数控机床电气控制与PLC设计

精品文档---下载后可任意编辑 《数控机床电气控制与PLC》 课程设计 所属系部 机械工程系 所属专业 数控技术 所属班级 数控二班 学 号 学生姓名 张建 指导老师 刘帅 完成日期 2024年3月31日星期二 任务书 CA6140普通车床的电气翻新及数控改造设计 设计内容与要求: 1. 将原机床的手动刀架更换为数控电动刀架，并设计其控制线路； 2. 将原机床普通丝杠更换成滚珠丝杠，并将其改为半闭环伺服控制，设计其控制线路； 3. 对与此机床功能相关的主电路、控制电路、输入输出接口电路、驱动器线路等进行设计； 4. 对整机进行调试，使功能完善、工作正常。 设计方法及思路： （1）查阅资料，深化掌握数控机床的原理、功能，分析机床数控改造的讨论现状。 （2）确定对CA6140车床的数控化改造方案。 （3）完成主传动、进给传动系统设计。 （4）给出电控系统的硬件配置及I/O线路图、分析PLC在数控改造中的应用。 具体方法 拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换原有普通滑动丝杠，将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上，纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式。为便于安装滚珠丝杠副，丝杠采纳分体式，用套筒联轴器实现刚性连接； ①横向驱动电机及齿轮减速器安装在床鞍的后部（相对操作者），纵向驱动电机及齿轮减速装置安装在机床的右端，靠近尾座的位置； ②要实现自动换刀，需拆除原手动刀架，在小托板上安装数控转位刀架； ③为了使改造后的车床能够加工螺纹。需要加装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测，编码器安装在主轴箱内； ④为使加工过程中不超程，纵横向要安装行程限位开关； ⑤为实现回参考点的动作，必须在纵横向安装接近开关； ⑥纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩，以防止加工过程中的切屑飞溅伤人； ⑦考虑到改造的成本，尽可能采纳可靠性高的经济型数控系统。 摘 要 中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满足加工的要求。针对目前制造业的技术装备现状，对传统机械制造业装备进行改造，解决机械制造业中的一些技术问题，用现代先进技术对旧的设备进行改造和提升，是我国制造业的进展方向。本课题是针对CA6140普通废旧车床进行数控化改造，其现实意义在于如何寻找一种可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术装备进行技术提升.以解决目前设备老化所带来的问题。 本课题讨论过程中，首先对目前工厂所使用的常规数控机床进行了全面的调查和分析。用户普遍反应，数控设备的限位保护功能有些欠缺，容易发生超程等故障现象另一方面，数控车床大多承担多品种、单件小批量生产的加工任务，假如对每一个零件都去进行编程、输入、调试等工作，显得非常烦琐，用户提出能不能找到一种方法，简化这一手续，以提高其生产效率。 根据数控车床所承担加工任务的特点，其加工的零件类型大多分为轴类、套类、盘类等，依据成组工艺技术的原理，我们提出首先编写各类零件成组工艺，依据成组工艺，编写数控程序，将数控加工程序编号存入CP机中的方法，完成对零件的快速程序编制，提高生产效率。通过这种方法，可以变小批生产为“大”批生产，可以有效的提高生产效率，同时降低对操作人员的要求 课题完成了对CA6140普通废旧车床的数控化改造，运行状况良好，实际应用表明各项性能指标达到了设计改造要求。提高了生产效率。 绪论6 1普通车床数控改造1 2机械结构的改造1 主要任务确定1 主传动系统的改造2 进给传动系统的改造2 （一）.丝杠2 （二）.纵向进给系统改造2 （三）.横向进给系统改造3 刀架的改造3 2.5 坐标系的建立X、Z轴的限位和参考返回电路4 3数控系统配置5 4数控车床电气控制电路的分析7 强电控制电路7 数控车床电气控制电路分析7 5电气控制电路的改造9 主电路的改造9 控制电路的改造10 ．802D系统输入信号10 、802D系统输出信号11 驱动配置接线口11 6整机电气参数调试12 准备工作12 配置轴参数12 引导系统12 设定传动系统的机械参数12 根据电动机设定相关的速度13 回参考点设置13 软件限位及反向间隙设置13 主轴参数设置13 坐标轴参数及驱动特性设置13 补偿14 调试结束14 结论15 参考文献16 绪论 制造业是一个国家或地区经济进展的重要支柱，其进展水平标志着该国家或地区的经济实力、技术水平、生活水平、生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力的竞争。当前世界已进入知识经济时代，知识经济与以往经济形态的不同在于对知识，特别是对知识的创新与利用的直接依赖。在知识经济时代，知识对经济增长的直接贡献率超过了其它生产要素（如人力、物力、和财力等）贡献的总和，成为最主要的生产要素。因此，当前提高制造生产的决定因素不再是劳动力和资本的密集积累，而是各项新技术的迅速进展及其在制造领域中的广泛渗透、应用和衍生，它促进了制造技术的蓬勃进展，改变了现代企业的产品结构、生产方式、生产工艺和生产组织结构。 机械制造业是制造业的核心，是制造如农业机械、动力机械、运输机械、矿山机械等机械产品的工业部门，也是为国民经济各部门提供如冶金机械、化工设备和工作母机等装备的部门。机械制造业的生产能力和进展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度。 工业发达国家都非常注意机械制造业的进展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械装备制造工业得到优先进展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控车床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强，更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度低，基本上还是“一个工人、一把刀、一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。 企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和进展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、 生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求 精品文档---下载后可任意编辑 1普通车床数控改造 机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行制造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成（那些受资金等条件限制，而将传统机床改装成建议数控机床的另当别论）。传统机床存在