轨参数设计 ⑤电机参数设计
⑥联轴器的选着 （四）设计总结 （五）参考文献 一、设计的目的 通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。 二、设计要求 1、改造后的钻床能够加工最大面积为200×2102 mm，最大工件重量为150kg。 2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为2.4m/min，加速时间为：0.2秒。 三、设计的内容和步骤 题目：钻床数控改装——数控XY工作台的设计 设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上。XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。 （一）、总体设计方案 1、机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、 快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以 下几方面：
（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大 会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度 降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。 所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。 （2）刚度大刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力 损失随之减小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽 度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。 所以在设计时应选用大的刚度的机构。 （3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的 稳态误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻 尼要选着适当。 此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提 高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特 别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特 性相匹配。 2、将普通钻床改装成数控钻床，是一项技术性很强的工作。必 须根据加工对象的要求和加工数量的大小实际情况，确定切 实可行的技术改造方案，搞好机床的改造设计。进行改造的 可行性分析，针对某台钻床或钻床的某一部分的现况确定改
液压传动实验指导书
实验一液压泵拆装实验 一、实验目的： 掌握拆装液压元件的常用工具的使用方法 掌握泵的拆装的步骤及其方法 了解常用液压泵的结构特点 二、实验要求： 通过对液压泵的拆装，加深对液压泵结构特点和工作原理的认识。 三、实验工具： 三爪拉马、六角扳手、活动扳手、皮锤等 四、实验对象 比如说齿轮泵（转向，型号、转速等） 五、实验内容 （一）、齿轮泵拆装分析 1．齿轮泵型号：CB－B20型齿轮泵 2．拆卸步骤： 1）松开6个紧固螺钉2，分开端盖1和5；从泵体4中取出主动齿轮及轴、从动齿轮及轴； 2）分解端盖与轴承、齿轮与轴、端盖与油封。此步可不做。 装配顺序与拆卸相反。 3．主要零件分析 1）泵体4 泵体的两端面开有封油槽d，此槽与吸油口相通，用来防止泵内油
液从泵体与泵盖接合面外泄，泵体与齿顶圆的径向间隙为0.13～0.16mm。 2）端盖1与5 前后端盖内侧开有卸荷槽e（见图中虚线所示），用来消除困油。 端盖1上吸油口大，压油口小，用来减小作用在轴和轴承上的径向不平衡力。 3）齿轮3 两个齿轮的齿数和模数都相等，齿轮与端盖间轴向间隙为0.03～ 0.04mm，轴向间隙不可以调节。 4．思考题 1）齿轮泵的密封容积怎样形成的？ 2）该齿轮泵有无配流装置？它是如何完成吸、压油分配的？ 3）该齿轮泵中存在几种可能产生泄漏的途径？为了减小泄漏，该泵采取了什么措施？ 4）该齿轮泵采取什么措施来减小泵轴上的径向不平衡力的？ 5）该齿轮泵如何消除困油现象的？ （二）、限压式变量叶片泵拆装分析 1．叶片泵型号：YBX型变量叶片泵 2．拆卸步骤： 1）松开固定螺钉，拆下弹簧压盖，取出弹簧4及弹簧座5； 2）松开固定螺钉，拆下活塞压盖，取出活塞11； 3）松开固定螺钉，拆下滑块压盖，取出滑块8及滚针9； 4）松开固定螺钉，拆下传动轴左右端盖，取出左配流盘、定子、转子传动轴组件和右配流盘； 5）分解以上各部件。 拆卸后清洗、检验、分析，装配与拆卸顺序相反。 3．主要零件分析
开放式数控系统
开放式数控 现在国际上公认的开放式体系结构应具有四个特点：相互操作性、可移植性、可缩放性、可互换性。 1. 相互操作性（Interoperability） 相互操作性指不同应用程序模块通过标准化的应用程序接口运行于系统平台上，相互之间保持平等的相互操作能力，协调工作。这一特性要求提供标准化的接口、通讯和交互模型。随着制造技术的不断发展，CNC也正朝着信息集成的方向发展。CNC系统不但应能和不同系统彼此互连，实施正确有效的信息互通，同时应在信息互通的基础上，能信息互用，完成应用处理的协同工作，因此要求不同的应用模块能相互操作，协调工作。 2. 可移植性（Portability） 可移植性指不同的应用程序模块可以运行于不同供应商提供的不同的系统平台之上。可移植性应用于CNC系统，其目的是为了解决软件公用问题。要使系统提供可移植特性，基本要求是设备无关性，即 通过统一的应用程序接口，完成对设备的控制 要求各部件具有统一的数据格式、行为模型、通讯方式和交互机制 具备可移植特性的系统，可使用户具有更大的软件选择余地，通过选购适应多种系统的软件，费用可以显著降低 在应用软件的开发过程中，重复投入费用也可降低。 可移植性也包括对用户的适应性，要求CNC系统具有统一风格的交互界面，使用户适应一种控制器的操作，即可适应一类控制器的操作，而无需对该控制器的使用重新进行费时费力的培训。 3. 可缩放性（Scalability） 可缩放性指增添和减少系统的功能仅仅表现为特定模块单元的装载与卸载。不是所有的场合都需要CNC系统具备复杂且完善的数控功能，在这种情况下，厂家没有必要购买不适于加工产品的复杂数控系统。因为可缩放性使得CNC系统的功能和规模变得极其灵活，既可以增加配件或软件以构成功能更加强大的系统，也可以裁减其功能来适应简单加工场合。同时，同一软件既可以在该系统的低档硬件配置上运行，也可以在该系统的高档硬件配置上应用。可缩放性使得用户可以灵活改变CNC系统的应用场合，一台控制器可以使用于多种类加工设备的控制上。 4. 相互替代性（Interchangeability） 相互替代性指不同性能和不同功能的单元可以相互替代。而不影响系统的协调运行。有了相互替代性，构成开放体系结构的数控系统就不受唯一供应商所控制，也无需为此付出昂贵的版权使用费。相反，只需支付合理的或较少的费用，即可获得系统的各组成部件，并且可以有多个来源。
数控机床系统设计(1)
红字的意思是没找到答案，蓝字的意思是不确定；有错别字不负责啊。。。学渣整理，此资料仅供参考╮(╯▽╰)╭ 一 ⒈数控机床通常由哪几部分组成？各部分的作用和特点是什么？ 控制介质 作用：在数控机床加工时，携带和传输所需的各种控制信息。 特点：是存储数控加工所要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。 数控装置 作用：是数控机床的核心，它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、 运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。 特点：可分为普通数控系统NC 和计算机数控系统CNC 两类。 伺服机构 作用：根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。 特点：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，与机床上的执行部件和机械部件组成数控机床的进给系统。 机械部件 作用：包含有主运动部件、进给运动执行部件、拖板和传动部件等。 特点：传动结构要求更为简单，精度、刚度、抗震性等方面要求更高，且其传动和变速系统要便于实现 自动化控制。 ⒉简述数控机床的分类 按运动方式分 点位控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，移动过程不需要切削； 点位直线控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，且运动轨迹为直线，移动部件在移动过程中 进行切削； 轮廓控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，并能控制将零件加工成一定的轮廓形状。 按控制方式分 开环控制系统：不具有反馈装置，系统精度较低； 半闭环控制系统：具有角位移检测装置，定位精度较高，调试方便，稳定性好； 闭环控制系统：具有直线位置检测装置，具有检测、比较和反馈装置，定位精度高，但结构复杂。 按数控系统的功能水平分：低、中、高档次 ⒊什么是开环、半闭环和闭环控制系统？其特点是什么？适用于什么场合？ ①开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统；特点是不能进行误差校正，因此系统精度较低；适用于低精度要求 的数控机床。 ②半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置的控制系统；特点是调试方便，稳定性好精 度较高；目前应用较为广泛。 ③闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置的控制系统；特点是定位精度高，调试维修较 为困难；适用于精度要求高的数控机床。 ⒋脉冲当量、定位精度和重复定位精度的含义是什么？ 脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床位移部件上的移动量。 定位精度：数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。 重复定位精度：在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。⒌数控轴数与联动轴数的区别。 控制轴即机床数控装置能够控制轴的数目，而联动轴即同时控制多个轴的运动。数控轴数越多，功能就越强，机床 的复杂程度和技术含量也越高；联动轴数越多，机床控制和编程难度越大。 ⒎数控车床床身和导轨有几种布局形式？每种布局形式的特点是什么？ 有四种布局形式 ①平床身：工艺性好，便于导轨面的加工； ②斜床身：排屑方便，便于安装自动排屑器，操作方便，易于实现单机自动化和封闭式防护； ③平床身斜滑板：工艺性好，排屑方便； ④立床身：排屑最为方便。二⒈数控机床设计方案的特点是什么？ 设计手段计算机化；设计方法综合化；设计对象系统化；设计问题模型化；设计过程程式化与并行化。 、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
数控系统的国内外发展及应用现状69465
数控技术大作业题目数控系统的国内外发展及应用现状 专业 学号 学生 指导教师 提交日期2012年5月21日
摘要 数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。 关键词：数控系统开放式研究现状发展趋势
目录 一、国外数控系统现状 (4) 1.美国A- B 公司 (4) 2.日本FANUC公司 (5) 3.德国SIEMENS公司 (6) 二、国内数控系统现状 (7) 1.华中数控 (7) 2.广州数控 (9) 3.北京航天数控 (9) 三、国内外数控系统比较 (10) 四、结论 (10) 参考文献 (11)
数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952 年美国麻省理工学院研制出第1 台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由第一代电子管的硬联接数控发展到第五代MPCNC的软联接数控。 数控系统已经实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。 一、国外数控系统现状 国外数控系统发展总体趋势如下：1.新一代数控系统向OG化和开放式体系结构方向发 展。2.驱动装置向交流、数字化方向发展。3.增强通信功能，向网络化发展。4.数控系统在控制性能上向智能化发展。 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。下面对几个主要系统进行功能介绍与应用分析。 1.美国A- B 公司 美国Allen-Bradley(简称A-B公司)，在首先推出CNC系统7300系统后，80年代又开发出8200，8400，8600系列。 其中A-B8600系列是适用于各种加工设备的柔性CNC系统，通过软硬件的不同配置可派生出四个类型和三种不同档次的产品。四种类型是8600T/车床，8600TC/车床和车削中心，8600MC/铣床和加工中心，8600CP通用型（可用于机器人等）；三种不同档次是8605,8610-10,8650-20。下面对8650-20进行详细介绍 ●8600系统为多主式, 主从结构的多微处理器CNC装置，主系统微处理器有两种规格，即标准（CPU用8086/处理器用8087）和高速(CPU用80286/处理器用8028)的两种，轴控制的CPU为8086，高速数据通道n 模块用CPU为80186。 ●系统的轴控制功能最多具有17个轴控制能力，即一个主轴控制，16个伺服轴控制，其中8个点到点的轴，8个插补轴，16个伺服轴中有10个轴可联动(其中8个插补轴，2个点到点轴)。 ●带有直线和旋转运动及圆弧插补，可在任何平面上作圆弧插补，在轮廓加工中，可自动控制进给率，自动补偿反向误差，可进行软件行程限位、刀具补偿和刀具寿命管理等。 ●反馈装置可以编码器、旋转变压器或同步感应器来实现反馈，具有所有模式的自动加减速控制。 ●CRT有显示字符和图形的功能，根据定义可对存储装置的目录显示、零件程序及输人的原始偏置值显示、毛坯余量显示，不仅可以用图形显示程序，还可用图形显示输人、输出信号的状态。
开放式数控系统概述
开放式数控系统概述 1. 传统的数控系统存在的问题 标准的软件化、开放式控制器是真正的下一代控制器。传统的数控系统采用专用计算机系 统，软硬件对用户都是封闭的，主要存在以下问题： （1）由于传统数控系统的封闭性，各数控系统生产厂家的产品软硬件不兼容，使得用户投资安全性受到威胁，购买成本和产品生命周期的使用成本高。同时专用控制器的软硬件的主流 技术远远地落后于PC的技术，系统无法“借用”日新月异的PC技术而升级。 （2）系统功能固定，不能充分反映机床制造厂的生产经验，不具备某些机床或工艺特征需要的性能，用户无法对系统进行重新定义和扩展，也很难满足最终用户的特殊要求。作为机床 生产厂希望生产的数控机床有自己的特色以区别于竞争对手的产品，以利于在激烈的市场竞争中占有一席之地，而传统的数控系统是做不到的。 （3 ）传统数控系统缺乏统一有效和高速的通道与其他控制设备和网络设备进行互连，信息被 锁在“黑匣子”中，每一台设备都成为自动化的“孤岛”，对企业的网络化和信息化发展是一个障碍。（4 ）传统数控系统人机界面不灵活，系统的培训和维护费用昂贵。许多厂家花巨资购买高档 数控设备，面对几本甚至十几本沉甸甸的技术资料不知从何下手。由于缺乏使用和维护知识，购买的设备不能充分发挥其作用。一旦出现故障，面对“黑匣子”无从下手，维修费用十分 昂贵。有的设备由于不能正确使用以致于长期处于瘫痪状态，花巨资购买的设备非但不能发挥作用反而成了企业的沉重包袱。 在计算机技术飞速发展的今天，商业和办公自动化的软硬件系统开放性已经非常好，如果 计算机的任何软硬件出了故障，都可以很快从市场买到它并加以解决，而这在传统封闭式数控系统中是作不到的。为克服传统数控系统的缺点，数控系统正朝着开放式数控系统的方向发展。目前其主要形式是基于PC的NC即在PC的总线上插上具有NC功能的运动控制卡完 成实时性要求高的NC核功能，或者利用NC与PC通讯改善PC的界面和其他功能。这种形式的开放式数控系统在开放性、功能、购买和使用总成本以及人机界面等方面较传统数控有很大的改善，但它还包含有专用硬件、扩展不方便。国外现阶段开发的开放式数控系统大都是这种结构形式的。这种PC化的NC还有专有化硬件，还不是严格意义上的开放式数控系统。 要实现控制系统的开放，首先得有一个大家遵循的标准。国际上一些工业化国家都开展了这一方面的研究，旨在建立一种标准规，使得控制系统软硬件与供应商无关，并且实现可移
液压传动实验指导书15..
液压传动实验指导书 机械设计基础教研室 李岚王林（编） 南华大学
2014年12月
目录微机检测液压传动综合实验台基本操作指南 实验0液压传动基础实验（选做WYS-6.3型） 实验一油泵性能实验（必做WYS -6.3型） 实验二液压系统节流调速实验（必做WYS -6.3型） 实验三液压元件拆装实验（选做） 实验四溢流阀静、动态特性实验（选做WYS -6.3型）附图1-1实验台液压系统原理图 附：实验报告
WYS-6.3微机检测液压传动综合实验台 基本操作指南 一、微机控制液压综合实验台液压系统 图1-1是微机检测液压综合实验液压系统图，整个实验台液压系统由节A、B、C、D、E等5 个液压模块组成。 二、实验选择及选择液压模块组成实验系统 参照图1-1实验者每次可选择其中若干个液压模块组成自己所需同的实验系统。一共可组成四个实验系统。它们分别是： 1、液压传动基础实验 2、液压系统节流调速实验 3、溢流阀静、动态特性实验 4、变量叶片泵静、动态特性实验 开启计算机，根据屏幕提示，选择您想做的实验（代号为1、2、3、4）。然后选择若干液压模块（A、B、C、D、E）组成所需的实验系统。选择正确，可进入下一步的实验程序。如果选择不正确请重新选择一次，若三次错误，计算机提示“请您再仔细阅读实验指导书”。（计算机使用方法参阅另一说明书） 三、液压系统基本操作 图1-2为该面板布置示意图。对照图1-1与图1-2，实验系统共同的基本操作如下： 1、二位二通方向阀2为系统的卸荷阀，在启动液压泵4时，必须使方向阀2的电磁铁YV1 失电。当液压泵4启动后，YV1通电，液压系统可建立压力； 2、关闭调速阀7及节流阀8 ； 3、电磁铁YV2-YV8全部处于失电状态； 4、松开安全阀3，锁紧溢流阀6，再将安全阀3调至额定压力6.3Mpa后锁紧，然后松开阀6 ； 5、各个不同的实验操作请参阅相应的实验指导书。 四、液压系统基本参数 ?液压系统最高压力：6.3Mpa ?液压系统最大流量17L/min（调定）?电机功率：3KW ?电机转速：1450/ min ?液压缸活塞直径：50mm ?液压缸活塞杆直径：28mm ?液压缸有效工作行程：250mm
简易数控直流稳压电源设计
简易数控直流稳压电源设计 一、设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要求如下：1．输出直流电压调节范围5~15V，纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A. 3．稳压系数小于。 4．直流电源内阻小于Ω。 5．输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 二、设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图 三、电路设计 1．整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图2所示。
图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式：U ≥U omax +（U I -U O ）min+△U I 式中，U omax 为稳压电源输出最大值；（U I -U O ）min 为集成稳压器输入输出最小电压差；U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取U O 、（U I -U O ）min 之和的确良10%）；△U I 为电网波动引起的输入电压的变化（一般取U O 、（U I -U O ）min 、U RIP 之和的10%）。 对于集成三端稳压器，当（U I -U O ）min=2~10V 时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U I ≥15+3++≥22(V),取UI=22V.根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / ～≈(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为：Ｉ2=～ 2)I I ≈～2)I O =×=(A).取变压器的效率η＝,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×=(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×=(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001，其参数为：I D =1A ，U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数R L C 是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半，即 R L C ≥（2～5）T/2=2～5/2f, 由于ω＝2πf,故ωR L C ≥(2～5)π,取ωR L C ＝3π则 C=3π/ωR L 其中R L =U I /I I ，所以滤波电容容量为C ＝3πI I /2πfU I ＝(3π×/ 2π×50×22＝×103 (μF) 取C=1000μF 。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。 U Cmax =×2U 2max =×2×20≈(V) 综合考虑波电容可选择C=1000μF ，50V 的电解电容。另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个～μF 的高频瓷片电容。 2．可调稳压电路设计 为了满足稳压电源最大输出电流500mA 的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器CW7805，该稳压器的最大输出电流可达 1.5A ，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在5～15V 之间调节，可采用图3所示电路。
数控插补多轴运动控制实验指导书(学生)重点
数控插补多轴运动控制系统解剖实验 实验学时：8 实验类型：独立授课实验 实验要求：必修 一、实验目的 1、通过本实验使学生掌握数控插补多轴控制装置的基本工作原理； 2、根据常用低压电器原理分析各运动控制电气元件的应用原理，分析数控插补运 动实现的控制原理； 3、根据机电一体化产品的设计要求和设计流程进行运动控制系统的功能分析、机 械结构分析、控制系统分析以及相关传感器选型等方面的设计内容。 本实验以数控插补多轴运动控制系统为具体对象，使学生掌握机电一体化产品设计和开发的技术流程和主要内容，通过运动控制系统的实现过程掌握常用电气元件识别和原理、数控插补原理、位置伺服控制系统等的设计和实现方式。 二、实验内容 1、通过数控插补多轴控制装置及其相关系统的测试和观察，分析数控插补的工作 原理； 2、分析系统的功能、机械结构分析、运动关系以及相关传感器等，分析其相关的 机械结构、电机及其驱动模块和传感反馈环节等； 3、根据常用低压电器原理，分析系统各运动控制电气元件的应用原理，分析数控 插补运动过程实现的控制原理，并绘制相关的控制原理图和系统连接图。 三、实验设备 1、多轴运动控制系统一套（含电控箱） 2、PC机一台 3、GT-400-SG-PCI 卡一块（插在 PC机内部） 四、实验原理
该数控插补多轴运动控制系统是依据开放式数控系统原理构建的，其以通用计算机（PC）的硬件和软件为基础，采用模块化、层次化的体系结构，能通过各种形式向外提供统一应用程序接口的系统。开放式数控系统可分为 3类：（1）CNC 在 PC 中；（2）PC作为前端，CNC作为后端；（3）单 PC，双 CPU平台。 本实验采用第一类，把顾高公司的 GT-400-SG-PCI 多轴运动控制卡插入PC机的插槽中，实现电机的运动控制，完成多轴运动控制系统的控制。其优点如下：（1）成本低，采用标准 PC机；（2）开放性好，用户可自定义软件；（3）界面比传统的 CNC 友好。 图1为该系统的硬件构成图，运动平台机械本体采用模块化拼装，主要由普通PC机、电控箱、运动控制卡、伺服（步进）电机及相关软件组成。其主体由两个直线运动单元（GX系列）组成。每个GX系列直线运动单元主要包括：工作台面、滚珠丝杆、导轨、轴承座、基座等部分，其结构见图2。伺服型电控箱内装有交流伺服驱动器，开关电源，断路器，接触器，运动控制器端子板，按钮开关等。步进型电控箱则装有步进电机驱动器，开关电源，运动控制器端子板，船形开关等。 图1 数控插补多轴控制系统硬件构成
转塔冲床数控系统设计论文_本科论文
济南大学毕业设计
1 前言
1.1 设计的目的和意义
设计的目的是根据转塔冲床工作的需要，完成其数控系统的开发，包括数控系统 的电气系统的设计、控制软件的开发等。控制系统完成后，通过现场的调试和实验， 能达到正确控制机床动作的目的，并能满足转塔冲床加工速度及精度的要求。 设计的意义是虽然国内有许多公司生产冲床，但其价格昂贵，且其数控系统基本 上依赖与进口。同时，国内外成熟的基于 PC 的数控冲床系统并不多见，人交互面板 不是专用的，所以功能较差，且多数系统精度达不到要求，为了设计出人性化的控制 面板、降低生产成本、达到生产精度的要求，因此，开发符合生产需求的数控转塔冲 床具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
1.2 国内外现状
随着机床业的不断发展，冲床也经历了一个发展历程，从 1933 年的第一台常规 电控的简易型冲模回转头到 1955 年的第一台 NC 数控转塔冲床，转塔冲床开始了一 个新纪元， 随着 1970 年第一台 CNC 数控转塔冲床的问世， 转塔冲床进入了一个高速 发展的时期，随着对加工零件精度的要求越来越苛刻，数控冲床的功能也逐渐增强， 性能也不断提高，以满足发展需求。当前，随着数控技术和汽车行业的不断发展，数 控转塔冲床也越来越广泛的被使用，随着柔性系统的提出与快速应用于机床行业，数 控冲床也向着多功能、稳定可靠、具有更大的柔性、适应于多品种小批量生产发展。 伺服系统的研究与应用，使数控转塔冲床的性能得到了很大的提高。目前，国外对数 控转塔冲床研究及取得丰盛成果的有：日本的 AMADA、德国的 TRUMPF、美国的 STRIPPIT 等； 在我国，机械行业起步相对较晚，转塔冲床的研究也相对较晚，但是制造业和汽 车行业的蓬勃发展，这对转塔冲床提出了更高的要求，所以在严峻的要求下，我国钣 金行业的发展和高端技术的引进，涌现出了一批对数控冲床研究的科研人员，他们对 数控冲床的研究和开发，设计出了应用于实际的产品而投入市场。目前，国内有能力 提供四轴及以上的数控冲床的企业有：济南的捷迈、江都的亚威、扬州的杨力等。虽 然国内数控冲床有了很大发展，但是和国外比起来还有很大差距，很多关键技术，如 数控系统、伺服电机等还不能自己提供，必须依赖进口，这是当前我们必须有待解决 的问题之一。
1.3 设计的内容
冲裁成型加工以其效率高、成本低和易实现批量生产等优点，在五金行业中得到
- 1 -
虚拟数控机床及开放式数控系统的研究
虚拟数控机床及开放式数控系统的研究 随着虚拟现实技术在虚拟制造系统中应用的推广，对虚拟数控机床的研究也越来越多，虚拟数控机床可以提供关键的数据到产品设计的制造性分析过程中。传统的数控机床系统虽然已经可以具备相当的精度，但其实现过程对用户是封闭的，不利于扩展；开放式数控系统应运而生，能够方便扩展数控系统的功能。 标签：虚拟数控；数控机床；开放式数控 1 虚拟数控机床及其关键技术 虚拟数控加工过程可以为产品设计提供重要的数据支持，在节省资源的同时又避免风险。虚拟数控机床技术是虚拟数控加工过程的关键步骤，具有如下特点：（1）良好的结构。虚拟数控机床和现实生活中的机床结构类似，因此在仿真机床的各项功能时不会产生结构或信息的失真。另外，虚拟机床各个模块是隔离的，可以独立地开发和工作。（2）完善的图形和数据接口。图形接口使用户体验虚拟现实的感觉，以图像形式展现机床的各种状态和参数；数据接口提供了和其他软件的交互接口。 虚拟数控机床和客户端组成了服务器/客户端网络结构，作为服务器的虚拟数控机床在接收到客户端的请求后，会调度知识库中的元知识，将客户端的请求分解为一系列的子任务，然后把每个子任务分发给相应的子模块。一般而言，虚拟数控机床系统包括四个子模块：计算模块、拓扑机构、解释器以及几何实体。计算模块完成齐次变换等计算任务，是虚拟制造过程中不可或缺的组成部分；解释器将数控代码翻译为制定机床部件等相关信息，并计算数控机床的响应；几何实体的作用是描述各机械实体的相关信息，从而方便快速建立数控机床几何模型；拓扑结构描述了各几何实体间的关系。 在虚拟数控机床的应用中，其关键技术主要包括机床环境构建、数控加工的建模以及与虚拟对象的拟实工具等。虚拟数控机床技术利用计算机等硬件和相关软件构建虚拟数据加工环境，此环境的组成部分可以囊括：（1）硬件及驱动层。立体眼镜以及实景头盔等是实现虚拟现实技术的硬件支持，为驱动这些硬件设备还需要相应的程序驱动模块，以获取和硬件设备相关的位置、姿势等视觉参数。（2）虚拟数控机床的管理层。此部分主要用于管理虚拟数控机床加工过程中的各种事件，并描述机械物体的形状及特性，一般包括特征数据库和规则库两部分。（3）工具和应用层。提供和CAD/CAM等的接口，并为用户提供人机交互接口和仿真界面。数控加工过程中涉及到的建模一般包括加工条件模型和加工过程两种。 2 虚拟数控机床系统的几何模型 虚拟数控机床的几何模型实质上是装配单元组成的装配体，也就是一个装配模型，一般包括总体结构、装配模型等方面。
液压传动实验指导书
实验一液压泵的性能实验 (2) 实验二液压元件拆装实验 (5) 实验三节流调速性能实验 (8)
实验一液压泵的性能实验 一、试验目的 了解液压泵的主要性能和小功率液压泵的测试方法 二、实验内容 测试一种泵（齿轮泵或叶片泵）的下列特性： 1、液压泵的压力脉动值； 2、液压泵的流量—压力特性； 3、液压泵的容积效率—压力特性； 4、液压泵的总效率—压力特性。 附：液压泵的主要性能表 图1—1所示为QCS003B型液压实验台测试液压泵的液压系统原理图。图中8为被试泵，它的进油口装有线隙式滤油器22，出油口并联有溢流阀9和压力表P6。被试泵输出的油液经节流阀10和椭圆齿轮流量计20流回油箱。用节流阀10对被试泵加压。 1、液压泵的压力脉动值 把被试泵的压力调到额定压力，观测记录其脉动值，看是否超过规定值。测试压力表P6不能加接阻尼器。 2、液压泵的流量—压力特性 通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量，得出它的流量压力特性曲线q=F(p)。调节节流阀10即得
到被试泵的不同压力，可通过压力表P6观测。不同压力下的流量用齿轮流量计和秒表测定。压力调节范围从零开始（此时对应的流量为空载流量）到被试泵额定压力的1.1倍为宜。 3、液压泵的容积效率—压力特性 容积效率=理论流量 实际流量 在实际生产中，泵的理论流量一般不用液压泵设计时的几何参数和运动参数计算，通常以空载流量代替理论流量。 容积效率=空载流量 实际流量 即η PV = 空 实q q 4、液压泵总效率—压力特性 总效率= 泵输入功率 泵输出功率 即ηP = 入 出 N N N 出= 1000 pq (kW) 式中 p —泵的工作压力（Pa ），q —泵的实际流量（m 3/s ） N 入=2πn T 式中 T —泵的实际输入扭矩，n —泵的转速（本实验中为1410rpm ） 本实验中液压泵的输入功率用电功率表测出。功率表指示的数值N 表为电动机的输入功率。再根据该电动机的功率曲线，查出功率为N 表时的电动机效率η电，则 N 入=N 表η 电。 液压系统总效率：ηP =电 表ηN pq 1000 四、实验步骤： 参照图1—1、图1—3进行实验 1．将电磁阀12的控制旋钮置于“0” 位，使电磁阀处于中位，电磁阀11的控制旋钮置于“0” 位，阀11断电处于下位。全部打开节流阀10和溢流阀9，接通电源，让被试泵8空载运转几分钟，排除系统内的空气。 2．关闭节流阀10，慢慢关小溢流阀9，将压力p 调至7MPa （额定压力的1.1倍），然后用锁母将溢流阀9锁住。 3．逐渐开大节流阀10的通流面积，使系统压力p 降至泵的额定压力—6.2 MPa ，观测泵的压力脉动值（做两次）。 4．全部打开节流阀10，使被试泵的压力为零（或接近零），测出此时的流量，此即为空载流量。再逐渐关小截流阀10的通流面积，作为泵的不同负载，对应测出压力p 、流量q 和电动机的输入功率N 表。注意节流阀每次调节后，需运转一、两分钟后，再测有关数据。 压力p —从压力表p 6上直接读出。 流量q —用秒表测量椭圆齿轮流量计指针旋转一周所需时间，根据公式q = t V ?求出。