（全套CAD）ZK5132数控立钻电气部分设计（终稿）

当线圈失去电流断电时，它的电磁吸力便会消失，在反作用弹簧力的作用下释放衔铁，以致触点系统随后复位。

目前接触器可分为直流和交流仅两种，而机床上常用的是交流接触器。

其图形及文字符号如图.所示图.接触器电气图形及文字符号.继电器变压器及其他电器继电器是种可以根据输入信号的变化动作从而接通或是断开控制电路的电器件。

出入继电器的信号方面可以是电流或电压等电量信号，另方面也可以是温度速度或压力等非电量信号。

继电器的输出信号则是为响应触点的动作。

继电器可以按输入信号的性质来分类可分为电压继电器电流继电器或时间继电器等，若按原理分类又可分为电磁式继电器或热继电器图.所示等。

继电器图形及文字符号表示见下图.所示。

图.继电器图形及文字符号继电器和接触器工作原理是样的但也有不同之处继电器主要用于二次回路的作用是信号检测传递变换或处理用的，它通断的电路电流通常较小几到十几，般用在控制电路里，控制弱信号。

接触器主要是用于次回路的，可以通过较大的电流可达几百到千多，常用来接通或断开主电路的。

在继电器的触点容量满足不了要求时，也可以用接触器代替。

当接触器的辅助触点不够用时可加继电器作辅助触点来实现各种控制。

变压器是种静止电器它能将任数值的交流电压变换成频率相同但数值大小却不相同的交流电压。

机床控制变压器它适用于输入电压不超过交流伏而频率为之间的电路，以此常作为机床中般电器的控制电源步进电机驱动器电源局部照明电源还有指示灯电源等。

其图形文字符号如图.所示。

在机床电气控制电路中还有其他的控制电器元件，如熔断器就是种最简单而且有效的保护电器正被业界广泛应用。

熔断器在使用时被串联接在所需要保护的电路中，旦电路发生短路或是严重过载时，熔断器的熔断体就会自动地迅速熔断，从而达到切断电路使导线和电气设备不致损坏的效果。

行程开关用于对机械的电气安全控制，机床导轨两端，通常串联电路中，也称限位开关。

按钮被用于电气电路控制的接通或是断开。

行程开关又称限位开关，当工件在工作台上运行超过行程，会损坏工作台及整个进给系统，这时限位开关就起到了保护作用，当运行过程碰到限位开关时，使得电路断开，停止，数控，电气，部分，部份，设计，毕业设计，全套，图纸.数控机床常用电气控制元件.低压断路器.接触器.继电器变压器及其他电器.数控系统.数控钻床系统的组成操作面板输入输出装置装置伺服单元驱动装置机床本体.数控机床驱动控制的分类以及选择开环控制闭环与半闭环控制数控系统类型.数控钻床用途及特点.数控钻床的相关技术参数.数控机床对于进给驱动系统的相关要求.传动系统相关计算.传动系统对驱动电机的相关要求水平直线运动轴垂直直线运动轴.步进电动机速度的控制.步进电动机驱动进给系统.步进电动机的选用原则以及性能指标选用原则步进电动机性能指标.步进电动机的选择.步进电动机的工作原理.主轴步进电机的控制.步进电动机的位置控制.步进电动机的驱动电源.步进电动机的正反转运动控制.机床的电气控制系统设计.主电路电气控制设计主轴正转主轴反转主轴停转冷却泵.电路电源分析.控制电路设计电机制动方式零压保护启动.数控系统中的启动与停止.输入输出及各轴限位.光轴输出接口.功能输出.轴的驱动控制信号接口.数控立钻机床电气控制原理设计.数控立钻机床电气外观设计结论谢辞参考文献引言随着科学技术日益发展制造技术的突飞猛进和人类生活水平提高物质要求增加，以及社会对产品质量和品种的多样化要求趋势不断增强，中小批量生产的比例明显增加，由此要求数控机床更高的的柔性和通用性。

人们迫切希望能提供不同加工需求且成本低迅速高效又面向普通用户的控制系统，同时期待在维护和培训成本上有大幅降低。

若该系统具备网络功能能够适应以后车间面向任务定单的批量或零碎生产管理模式将更能俘获用户的青睐。

在此大背景下，计算机数字技术在近十年来以极快的速度高歌猛进，不断酝酿产生多种不同层次的开放式数控系统。

数控系统行业现阶段正向标准化开放体系结构的大方向迈进。

单就体系结构来说，现世全球的数控系统大致可以分为以下四类传统数控系统“嵌入”结构数控系统“嵌入”结构开放式数控系统开放式数控系统。

特别是进入世纪之初，拌随着全球大环境计算机技术的迅猛发展，计算机控制等领域的技术成就陆续引进到数控技术的开发中去。

现阶段高速高精度高效率高自动化高柔性高可靠性高智能化复合化网络化开放式体系结构是国外数控机床性能的发展方向，这要求更高的数控机床机械结构设计和制造的质量及可靠性。

机床工业是个国家综合实力的重要标志和产业地位的重要象征。

“十五”期间，我国机床工具行业平均以百分之三十的高增长率快速发展，已连续年成为世界第机床消费大国，并成为世界机床第生产大国。

而“十二五”期间，我国进步加速对高速铁路的建设日益加快的城镇化进程都为机械行业带来最直接最大化的收益。

当前我国的机床数控系统正处在个发展的关键时期，正寻求由研究开发向推广应用转变，也正是从封闭型的系统向开放型的系统寻求转变的时期。

我国的机床数控系统在重大关键技术核心技术上日趋成熟，开发及衍生出数控系本毕业设计中由前面推算选择所确定的步进电机为五相十拍，各绕组按驱动器设定的通电顺序通以直流电使其电动机按要求的方向转动。

电机转子和定子上环形均布着齿，绕组中的电流每变化次则转子和定子的相对位置就变化个角度。

其机构如图.所示图.五相电动机结构例如进行整步驱动时首先将所在相进行励磁，让该磁极磁化成极，该极将与带有极磁性的转子上的小齿互相吸引同时与带有极磁性的转子上的小齿相排斥，在转动到新的磁平衡位置后停止。

这时候没有进行励磁的相磁极的小齿与转子上的带有极磁性的小齿互偏离.。

以上便是先进行相励磁时候的定子和转子小齿的位置关系。

当驱动器控制由相励磁进行到相励磁时候，相磁极被磁化成为极，进而与拥有极磁性的转子产生异性相吸同时与拥有极磁性的转子同性相排斥。

即是说，进行整步驱动时候从相励磁转换至相励磁时会让转子转动.。

因此可以知道，驱动器控制的励磁相位顺序从相相相相相相依次进行通电励磁，使步进电动机每次以.整步工作。

同理得若希望电动机反向转动时，只需将励磁顺序倒转过来成依照相相相相相相的顺序通电励磁就可以了。

因此根据公式，式中转子齿数步进电动机相数控制方式系数，为供电拍数与相数之比，拍数相数，该系列及步进电机采用整步驱动时，步进的步距角为当采用半步细分驱动时，步进的步距角为。

由以上的分析得出五相步进电动机的步距角为.或者.，跟上面所选的系列及型号的步进电动机参数相吻合。

.主轴步进电机的控制步进电动机是如何运行的及其运行特性是由与之配套使用的驱动器决定的。

因为电机的标称步距角不定就是它在实际工作时的真正步距角，因为真正的步距角是与驱动器的设定有关的。

通过上面的计算设计确定步进电动机的型号为系列及型号，五相十拍工作方式。

驱动器由脉冲发生器环形分配器功率放大器等组成，如图.所示，驱动器它是将变频信号源送进来的脉冲及方向信号按既定的通电励磁方式自动循环供给给电动机的各相绕组，以驱动电动机转子旋转。

图.步进电动机控制图图.为系列及型号的接线图，接接接接接接接接接接，采用十芯插座。

图.引脚接线图主轴的运动是得通过步进电动机带动的，而步进电动机是依靠相应配套使用的步进电机驱动器控制使其工作转动。

如图.所示为五相十拍混合式步进电机，若实现步进电动机按控制运转的话，就需要了解接系统的进给脉冲信号，并将该信号转换，成为控制步进电动机各定子绕组依次通电断电的信号，使步进电动机运转。

步进电动机的转子是与机床丝杆通过联轴器联接在起的，转子带动丝杆，丝杆转动从而使工作台产生移动。

开环控制系统是没有设置位置反馈元器件的，故不用位置检测元件定位。

图.为步进电动机的开环控制系统图图.步进电动机的开环控制系统闭环与半闭环控制在控制方式上来说，半闭环控制系统与闭环控制系统相似但也存在区别，主要区别在于半闭环控制系统比闭环控制系统多在电动机轴上装有表示其角位移的编码器。

这种闭环控制系统可以使电动机达到所要求的高精确角位移，尽管并不能纠正机床传动部件自身的加工误差和由此带来的传动误差。

数控系统类型伺服驱动控制系统与机床进给机械传动机构是机床中重要的两大部分，它们共同组成了机床的进给伺服系统。

而丝杠机床导轨和工作台拖板等则是组成了通常所说的机床进给机械传动系统。

开环控制无位置检测及反馈，单向信号，系统稳定性好，般用于经济型数控机床半闭环控制系统，使用的旋转编码器反馈检测元件与伺服电机同轴连接，与伺服电机转子后部直接相连接与伺服电机构成体，不足之处是其精度比闭环控制系统的要低对于精度要求很高的数控车床铣床和超精车床基本都得需要用闭环控制系统作为加工过程的位置检测及反馈从而保证成品品质。

数控系统若按功能水平来分类可分为经济型普及型和高档型三种。

它们相关参数如下表.所示表.各类数控系统对比名称经济型数控系统普及型数控系统高档型数控系统显示数码管单色显示器彩色或液晶单板机或单片机位或位位以上内存小于大于快速进给速度小于或更高进给分辨率.反馈控制方式开环控制半闭环控制全闭环控制联动方式三轴或三轴以下三轴或四轴五轴以上适用范围数控钻磨铣经济实用的车铣等高速高精加工的铣床等根据以上表格参数，本课题设计应选用经济型数控系统，其型号为的数控系统。

机床进给采用开环控制系统，价格便宜，满足般精度加工要求。

.数控钻床用途及特点钻床是通过用钻头或其他特种刀具在工件上加工成孔或特殊造型的机床。

钻床的主运动是为主轴带动钻头旋转，进给运动为钻头轴向移动，钻床结构简单可钻通孔盲孔，在更换特种刀具后还可进行扩锪孔铰孔或进行攻丝等加工，但加工精度相对较低。

钻床的特点是在加工过程中仅移动刀具而工件不动，让刀具中心对正孔中心后启动机床使刀具转动，操作可以是手动，也可以是自动。

工作台面的宽度和长度是在选用钻床进行加工时需参考的主参数之。

钻床的工艺特点如下钻床的钻头或特种刀具由主轴带动来做高速的旋转运动刀具具备多齿多刃且轴对称的特点，加工工件时进行连续切削工件被固定在工作台上由工作台带动做直线或曲线进给运动刀具在切削时每个刀齿是断续的进行切削作业，每时刻参与切削作业的刀齿齿数和每个刀齿的切削厚度都是变化的，这也正是刀具进行加工作业时容易引起机床振动的原因切削时，刀具同时参加切削的齿数较多，便于采用较大的切削速度和进给给量，因而生产效率高。

作。

它们的图形及文字符号如图.所示。

图.其他电气图形及文字符号.数控系统数字控制系统简称为数控系统，它是种能够按照预先编程好的零件加工程序指令进行作业控制，从未使机床完成既定工作运动加工出零件的控制系统。

它的工作原理是根据计算机存储器中已存储的控制程序，选择执行部分或是全部指令功能。

该数字控制专用计算机系统配有接口电路和伺服驱动装置，可通过执行数字文字或是符号相组成的指令来控制若干机械设备动作，控制范围包括位置角度速度等机械量和开关量。

.数控钻床系统的组成数控机床它是采用数字控制技术来实现对机床加工作业过程自动控制的种现代化机床，是数控技术应用的典型例子。

本设计以型数控立式钻床为例，数字控制的实现得依靠数控系统，而计算机数控系统又是以计算机为最核心的数控系统。

数控立式钻床系统组成可见下图.。

图.数控立式钻床系统组成框图数控立式钻床系统通常有以下若干部分组成操作面板输入输出装置控制面板机床主体计算机数控装置机床电路进给驱动装置伺服单元及传动运动机构等。

操作面板操作人员和数控机床系统进行信息交流及作业操作全部依赖操作面板，操作面板由按钮站状态灯按键阵列及显示器共