cw6163系列普床改數(shù)控機床的plc編程

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引 言4</b></p><p><b>　　第一章 概述5</b></p><p>　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)的簡介5</p><p>　　1.1.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢5</p>

2、<p>　　1.1.2數(shù)控（NC）階段5</p><p>　　1.2.3計算機數(shù)控（CNC）階段5</p><p>　　1.2 PLC簡介6</p><p>　　1.2.1 PLC定義6</p><p>　　1.2.2PLC的結構與組成6</p><p>　　1.2.3PLC的工作原理6<

3、;/p><p>　　1.3 PLC和NC的關系6</p><p>　　第二章 CK6163數(shù)控機床的整體設計7</p><p>　　2.1 CK6163的總體結構介紹7</p><p>　　2.2數(shù)控機床的整體設計7</p><p>　　第三章 數(shù)控系統(tǒng)選用8</p><p>　　3.1

4、開環(huán)步進伺服系統(tǒng)：8</p><p>　　3.2閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：8</p><p>　　3.3半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：9</p><p>　　第四章 數(shù)控機床強電控制10</p><p>　　4.1主軸電機的控制。10</p><p>　　4.2 變頻器、變頻電機：11</p><p>　

5、　4.3、 潤滑系統(tǒng)的控制13</p><p>　　4.3.1強電線路圖13</p><p>　　4.3.2控制電路13</p><p>　　4.3.3潤滑系統(tǒng)控制順序方框圖15</p><p>　　4.4、 冷卻電機控制15</p><p>　　4.5 . 刀臺電機15</p><p&

6、gt;　　第五章 數(shù)控機床的邏輯控制16</p><p>　　5.1 啟動時PLC程序設計：16</p><p>　　5.2、主軸的邏輯控制17</p><p>　　5.2.1、主軸變速過程如下：17</p><p>　　5.2.2主軸速度控制S功能17</p><p>　　5.2.3.主軸正轉、反轉、停止

7、功能17</p><p>　　5.3變頻器的邏輯控制18</p><p>　　5.4刀臺控制20</p><p>　　5.5潤滑系統(tǒng)的PLC22</p><p>　　5.5.1潤滑系統(tǒng)的控制順序簡介22</p><p>　　5.5.2滑系統(tǒng)的故障監(jiān)控22</p><p>　　5.5.

8、3 潤滑系統(tǒng)的PLC控制梯形圖23</p><p><b>　　結論24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　附件27</b></p>

9、<p>　　CW6163系列普床改數(shù)控機床的PLC編程</p><p>　　摘 要 本文主要是將傳統(tǒng)的CW6163車床的電氣控制系統(tǒng)改造成為數(shù)字控制的開環(huán)控制系統(tǒng)。改造后的系統(tǒng)是以單片機系統(tǒng)為控制模塊，以步進電機為驅動執(zhí)行元件。實現(xiàn)X軸和Z軸的兩坐標聯(lián)動以及對刀具的自動選取。同時能夠進行直線和圓弧的插補；工件在一次安裝后，完成多道工序的加工，通過編寫不同的程序完成各種較為復雜零件的加工。</p

10、><p>　　數(shù)控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙、功率大、便于操作和維修，機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。</p><p>　　通過對CW6163普通車床的數(shù)控改造，使其加工精度明顯提高，定位準確可靠，操作方便，

11、性能價格比高。這種方法對中小企業(yè)設備的數(shù)控改造有一定的借鑒與推廣作用。本次改造主要針對車床的主軸系統(tǒng)、刀架系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、反饋環(huán)節(jié)、電器控制柜以及數(shù)控系統(tǒng)進行了改造，改造方法簡單、改造操作步驟便于實施。而且掌握了一些CAM、CAD等制圖軟件的應用和論文的撰寫格式，這篇論文對我四年的大學學習的一次全面總結。 </p><p>　　關鍵詞 數(shù)控機床 變頻器 CNC PLC 數(shù)控化改造 </p>

12、<p>　　The PLC Programming Of CW6163 Series Plain Lathe To CNC</p><p>　　Abstract This paper mainly is that the traditional CW6163 lathe electricity control system is reformed the numerical control the o

13、pen-loop control system. After the reform system is take the monolithic integrated circuit system as the control module, Take step-by-steps the electrical machinery as the actuation functional element. Realizes the X axi

14、s and the Z axis two coordinates linkage are as well as to the cutting tool automatic selection. At the same time can carry on the straight line and t</p><p>　　A new numerical control lathe should reach in t

15、he design: There is high quiet dynamic rigidity; the coefficient of friction between the vice sport is little, the transmission has no interval; the power is large; Easy to operate and maintenance. Lathe numerical contro

16、l should try one's best and reach and require while being above-mentioned when the transformation. Can't think and link numerical control device and ordinary lathe together and reach numerical control request of

17、lathe, Also should ca</p><p>　　This paper introduced a CW6163 alteration method of numerical control lathe. This alteration leads the machining precision sharply improved. This positioning is precise and rel

18、iable , and the manipulation is convenient, finally the price is much cheaper. This method is worthy to popularize for reference. The transformation of the main response to the lathe spindle system, cutting tool system,

19、the feed system and the feedback link, electrical control cabinet and the NC system is revamped; the met</p><p>　　Key Words CNC machine tools converter CNC PLC numerical control system</p>&

20、lt;p><b>　　引 言</b></p><p>　　由于市場競爭日趨激烈，產品更新極為迅速。隨著重工業(yè)業(yè)以及輕工消費品生產的高速增長，中小批量零件的生產及復雜零件越來越多，精度要求也越來越高，這就要求加工設備具有很高的效率和加工精度。而傳統(tǒng)的普通機床已遠遠不能滿足現(xiàn)代生產的需要。</p><p>　　隨著現(xiàn)代計算機技術和自動控制的飛速發(fā)展，信息處理功能

21、不斷提高，而價格不斷降低。這使得計算機在機械制造行業(yè)得以廣泛的應用。以數(shù)控技術為核心的現(xiàn)代制造技術，以微電子技術為基礎，將傳統(tǒng)的機械制造技術與現(xiàn)代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術有機地結合在一起，構成高度信息化、高柔性、高度自動化的制造系統(tǒng)。微機控制的數(shù)控機床以其高精度、高柔性及適合加工復雜零件的性能，正好滿足當今市場競爭的需要。計算機數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC，可根據(jù)不同的指令進行不同方式的信息處理。由于計算機可完全由軟件來確定數(shù)字信息

22、的處理過程，從而使機床具有真正的柔性，并可以處理硬件邏輯電路難以處理的復雜信息，使機床控制系統(tǒng)的性能和可靠性大大提高。</p><p>　　以數(shù)控機床為代表的數(shù)控設備的生產與應用水平反映了一個國家的機械與電子水平。它的推廣應用對于提高勞動生產率和產品質量，改變我國制造技術落后的狀況起著極為重要的作用。</p><p>　　本文主要是將傳統(tǒng)的CW6163車床的電氣控制系統(tǒng)改造成為數(shù)字控制的開

23、環(huán)控制系統(tǒng)。改造后的系統(tǒng)是以單片機系統(tǒng)為控制模塊，以步進電機為驅動執(zhí)行元件。實現(xiàn)X軸和Z軸的兩坐標聯(lián)動以及對刀具的自動選取。同時能夠進行直線和圓弧的插補；工件在一次安裝后，完成多道工序的加工，通過編寫不同的程序完成各種較為復雜零件的加工。</p><p>　　數(shù)控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙、功率大、便于操作和維修，機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置

24、與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)的簡介</p><p>　　1.1.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢</p><p>　　1946年誕生了世界上第一臺電

25、子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產生了質的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經歷了兩個階段和六代的發(fā)展。</p><p>　　1.1.2數(shù)控（NC）階段（1952～1970年）</p>

26、;<p>　　早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（Hard-wired NC），簡稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經了三代，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。</p&g

27、t;<p>　　1.2.3計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年～現(xiàn)在）</p><p>　　到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段（把計算機前面應有的"通用"兩個字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件--運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊

28、芯片上，稱之為微處理器（Microprocessor），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。</p><p>　　到1974年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算

29、機數(shù)控?！　〉搅?990年，PC機（個人計算機，國內習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段?！　】傊?，計算機數(shù)控階段也經歷了三代。即1970年的第四代--小型計算機；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC（國外稱為PC-Based）?！　∵€要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即CNC）了，而我國仍習慣稱數(shù)控（NC）。所以我們日常講的&

30、quot;數(shù)控"，實質上已是指"計算機數(shù)控"了。</p><p>　　1.2 PLC簡介</p><p>　　1.2.1 PLC定義</p><p>　　可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程

31、序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。</p><p>　　1.2.2PLC的結構與組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸

32、出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。 </p><p>　　1.2.3PLC的工作原理</p><p>　　PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 </p><p>　　(1)每次掃描過程。集中對輸入信號進行采

33、樣。集中對輸出信號進行刷新。</p><p>　　(2)輸入刷新過程。當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。</p><p>　　(3)一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。</p><p>　　(4)元件映象寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 </p>&l

34、t;p>　　(5)掃描周期的長短由三條決定。① CPU執(zhí)行指令的速度 ② 指令本身占有的時間③ 指令條數(shù) </p><p>　　1.3 PLC和NC的關系 </p><p>　　PLC用于通用設備的自動控制，稱為可編程控制器。PLC用于數(shù)控機床的外圍輔助電氣的控制，稱為可編程序機床控制器。因此，在很多數(shù)控系統(tǒng)中將其稱之為PMC（programmable machine tool co

35、ntroller）。數(shù)控系統(tǒng)有兩大部分，一是NC、二是PLC，這兩者在數(shù)控機床所起的作用范圍是不相同的。可以這樣來劃分NC和PLC的作用范圍：</p><p>　　(1)實現(xiàn)刀具相對于工件各坐標軸幾何運動規(guī)律的數(shù)字控制。這個任務是由NC來完成；</p><p>　　(2)機床輔助設備的控制是由PLC來完成。它是在數(shù)控機床運行過程中，根據(jù)CNC內</p><p>　　

36、部標志以及機床的各控制開關、檢測元件、運行部件的狀態(tài)，按照程序設定的控制邏輯對諸如刀庫運動、換刀機構、冷卻液等的運行進行控制。</p><p>　　在數(shù)控機床中這兩種控制任務，是密不可分的，它們按照上面的原則進行了分工，同時也按照一定的方式進行連接。NC和PLC的接口方式遵循國際標準“ISSO 4336-1981(E)機床數(shù)字控制－數(shù)控裝置和數(shù)控機床電氣設備之間的接口規(guī)范”的規(guī)定，接口分為四種類型：</p&

37、gt;<p>　　(1)與驅動命令有關的連接電路；</p><p>　　(2)數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)和測量傳感器間的連接電路；</p><p>　　(3)電源及保護電路； </p><p>　　(4)通斷信號及代碼信號連接電路；</p><p>　　第二章 CK6163數(shù)控機床的整體設計</p><p>　

38、　2.1 CK6163的總體結構介紹</p><p>　　本機床包括床身、主軸箱、床鞍、Z向進給、尾座等幾大部分；底座為分體式結構，剛性足工藝性好；機床縱向和橫向導軌滑動副采用TSF貼塑對淬硬磨削導軌配合，摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)之差不大，使之具有良好的耐磨性及可靠的伺服性；滑動面及滾珠絲杠副采用集中自動潤滑系統(tǒng)，確保了各重要部件都能工作在良好的潤滑狀態(tài)之下；自動刀架為立式四工位，免抬起，換刀快速方便；卡盤為手

39、動也可選用電動卡盤或液壓卡盤；尾座為液壓尾座；采用半防護裝置，裝卸工件方便，操作面板可根據(jù)需要很方便地調整位置。</p><p>　　2.2數(shù)控機床的整體設計</p><p>　　a、采用單片微機為主控CPU，具有直線和圓弧插補、代碼編程、刀具補償和間隙補償功能、數(shù)碼管二坐標同時顯示、自動轉位刀架控制、螺紋加工等控制功能。</p><p>　　b、配有步進電機驅動系

40、統(tǒng)，脈沖當量或控制精度一般為：Z為0.01mm，X向為0.005mm（要與相應導程的絲杠相配套）。</p><p>　　c、加工程序從面板按鍵輸入，代碼編制，電自動保護存儲器存儲；可以對程序進行現(xiàn)場編輯修改和試運行操作。</p><p>　　d、具有單步或連續(xù)執(zhí)行程序、循環(huán)執(zhí)行程序、機械極限位置自動限位、超程的報警，以及進給速度程序自動終止等各類數(shù)控基本功能</p><

41、p>　　對于普通機床的經濟型數(shù)控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于CW6163要求車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動連續(xù)控制系統(tǒng)。 （2）伺服進給系統(tǒng)的改造設計 數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。 因為開環(huán)控制具有結構簡單、設計制造容易、

42、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。所以，本設計決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 （3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設計 任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能,有了硬件，軟件才能有效地運行。</p><p>　　第三章 數(shù)控系統(tǒng)選用</p><p>　　市場上系統(tǒng)廠家很多，性能大同小異。按控制環(huán)路分有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。

43、</p><p>　　3.1開環(huán)步進伺服系統(tǒng)：</p><p>　　此類數(shù)控系統(tǒng)以其價格低廉、維修相對簡單的優(yōu)點在市場上得到廣泛的應用。由于其存在驅動力矩小、無位置反饋、精度低等原因而退出數(shù)控系統(tǒng)的主流地位。在我國，經濟型數(shù)控機床一般采用此類系統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.01。系統(tǒng)結構如圖3.1下：</p><p>　　圖3.1 開環(huán)步進伺服系統(tǒng)</p><

44、;p>　　3.2閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：</p><p>　　此類數(shù)控系統(tǒng)裝有位置反饋元件，插補指令值與反饋值進行比較，根據(jù)其差值進行誤差修正。閉環(huán)系統(tǒng)可以消除機械傳動部分的誤差給加工精度帶來的影響，可以達到很高的精度。但是由于機械誤差的非線性很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使系統(tǒng)的設計調整相對困難。其主要應用于精度要求很高的超精機床。控制結構示意圖如圖3.2下：</p><p>　　圖3.2閉環(huán)數(shù)控

45、系統(tǒng)</p><p>　　3.3半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：</p><p>　　半閉環(huán)控制方式其閉環(huán)環(huán)路短，位置反饋元件安裝在伺服電機軸端或絲杠端部，用于精確控制電機的角度和速度，然后通過精密滾珠絲杠等機械傳動結構實現(xiàn)直線位移。因此可獲得穩(wěn)定的控制特性，達到較高的位置增益而不產生振蕩。傳動鏈上有規(guī)律的誤差可以達到補償，如螺距及間隙誤差等。因此半閉環(huán)控制得到廣泛的應用。系統(tǒng)分辨率0.001?？刂平Y構示

46、意圖如圖3.3下：</p><p>　　圖3.3 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，主要有FANUC 0i系列、西門子802系列、三菱50L系列等。根據(jù)價格合理、技術先進、可靠性高的原則來選擇數(shù)控系統(tǒng)。經綜合考慮選用高品質、高可靠、高性能價格比的FANUC POWER MATE 0i數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)分辨率0.001，控制軸數(shù)2軸，可控制兩臺伺服電機（α6、α12）

47、實現(xiàn)XZ向插補運動，可車削端面、外圓、錐度、圓弧面；主軸接口2軸，可控制變頻器實現(xiàn)主軸調速；內置PLC簡化了外部接線，提高整機的可靠性；圖形功能，實現(xiàn)加工時刀具軌跡預覽和模擬，顯示運行時的故障、伺服波形使維修更方便；通過RS232與PC機相連，實現(xiàn)加工程序的上傳與下載；配置主軸編碼器能加工多種型式螺紋工件</p><p>　　第四章 數(shù)控機床強電控制</p><p>　　4.1主軸電機

48、的控制。</p><p>　　當按SB2時，接觸器KM1的線圈獲得電動作，同時KM1的常開觸點閉合，KM3和KT得電，KM1和 KM3主觸點閉合時電機M1星形正轉降壓啟動，當KT延時約3-5S時，KT延時常閉觸點斷開使KM3失電，其星形接法主觸點斷開；KT延時常開觸點閉合使KM2得電，其主觸點閉合，電機M1從星形轉換為三角形運行。同理，按SB1時，電機M1反轉（星形—三角形啟動）。 </p><

49、;p>　　根據(jù)以上機床主電路繼電控制要求分析，系統(tǒng)共需開關量輸入點5個，開關量輸出點4個，考慮系統(tǒng)的經濟性和技術指標，擬選用三菱公司的微型機FX2n—16MR機型，該機基本單元有8點輸入，8點輸 出，完全能滿足控制要求。輸入/輸出信號地址分配如表4.1表4.2。 </p><p>　　表4.1 輸入信號地址分配表表 表4.2 輸出信號地址分配表</p>

50、<p>　　為了保證安全,系統(tǒng)外部設置了急?？刂齐娐?，SB6為電源供給按鈕，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，按下SB5，KM線圈失電，KM常開啟點斷開，PLC失去電源，機床停止工作。PLC控制電路接線如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 PLC控制電路接線</p><p>　　4.2 變頻器、變頻電機：</p><p>　　變頻調速控制：變頻器調頻范圍一般在

51、1～400Hz，低速段機械特性較差，在低頻5Hz以下電機輸出扭矩較小。由于無速度反饋功能速度脈動較高。在低速切削時易產生主軸輸出扭矩不夠和主軸速度下降。從表4.3變頻電機特性曲線可以看出，變頻電機在150轉（5Hz）以下運行時特性較軟，在150～1500轉范圍內運行扭矩輸出平穩(wěn)。合理選擇電機的運行區(qū)間完全可以滿足技術要求。根據(jù)要求調速范圍為1：3，我們選擇電機的范圍為500～1500轉，其運行區(qū)間被恒扭矩區(qū)完全覆蓋，可以滿足設計要求.。

52、</p><p>　　表4.3 變頻電機特性曲線</p><p>　　變頻器信號連接：選擇三肯SANKEN公司SAMCO-i系列變頻器為交流變頻調速裝置，其控制參數(shù)可通過鍵盤、液晶顯示屏進行設定。其外部接線圖如圖4.3：</p><p>　　頻圖4.3變器的接線圖 </p><p>　　選擇三菱公司FX2N-24MR型PLC。PLC的COM端

53、是輸入電路的公共端，COM1、COM2、COM3分別是輸出Y0~Y3、Y4~Y7、Y10~Y13的公共端，應與變頻器數(shù)字信號公共端相連。PLC是繼電器輸出類型，變頻器的輸出端DRV、UPF、OLW是額定值為24V/50Ma的急電極開路輸出，可與輸入端直接相連。</p><p><b>　　轉速的時間設定</b></p><p>　　變頻器的功能指令碼CD068=1,選

54、擇JOG為點動輸入端，使2速、3速輸入端2DF、3DF、可得到轉速1~4;CD068=2時使用2DF、3DF和JOG端，可得到表7-1中的轉速1~8。變頻器的外部輸入觸電接通時相應的輸入信號為1，1~8速的頻率可用功能指令CD029~CD036來設定。</p><p><b>　　加減速時間的設定</b></p><p>　　第2、第3加減速時間選擇端AD2、AD3和

55、正、反轉輸入端FR、RR配合可以選擇四種正、反轉加/減速時間，見表4.4。1~4號加速、減速時間分別用功能指令碼CD019~CD022、CD023~CD026來設定,加速器基準頻率用CD018來設定。例如設定基準頻率CD018=50Hz,如果設1號加速時間CD019=5s，則其加速梯度為50/5=10Hz。</p><p>　　表4.4 加速度的設定</p><p>　　(3)“頻率一致”

56、輸出端的設定</p><p>　　使用功能指令碼CD063、CD056、CD057可使變頻器的“頻率一致”輸出端UPF在設定的1~8速中某一轉速到達設定值時輸出低電平（相當于觸電接觸）。</p><p>　　(4)過載報警信號的設定</p><p>　　使用功能指令碼CD048、CD064可設定過載報警電流值。變頻器在過載報警輸出端的輸出電流超出設定值時，輸出低電平

57、。</p><p>　　4.3、 潤滑系統(tǒng)的控制</p><p>　　4.3.1圖4.4為強電電路圖</p><p>　　各圖形符號的說明如下：</p><p>　　KM4: 電磁接觸器（工作電壓為AC22V） </p><p>　　M4: 潤滑電動機</p><p>　　圖4.4 潤滑強

58、電電路圖</p><p><b>　　4.3.2控制電路</b></p><p>　　選擇三菱公司的PLC，圖4.5所示為潤滑控制系統(tǒng)的PLC控制電路圖，各圖形符號的說明如下：</p><p>　　M1、M2、M18、M2、CNC裝置信號電纜插座 ，括號內的數(shù)字為插腳編號。</p><p>　　RV: 輸入信號接收器&

59、lt;/p><p>　　DV: 輸出信號驅動器</p><p>　　QF4: 潤滑電動機過載保護自動斷路器（過載時自動斷開）</p><p>　　SP2: 潤滑油路壓力開關（工作壓力正常時接通）</p><p>　　SL: 潤滑油液面開關（潤滑油不足時接通）</p><p>　　SB8: 運轉準備按鈕（位于機床控制面板

60、上，用于指示機床運行準備狀態(tài)）</p><p>　　HL1: 機床報警指示發(fā)光二極管（位于機床操作面板上，用于指示機床報警狀態(tài)）</p><p>　　KA4: 瞬時通斷繼電器（用于啟動電磁接觸器）</p><p>　　圖為強電線路圖，各圖形符號的說明如下：</p><p>　　KM4: 電磁接觸器（工作電壓為AC22V）</p>

61、<p>　　M4: 潤滑電動機</p><p>　　圖4.5 潤滑控制系統(tǒng)的PLC控制電路</p><p>　　4.3.3潤滑系統(tǒng)控制順序方框圖（見圖4.6）</p><p>　　圖4.6控制順序方框圖</p><p>　　4.4、 冷卻電機控制</p><p>　　三相電源經斷路器QF4、KM3接入冷卻

62、電機。通過機床操作面板冷卻啟停開關和M08、M09指令可對冷卻電機的啟停進行控制。</p><p>　　4.5 . 刀臺電機</p><p>　　三相電源經斷路器QF5、KM4、KM5接入刀臺電機。KM4控制刀臺電機正轉，KM5控制刀臺電機反轉。</p><p>　　具體電路及接線圖詳見附圖：</p><p>　　第五章 數(shù)控機床的邏輯控制

63、</p><p>　　5.1 啟動時PLC程序設計： </p><p>　　當按SB1時， X000的常開觸點閉合，Y000、Y003和T0得電，接觸器KM1的線圈獲得電動作，同時KM1和 KM4主觸點閉合時電機M1星形正轉降壓啟動，當T0延時約3~5S時，T0延時常閉觸點斷開使KM4失電，其星形接法主觸點斷開；T0延時常開觸點閉合使KM3得電，其主觸點閉合，電機M1從星形轉換為三角形運行

64、。同理，按SB1時，X001的常開觸點閉合, 接觸器KM2的線圈獲得電動作,電機M1反轉（星形—三角形啟動）。根據(jù)以上要求編制PLC控制梯形圖（圖5.1）及由梯形圖寫出PLC控制指令程序。</p><p><b>　　編程如下:</b></p><p>　　LD X000</p><p>　　OR Y000</p>&

65、lt;p>　　ANI Y001</p><p>　　AND X002</p><p>　　AND X003</p><p>　　AND X004</p><p>　　OUT Y000 </p><p>　　LD X001</p><p>　　OR Y001

66、</p><p>　　ANI Y000</p><p>　　AND X002</p><p>　　AND X003</p><p>　　AND X004</p><p>　　OUT Y001</p><p>　　LD Y000</p>&l

67、t;p>　　OR Y001</p><p><b>　　MPS</b></p><p>　　ANI Y002圖5.1 電動機啟動PLC梯形</p><p><b>　　OUT TO</b></p><p><b>　　K30</b>&

68、lt;/p><p><b>　　MRO</b></p><p>　　LD TOMPP</p><p>　　OR Y002ANI TO</p><p>　　ANBANI Y002</p><p>　　ANI Y003

69、OUT Y003</p><p>　　OUT Y002END　</p><p>　　5.2、主軸的邏輯控制</p><p>　　本機床采用四段無級變速，利用M接口實現(xiàn)主軸機械分段換檔，利用S接口實現(xiàn)速度控制。根據(jù)ISO M功能代碼的表述，用M41、M42、M43、M44分別代表105-35 268-89.3 592.5-

70、197.5 1500-500四個機械檔位。則其控制流程如下：</p><p>　　5.2.1、主軸變速過程如下：</p><p>　　輸入M41(M42、M43、M44),主軸在變頻電機的帶動下低速正反擺動,此時對應的換檔油缸得電推動變速齒輪進行換檔。當變速油缸上方的接近開關給出齒輪到位信號后，換檔結束。輸入M03、S100主軸即以100r/min的速度正轉，輸入M04、S150主軸即以

71、150r/min的速度反轉，輸入M05主軸停。</p><p>　　5.2.2主軸速度控制S功能</p><p>　　通過數(shù)控系統(tǒng)的模擬量接口來完成。其輸出與主軸速度相對應的＋10V 到－10V或＋10V連續(xù)可調模擬量，與變頻器結合實現(xiàn)主軸速度的控制。</p><p>　　5.2.3.主軸正轉、反轉、停止功能</p><p>　　使用M功能的

72、M03、M04、M05代碼來實現(xiàn)。執(zhí)行M03、M04、M05指令時，CNC通知PLC來完成M代碼的譯碼工作，相應的輸出口動作通 圖5.2主軸控制 知變頻器控制電機實現(xiàn)正轉、反轉、停止。</p><p>　　M03指令 PLC譯碼 正轉繼電器吸合 變頻器正轉使能接通 返回M03指令結束信號，如上圖5.2。</p

73、><p>　　5.3變頻器的邏輯控制</p><p>　　設定加/減基準頻率為50Hz設定1、2、4號加減速時間分別為20s、10s、5s,加減速梯度分別為2.5Hz/s、5 Hz/s、z/s。0～2s時間設第1加速時間，2～4s設第4加速時間，4～8設第2加速時間，20～23s設第4加速時間，23～24s為第4減速時間。</p><p>　　用變頻器JOG、2速、3速

74、三個輸入控制8擋頻率，設定其中2、3、5、7號轉速的頻率分別為10 Hz/s、15 Hz/s、25 Hz/s、35 Hz/s。根據(jù)控制設計梯形圖（圖5.3）</p><p>　　圖5.3變頻器的PLC控制</p><p><b>　　變頻器的PLC編程</b></p><p>　　LDM8002SETY0<

75、/p><p>　　SETS0 K20</p><p>　　STLS0SETY3</p><p>　　LDX3SETY4</p><p>　　SETS20LDT0</p><p>　　STLS20

76、SETS21</p><p>　　OUTT0STLS21</p><p><b>　　OUTT1</b></p><p><b>　　K20</b></p><p><b>　　OUTY6</b></p><p&

77、gt;<b>　　SETY5</b></p><p><b>　　LDT1</b></p><p><b>　　SETS22</b></p><p><b>　　STLS22</b></p><p><b>　　OUTT2<

78、;/b></p><p><b>　　K40</b></p><p><b>　　LDT2</b></p><p><b>　　SETS23</b></p><p><b>　　STLS23</b></p><p>

79、;<b>　　OUTT3</b></p><p><b>　　K40</b></p><p><b>　　RSTY3</b></p><p><b>　　LDT3</b></p><p><b>　　SETS24</b>

80、</p><p><b>　　STLS24</b></p><p><b>　　OUTY3</b></p><p><b>　　RSTY5</b></p><p><b>　　LDX5</b></p><p><

81、b>　　SETS25</b></p><p><b>　　STLS25</b></p><p><b>　　RSTY0</b></p><p><b>　　LDX4</b></p><p><b>　　SETS26</b&g

82、t;</p><p><b>　　STLS26</b></p><p><b>　　OUTY1</b></p><p><b>　　OUTY2</b></p><p><b>　　SETS27</b></p><p>&

83、lt;b>　　LDX5</b></p><p><b>　　OUTT4</b></p><p><b>　　STLS27</b></p><p><b>　　K10</b></p><p><b>　　OUTY6</b><

84、;/p><p><b>　　LDT4</b></p><p><b>　　OUTY6</b></p><p><b>　　OUTS0</b></p><p><b>　　LDT4</b></p><p><b>　

85、　RET</b></p><p><b>　　RSTY5</b></p><p><b>　　5.4刀臺控制 </b></p><p>　　刀臺的控制流程如下（圖5.4）：</p><p>　　圖 5.4 刀臺的控制本機床采用電動四工位刀架</p><p>

86、　　控制流程如下:首先系統(tǒng)給出換刀指令如T10、T20、T30、T40，X11.2由于不在刀位其信號狀態(tài)為高電平，梯形圖顯示為導通狀態(tài)，NC輸出F26.0、F26.1、F26.2.經譯碼后，Y1002.3導通,外部繼電器KA3吸合KM4動作刀架電機通電正轉，刀架松開并開始轉位，1工位霍爾開關信號由低電平“0”變?yōu)楦唠娖健?”。到達2工位霍爾開關信號由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。刀架繼續(xù)轉動，2工位霍爾開關信號由低電平“0”變?yōu)楦唠娖健?/p>

87、1”。到達3工位霍爾開關信號X11.2由高電平“1”變?yōu)榈碗娖健?”。電機反轉，刀架開始鎖緊，電機反轉1.8秒后電機停轉?；魻栐泳€圖如下圖5.5：</p><p>　　圖5.5 霍爾元件接線圖</p><p>　　F7.3刀具T代碼選通信號；F1.1系統(tǒng)復位信號；F26.0、F26.1、F26.2 NC刀具指令T代碼輸出;X1008.4急停信號;X11.0、X11.1、X11.2、X1

88、1.3刀具四個工位到達信號；Y1002.3刀架正轉；Y1002.2刀架反轉；R中間繼電器;SUB3時間繼電器.</p><p>　　刀臺的控制梯形圖見圖5.6</p><p>　　圖5.6 刀臺控制梯形圖</p><p>　　5.5潤滑系統(tǒng)的PLC</p><p>　　5.5.1潤滑系統(tǒng)的控制順序簡介</p><p>

89、　　按下SB8,23N行X017.7觸點閉合，Y086.6信號輸出，KA4線圈接通，其觸點閉合又使KM4接通，其主觸點閉合后，潤滑電動機M4啟動運行。Y086.6輸出由23P行自保持。</p><p>　　Y086.6為“1”時，24A行觸點閉合，TB-17設定時間地址為D390,設定時間為15s。到達時間后輸出，R613.0為“1”，23P行R613.0觸點斷開，于是Y086.6停止輸出，KM4停止運行。R61

90、3.0為“1”，并由24E行自保持。</p><p>　　24F行的R600.2為“1”， TB-18定時器開始計時，TB-18設定時間地址為D395,設定時間25min。到達時間后，輸出R613.1為“1”，24O行得R613.1閉合，Y086.6輸出并自保持，KM4重新啟動運行，TB-17也同時重新開始計時，重復上述過程。</p><p>　　5.5.2滑系統(tǒng)的故障監(jiān)控</p&g

91、t;<p>　　潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，PLC程序對如下四種故障狀態(tài)進行監(jiān)控。</p><p>　?、佼敐櫥到y(tǒng)出現(xiàn)泄漏時或其他故障使得M4運行15s后油路壓力仍不能達到正常設定值（即SP2未閉合），則24B行R600.3為“1”，使241行R616.7為“1”，又使23N和R616.7斷開。潤滑電動機將不能再啟動。</p><p>　　②當潤滑油路堵塞或其他故障使得M4在停止運

92、行25min后，油路壓力仍降不下來（SP2處于閉合狀態(tài)），則24G行的R600.4為“1”并自保持，又使23行得R616.7斷開，潤滑電動機將不能再啟動。</p><p>　　③如果潤滑油不足，SL閉合，24I行R616.7為“1”，23N行得R616.7斷開，Y086.6無輸出，動機不能再啟動或停止運轉。</p><p>　?、苋绻麧櫥妱訖C過載，QF4斷開，24I行R616.7為“1”

93、，23N行得R616.7斷開，Y086.6無輸出，動機不能再啟動或停止運轉。</p><p>　　上述四種故障有任何一種出現(xiàn)，將使24I行R616.7為“1”，并使24M行Y048.0信號輸出，接通機床報警指示發(fā)光二極管，向操作者發(fā)出報警指示。為使報警指示容易引起操作者注意，24N行和24O行控制邏輯使報警燈以頻閃示警。</p><p>　　通過24P、25A、25B、25C行，將四種報警

94、狀態(tài)移道內部繼電器R625地址中。操作者可通過CRT/MDI檢索，并檢查診斷地址R625的對應位狀態(tài)，既可確認潤滑系統(tǒng)報警時的具體故障原因和部位。</p><p>　　5.5.3 潤滑系統(tǒng)的PLC控制梯形圖</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　數(shù)控技術水平的高低和數(shù)控設備擁有的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標

95、志。數(shù)控機床作為機電一體化的典型產品，在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產品的加工質量，大幅度提高生產效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術的最大障礙就是添置設備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機床，而去購買昂貴的數(shù)控機床，勢必造成巨大的浪費。因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為。</p><p>　　目前國內的設備數(shù)控化率還很

96、低，特別是河南省，在4327家機械產品生產廠家中，真正采用數(shù)控加工技術的還不到8％，距國家要求70％的數(shù)控加工普及率和覆蓋率相距甚遠。僅對我省企業(yè)來講，如果每年設備數(shù)控化率提高一個百分點，就是一個非常大的市場。因此，開發(fā)普及型數(shù)控車床既是市場的需求，也符合國家發(fā)展數(shù)控產業(yè)的政策，具有廣闊的市場空間和現(xiàn)實意義。</p><p>　　通過對CA6163普通車床的數(shù)控改造，使其加工精度明顯提高，定位準確可靠，操作方便，

97、性能價格比高。這種方法對中小企業(yè)設備的數(shù)控改造有一定的借鑒與推廣作用。本次改造主要針對車床的主軸系統(tǒng)、刀架系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、反饋環(huán)節(jié)、電器控制柜及其數(shù)控系統(tǒng)進行了改造，改造方法簡單、改造操作步驟便于實施。而且掌握了一些CAM、CAD等制圖軟件的應用和論文的撰寫格式，這篇論文也是對我四年的大學學習的一次全面總結。</p><p>　　PLC具有很高的可靠性,所以PLC控制系統(tǒng)的大部分故障主要來自于PLC外部元件, 用

98、可編程序控制器(PLC)將普通機床改造為數(shù)控機床,簡單易行,可靠性高,抗干擾能力強。經實踐證明，普通車床數(shù)控化改造后都能取得良好的效果，它尺寸精度非常穩(wěn)定，加工效率大大提高，具有一定的經濟性、實用性和穩(wěn)定性，對中小型企業(yè)的技術改造非常有效。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　首先誠摯地感謝我的導師張正義工程師，在畢業(yè)設計的這段時間里，得到了

99、他的悉心指導和幫助。課題研究、論文選題和論文修改的整個過程，都得到了導師的精心指導和熱情幫助，論文的字里行間凝聚著他大量的心血和汗水導師們不僅教我治學之道，更授我為人之理，他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，活躍的學術思想，以及無私的敬業(yè)精神，都給我以深刻啟迪。謹此表示衷心的感謝和致以崇高的敬意! </p><p>　　最后，向評審本論文的專家、教授、學者表示衷心的感謝。</p><p><b>

100、;　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 黃俊. 《半導體變流技術》北京:機械工業(yè)出版社, 1987年</p><p>　　[2] 康華光. 《電子技術基礎》(第四版)北京:高等教育出版社,1996年</p><p>　　[3] 張惠,馮英編著.《電源大全》.陜西:西安交通大學出版社,1993年</p>

101、<p>　　[4] 李福生主編. 《實用數(shù)控機床技術手冊》﹝M》.北京：北京出版社，1993年</p><p>　　[5] 龔炳錚主編.機電一體化技朮應用實例﹝M﹞.北京：機械工業(yè)出版社，1994龔炳錚主編. 《機電一體化技術應用實例》﹝M﹞.北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[6] ﹝3﹞　戴曙主編.金屬切削機床﹝M﹞.北京：機械工業(yè)出版社，1994戴

102、曙主編. 《金屬切削機床》﹝M﹞.北京：機械工業(yè)出版社，1994年</p><p>　　[7] ﹝4﹞　林其駿主編.機床數(shù)控系統(tǒng)﹝M﹞.北京：中國科學技朮出版社，1991林其駿主編. 《機床數(shù)控系統(tǒng)》﹝M﹞.北京：中國科學技術出版社，1991年</p><p>　　[8] ﹝5﹞　機床手冊編委會.機床設計手冊﹝M﹞.北京：機械工業(yè)出版社，1986機床手冊編委會《機床設計手冊》﹝M﹞

103、.北京：機械工業(yè)出版社，1986年</p><p>　　[9] 陶曉杰主編. 《伺服電機用于車床進給系統(tǒng)》.制造業(yè)自動化，第22期,2000年</p><p>　　[10] 李立強等主編.《控車床自動轉位刀臺設計》，制造技術與車床，2000年</p><p>　　[11] 黃玉美主編. 《床總體方案的創(chuàng)新設計》.設備管理與維修，2000年責任編輯：卞銅身<

104、;/p><p>　　[12] 李成人等. 《現(xiàn)代電機控制系統(tǒng)》.西北工業(yè)大學出版社.1999年</p><p>　　[13] 王永章主編 《機床的數(shù)字控制技術》.哈工大出版社.1995年</p><p>　　[14] 丁乃建主編 《數(shù)控機床的發(fā)展及在我國工程機械行業(yè)中的作用》.機械 第21卷 1996年</p><p>　　[15]

105、 FANUC 0i-TA功能說明書 北京FANUC公司</p><p>　　[16] FANUC梯形圖編輯說明書 北京FANUC公司</p><p>　　[17] FANUC 0i-TA操作說明書 北京FANUC公司</p><p>　　[18] FANUC 0i-TA規(guī)格說明書

106、 北京FANUC公司</p><p><b>　　附件</b></p><p>　　CK6163主要技術參數(shù) </p><p><b>　　付：外文翻譯 </b></p><p><b>　　電火花加工</b></p>

107、;<p>　　電火花加工法對加工超韌性的導電材料（如新的太空合金）特別有價值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復雜的形狀，電火花加工使之變得相對簡單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應用領域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。</p><p>　　電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬

108、，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。它應當是點的不良導體或絕緣體。 用伺服機構是電極和工件間的保持0.0005~0.001英寸（0.01~0.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000Hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過電極與工件的見的不導電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，

109、產生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不斷循環(huán)著的不導電的液體，將侵蝕下來的金屬粒子帶走，同時也有助于驅散火花產生的熱量。</p><p>　　在最近幾年，電火花加工的主要進步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時，表面粗糙度可達2—4vin.(0.05—0.10vin)。用高的金屬切除率[如高達15in3/h(245.8cm3/h)]時，表面粗糙度為1000vin.(25vm)

110、。</p><p>　　需要的表面粗糙度的類型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值?？焖偾谐饘伲ù智邢鳎r，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。</p><p>　　與常規(guī)機加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點。</p><p>　　1 . 不論硬度高低，只要是導電

111、材料都能對其進行切削。對用常規(guī)方法極難切削的硬質合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價值。</p><p>　　2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問題。</p><p>　　3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。</p><p>　　4 . 由于刀具（電極）從未與工件接觸過，故工件中不會產生應力。</p><p>

112、;　　5 . 加工出的零件無毛刺。</p><p>　　6 . 薄而脆的工件很容易加工，且無毛刺。</p><p>　　7 . 對許多類型的工件，一般不需第二次精加工。</p><p>　　8 .隨著金屬的切除，伺服機構使電極自動向工件進給。</p><p>　　9 .一個人可同時操作幾臺電火花加工機床。</p><p&

113、gt;　　10.能相對容易地從實心坯料上，加工出常規(guī)方法不可能加工出來的極復雜的形狀。</p><p>　　11.能用較低價格加工出較好的模具。</p><p>　　12.可用沖頭作電極，在陰模板上復制其形狀，并留有必須的間隙。</p><p>　　Electrical discharge machining</p><p>　　Electr

114、ical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by convention

115、al methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is continually finding further applications in the