（图纸+论文）ZK5132数控立钻电气部分设计（全套完整）

本设计中的等，图形及文字符号如图.所示。

图.低压断路器图形及文字符号本毕业设计中用到了两种断路器，分别为单极断路器和三级断路器，它们被用于照明配电系统回路和控制回路，交流电线路及单极和二极至四极线路的过载及短路保护。

.接触器接触器是种带有部分机械主轴还配备有液压或是气动操作的换挡机构。

电主轴则是指那些主轴电机被集成到主轴的机械部件中的主轴系统。

本设计中的机床主轴传动系统主要相关参数如下表.和表.所示表.主轴传动系统主要相关参数工作台重量转子转动惯量.夹具重量丝杆导程静摩擦系数.丝杆总长动摩擦系数.定位精度.丝杆预紧时效率.步距角.驱动时总效率.重量电机最大转速最大进给速度.表.主轴工作情况切削方式纵向切削力垂向切削力进给速度工作时间百分比丝杆轴向载荷丝杆转速强力切削.般切削.精切削快速进给传动系统对驱动电机的相关要求水平直线运动轴空载时的摩擦转矩为加工时的负载转矩为垂直直线运动轴加工时的负载转矩为根据上面的计算，工作台水平运动轴选型转矩为•的步进电动机主轴箱垂直直线运动轴则选用型转矩为•的步进电动机主轴钻头由型功率为.的交流异步电机带动液压泵使用型功率为.的三相电泵。

步进电动机的最高转速取为。

因为步进电动机与丝杠直连，即，工作台快速进给的最高速度要求达到，则丝杠的最高转速为。

根据丝杠导程公式代入式，得丝杠的导程为根据精度要求，数控机床的脉冲当量可定为。

脉冲当量是指每脉冲信号输入机床运动部件所产生的位移量，这又被称作最小设定单位。

步进电机完成每转，控制器所应发出的脉冲数由以下公式可知因为有代入式，得验算，以上结果与相符合。

.步进电动机速度的控制步进电动机运转的速度，取决于输入脉冲的频率，在控制软件中，控制两个节拍进给脉冲的时间间隔，就可以方便的实现步进电动机的运转速度的控制。

根据数控钻床的加工要求，由上面已经选择好的型号的步进电动机，电动机的转速为，要求步进电动机步距角.，由下式和式求出相应的两个节拍间的时间间隔及脉冲频率，即当需要快速进给，.，.时，求得.，当需要精切削进给.时，求得.，当需要般切削进给.时，求得.，当需要强力切削进给.时，求得.，.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机在机床产业中通常被用来控制定位和定速可以说是机电体化产品中至关重要的部件之。

步进电机自身具有转动惯量低定位精度高.数控钻床的相关技术参数数控立式钻床有很多种，主要用钻头在工件上加工孔如钻孔扩孔铰孔攻丝锪孔等的机床，机械制造和各种修配工厂必不可少的设备。

根据本次设计型号，是经济数控立式钻床，工作台和主轴箱可以在立柱上垂直移动，用于加工中小型工件。

该机床三轴均由数控系统协同步进电机控制以产生大扭距和高定位精度。

该系列机床具有加工刚性好编程简单操作方便易上手和使用可靠安全的优点。

该数控立式钻床的主要技术参数规格见下表.所示表.机床参数主轴箱行程最大钻孔直径主轴电动机功率.主轴端面至工作台最大面积主轴转速范围工作台面积主轴最大进给抗力轴定位精度.主轴最大扭矩轴定位精度.工作台轴行程轴定位精度.工作台轴行程重复定位精度.轴行程外形尺寸长宽高.数控机床对于进给驱动系统的相关要求驱动系统的调速范围要宽，即指进给电机能提供的最低转速和最高转速具有具备足够广的调整幅度。

对于般的数控机床，作业能力要求进给驱动系统能在速度范围内工作就合乎要求了。

驱动系统的定位精度要高要能达到较高的精度和刚度且传动平稳噪声低的要求。

主传动系统的刚度直接关系到数控机床的加工精度以及后期的精度提高。

所以般采用高精度轴承以提高主轴件的刚性以实现传动件制造精度和刚度的提高。

快速响应，无超调。

所有被控制的电动机要求起动平稳响应快速无冲击震动无振荡电气检修噪声无异常并且温升无异常。

可做到低速大转矩，具备强过载能力。

进行作业时进给驱动系统被要求在低速时能保持恒力矩输出不发生爬行现象，并且在相对段较长时间内能承受频繁的启动反转制动，拥有较强的过载能力。

驱动系统的可靠性要高以满足数控机床长时间连续运转的特点需求。

因此可靠性技术容错技术及冗余技术作为电气系统设计和部件选用是个常用的做法手段，而且部件应选用符合有关国际标准且取得授权认证的最成熟的产品。

.传动系统相关计算钻头主切削运动的动力来自主轴，主轴得在电机带动的高速旋转下同时承载钻头切削工件时从主轴电机传递过来的的强劲动力，而且高精度是在任何情况下都必须首先保证的硬性指标。

在机床中最关键重要的部件就是主轴，主轴的技术指标是也决定了机床的技术水平以及精度水平。

主轴按结构来分的话是分为机械主轴和电主轴。

机械主轴是由刀具装夹机构轴承元件主轴冷却系统配套的主轴电机测量反馈部件和驱动装置等组合构成。

在现阶段的现代化程度高的数控系统中，通常都会配置有附加电路板，这样的结构形式有利于免去与间的连线从而使结构紧凑可靠且方便操作，在技术上和经济上都是双赢的。

伺服单元伺服单元是包括了主轴伺服和进给伺服，两者分别用来控制主轴电动机和进给电动机按照程序设定的进给速度进给，使刀具和工件之间产生相对运动以进行加工作业。

数控装置与机床本体的联系是依靠伺服单元来达成实现的，如伺服单元先将接收来自于装置的进给指令信号，然后将该指令放大成足够控制驱动装置的大功率信号后传送给机床本体运动机构。

伺服单元自身还拥有过电压电流欠压过热保护等故障检测电路，并且为了更好的保护元器件，实现软启动减小启动冲击，故其还在主回路电路中加入了软启动电路排布。

功率驱动单元的作用是让输入的三相电或者市电通过三相全桥整流电路进行整流从而得到相应的直流电。

为了驱动三相永磁同步交流伺服电机，三相电或市电在经过整流后，还要再通过三相正弦电压型逆变器，实现变频才能符合电机的供电要求。

可以用的表示来说明功率驱动单元的整个工作过程。

三相全桥不控整流电路是其整流单元的主要的拓扑电路。

驱动装置伺服单元和驱动单元样都是数控装置与机床传动部件之间的联系环节，驱动单元装置把伺服单元输出的控制信号转变成执行部件的运动，诸如过几轴联动带动工作台和刀具通加工出既定形状尺寸和合乎精度要求的零件。

机床本体数控钻床计算机部分之外的机床本体便是数控钻床的机械部分，主运动部件进给运动执行部件支承部件底座支柱等和冷却润滑转位还有夹紧之类的辅助装置共同构成了这样的个机械部分。

电动机的要将扭矩或功率传递给主轴部件便要依靠机床上的主传动系统，主传动系统和主轴部件通常都被设计成个主轴箱以使安装在主轴内的工件或刀具可以实现主切削运动。

.数控机床驱动控制的分类以及选择机床的数控系统按所能控制的运动轨迹可以分为三种类型，如点位控制数控系统直线切削数控系统和连续切削数控系统。

点位控制不管所走的轨迹如何，且运动过程中不进行任何加工，而只控制机床移动部件的终点位置。

直线切削控制用于台阶轴加工，只沿斜线进行加工，控制两个坐标轴以同样的速度运行。

加工轮廓曲线或曲面通常需要使用机床的连续加工功能。

因为本课题是以数控钻床为设计对象，所以在本设计中应选用点位控制系统。

开环数控系统半闭环数控系统，以及全闭环数控系统是进给伺服系统的三种类型。

开环控制在开环控制中的驱动电机多是采用功率步进电动机，当驱动单元接收个输入脉冲后，步进电动机就相应地转过个步距角，通过电机与机床之间传动部件的传动，使工作台相应地产生个位移量，这样的个位移量被称为个脉冲当量或个最小设定单位。

开环系统驱动控制线路接受来自数控机床控，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统八十余种，已赶上国外先进水平。

近几年以来，借由对国内外机床数控机床从机械结构解剖分析到使用性能用户需求的调研，思考钻研了机床数控机床在机械结构设计方面和制造方法方面的新技术。

但现时还主要存在以下几个问题函待解决是缺乏产业规模，没有足够规模的产业集群二是缺乏专门针对发展数控产业的政策和相应的技术配套体系三是缺乏技术创新，产品更新四是缺乏产业调整的内在动力五是面临国外强手竞争，扩展海外市场压力巨大。

其中数控钻床作为科学技术