时间：2023-03-20 16:12:56
导语：在数控机床论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：？数控机床？PLC故障诊断;故障维修
一、数控机床故障诊断的基本方法
数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损，避免突发故障;做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行，故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。
二、故障的调查与分析
这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：
①询问调查？在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。
②现场检查？到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全 不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。
③故障分析？根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
④确定原因？对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
⑤排故准备？有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
三、电气维修与故障的排除
这是排故的第二阶段，是实施阶段。？？如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。
（1）电源？电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。
四、维修排故后的总结提高工作
对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。？？ 总结提高工作的主要内容包括：
①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。
②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。
③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。
④从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。
⑤找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。
总结提高工作的好处是：
①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。
②提高重复性故障的维修速度。
③利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。
④可改进机床电气原设计之不足。
⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。
此次设计包括机床的主运动设计，纵向进给运动设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
关键词：数控机床开放式数控系统电动机
Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.
Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.
Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor
当前的世界已进入信息时代，科技进步日新月异。生产领域和高科技领域中的竞争日益加剧，产品技术进步、更新换代的步伐不断加快。现在单件小批量生产的零件已占到机械加工总量的80%以上，而且要求零件的质量更高、精度更高，形状也日趋复杂化，这是摆在机床工业面前的一个突出问题。为了解决复杂、精密、单件小批量以及形状多变的零件加工问题，一种新型的机床——数字控制(Numericalcontrol)机床的产生也就是必然的了。
此次设计是数控机床主传动系统的设计，其中包括机床的主运动设计，纵向进给运动设计，还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
数控车床是基于数字控制的，它与普通车床不同，因此数控车床机械结构上应具有以下特点：
1．由于大多数数控车床采用了高性能的主轴，因此，数控机床的机械传动结构得到了简化。
2．为了适应数控车床连续地自动化加工，数控车床机械结构，具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。
3．更多地采用高效传动部件，如滚动丝杆副等。CNC装置是数控车床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。
2.2总体方案的拟定
1．根据设计所给出的条件，主运动部分z=18级，即传动方案的选择采用有级变速最高转速是2000r/min，最低转速是40r/min，。
2．纵向进给是一套独立的传动链，它们由步进电机，齿轮副，丝杆螺母副组成，它的传动比应满足机床所要求的。
3．为了保证进给传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杆螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
4．采用滚珠丝杆螺母副可以减少导轨间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且方法简单。
主运动设计
参数的确定
一.了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型
1.通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。
2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）：
最大的工件回转直径D（mm）是400；刀架上最大工件回转直径D1大于或等于200；主轴通孔直径d要大于或等于36；主轴头号（JB2521-79）是6；最大工件长度L是750～2000；主轴转速范围是：32～1600；级数范围是：18；纵向进给量mm/r0.03～2.5；主电机功率（kw）是5.5～10。
传动件的设计
传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定个零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的尺寸先进行估算，如传动轴的直径、齿轮模数、离合器、制动器、带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，如轴的刚度、齿轮的疲劳强度等，必要时作结构和方案上的修改，重新验算，直到满足要求。
对于本次设计，由于是毕业设计，所以先用手工画出草图，经自己和指导老师的多次修改后，再用计算机绘出。
一.三角带传动的计算
三角带传动中，轴间距A可以较大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，亦可因而缓和冲击及隔离震动，使传动平稳。带传动结构简单，但尺寸，机床中多用于电机输出轴的定比传动。
目录
第一章引言1
第二章设计方案论证与拟定2
2.1总体方案的论证2
2.2总体方案的拟定2
2.3主传动系统总体方案图及传动原理2
第三章设计计算说明5
3.1主运动设计5
3.1.1参数的确定5
3.1.2传动设计6
3.1.3转速图的拟定8
3.1.4带轮直径和齿轮齿数的确定12
3.1.5传动件的设计19
3.2纵向进给运动设计38
3.2.1滚珠丝杆副的选择38
3.2.2驱动电机的选用42
结论47
小结48
工作台是数控机床加工过程中最危险的区域。加工过程中各种刀具的高速运动，冷却液、加工废屑不停飞溅，都会影响着操作人员的安全，所以，在这一区域添加安全防护功能的隔离板，是降低安全事故，也是保护操作员的必要措施。导轨式数控机床加工工件的必要组成部分，防护导轨是为了降低生产损耗，增加使用寿命，保证产品精度，所以，加强对导轨的防护非常重要。另外，可以加装刮屑板来清理导轨上的废屑，也可以加装金属盖来阻挡外界的灰尘。
二、数控机床外观造型设计
在数控机床外观造型设计过程中，坚持下列基本原则：
（1）数控机床的色彩设计要满足以下特点：第一，色彩的表达要与机床的相应功能相统一，在不同功能部位设计不同的色彩进行区分。第二，根据人机协调的原则，采用偏中性的色彩设计，降低工人的疲劳感。第三，色彩的设计要与相应的工作环境协调，不同的环境采用不同的色彩，比如在寒冷的环境用暖色调，高温环境用冷色调。第四，美学原则，在外观色彩设计时要搭配适当色彩带给人美得心里感受。第五，符合企业的品牌形象，对同一品牌机床的色彩设计要大体上同一并具有一定的延续性，有利于建立长久的品牌形象认知。
（2）形态设计的原则，数控机床的设计要符合单纯化原则，坚持简洁、大方的形态设计。首先，在加工制造中均衡与稳定的形态更容易让人产生安全感。其次，机床形态设计要在单纯、稳定和均衡的基础上，做到变化与统一相互结合，减少单调、刻板的感觉。
（3）人机工程设计原则。数控机床的人机工程设计就要符合安全性，又要满足易用性。在外观设计时必须重点考虑操作人员的安全，在任何工作环境下都能保证操作人员的安全，要让数控机床在外观上能够直观区分功能区域，观察窗口、操作面板、拉门把手、按键大小等的位置设置要合理科学，符合一般人的操作习惯。
（4）绿色机床原则。在数控机床设计时，既要采用合理科学的结构，以降低加工过程中的能量消耗，又要尽量使用可再生材料，有效使机床轻量化。
三、数控机床外观造型设计的发展趋势
对数控机床行业来说，重视产品的外观造型，不仅仅出于对美的追求，更多的是为了适应市场的变化和需求，维护企业形象，提高品牌价值，更好地提高企业产品的竞争力。
1.符合“以人为本”的设计理念
“以人为本”的设计理念是当今数控机床设计理念的发展趋势，因为机器始终为人辅助，由人来操作，只有在设计中关注“人”的因素，才能符合人类的可持续发展这一需求。
2.增强数控机床本身的产品属性
①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。
②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。
远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。
2数控机床故障的实用诊断方法
①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。
相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。
②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。
③故障处理。故障软故障－由调整、参数设置或操作不当引起硬故障－由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。
故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。
④数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问－机床的故障现象、加工状况等看－CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听－异常声响闻－电气元件焦糊味及其它异味摸－发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数通常是存放在RAM中，有时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将G、M、S、T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。
⑤故障诊断应遵循的原则。第一，先外部后内部数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，由外向内逐一进行检查排除。第二，先机械后电气首先检查机械是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等，在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。第三，先静后动维修人员本身要做到先静后动。首先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，查阅机床说明书、图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。
数控机床是现代化企业进行生产的一种重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段，强化管理是关键，“防”与“治”的结合是解决数控机床“使用难、维修难”的唯一途径。
参考文献：
[关键词]数控车床霍尔开关继电器伺服驱动
一、换刀装置故障
数控车换刀一般的过程是：换刀电机接到换刀信号后，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，由霍尔元件发出刀位信号，数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后，电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。
故障一：一台四刀位数控车床，发生一号刀位找不到，其它刀位能正常换刀的故障现象。
故障分析：由于只有一号刀找不到刀位，可以排除机械传动方面的问题，确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题，导致该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现：1号刀位霍尔元件的24V供电正常，GND线路为正常，T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。
解决办法：更换新的霍尔元件后故障排除，一号刀正常找到。
故障二：一台六刀位数控车床，换刀时所有刀位都找不到，刀架旋转数周后停止，并且数控系统显示换刀报警：换刀超时或没有信号输入。
故障分析查找：对于该故障，仍可以排除机械故障，归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种：1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图，利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现：刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V，其它线路均正常。以该线为线索沿线查找，发现从电气柜引出的24V线头脱落，接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。
解决办法：利用同规格导线替代断线后，故障排除。
故障三：一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床，选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警：换刀超时。
故障分析查找：刀架选刀正常，正转正常，就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常，初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上，发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的，是不是该开关即周围线路存在问题呢?为了确认这个故障原因，打开刀架的顶盖和侧盖，利用万用表参照电路图检查线路，发现线路未有开路和短路，通过用手按动刀架反向锁紧位置开关，观察梯形图显示有信号输入，至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位，位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下，结果发现：果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧，试换刀一次正常。再换一次刀，原故障又出现了，同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理，将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。
解决办法：对轴套进行轴向定位故障解决。
二、稳压电源故障
机床在运行时机床照明灯突然不亮，机床操作面板灯也不亮，系统电源正常，同时系统急停报警，和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。
故障分析检查：经询问当时操作人员，没有违规操作，排除人为原因，也可以排除机械原因，应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示，这些失电区域都和24V有关，并且该机床拥有两个稳压电源，一个是I/O接口电源，另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关，于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮，说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道，稳压电源有电流短路和过载保护的功能，当电源短路或过载时自动关断电源输出，以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来，结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源，负载不大，也不会出现过载现象，应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显：由于该线与机床发生对地短路，造成该稳压电源处于自我保护状态，使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止，导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。
解决办法：用绝缘胶布把接头处重新包好，重新上电开机所有故障解决，报警解除照明灯也亮了。
三、系统程序锁故障
一台数控车，配有FANUC-0i-mate系统，无法输入对刀值等参数，不能编辑程序，并伴有报警。
故障分析检查：对此现象首先想到了程序保护开关，通过对比正常的系统发现：与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了，但经过短接，仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入，说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查，发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落，导致线路无法输入信号，使PLC逻辑关系不正确，才出现以上故障。
解决办法：用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好，报警解除，参数输入正常，故障消失。
四、结束语
以上维修案例，可作为类似故障的排除参考。一般地，对于任何故障，首先是根据现象，根据原理来判断故障点，分析每一个可能性，如一个开关，一个线接头，一个螺钉都会是都会是故障原因，参照之前的操作、维修历史进行分析，能有利于缩小查找范围，有利于提高维修的效率。
参考文献：
FANUC-0i-mate使用说明书.
大连机床集团数控车床电器说明书.
广州数控GSK980T使用说明书.
数控机床要求驱动系统调速范围宽、速度精度高、响应速度快、加减速性能好，保护功能强等。
本文介绍一种高性能数控机床交流主轴驱动系统。该系统以智能功率模块IPM为逆变器开关元件，以MCS96系列双单片机为主控制器，控制算法采用全数字转差频率式矢量控制。主控制器采用双CPU结构，一片CPU完成速度外环控制、监控及显示等；另一片CPU用于电机高速控制，80C196MC完成电流内环控制。两片CPU之间通过共享RAM进行通讯，有效地解决了一般CPU计算能力不强的问题。主回路采用由智能功率模块IPM组成的电压型交直交逆变器。该系统还具有功能齐全的检测与保护电路等。
实验表明该系统具有良好的静态和动态性能，能够满足数控机床对驱动系统的上述要求。
2主回路
主回路采用交直交电压型结构，主要由整流电路、滤波器及逆变电路等组成。逆变电路采用新型功率器件—智能功率模块(IntelligentPowerModule，简称IPM)。智能功率模块IPM是一种先进的混合集成智能功率模块，它由高速、低耗的IGBT芯片和优化的门极驱动及过流、短路、欠压和过热保护电路组成，是继IGBT之后电力电子技术领域的又一革新性成果。由于IPM内部采用了能连续监测功率器件电流的IGBT芯片，实现了高效的过流保护和短路保护；IPM内部还集成了过热和欠压保护电路，大大提高了系统可靠性；IPM内部还集成了绝缘栅双极型晶体管IGBT及其驱动电路，缩短了产品开发周期；IPM通态损耗和开关损耗都较低，减少了散热片尺寸，降低了成本。所以，与IGBT相比，智能功率模块IPM具有明显的优势。
3控制电路
为了实现数控机床的快速实时和可靠控制，控制电路采用80C196MC-80C196KC双单片机结构，如图1所示。
图1中，80C196MCCPU具有较高的运算速度和较强的控制能力，它的任务是完成要求实时性高的电流内环控制，产生PWM控制信号，完成保护等功能。特别是80C196MC片内含有3相波形发生器WFG(WaveFormGenerator)。WFG具有3个同步的PWM模块，每个模块包含一个相位比较寄存器，一个无信号时间(dead-time)发生器和一对可编程的输出。WFG可以产生独立的3对PWM波形，它们具有共同的载波频率、无信号时间和操作方式，一旦启动之后，WFG只要求CPU在改变PWM的占空比时加以干预。如采用16MHz晶振时，中心对准的PWM的载波周期为0.15μs～16ms，增量为0.25μs，无信号时间的调整范围为0.125～125μs。无信号时间用来防止一对互补的PWM同时有效，以保证输出波形不交叠。WFG大大简化了用于产生同步脉宽调制(PWM)波形的控制软件和外设硬件，特别适用于控制3相交流感应电动机，也可用于控制直流无刷电动机和其它需要多个PWM输出的装置。WFG是80C196MC/MD独有的特色之一。80C196KC主要完成转速控制与检测，键盘中断输入并修改重要参数，显示有关信息，矢量变换，向80C196MC提供指令信号等功能。
双单片机之间的通讯采用共享RAM方式，以提高系统的运行速度。80C196KC将计算出的电流环所需参数，如励磁电流、转矩电流、旋转角速度等，传送到共享RAM相应单元，而80C196MC则从共享RAM中读取这些数据。
4检测与保护电路
1)电流检测
由于数控机床要求较宽的调速范围，因此，输出电流的频率变化范围较大，一般的电流互感器不能满足要求，故采用霍尔电流互感器对输出电流进行检测。霍尔电流互感器的特点是体积小，响应速度快，准确度和线性度高。
2)转速采样
由于数控机床要求转速控制精度较高，一般的测速部件难以满足要求，为此采用1024高分辨率的光电脉冲编码器，以实现高速定位、高速攻丝、轮廓控制等功能。
3)保护功能
智能功率模块IPM具有性能优良的内置保护电路，以避免因系统失灵或过应力而使功率器件损坏。内置保护功能的框图如图2所示。
如果IPM模块的一种保护电路动作，IGBT栅驱动单元就会关断驱动脉冲，并输出一个故障信号。IPM模块的内部保护功能有以下几种。
1)控制电源电压锁定(UV)IPM内部控制电路由15V直流电源供电，如果由于某种原因这一电源电压低于规定的欠压动作值(UV)，该功率器件将被关断并输出一个故障信号；只有当电源电压超过欠压复位值(UVr)时电路才能恢复正常工作。如果干扰信号持续时间小于规定的tDUV，欠压保护电路将不予理睬，控制电路正常工作，这样可以有效地避免干扰信号对电路正常工作的影响。在UV和UVr之间应设有一定的差值，这样可以避免欠压保护电路频繁切换，保证电路的正常运行。
2)过热保护(OT)IPM内部装有温度传感器，用于检测功率器件的工作温度。如果传感器检测到基板温度超出过热动作值(OT)，IPM内部控制电路将截止下桥臂器件的栅驱动，使控制输入信号无效，同时给出下桥臂故障信号，直到温度恢复正常，从而保护了功率器件。
当温度回落到过热复位值(OTr)以下，并且控制输入为高电平(关断状态)时，功率器件将接受下一个低电平(开通状态)输入信号且恢复正常工作。
同样，为避免过热保护频繁动作，在过热动作值OT与过热复位值OTr之间也设有20℃的差值。
3)过流保护(OC)IPM采用带电流传感器的IGBT，用来测量功率器件的工作电流，如果流过IGBT的电流超出过流动作值(OC)的时间大于toff(OC)，IGBT将被关断。对超过OC数值但时间小于toff(OC)的电流脉冲，过流保护电路将不予理睬。当检测出过电流时，IPM内部控制电路将IGBT软关断，同时输出一个故障信号。软关断能够控制关断大电流时所产生的浪涌电压，从而避免浪涌电压过高，有效地保障了IPM的安全。
4)短路保护(SC)如果负载发生短路或系统控制器发生故障，从而导致上下桥臂直接导通，使流经IGBT的电流超过短路保护动作值(SC)，IPM内置短路保护电路将启动软关断，关断IGBT，并输出一个故障信号。由于第三代IPM采用了实时电流控制电路(RTC)，它直接监测IGBT末级驱动电路电流，将SC检测和关断之间的响应时间减小到不足0.1μs，从而大大减小了短路电流幅值、功率应力和电压峰值，有效地保障了IPM的安全。
为了保证系统安全可靠地运行，除了IPM的自保护功能之外，系统中还设有过流、短路、交/直流过压、欠压、缺相和快熔保护等各项保护措施。
5控制算法
针对数控机床高精度要求，控制算法采用转差频率式矢量控制。矢量控制是把交流电动机模拟直流电动机来控制，通过坐标变换把交流电动机定子电流矢量分解成按转子磁场定向的两个直流分量，并对这两个分量进行控制，从而获得与直流电动机相同的调速性能。
在转差频率式矢量控制算法中，要用到电动机参数，如果给定参数与实际值不符，转矩或转子磁通就不等于它们的指令值。在这里转子时间常数的误差至关重要，它直接影响矢量控制的动静态特性，因此需要对转子时间常数进行适当补偿。在负载一定的情况下，电动机运行于最佳状态，则认为实现了准磁场定向控制。采用的方法是选取电动机实际旋转角速度与给定角速度之间的误差绝对值作为目标函数，进行转子时间常数的自寻优。即当电流稳定运行时，选取适当的转子时间常数使这个误差绝对值最小。设转速环每1ms采样一次，并把每163次采样点作为一组数据，这样163次采样大约需要4s的时间。每次时间常数自寻优以后，让电动机运转4s，然后继续采样寻优。
由于篇幅所限，“交流电动机矢量变换控制原理”在此不再赘述，请参见有关参考文献。
论文的参考文献是有标准的写作格式的，作者在写作时应该对引用是学术研究成果的完整和准确性负责任，那么我们要怎么来写论文的参考文献呢？以下是学术参考网小编整理的数控车床毕业论文参考文献范例，给大家欣赏。
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关键词：监控网络技术创新趋势
一、概述
随着中国的改革开放，在这十几年中，全国大中型城市的高层建筑、公共场所、地下建筑、现代化厂区等得到了高速发展。这些建筑根据消防规范都安装了独立的火灾报警系统。这些系统在防火救灾中起到了关键的作用，为保护人民的生命和财产作出了贡献。但在实际操作中，由于火警信息需经过保安值班人员的处理，人为的因素起到了关键的作用。如近期上海地区闵行一仓库，由于个人的处理不当，延误了救火时间，酿成了大火，造成了重大经济损失。同时由于消防设施的日常维护和保养的要求较高，需常备不懈。平时的消防检查与监督由防火监督部门逐个建筑进行查访，效率较低，而且需大量的人力和时间，故难免有疏漏处。在城市规模不断发展的今天，世界上很多国家的大城市都对火灾自动报警设施采取网络联网管理，通过多媒体管理微机，利用公共电话网及时了解各防火单位火灾自动报警系统运行状态、人员值班情况，发现报警设备的故障信息和火警预报。这样大大加强了对各建筑内消防设施管理和监督，有利于消防部门和消防队伍及时作出判断。在最短时间内解决出现的问题。
二、功能特点
火灾自动报警监控网络系统由下述几部分组成：网络监控器(包括公共电话网)、报警管理处、巡检维护中心和语音数字联网报警器等设施。
2．1网络监控器
通过各种接口与各建筑设施的火灾自动报警系统相连，获得火警和各类故障信息，利用公共电话网向中心实时传送。
主要功能如下：
(1)实时传送联网用户火灾自动报警系统的运行状态信息。如自动、手动火警信息，具体到每个信号点(如每个探测器、联动控制的点等)。
(2)随时记录、储存火灾自动报警系统的各类事件，如开机、关机、探测器故障、主备电源故障、火警等。
可设定随时或定时将设备运行信息传送巡检维护中心。
记录值班人员上岗、换岗和巡检中心的值班查询。
(3)现场语音提示“电话线故障”、“通讯故障”、“查询值班”和各种“火警信息”等。
(4)手动紧急报警、自动火警人工确认功能。
(5)报警优先功能。
(6)自身故障检测及传送。
(7)主备电自动切换、充放电保护。
(8)屏幕汉字液晶显示各种信息，具有查询打印功能。
2．2报警管理中心
报警管理中心设在消防队伍指挥部和防火监督部门，负责联网用户火警信号的接警、调度、指挥，及时发现火灾报警系统出现的故障和值班工作中存在的问题，下达隐患通知书和限期整改通知书。
主要功能如下：
(1)实时接收联网单位、网络监控器或语音数字联网报警器传来的自动火警、手动火警信息。
(2)矢量化电子地图，可以任意缩放，为指挥、调度提供辅助决策。
(3)双屏显示报警用户的详细文字信息(包括单位名称、地址，报警点所在楼层号、房间号及该单位相关人员的联系方式等)和地理信息(包括市区图、消防水源分布、消防设施配置、楼层平面图及报警点的具置)。
(4)为119调度指挥中心提供调度指挥依据。
(5)对各类火警事件按年、月、日进行分类统计、分析，为上级和有关部门提供各种统计报表，用以指导火灾报警系统的科学管理。
(6)数字录音放音功能。
(7)提供联网单位灭火作战预案。
(8)语音提示各类火警信息。
根据巡检维护中心提供的统计数据对联网用户的下述情况有告警提示功能：
火灾报警设备不能正常开通运行；
故障率、误报率高，不能按期整改；
经常漏岗、无人值班、破坏监控系统；
未按月、季、年进行设备维护。
2．3巡检维护中心
巡检维护中心一般由消防工程公司承担，主要负责对联网用户的网络监控器、火灾自动报警系统定时进行巡检，对出现的故障及时予以排除，保证网络监控器和火灾自动报警系统的正常运行。
主要功能如下：
(1)定时／随时接收网络监控器和语音数字联网报警器的巡检报名信息，每天定时打印联网监控器和语音数字联网报警器的报名情况。
(2)联网用户的网络监控器和语音数字联网报警器运行状态检测，并记录、存储联网用户各类故障发生的日期和时间。
(3)联网用户基本统计。
(4)定时／随时接收联网单位火灾自动报警系统的运行情况。
检测联网单位以下项目：
火灾自动报警系统(包括联动设备)的开机、关机；
火灾自动报警系统(或联动设备)是否正常运行；
是否有人正常值班；
故障是否排除；
预警、火警信息：
新验收单位连续一周监测：
对各类事件进行分类统计、分析，生成各种统计报表。
对出现的故障及时组织人员，予以排除，保证设备的正常运行。
2．4语音数字联网报警
对规模小但又属重点场所，如小至宾馆、小商店、小饭店等，考虑到消防设备投资费用，可以安装
语音数字联网报警器等设备，既可以实现现场报警，又具有与中心联网的功能，且消防费用投入较小。
主要功能如下：
联网报警器对所接探测器进行智能化管理，设有各个独立可编程防区，可带多个感烟探测器或紧急报警按钮。
编程操作有语音提示，快捷准确。
电话线故障现场报警。
对自动报警可以经过人工确认后，再传至接警中心。
具有自检功能，自动区分火警及故障信号。
语音数字兼容的报警方式，报警优先功能。
主备电自动切换，有充放电保护。
三、技术关键及创新点
3．1技术关键
对火灾报警(联动)控制器的各种信息进行可靠处理。
实时线路故障、通讯故障、电源故障的声光、语音报警技术。
监测中心系统软件采用多线程技术，对通讯、打印及多媒体播放等进行可靠、实时处理。
对报警电话可靠处理的智能排队控制。
监测中心对数据可靠处理的数据库管理ODBC技术。
对防火探测器报警、故障信号的可靠处理。
3．2创新点
该系统采用先进的计算机网络通讯技术，对联网的火灾自动报警设备进行常年网络监控，可实时传送报警器运行信息，实现定时巡检和随时抽查，以及定时报名和实时报警等功能。
采用C3I技术即计算机、通信、控制及信息技术。
采用严格的通讯协议，并兼容多种通讯方式，可提供多种接口与各单位的火灾自动报警设备联接。
人工报警和自动报警同时兼顾。
实时语音报警及提示，同时采用数字录音，提高了录音质量和保存时间。
未安装火灾自动报警系统的用户可直接入网。
通信线路故障及通讯故障实时报警。
网络监控器汉字液晶显示各种信息，并打印相应信息。
将计算机辅助决策系统有机的纳入系统之中。
关键词：Solidworks，开放式数控系统，数控铣床，三坐标
随着数控机床的普及，采用数控机床己成为机械制造业改革的主要方向，如何能高质量、高效率、低费用的培训操作人员成为亟待解决的问题之一。由于数控机床的教学比较抽象需要借助实验来加深对课堂知识的理解，生产用的数控机床一般价格都比较昂贵，软件也不是开放式的结构，无法用于学生的实验教学。因此设计一种功能齐全，结构简单，软件结构开放，低成本，且具有代表性的教学实验型微型数控机床可以满足教学实验的要求。
1 总体方案的确定
实验型微型数控铣床以开放式CNC体系为指导思想，在Windows98下开发系统的硬件、软件。本研究将用Delphi语言、Solidworks及Protel软件完成对该数控铣床整体结构的设计和控制系统的接口电路(IO/TIMER控制板)、驱动电路、有关外围电路、相应控制软件的设计。绘制出试验型数控铣床的虚拟样机，根据零件图，设计零件制造的工艺；在零件加工完成后，进行装配调试，完成微型数控铣床的制作。
2 机械部分设计
微型铣床的机械部分是机床的主体部分，其设计计算主要包括：总体传动方案的确定，电机、主轴、丝杠的选取等。机械部分Solidworks虚拟制图如图1所示
图1 铣床的机械部分虚拟制图
2.1 机床总体传动方案的确定
本机床可以实现X轴、Y轴和Z轴三坐标联动。X轴、Y轴的进给是通过电机带动丝杠，丝杠又与螺母传动来实现。电机与丝杠的连接可以通过销钉来实现。在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做水平移动，从而带动工作台运动。论文参考网。Z轴的进给也是通过电机带动丝杠，丝杠又与Z轴螺母传动来实现。主轴套与Z轴螺母相连，在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做上下移动，从而带动主轴做上下运动。
2.2 设计计算部分
2.2.1 主轴的选取和校核
1）主轴选取
立式铣削切削力的计算:
由机械设计手册[1],对高速钢圆柱铣刀:
其参数按实际加工过程中平均铣削条件为准选取:
对圆柱铣刀逆加工:
主轴材料为 40Cr 钢取C=102
2）主轴校核
2.2.2 滚珠丝杠的选取
由最大动载荷Q值和导程P可以选择滚珠丝杠的型号为：CWM165-2.5-P3。
3机床控制部分设计
3.1系统硬件组成
经过分析，本三坐标数控系统决定采用单CPU结构(采用的控制PC机主频达到797MHz)。本三坐标数控铣床主要用于教学演示故对精度要求不是特别高，采用开环控制方式，用步进电机驱动输出，设计数控接口电路进行定时中断、脉冲输出以及其它开关量的输入输出。论文参考网。论文参考网。其数控系统硬件组成如图2所示[2－4]
3.1.1接口电路设计
本数控接口电路主要完成外部开关量的输入和步进电机的控制以及一些机床辅助功能的实现，性能优良、工作可靠。接口电路的结构如图3所示[5－6]。
3.1.2步进电机驱动器输出控制电路
为了输出脉冲去控制三个方向的步进电机，以及接收机床行程开关等开关量信号，在电路设计中设计了两片可编程接口芯片8255，可以对48点数字量进行I/O操作。但本微型数控铣床三坐标数控系统中仅用到了一片8255，另一片暂时未用，用于以后的功能扩展。使用的8255的 PA口、PB口、PC口均工作在基本输入输出方式。8255控制字格式如下：
D7：1，D6：0，D5：0，D4：0，D3：0，D2：0，D1：0，D0:0,
即控制字为80H
用Delphi编写CNC程序，初始化8255：
procedure TForm1.FormCreate(Sender: Object);
begin
asm
mov al,80H
mov dx,0213H
out dx,al
……
end；
在实时中断服务程序中，用8255经光电隔离向三个方向的步进电机驱动器输出控制信号，进而控制三个方向步进电机的运动，如图4所示。
4 结束语
型微型数控铣床具有体积小，价格低，功能完善，安全系数高，是三坐标驱动和生产型数控铣床工作原理相同，且具有开放的软硬件结构，基于以上的优点微型数控铣床将具有广泛的应用前景。
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