数控机床的主轴控制系统设计与调试 摘要：数控机床的主轴控制系统，它是利用数字化的信息对机床运动及工作过程进行控制的一种方法。课题采用PLC来控制这些器件，实现工业控制。以可编程控制器(简称PLC)作为控元件，替代机床继电器连接触器组成的电气控制部分，是为了提高机床电气控制系统的可靠性，这种方法主用于组合机床以及生产线上的专用机床用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。
关键字：主轴控制、数控系统、自动化、智能化、PLC
引 言
目前，在机械加工企业中，有许多旧式普通机床，为了机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，充分利用普通机床，就需要对普通机床进行机电一体化改造。通常改造法有几种：一种方法是以微机作为控制元件(主要是单片机)，通过对机床的进给系统进行改造，采用步进电动机开控制系统；第二种方法是以可编程控制器(简称PLC)作为控元件，替代机床继电器连接触器组成的电气控制部分，是为了提高机床电气控制系统的可靠性，这种方法主用于组合机床以及生产线上的专用机床；第三种方法采用的数控设备来控制机床的伺服进给系统，其伺服进给为步进电机开环控制系统。这几种控制方法各有特点：机构成的控制系统不但能控制机床的运动轨迹，也可以机床的机械结构，但是其接口设计复杂，可靠性低，而PLC成的控制系统接口简单，可靠性高，但不能控制机床的轨迹，对机床的机械结构部分没有改变。虽然采用专用的设备不但能简化机床的机械结构，而且能控制机床的运轨迹，但专用数控设备价格高，不适应经济性数控机床。
近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC的功能越来越强大，功能模块越来越多，可以在小型PU：机上实现大型机的功能。本文提出了用PLC控制步进电动机和机床主轴来实现机床的数控化造。
引言…… 毕业设计说明书目录
……………………………………………………………………………………18
第1章 数控技术的基本知识 …………………………………………………………18
1.数控技术的现状 ……………………………………………………………………18
1．1国内外数控系统发展……………………………………………………………18
2．数控技术发展趋势……………………………………………………………………19
2．1性能发展方向……………………………………………………………………19
2．2功能发展方向 …………………………………………………………………19
3.我国数控技术的发展现状 ……………………………………………………………20
（1）．传统数控技术……………………………………………………………………20
（2）．“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统…………………………………………20
（3）．“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统…………………………………………20
（4）．SOFT型开放式数控系统…………………………………………………………21
4.数控技术的发展趋势 …………………………………………………………………21
（1）．高速、高精加工技术及装备的新趋势…………………………………………21
（2）．智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势………………22
第2章 数控系统的应用 ……………………………………………………………22
1.PLC在数控机床中的应用………………………………………………………………22
1．1PLC和NC的关系 ………………………………………………………………22
2．PLC在数控机床中的应用………………………………………………………………23
3．PLC与数控系统及数控机床间的信息交换……………………………………………23
4．PLC在数控机床中的工作流程…………………………………………………………24
5．PLC在数控机床中的控制功能…………………………………………………………24
6.数控机床PLC控制系统的控制要求及分析……………………………………………24
6．2数控机床PLC控制系统的控制要求……………………………………………24
6．3控制要求分析……………………………………………………………………25
第3章 电路设计方案和论证……………………………………………………………25
3．1 数控机床主轴系统的PLC选型和资源配置…………………………………25
3．1．1PLC的选型……………………………………………………………………25
3．1．2I/O地址分配…………………………………………………………………25
3．1．3控制系统构成图……………………………………………………………25
3．1．4PLC框图………………………………………………………………………26
3．1．5存储器容量估算 …………………………………………………………26
3．1．6控制功能选择 ……………………………………………………………27
3．1．7机型的选择…………………………………………………………………28
3.2方案论证…………………………………………………………………………29
3．2 .1 方案一：继电器逻辑控制电路…………………………………………29
3．2．2方案一的主电路图和控制电路图…………………………………………30
3．2．3 方案一电路的论证…………………………………………………………31
3．2 .4 方案二：PLC控制电路……………………………………………………31
3．2．5 方案二的主电路图和控制电路图…………………………………………32
3．2．6方案二电路的论证…………………………………………………………32
第4章 元件的选择 ………………………………………………………………………33
4．1 空气开关的选择……………………………………………………………33
4．2 导线的选择…………………………………………………………………33
4．3 交流接触器的选择…………………………………………………………34
4．4 热继电器的选择……………………………………………………………34
4．5 中间继电器的选择…………………………………………………………35
4．6 电机的选择…………………………………………………………………35
第5章 数控机床的主轴控制程序设计 …………………………………………………35
5．1 流程图………………………………………………………………………35
5．2 软件部分……………………………………………………………………37
5．3 程序的下载、安装…………………………………………………………37
参考文献 ……………………………………………………………………………………38
参考文献：
邹晔主编.《典型数控系统及应用》.高等教育出版社
严爱珍主编.《机床数控原理与系统》.机械工业出版社
丁炜.魏孔平主编.《可编程控制器在工业控制中的应用》.化学工业出版社
廖常初主编.《PLC基础及应用》.机械工业出版社
王侃夫主编.《机床数控技术基础》.机械工业出版社
李善术主编.《数控机床及其应用》.机械工业出版社
李宏胜主编.《机床数控技术及应用》.高等教育出版社
王爱玲主编. 《现代数控原理及控制系统》.国防工业出版社
