plc在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>　　1.1機(jī)床控制的發(fā)展歷史3</p><p>　　1.2機(jī)床控制現(xiàn)狀4</p><p>　　第二章 可編程序控制器(PLC)簡介4</p><p>　　2

2、.1可編程序控制器的基本概況4</p><p>　　2.1.1可編程序控制器的定義4</p><p>　　2.12可編程序控制器的發(fā)展趨勢5</p><p>　　2.2 可編程序控制器的分類及特點(diǎn)5</p><p>　　2.21可編程序控制器的特點(diǎn)5</p><p>　　2.3 PLC的基本硬件及工作過程圖示

3、6</p><p>　　第三章 普通車床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式及其控制系統(tǒng)7</p><p>　　3.1普通車床的結(jié)構(gòu)8</p><p>　　3.2車床的運(yùn)動(dòng)形式8</p><p>　　3.3車床的控制9</p><p>　　3.31車床的控制特點(diǎn)9</p><p>　　3.32車床控制的

4、典型環(huán)節(jié)9</p><p>　　第四章 車床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展9</p><p>　　5.1機(jī)床數(shù)控改造的意義11</p><p>　　5.11機(jī)床數(shù)控化改造原因11</p><p>　　5.12機(jī)床數(shù)控化的優(yōu)越性11</p><p>　　5.13機(jī)床數(shù)控化改造的意義12</p><p>

5、;　　5.2普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.3車床數(shù)控改造時(shí)性能和精度的選擇14</p><p>　　5.4 車床數(shù)控改造方案選擇15</p><p>　　5.5車床的操作要求16</p><p>　　5.6 PLC數(shù)控系統(tǒng)需解決的問題16</p><p>　　5.7數(shù)控系統(tǒng)的控制原理

6、16</p><p>　　圖1 數(shù)控系統(tǒng)原理圖17</p><p>　　5.8 機(jī)床電氣系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造的基本方法17</p><p>　　5.81 PLC輸入、輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)確定18</p><p>　　5.82 驅(qū)動(dòng)程序（梯形圖）設(shè)計(jì)18</p><p>　　圖3 總程序框圖、19</p>

7、;<p>　?。?）、手動(dòng)程序梯形圖設(shè)計(jì)19</p><p>　　圖4 Z向手動(dòng)程序梯形圖20</p><p>　　第六章 可編程控制器(PLC)在CW6140機(jī)床改造中的應(yīng)用21</p><p>　　6.1 車床改造前后的對(duì)比21</p><p>　　6.2 以CW6140型普通車床為例，把繼電控制改造為PLC控制

8、22</p><p>　　6.21 改造分析22</p><p>　　6.22 電氣控制線路分析23</p><p>　　6.23 PLC及其程序設(shè)計(jì)24</p><p>　　第七章 結(jié)論與展望27</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p&g

9、t;<b>　　致謝30</b></p><p>　　PLC在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC在機(jī)械制造的設(shè)備控制中應(yīng)用非常廣泛，但在普通車床數(shù)控化改造中，用PLC作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件還是一個(gè)新的課題。隨著PLC技術(shù)、功能不斷完善，這將是一種發(fā)展趨勢。本文介紹

10、了關(guān)于PLC在機(jī)床電器控制中的應(yīng)用、車床結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式、PLC在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用，并以PLC在CW6140機(jī)床改造中的應(yīng)用為例解釋PLC在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞 ：機(jī)床，控制，車床，PLC，數(shù)控化</p><p>　　PLC On A Lathe CNC Retrofit</p><p><b>　　ABSTRACT&l

11、t;/b></p><p>　　PLC in the machinery manufacturing control is widely used, but in general the transformation of CNC Lathe, CNC system with the PLC as the core component is a new task. With the PLC technolo

12、gy, function continuously improved, it will be a trend.This paper describes on the PLC in the electrical machine control applications, turning the structure and movement forms, PLC-based reform in the CNC lathe in the ap

13、plications, and to adopt PLC semi-automatic transformation of C7632</p><p>　　KEY WORDS: machine tool, control, lathe, PLC, NC</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1機(jī)床控制的發(fā)展歷史<

14、;/p><p>　　在機(jī)床工業(yè)的發(fā)展過程中，提高機(jī)床的加工速度和加工精度，始終是人們努力解決的相互制約的兩大課題，也是推動(dòng)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力。電力拖動(dòng)控制、電力電子、檢測、計(jì)算機(jī)和控制理論的發(fā)展，為機(jī)床電氣控制系統(tǒng)不斷發(fā)展提供了物質(zhì)和科技條件。</p><p>　　20世紀(jì)40年代以前，機(jī)床的電氣控制主要采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的繼電器-接觸器控制。由于當(dāng)時(shí)的交流電動(dòng)機(jī)難以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，只能通過

15、皮帶、齒輪等機(jī)械機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速，因而機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時(shí)還限制了加工精度的提高。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)控制（如啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、變速等），并可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、聯(lián)鎖控制、異地控制等，因而大大提高了機(jī)床的自動(dòng)化水平，有助于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種控制系統(tǒng)技術(shù)簡單、易于掌握，至今仍被廣泛采用。 </p><p>　　繼電器-接觸器控制系統(tǒng)是由各種電器組成的，而這些電器的機(jī)械動(dòng)作壽命是有限

16、的，必須按時(shí)更換損壞的電器，以免影響系統(tǒng)的可靠性。另外，根據(jù)加工工藝的要求，需要改變控制邏輯關(guān)系時(shí)，必須修改線路，重新安裝配線，這對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的控制要求是很不適應(yīng)的。</p><p>　　20世紀(jì)40年代后，發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)、交磁放大機(jī)-電動(dòng)機(jī)等直流調(diào)速系統(tǒng)，以其優(yōu)良的調(diào)速性能，被廣泛用于大型機(jī)床的主拖動(dòng)和進(jìn)給拖動(dòng)系統(tǒng)中。不僅提高了機(jī)床的加工性能，還簡化了機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>&l

17、t;b>　　1.2機(jī)床控制現(xiàn)狀</b></p><p>　　近年來，由于電力電子器件及其變換技術(shù)的發(fā)展和矢量控制技術(shù)的應(yīng)用，交流調(diào)速系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，在調(diào)速性能上完全可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，加之性能可靠、維護(hù)方便，因而在星帶機(jī)床中逐步取代著直流調(diào)速系統(tǒng)。 </p><p>　　在機(jī)床的控制方面，今年出現(xiàn)的可編程控制器（PLC）已廣泛用于電氣控制系統(tǒng)中?？删幊炭刂破鞑粌H

18、可以按事先編好的程序進(jìn)行各種邏輯控制，還具有隨意編程、自動(dòng)診斷、通用性好、體積小、可靠性高的特點(diǎn)。因此，可編程控制器正逐步取代著繼電器－接觸器控制系統(tǒng)。 PLC在機(jī)械制造的設(shè)備控制中應(yīng)用非常廣泛,但在普通車床數(shù)控化改造中,用PLC作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件還是一個(gè)新的課題。隨著PLC技術(shù)、功能不斷完善,這將是一種發(fā)展趨勢。</p><p>　　第二章 可編程序控制器(PLC)簡介</p><p>

19、;　　2.1可編程序控制器的基本概況</p><p>　　2.1.1可編程序控制器的定義</p><p>　　可編程序控制器（Poogrannable Controller）簡稱為PC,但是由于個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)也簡稱為PC,為了區(qū)別,同時(shí)由于早期的可變程序控制旗幟是具有邏輯控制功能,因此人們?nèi)粤?xí)慣稱可編程序控制器為PLC(Programmable Logic

20、al Controller)．</p><p>　　1982年國際電工委員會(huì)在頒布可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中所作的定義為:可編程序控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng).它采用一種可編程序的存儲(chǔ)器,在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字或模擬式的輸入／輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體和具有

21、擴(kuò)充功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.12可編程序控制器的發(fā)展趨勢</p><p>　　由于工業(yè)生產(chǎn)隊(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)需求的多樣性，PLC的發(fā)展方向有兩個(gè)：</p><p>　　一是朝著小型、建議、價(jià)格低廉方向發(fā)展。單片及技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了PLC向緊湊型發(fā)展，體積減小，價(jià)格降低，可靠性不斷提高。這種小型的PLC可以廣泛取代繼電器控制系統(tǒng)，應(yīng)用于單機(jī)控制和小型

22、生產(chǎn)的控制，如OMRON公司的C20、C20P、C28P、C40P、C60P、C20H、C40H等。</p><p>　　二是朝著大型、高速、多功能方向發(fā)展。大型的PLC一般為多微處理器系統(tǒng)，有較大的存儲(chǔ)能力和功能強(qiáng)筋的輸入／輸出接口通過豐富的職能外設(shè)借口，可以實(shí)現(xiàn)流量、溫度、壓力、位置等閉環(huán)控制；通過網(wǎng)絡(luò)接口，可幾連不同類型的PLC和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局域網(wǎng)絡(luò)，適用于大型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 <

23、/p><p>　　2.2 可編程序控制器的分類及特點(diǎn)</p><p>　　2.21可編程序控制器的特點(diǎn)</p><p>　　一、為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求：</p><p>　　2.故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間

24、）短</p><p>　　二、任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：</p><p>　　1、偶發(fā)性故障：由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì)PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。</p><p>　　2、永久性故障：由于元器件不可

25、恢復(fù)的破壞而引起的故障。</p><p>　　3.功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣</p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。</p><p>　　4. 編程簡單、容易掌握</p><p>　　

26、目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語句表等編程語言。</p><p>　　5. 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及

27、施工的工作量</p><p>　　由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。</p><p>　　6. 體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便</p><

28、p>　　PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。</p><p>　　PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會(huì)（IEC）頒布了對(duì)PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境

29、下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。</p>&

30、lt;p>　　近年來，隨著PLC技術(shù)的發(fā)展, 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。在機(jī)床的實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中,為了提高機(jī)床加工的精度，對(duì)其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。</p><p>　　2.3 PLC的基本硬件及工作過程圖示</p><p>　　PLC的基本硬件框圖</p><p><b>　　PLC的工作過程</

31、b></p><p>　　第三章 普通車床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式及其控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1普通車床的結(jié)構(gòu)</p><p>　　普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床　　主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋

32、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低　　進(jìn)給箱：又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)，調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，可得到所需的進(jìn)給量或螺距，通過光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀架以進(jìn)行切削　　絲杠與光杠：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板

33、箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。</p><p>　　溜板箱：是車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成刀架直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過光杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過絲杠帶動(dòng)刀架作縱向直線運(yùn)動(dòng)，以便車削螺紋。</p><p>　　3.2車床的運(yùn)動(dòng)形式</p>

34、<p>　　車床的運(yùn)動(dòng)形式為切削運(yùn)動(dòng)</p><p><b>　　1、主運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由主軸通過卡盤或頂尖去帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，它承受車削加工時(shí)的主要切削功率。 </p><p><b>　　2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng) </b></p><p>　　車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀架的縱

35、向或橫向直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)形式有手動(dòng)和機(jī)動(dòng)兩種</p><p><b>　　3、輔助運(yùn)動(dòng) </b></p><p>　　刀架的快速移動(dòng)和工件的夾緊與放松</p><p><b>　　3.3車床的控制</b></p><p>　　3.31車床的控制特點(diǎn)</p><p>　　1、主

36、軸能在較大的范圍內(nèi)調(diào)速。 </p><p>　　2、調(diào)速的方法可通過控制主軸變速箱外的變速手柄來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3、 加工螺紋時(shí)，要求反轉(zhuǎn)退刀，這就要求主軸能夠正、反轉(zhuǎn)。主軸的正、反轉(zhuǎn)可通過采用機(jī)械方法如操作手柄獲得。</p><p>　　3.32車床控制的典型環(huán)節(jié)</p><p>　　1、主軸的正反轉(zhuǎn)控制 </p>

37、<p>　　2、主軸的點(diǎn)動(dòng)控制 </p><p>　　3、主軸電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)停車控制 </p><p>　　4、刀架快速移動(dòng)控制</p><p>　　5、 冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制 </p><p>　　6、主軸電動(dòng)機(jī)負(fù)載檢測及保護(hù)環(huán)節(jié) </p><p>　　第四章 車床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展</p><

38、;p>　　數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是隨著微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化元件、檢測等技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。30 年左右數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷史證明，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床不斷發(fā)展的原因是數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展    數(shù)控裝置的發(fā)展至今已經(jīng)歷了五代    1952 年，教控機(jī)床的出現(xiàn)是第一代，數(shù)控裝置采用了電子管、繼電器等元件構(gòu)成模擬電路    1959 年，出現(xiàn)了晶

39、體管，數(shù)控裝盆中廣泛采用晶體管和印刷線路板，構(gòu)成晶體管數(shù)字電路（分立元件） ，使體積縮小，進(jìn)入第二代    1965 年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，用它構(gòu)成集成數(shù)字電路作數(shù)控裝置．使體積更?。牡?，系統(tǒng)可靠性提高，發(fā)展到第三代    以上的機(jī)床數(shù)控裝置都是由元器件構(gòu)成的專用控制機(jī)，稱為硬件數(shù)控    1970 年，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)中／大規(guī)模

40、的集成電路．使小型計(jì)算機(jī)價(jià)格急劇下降，采用小型計(jì)算機(jī)來取代專用控制機(jī)，用編制在計(jì)算機(jī)內(nèi)的專用程序來控制機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了軟件控制．使控制功能既增強(qiáng)又更靈活，并提高系統(tǒng)的可靠性，這就進(jìn)入第四代，稱計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control 簡稱CNC ）    1974年以后，價(jià)廉的微處理器的出現(xiàn)</p><p>　　5.1機(jī)床數(shù)控改造的意義</p>

41、<p>　　5.11機(jī)床數(shù)控化改造原因</p><p>　　隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加速，因此對(duì)機(jī)床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速地適應(yīng)產(chǎn)品零件的變換。生產(chǎn)的需要促使了數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生，隨著電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控 機(jī)床迅速的發(fā)展起來。 從第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床（1952年 美國）問世至今，機(jī)床的數(shù)控化率在不斷的提高。

42、世界各工業(yè)國家已普遍生產(chǎn)和應(yīng)用，日本生產(chǎn)機(jī)床的數(shù)控化率在1988年就已達(dá)到70%。 我國從開放搞活以來，加快了數(shù)控機(jī)床技術(shù)的引進(jìn)，促使我國的機(jī)床數(shù)控技術(shù)的普及和發(fā)展。當(dāng)前普遍應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床，它綜合了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、測量技術(shù)和機(jī)械制造等方面的最新成果，是一種靈活高效的自動(dòng)化機(jī)床，是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品之一。各大企業(yè)不斷設(shè)置數(shù)控機(jī)床擴(kuò)大再生產(chǎn)和替換陳舊設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的普及率不斷提高，這種情況下，普通機(jī)床的數(shù)

43、控改造是否必要可從以下幾點(diǎn)說明。 數(shù)控機(jī)床可以較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問題，能夠穩(wěn)定的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是應(yīng)用數(shù)控機(jī)床還是受到其他條件的限制。⑴數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，對(duì)</p><p>　　5.12機(jī)床數(shù)控化的優(yōu)越性</p><p>　　一般說來，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性。 </p><p>　　（1）可以加

44、工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 </p><p>　?。?）可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。 </p><p>　?。?）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要工人修配。</p><p>　　（4）可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 </p><p>　　

45、（5）擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。 </p><p>　?。?降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場需求作出快速反應(yīng)等等。 </p><p>　　數(shù)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 </p><p>　　由于機(jī)床下游行業(yè)固定

46、資產(chǎn)投資連續(xù)幾年快速增長，國內(nèi)機(jī)電產(chǎn)品市場需求年均增長30％，帶動(dòng)了機(jī)床市場需求30%以上的增長。從2002年開始，我國就成為世界第一機(jī)床消費(fèi)大國。2004年國產(chǎn)金屬切削機(jī)床年產(chǎn)量達(dá)到38.94萬臺(tái)、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量5.19萬臺(tái)；2005年前三季度，我國金屬切削機(jī)床和數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量分別達(dá)到34.08萬臺(tái)和4.33萬臺(tái)。 </p><p>　　我國的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備大多數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且多數(shù)是役齡在

47、10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 </p><p>　　由于近幾年國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的高速發(fā)展，使原來進(jìn)口的高檔數(shù)控系統(tǒng)已不再滿足日新月異的產(chǎn)品需求，迫切需要更換最新的數(shù)控系統(tǒng)及軟件。 </p><p>　　我國自改革開放以來，很多企業(yè)從國

48、外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造。在這些項(xiàng)目中，大部分項(xiàng)目為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但是有的引進(jìn)項(xiàng)目由于種種原因，設(shè)備或生產(chǎn)線不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至癱瘓，使企業(yè)的效益受到影響，嚴(yán)重的使企業(yè)陷入困境。一些設(shè)備、有的生產(chǎn)線的產(chǎn)品銷路很好，但是因?yàn)樵O(shè)備故障不能達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)；有的因?yàn)槟芎母?、產(chǎn)品合格率低而造成虧損；有的已引進(jìn)較長時(shí)間，需要進(jìn)行技術(shù)更新。種種原因使有的設(shè)備不僅沒有創(chuàng)造財(cái)富，反而消耗著財(cái)富。 </p><p&

49、gt;　　這些不能使用的設(shè)備、生產(chǎn)線是個(gè)包袱，也是一批很大的存量資產(chǎn)，修好了就是財(cái)富。只要找出主要的技術(shù)難點(diǎn)，解決關(guān)鍵技術(shù)問題，就可以最小的投資盤活最大的存量資產(chǎn)，爭取到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這也是一個(gè)極大的改造市場。 </p><p>　　由于機(jī)床數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也已進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。 </p><p>　　其一是恢復(fù)原功能

50、，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)； </p><p>　　其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床； </p><p>　　其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新； </p><p>　　其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為

51、提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。</p><p>　　5.13機(jī)床數(shù)控化改造的意義</p><p>　　1）節(jié)省資金。 機(jī)床的數(shù)控改造同購置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購買新機(jī)床

52、60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。</p><p>　　2）性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度</p><p>　　3） 提高生產(chǎn)效率。 機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。</p><p>　　

53、5.2普通車床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對(duì)局部加以改進(jìn)而成（那些受資金等條件限制，而將傳統(tǒng)機(jī)床改裝成建議數(shù)控機(jī)床的另當(dāng)別論）。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足

54、、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求?，F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此，我們在對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近。</

55、p><p>　　改造的可行性分析通過以后，就可以針對(duì)某臺(tái)或某幾臺(tái)機(jī)床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括： </p><p>　　1、機(jī)械修理與電氣改造相結(jié)合 </p><p>　　一般來說，需進(jìn)行數(shù)控改造的機(jī)床，都需進(jìn)行機(jī)械修理。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因數(shù)控改造而需進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定數(shù)控改造與機(jī)械修理。機(jī)械性能的完好是數(shù)控改造成功的基礎(chǔ)。

56、</p><p>　　為配合數(shù)控改造而需進(jìn)行的機(jī)械大修改造的測量、計(jì)算、設(shè)計(jì)、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。同時(shí)對(duì)停機(jī)后需拆、改、加工的部分等應(yīng)事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與整個(gè)改造工作銜接得當(dāng)。 </p><p>　　2、新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) </p><p>　　根據(jù)每臺(tái)設(shè)備改造范圍不同，需事先設(shè)計(jì)接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配

57、置、互聯(lián)部分接點(diǎn)、參數(shù)測量點(diǎn)、維修位置等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中小連接點(diǎn)少，強(qiáng)弱電干擾最小，備有適當(dāng)裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時(shí)需自行制作轉(zhuǎn)換接口。 </p><p>　　合理的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是技術(shù)準(zhǔn)備工作的重要一環(huán)。改造工作涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、傳感等，因?yàn)轵?yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)新系統(tǒng)的考核，制定時(shí)必須實(shí)事求是，過高或過低的標(biāo)準(zhǔn)

58、都會(huì)對(duì)改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響。標(biāo)準(zhǔn)一旦確定下來，不能輕易修改，因?yàn)樗鼱可娴秸麄€(gè)改造工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。 </p><p>　　準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)入改造的實(shí)施階段。實(shí)施階段內(nèi)容按時(shí)間順序分為： </p><p>　?。?）原機(jī)床的全面保養(yǎng) </p><p>　　機(jī)床經(jīng)長期使用后，會(huì)不同程度地在機(jī)械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進(jìn)行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對(duì)機(jī)床作

59、一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對(duì)改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時(shí)作對(duì)比分析用。 </p><p><b>　　（2）原系統(tǒng)拆除 </b></p><p>　　原系統(tǒng)的拆除必須對(duì)照原圖紙，仔細(xì)進(jìn)行，及時(shí)在圖紙上作出標(biāo)記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程中也會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的欠缺之處，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與修正，拆下的系統(tǒng)及零件應(yīng)分門

60、別類，妥善保管。還有一定使用價(jià)值的，可作其他機(jī)床備件用。 </p><p>　?。?）改造的實(shí)施與調(diào)試 </p><p>　　機(jī)床改造應(yīng)按預(yù)先制定好的方案按先后順序進(jìn)行。 </p><p>　　調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進(jìn)行。調(diào)試人員應(yīng)頭腦冷靜，隨時(shí)記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護(hù)系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品

61、；各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程中心位置；能空載試驗(yàn)的，先空載后加載；能模擬試驗(yàn)的，先模擬后實(shí)動(dòng)；能手動(dòng)的，先手動(dòng)后自動(dòng)。 </p><p>　　驗(yàn)收工作應(yīng)聘請有關(guān)的人員共同參加，并按已制定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。驗(yàn)收工作包括： </p><p>　?。?）機(jī)床機(jī)械性能驗(yàn)收 </p><p>　　經(jīng)過機(jī)械修理和改造以及全面保養(yǎng)，機(jī)床的各項(xiàng)機(jī)械性能應(yīng)達(dá)到要求，幾何精度應(yīng)在規(guī)定的范圍

62、內(nèi)。 </p><p>　　（2）電氣控制功能和控制精度驗(yàn)收 </p><p>　　電氣控制的各項(xiàng)功能必須達(dá)到動(dòng)作正常，靈敏可靠。控制精度應(yīng)用系統(tǒng)本身的功能(如步進(jìn)尺寸等)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具(如激光干涉儀、坐標(biāo)測量儀等)對(duì)照檢查，達(dá)到精度范圍之內(nèi)。同時(shí)還應(yīng)與改造前機(jī)床的各項(xiàng)功能和精度作出對(duì)比，獲得量化的指標(biāo)差。 </p><p>　?。?）試件切削驗(yàn)收 </p&g

63、t;<p>　　可以參照國內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機(jī)床切削試件標(biāo)準(zhǔn)，在有資格的操作工、編程人員配合下進(jìn)行試切削。試件切削可驗(yàn)收機(jī)床剛度、切削力、噪聲、運(yùn)動(dòng)軌跡、關(guān)聯(lián)動(dòng)作等，一般不宜采用產(chǎn)品零件作試件使用。 </p><p>　　5.3車床數(shù)控改造時(shí)性能和精度的選擇</p><p>　　并不是所有的舊機(jī)床都可以進(jìn)行數(shù)控改造，機(jī)床的改造主要應(yīng)具備兩個(gè)條件：第一，機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛性。第

64、二，改造的費(fèi)用要合適，經(jīng)濟(jì)性好。在改裝車床前，要對(duì)機(jī)床的性能指標(biāo)做出決定。改裝后的車床能加工工件的最大回轉(zhuǎn)直徑以及最大長度、主電動(dòng)機(jī)功率等一般都不會(huì)改變。加工工件的平面度、直線度、圓柱度以及粗糙度等基本上仍決定于機(jī)床本身原有水平。主要有下述性能和精度的選擇需要在改裝前確定。</p><p>　　1）軸變速方法、級(jí)數(shù)、轉(zhuǎn)速范圍、功率以及是否需要數(shù)控制動(dòng)停車等。</p><p><b&g

65、t;　　2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：</b></p><p>　　進(jìn)給速度：Z向（通常為8～400mm/min）；X向（通常為2～100 mm/min）。</p><p>　　快速移動(dòng)：Z向（通常為1.2～4m/min）；X向（通常為1.2～3m/min）。</p><p>　　脈沖當(dāng)量：在0.025～0.005mm內(nèi)選取，通常Z向?yàn)閄向的2倍。</p>

66、<p>　　加工螺距范圍：包括能加工螺距類型（公制、英制、模數(shù)、徑節(jié)和錐螺紋等），一般螺距在10mm以內(nèi)都不難達(dá)到。</p><p>　　3）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式（一般都選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。</p><p>　　4）給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)是否需要改裝成滾珠傳動(dòng)。</p><p>　　5）刀架是否需要配置自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，若配置需要確定工位數(shù)。</p><

67、p>　　6）其他性能指標(biāo)選擇：</p><p>　　插補(bǔ)功能：車床加工需具備直線和圓弧插補(bǔ)功能。</p><p>　　刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償：為了保證一定的加工精度，一般需考慮設(shè)置刀補(bǔ)和間隙補(bǔ)償功能。</p><p>　　顯示：采用數(shù)碼管還是液晶或者顯示器顯示，顯示的位數(shù)多少等問題要根據(jù)車床加工功能實(shí)際需要確定，一般來說，顯示越簡單成本越低，也容易實(shí)現(xiàn)。</

68、p><p>　　診斷功能：為防止操作者輸入的程序有錯(cuò)和隨之出現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作，可在數(shù)控改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)加入必要的器件和軟件，使其能指示出機(jī)床出現(xiàn)故障或者功能失效的部分等，實(shí)現(xiàn)有限的診斷功能。</p><p>　　以上是車床數(shù)控改造時(shí)需要考慮的一些通用性能指標(biāo)，有的車床改造根據(jù)需要還會(huì)有些專門的要求，如車削大螺距螺紋、在惡劣的環(huán)境下工作的防塵干擾、車刀高精度對(duì)刀等，這個(gè)時(shí)候應(yīng)有針對(duì)性的專門設(shè)計(jì)。<

69、;/p><p>　　5.4 車床數(shù)控改造方案選擇</p><p>　　當(dāng)數(shù)控車床的性能和精度等內(nèi)容基本選定后，可根據(jù)此來確定改造方案。目前機(jī)床數(shù)控改造技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，專用化的機(jī)床數(shù)控改造系統(tǒng)所具備的性能和功能一般均能滿足車床的常規(guī)加工要求。因此，較典型的車床數(shù)控改造方案可選擇為：配置專用車床數(shù)控改造系統(tǒng)，更換進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)為滾珠絲杠傳動(dòng)、采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、配置脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)螺

70、紋加工功能、配置自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能。</p><p>　　通常的機(jī)床數(shù)控化改造步驟基本如下(1)舊設(shè)備基本評(píng)估(2)確定改造方案(3)落實(shí)改造投入資金(4)尋找委托單位，簽訂有關(guān)改造合同協(xié)議(5)整理消化機(jī)床現(xiàn)有資料、數(shù)據(jù)(6)現(xiàn)場測繪舊設(shè)備電氣、機(jī)械部件(7)對(duì)CNC、PLC、機(jī)床電氣、機(jī)械改造內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)、訂貨、制造(8)對(duì)機(jī)床其余機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、輔件進(jìn)行現(xiàn)場拆修、保養(yǎng)、更換(9)對(duì)機(jī)床改造部分

71、進(jìn)行現(xiàn)場施工、安裝和連接(10)機(jī)床聯(lián)調(diào)試驗(yàn)(11)修調(diào)恢復(fù)機(jī)床幾何精度、定位精度(12)機(jī)床及控制系統(tǒng)各部分功能聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，工作可靠性運(yùn)行(13)機(jī)床交檢查驗(yàn)收(14)機(jī)床試生產(chǎn)切削運(yùn)行</p><p>　　但對(duì)某些具體的車床還要具體分析已確定改造方案。</p><p>　　目前較典型的經(jīng)濟(jì)型專用車床數(shù)控改造系統(tǒng)具有下列基本配置和功能：</p><p>　　1）采用

72、單片微機(jī)為主控CPU，具有直線和圓弧插補(bǔ)、代碼編程、刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償功能、數(shù)碼管二坐標(biāo)同時(shí)顯示、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架控制、螺紋加工等控制功能。</p><p>　　2） 配有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量或控制精度一般為：Z為0.01mm，X向?yàn)?.005mm（要與相應(yīng)導(dǎo)程的絲杠相配套）。</p><p>　　3）加工程序大多靠面板按鍵輸入，代碼編制，掉電自動(dòng)保護(hù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)；可以對(duì)程序進(jìn)行現(xiàn)場編輯修

73、改和試運(yùn)行操作。</p><p>　　4）具有單步或連續(xù)執(zhí)行程序、循環(huán)執(zhí)行程序、機(jī)械極限位置自動(dòng)限位、超程報(bào)警，以及進(jìn)給速度程序自動(dòng)終止等各類數(shù)控基本功能。</p><p>　　5.5車床的操作要求</p><p>　　車床一般加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋等。 要求其動(dòng)作一般是X、Z向快進(jìn)、工進(jìn)、快退。加工過程中能進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)、車外圓與車螺紋等轉(zhuǎn)換;并且能進(jìn)行單步操作。&l

74、t;/p><p>　　PLC數(shù)控系統(tǒng)需解決的問題</p><p>　　車床的操作過程比較復(fù)雜，而PLC一般只適用于動(dòng)作的順序控制。要將PLC用于控制車床動(dòng)作，必須解決三個(gè)問題：</p><p>　　1）如何產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的信號(hào)及X、Z向動(dòng)作的協(xié)調(diào); 　</p><p>　　2）如何改變進(jìn)給系統(tǒng)速度;</p><p>　　

75、3）車螺紋如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)及螺紋導(dǎo)程的變化。</p><p>　　將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件組合，這些問題是可以解決的。</p><p>　　5.7數(shù)控系統(tǒng)的控制原理</p><p>　　普通車床數(shù)控化改造工作就是將刀架、X、Z向進(jìn)給改為數(shù)控控制。根據(jù)改造特點(diǎn)，伺服元件采用步進(jìn)電機(jī)，實(shí)行開環(huán)控制系統(tǒng)就能滿足要求。Z向脈沖當(dāng)量取0.01mm，X向脈沖當(dāng)量取

76、0.005mm。選用晶體管輸出型的PLC。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)由編程產(chǎn)生，通過程序產(chǎn)生不同頻率脈沖實(shí)現(xiàn)變速。X、Z向動(dòng)作可通過輸入手動(dòng)操作或程序自動(dòng)控制。車螺紋的脈沖信號(hào)由主軸脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，通過與門電路接入PLC輸入端，經(jīng)PLC程序變頻得到所需導(dǎo)程的脈沖。刀架轉(zhuǎn)位、車刀進(jìn)、退可由手動(dòng)或自動(dòng)程序控制。圖1為數(shù)控系統(tǒng)原理圖。</p><p>　　圖1 數(shù)控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　5.

77、8 機(jī)床電氣系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造的基本方法</p><p>　　利用PLC改造機(jī)床電氣系統(tǒng)，可大大簡化電氣線路。它的設(shè)計(jì)方法是，將各個(gè)電氣元件直接與PLC的各個(gè)輸入、輸出端口相連，元件之間的連接關(guān)系，以及各線圈的狀態(tài)由邏輯程序確定，元件之間不存在直接的串聯(lián)或并聯(lián)，所以線路簡單，而邏輯關(guān)系由程序確定，維護(hù)和設(shè)計(jì)比較容易。</p><p>　　5.81 PLC輸入、輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)確定<

78、/p><p>　　所設(shè)計(jì)的車床操作為：起點(diǎn)總停、Z、X向快進(jìn)、工進(jìn)、快退;刀架正、反轉(zhuǎn);手動(dòng)、自動(dòng)、單步、車螺紋轉(zhuǎn)換。因此，輸入需14點(diǎn)。根據(jù)圖1得輸出需9點(diǎn)。I/O連接圖如圖2所示（以三菱F1S-30MT）為例。</p><p><b>　　圖2 I/O連接圖</b></p><p>　　5.82 驅(qū)動(dòng)程序（梯形圖）設(shè)計(jì)</p>&

79、lt;p>　?。?）、總程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　手動(dòng)、自動(dòng)、單步、車螺紋程序的選擇采用跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)。圖3是總程序結(jié)構(gòu)框圖。若合上X12（X13、X14、X15斷開），其常閉斷開，執(zhí)行手動(dòng)程序;若X12斷開，X13全上，程序跳過手動(dòng)程序，指針到P0處，執(zhí)行自動(dòng)程序。</p><p><b>　　圖3 總程序框圖、</b></p><p

80、>　?。?）、手動(dòng)程序梯形圖設(shè)計(jì)</p><p>　　手動(dòng)程序、自動(dòng)程序需根據(jù)具體零件設(shè)計(jì)，這里僅以Z向快進(jìn)、工進(jìn)、快退的動(dòng)作為例加以說明。其梯形圖如圖4所示。 </p><p>　　圖4 Z向手動(dòng)程序梯形圖</p><p>　　在執(zhí)行手動(dòng)程序狀態(tài)下，按X0，Y1接通，作好起動(dòng)準(zhǔn)備。按X2，輔助繼電器M0接通。通過T63計(jì)時(shí)及Y2觸點(diǎn)組合，產(chǎn)生頻率為103/2

81、i的脈沖信號(hào)（i為計(jì)時(shí)時(shí)間，根據(jù)需要設(shè)定，單位為ms），驅(qū)動(dòng)Z向快進(jìn)。當(dāng)按下X3時(shí)（M0斷開），M1接通，M1與定時(shí)器T32組合使Y2產(chǎn)生頻率為103/2j的脈沖（j>i），由Y2輸出，實(shí)現(xiàn)工進(jìn)。按下X4時(shí)，M0、Y3同時(shí)接通，電機(jī)快速反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)快退。</p><p>　　第六章 可編程控制器(PLC)在CW6140機(jī)床改造中的應(yīng)用</p><p>　　6.1 車床改造前后的對(duì)比&

82、lt;/p><p>　　金屬切削加工是改變零件形狀的方法之一，從毛坯到成品，使零件加工成符合生產(chǎn)需要的形狀和尺寸。數(shù)控機(jī)床是以編程控制器（PLC）微處理器為核心的一種新型工業(yè)控制裝置，具有體積小、功能強(qiáng)、編程簡單、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將加工信號(hào)傳遞到機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，通過伺服系統(tǒng)按程序自動(dòng)進(jìn)行加工，檢測設(shè)置是由傳感器和傳動(dòng)電機(jī)組成，根據(jù)閉鎖系統(tǒng)反饋的信號(hào)來控制、修正運(yùn)動(dòng)部件的偏移量，保證了零件加工的精確度。由于數(shù)控機(jī)床是根

83、據(jù)控制器輸出的信號(hào)自動(dòng)按工藝完成所需的加工工作，減少了由操作人員接在普通機(jī)床加工時(shí)為保證零件按圖標(biāo)定的諸如直徑的上下偏差、長度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重復(fù)開停機(jī)、調(diào)整、測試等一系列浪費(fèi)時(shí)間的工作，并且保證產(chǎn)品質(zhì)量。以普通車床為例，將一根直徑40、長500毫米的坯料加工至直徑=36，精度要求不柱度為0.05毫米的軸。</p><p>　　普通車床車削時(shí)所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間T應(yīng)該為：</p>&

84、lt;p>　　由 n=1000×v／π×D=1000×100／3.14×40=796轉(zhuǎn)/分</p><p>　　式中：ｖ—車床主軸速度 D—工件坯料直徑</p><p>　　因： L=l+y+△=500+2+2=504毫米</p><p>　　式中：L—車刀所移動(dòng)的距離 y—吃刀距（毫米）

85、 </p><p>　　l—工件待加工長度 △—超出距（毫米）</p><p>　　T=L×h/s×n×t=504×2/0.8×796×2=0.79分鐘</p><p>　　式中：T—機(jī)動(dòng)時(shí)間 h—切削厚度</p><p>　　s—走刀量

86、 n—工件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)</p><p>　　t—切削深度 </p><p>　　除以上能以軸、轉(zhuǎn)速及走刀量等有據(jù)可依能算出的走刀時(shí)間外，其余的如為保證尺寸精度必須小心謹(jǐn)慎地給定進(jìn)給量前的刀尖與工件表面的對(duì)刀，然后以拖板的刻度為參考小心進(jìn)刀，試車一定長度后，停機(jī)檢測（最多為兩次），確信與圖紙的要求相符后才進(jìn)行車削，其中所需的時(shí)間只能按實(shí)際操作加上人為制定給出該項(xiàng)工

87、作所耗費(fèi)的工時(shí)，設(shè)定此所需的時(shí)間為0.5分鐘時(shí)，則普通車床的實(shí)際用時(shí)T′應(yīng)為：</p><p>　　T′=T +0.5=0.79+ 0.5=1.29（分鐘）</p><p>　　改裝（PLC）后的車床，轉(zhuǎn)由編程控制器（PLC）發(fā)出的信號(hào)完成所須的加工工序，由于車床的橫向進(jìn)給實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，程序應(yīng)為：以車刀刀尖為基準(zhǔn)點(diǎn)，控制車刀刀尖按指令給定的以主軸中心軸線為基準(zhǔn)進(jìn)到所需加工的軸的半徑距離時(shí)，

88、橫向進(jìn)給自鎖，依照信號(hào)進(jìn)行縱向切削工作，省去了由人工操作加工中所需的反復(fù)開停車及檢測用時(shí)，因此，從以上的加工一根簡單的φ40×500（毫米）的軸可以得出：如果改裝后數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速、切削用量等和普通車床相同，則數(shù)控機(jī)床所需的實(shí)際用時(shí)為</p><p>　　T″=0.79(分鐘)。</p><p>　　普通車床與改裝（PLC）可編程控制器后的車床的實(shí)際時(shí)間差為：</p>

89、<p>　　T′－T″=1.29－0.79=0.5(分鐘)</p><p>　　由此可見改裝（PLC）控制后車床的機(jī)動(dòng)時(shí)比普通車床的用時(shí)省卻了0.5分鐘，工效將近提高了一倍，對(duì)于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，不僅節(jié)省了大量的時(shí)間，還提高了控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性，為企業(yè)提供了更可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)保障，提高了經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　6.2 以CW6140型普通車床為例，把繼電控制改造為P

90、LC控制</p><p><b>　　6.21 改造分析</b></p><p>　　1）根據(jù)機(jī)床電氣控制原理圖（圖1）的控制狀態(tài)，選擇合適的PLC機(jī)型；</p><p>　　2）列出PLC輸入、輸出I/O分配表（表1、表2）；</p><p>　　3）畫出PLC控制電路接線圖（圖2）；</p><p

91、>　　4）畫出PLC梯形圖（圖3），并編制程序；</p><p>　　圖1 CW6140型普通車床電氣控制線路原理圖</p><p>　　6.22 電氣控制線路分析</p><p>　　CW6140型普通車床電氣控制線路原理圖如圖1所示。圖中分主電路、控制電路和照明、信號(hào)電路。</p><p><b>　　1、 主電路分析&

92、lt;/b></p><p>　　主電路中有兩臺(tái)電機(jī)，M1為主軸電機(jī)，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；M2為冷卻泵。</p><p>　　三相交流電源通過轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1引入，主軸電機(jī)M1由接觸器控制啟動(dòng)，熱繼電器FR1為主軸電機(jī)M1的過載保護(hù)。</p><p>　　冷卻泵電機(jī)M2由組合開關(guān)QS2控制啟動(dòng)和停止，熱繼電器FR2為它的過載保護(hù)。</p>

93、<p><b>　　2、 控制電路分析</b></p><p>　?。?）主軸電機(jī)的控制。當(dāng)按SB2時(shí)，接觸器KM1的線圈獲得電動(dòng)作，同時(shí)KM1的常開觸點(diǎn)閉合，KM3和KT得電，KM1和 KM3主觸點(diǎn)閉合時(shí)電機(jī)M1星形正轉(zhuǎn)降壓啟動(dòng)，當(dāng)KT延時(shí)約3~5S時(shí)，KT延時(shí)常閉觸點(diǎn)斷開使KM3失電，其星形接法主觸點(diǎn)斷開；KT延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合使KM2得電，其主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)M1從星形轉(zhuǎn)換為三

94、角形運(yùn)行。同理，按SB1時(shí)，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)（星形—三角形啟動(dòng)）。</p><p>　?。?）冷卻泵電機(jī)的控制。旋合組合開關(guān)QS2使冷卻泵電機(jī)M2啟動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　（3）照明電路分析?？刂谱儔浩鱐C的二次側(cè)輸出36V電壓，作為機(jī)床低壓照燈電源，EL為機(jī)床的低壓照明燈，由開關(guān)SA2控制。</p><p>　　6.23 PLC及其程序設(shè)計(jì)</p>

95、<p>　　3.3.1 PLC選型和I/O端口分配</p><p>　　根據(jù)以上機(jī)床主電路繼電控制要求分析，系統(tǒng)共需開關(guān)量輸入點(diǎn)5個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)4個(gè)，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)指標(biāo)，擬選用三菱公司的微型機(jī)FX2n—16MR機(jī)型，該機(jī)基本單元有8點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出，完全能滿足控制要求。輸入/輸出信號(hào)地址分配如表1和表2。</p><p>　　表1 輸入信號(hào)地址分配表</

96、p><p>　　表2輸出信號(hào)地址分配表</p><p>　　3.3.2 PLC控制電路接線圖</p><p>　　為了保證安全,系統(tǒng)外部設(shè)置了急?？刂齐娐?，SB6為電源供給按鈕，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，按下SB5，KM線圈失電，KM常開啟點(diǎn)斷開，PLC失去電源，機(jī)床停止工作。PLC控制電路接線如圖2所示。</p><p>　　圖2 PLC控制電路接

97、線圖</p><p>　　3.3.3 PLC程序設(shè)計(jì)： </p><p>　　當(dāng)按SB2時(shí)， X000的常開觸點(diǎn)閉合，Y000、Y003和T0得電，接觸器KM1的線圈獲得電動(dòng)作，同時(shí)KM1和 KM4主觸點(diǎn)閉合時(shí)電機(jī)M1星形正轉(zhuǎn)降壓啟動(dòng)，當(dāng)T0延時(shí)約3~5S時(shí)，T0延時(shí)常閉觸點(diǎn)斷開使KM4失電，其星形接法主觸點(diǎn)斷開；T0延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合使KM3得電，其主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)M1從星形轉(zhuǎn)換為三角形

98、運(yùn)行。同理，按SB1時(shí)，X001的常開觸點(diǎn)閉合, 接觸器KM2的線圈獲得電動(dòng)作,電機(jī)M1反轉(zhuǎn)（星形—三角形啟動(dòng)）。根據(jù)以上要求編制PLC控制梯形圖（圖3）及由梯形圖寫出PLC控制指令程序。</p><p>　　圖3 PLC梯形圖</p><p><b>　　編程如下:</b></p><p>　　LD X000</p>&

99、lt;p>　　OR Y000</p><p>　　ANI Y001</p><p><b>　　AND X002</b></p><p><b>　　AND X003</b></p><p><b>　　AND X004</b></p>&l

100、t;p><b>　　OUT Y000</b></p><p><b>　　LD X001</b></p><p><b>　　OR Y001</b></p><p><b>　　ANI Y000</b></p><p><b>

101、　　AND X002</b></p><p><b>　　AND X003</b></p><p><b>　　AND X004</b></p><p><b>　　OUT Y001</b></p><p><b>　　LD Y000</

102、b></p><p><b>　　OR Y001</b></p><p><b>　　MPS</b></p><p><b>　　ANI Y002</b></p><p><b>　　OUT TO</b></p><p&g

103、t;<b>　　K30</b></p><p><b>　　MRO</b></p><p><b>　　LD TO</b></p><p><b>　　OR Y002</b></p><p><b>　　ANB</b><

104、/p><p>　　ANI Y003</p><p>　　OUT Y002</p><p><b>　　MPP</b></p><p><b>　　ANI TO</b></p><p>　　ANI Y002</p><p><b>

105、　　OUT Y003</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　采用簡易編程器或設(shè)置有三菱PLC開發(fā)軟件的電腦，把編制的程序輸入固化到可編程控制器的存儲(chǔ)器內(nèi)，并進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，直到完全達(dá)到要求的控制功能為止。</p><p><b>　　第七章 結(jié)論與展望</b></p>

106、;<p>　　我國目前機(jī)床總量380余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺(tái)，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備

107、絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 　</p><p>　　數(shù)控車床在我國機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用正在迅速發(fā)展，但高精度數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，而且在實(shí)際生產(chǎn)中有大量形狀不太復(fù)雜、精度要求一般的

108、零件，這就需要精度一般的數(shù)控車床加工。同時(shí)，我國現(xiàn)有大量可用的普通車床，對(duì)這些車床進(jìn)行數(shù)控化改造是用少的投資來提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑。以前車床數(shù)控化改造用的是Z80、8031芯片作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，它的價(jià)格較貴且系統(tǒng)較復(fù)雜。用PLC作為車床的數(shù)控系統(tǒng)，有成本低、系統(tǒng)簡單、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，必將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　在進(jìn)行機(jī)床PLC改造的過程中，在完成主要的控制要求設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，應(yīng)該附加考慮

109、利用PI刀程序控制的功能特點(diǎn)，通過編寫邏輯程序和添加少量電氣元器件的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)床設(shè)備故障的自診斷和及時(shí)的處理，這樣，可以提高機(jī)床的可靠性，提升機(jī)床的工作效率，改善機(jī)床的自動(dòng)化程度。</p><p>　　我國是一個(gè)機(jī)床生產(chǎn)和應(yīng)用大國，但數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用水平還不高，嚴(yán)重制約著我國制造業(yè)水平的提高。國際上的相關(guān)開發(fā)計(jì)劃對(duì)我國的數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)也帶來了機(jī)遇。只有選擇合適的PLC才能使定位達(dá)到預(yù)期的效果

110、。制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對(duì)21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張攀峰,張開生,郭國法.基于PLC控制的皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息.2005（15）[2] 戴一平.可編程序控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004[1] 廖常初

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