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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）X5032立式铣床的数控化改造摘 要数控铣床是当今制造业中实现机电一体化的代表性先进设备。本文在叙述了数控技术的历史、现状和发展的基础上，通过对国内外数控系统的比较，遵从性价比高、综合成本低的原则，最后确定采用SIEMENS 802S数控系统。针对SIEMENS 802S系统的特点和旧机床的要求，进行了电气系统的数控化改造设计、数控系统、电气伺服驱动系统的设计。电气部分分别对强电和弱电进行了改造，应用变频器对主轴电机进行控制，实现宽的调速范围，进给部分增加步进驱动器及步进驱动电机，实现数控化控制。通过对机床数控伺服驱动系统的接口匹配与连接，各项参数的设定和PLC程序
2、编写，实现机床电气控制。并且，对所编写的PLC程序进行了仿真。最后阐述了改造后机床的精度和性能以及今后尚需完善之处。机床改造后，显示了机床强大的工作能力和高度的可靠性，加工精度和生产率有较大提高，是提高企业数控化率的一条切实可行的途径。关键词：数控机床，步进电机，电气系统，数控系统CNC VERTICAL MILLING MACHINE X5032 TRANSFORMATIONABSTRACTCNC milling machine is currently manufacturing the representation of mechanical and electrical integra
3、tion of advanced equipment. This paper describes the numerical control technology, history, current situation and development, based on the numerical control system through the comparison of domestic and foreign, to comply with cost-effective, integrated the principles of low cost, and finally deter
4、mined by SIEMENS 802S CNC system. SIEMENS 802S system for the characteristics and requirements of the old machine to carry out the transformation of the NC electrical system design, numerical control systems, electrical servo drive system. Electrical part of the strong and weak electricity respectiv
5、ely were made, the drive for the spindle motor control applications, to achieve wide speed range, the feed part of the increase stepper driver and stepper drive motor, the NC Control. By the parameter setting and the PLC program, completed the CNC servo drive system interface matching and connection
6、, the electrical control machine tool. Moreover, the PLC program for the preparation of a simulation.Last modified machine described the accuracy and performance, and the future still need improvement. After the transformation machine, showing a strong ability to work the machine tool and high relia
7、bility, precision and productivity has improved greatly, is to improve the corporate rate of NC a practical way.KEY WORDS: CNC machine tools，motor，electrical system，CNC system7目录前言1第1章 机床数控改造及数控系统分析选用41.1数控(CNC)系统的组成41.1.1微机41.1.2 I/O接口电路51.1.3机床I/O控制51.2 数控(CNC)系统的分析选用51.2.1数控系统选用方案确定51.2.2数控系统的品牌选
8、用6第2章 电气控制系统的设计82.1 SINUMERIK 802S base 1ine数控系统特点82.2数控系统各部分的连接及接口设计92.2.1系统的接线92.2.2接口布置92.2.3 PLC输入输出接口定义92.2.4接口连接10第3章 可编程控制器（PLC）173.1数控机床上的两类控制信息173.2 SINUMERIK 802S base line数控系统的PLC控制技术173.2.1 CNC, PLC及MT之间的信息交换173.2.2 SINUMERIK 802S base line系统内装型PLC的特点183.2.3 PLC电气原理设计18结论23谢 辞25参考文献26附录2
9、7 前言由于运用普通机床加工出来的产品大多存在着质量差、品种少、供货期长等原因，所以普通机床的数控化改造相当有意义。首先，提高了生产效率。原普通机床经过数控化改造后，就可以实现加工自动化，工作效率可以明显提高。其次，性能更稳定安全可靠。因为经改造的数控机床的各基础件经过长期工作，几乎不会产生因力变形而影响精度。再次，可以为生产厂家节省资金。普通机床的数控化改造和购买新的普通机床相比可以节省至少一半的资金，从大型和特殊设备上更能看出。最后对于复杂的零件而言，难度越高，功效提高的越高。且可不用或者少用工装不但费用节约了，而且还可以缩短生产的准备时间。机床数控化改造后可以提高零件的加工精度和生产效率
10、。数控机床不但设计精度较高，而且加工精度还可以靠闭环控制系统的反馈来校正和补偿。因此，可以获得较高的加工精度。机床数控化改造后可以实现加工的柔性自动化，效率可比传统机床提高37倍。传统机床靠凸轮或挡块等可实现刚性自动化，且只有进行大批量生产时才经济合算；而数控机床只要更换一个程序就可以实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批量生产得以自动化，故称之为“柔性自动化”。可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬动，降低工件的定位误差。这是自动化带来的效果，如加工中心在工件装夹好后，可实现钻、铣、攻螺纹、扩孔等多工序的加工。这些工序是在同一基面、同一次装夹下实现的，提高了相关的加工精度。拥有自动
11、报警、自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好地调节了机床加工状态。还可以提示操作者机床故障或编程错误等机床运行中出现的问题。数控加工降低了工人的劳动强度，节省了劳动力，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，并对市场需求做出快速反应。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代， 中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事
12、求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。但是国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术
13、，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏像日本“机电法”、
14、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94
15、.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。数控技术的问世已有40多年的历史，它是由机械学、控制学、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性新型学科。论文总体思路在充分调查研究和技术分析的基础上，利
16、用数控改造成功经验和自己在机械、电气、数控技术等方面的理论及实践基础，完成X5032普通铣床的数控化改造。改造后，该铣床具有数控化功能，较先进的自动化加工能力，加工精度、效率、质量稳定性得以提高和保证。具体是：增加主轴的正/反转、启动/停车CNC控制功能；具有工进、快进、急停、显示行程、控制行程和报警及断电保护功能；实现工作台的X、Y、Z三轴数控，三轴联动开环控制功能。（1）：技术鉴定和了解机床的机械传动部分改前的几何精度、尺寸精度，电气元器件及线路老化状况，对改造工作起参考指导作用。（2）：对数控系统进行分析选用，对步进驱动系统、步进电机、变频器、主轴电机进行选用。（3）：绘制电气原理图、编
17、写PLC程序，并进行仿真实验。 第1章 机床数控改造及数控系统分析选用数控系统一般分为硬件数控系统(Numerical Control简称NC)和计算机数控系统又称软件数控系统(Computer Numerical Control简称CNC)两种。计算机数控系统(CNC)是在硬件数控系统(NC)基础上发展起来的，是一种包含计算机在内的数字控制系统，是由专用计算机控制软件实现部分或全部功能的数控系统，它很容易通过软件来更改或扩充功能，CNC系统的逻辑控制，几何数据处理以及零件程序的执行由CPU统一执行。1.1 数控(CNC)系统的组成如图1-1所示，数控(CNC)系统由微机部分、外部设备部分和机
18、床控制等三部分组成。图1-1数控系统组成框图1.1.1 微机微机是数控系统的核心，整个系统在微机的指挥下协调工作。微机主要由微处理器(CPU),存储器(RAM, ROM)、和1/O控制电路组成，相互之间由数据总线、地址总线、控制总线联结。CPU由运算器、控制器两个逻辑部件组成，功能就是运算和控制，是数控系统的核心部件;控制软件(系统软件)是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，它存放在计算机的EPROM内存中，可完成输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序等工作。其中最重要的是控制零件程序的执行，这是CNC的核心，其他任务只是为了更好的完成这项任务。随机存储器(RA
19、M)主要用来存放工件加工程序、现场加工参数和提供系统的工作缓冲区。1.1.2 I/O接口电路阳接口是指外围设备与CPU之间的接口电路，微机与数控外设之间传递信息的通道，其作用为将外设送往微机的信息转换为微机能接受的格式，反之也然。它完成电平转换，数据缓冲，锁存及隔离功能。一般情况下，外设与存储器不能直接通信，必须靠CPU传递信息。通过CPU对110接口的读/写控制，完成外设与存储器之间的信息传递。1.1.3 机床I/O控制机床1/0控制是微机与机床联结的关键部件。其功能特点有:1. 能够可靠的传送控制机床的动作信息并能输入机床当前的状态信息;2. 能进行相应的信息转换，即A/D与D/A之间，数
20、字量与开关量之间的转换，满足CNC系统的输入与输出要求;3. 具有较强的阻断干扰信号进入计算机的能力，以提高系统的可靠性.最常用的方法是在I/O接口处增加光电隔离电路。1.2 数控(CNC)系统的分析选用1.2.1 数控系统选用方案确定机床数控化改造，数控系统的选择对改造效果起到关键作用。容易被接受的数控系统应具备良好的性价比、高的可靠性、强大的操作功能，以及良好的售后服务和市场供应性。现在数控系统升级和功能拓展的可能性也是消费者着重考虑的问题之一。经验证明，一套数控系统的使用寿命6一年，而近年随着电子技术的飞速发展，世界上名牌数控系统制造公司基本上3-5年内更换一代产品，6-8年的时间差不多
21、有两代数控系统诞生，原数控系统若能随时升级或实现功能拓展，对消费者而言将是求之不得的。数控系统的选择有多种方案，如全部自行设计、制作:采用单片机或STD模块改制;选用现成的数控系统作少量的适应性改动或配接。在实际改造应用中，多采用以下两种方案:一是数控系统能满足实际所需的功能，这时绝大多数都买现成产品的方案，因为自行设计制作.不但浪费时间，投资不一定会省，往往是投资更多，而且质量也不易保证，甚至可能失败;二是没有现成产品实现所需的特殊功能，此时大多采用外购性能接近，性价比优良的数控系统，然后自行补充或修改，至少也是用STD模块和工控机制作，很少全部自行制作。X5032普通立式升降台铣床的数控化
22、改造，从功能上要保证主轴正反转控制，X, Y, Z三个进给轴数控联动，开环控制，加工平面类、槽类、凸轮等零件的要求来看，没有其他特殊功能要求，通用数控系统即可满足要求，市场上有多种类型数控系统可供选择。为此在数控化改造时，从市场上购买现成数控系统，至少实现两轴联动，开环控制。完成圆弧插补和刀具补偿等功能。1.2.2 数控系统的品牌选用当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司有德国SIEMENS公司、日本FANUC公司;国内公司有华中数控公司、广州数控设备厂、中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、南京新方达数控有限公司、上海开通数控有限公司、南京清华通用数控工程有限公司、南京大地数控
23、有限公司和沈阳高档数控国家工程研究中心等。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、各种性能等选择性价比合适的系统，避免系统功能过剩，同时考虑到原车床的精度和改造的成本、周期、难易程度等各方面因素，决定采用以步进电机作为驱动元件、开环控制的经济型数控系统。国产的经济型数控系统生产厂家较多，价格上虽有优势，但性能和稳定性稍差，所以决定采用国外的经济型数控系统。各个数控系统生产厂家的数控指令格式差异较大，为了使改造后的车床能真正发挥其用处，最后决定采用西门子经济型数控系统，最终确定数控系统品牌为SINUMERIK 802S base line。SINUMERIK 802S base
24、line是专门为中国数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统。其结构紧凑，具有高度集成于一体的数控单元、机床操作面板和输入输出单元。机床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易。并具有简单而友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用。 第2章 电气控制系统的设计2.1SINUMERIK 802S base 1ine数控系统特点SINUMERIK 802S base line数控系统集成了所有的CNC，PLC，HMI，IO于一个单一的部件，其主要特点如下：可独立于其他部件进行安装。坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置。操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床控制
25、动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED的用户自定义键。工作方式选择(6种)，进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作；SINUMERIK 802S base line的输入、输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。输出同时工作系数为05时负载能力可达05A。为了方便安装，输入输出采用可移动的螺丝夹紧端子，该端子可用普通的螺丝刀来紧固；SINUMERIK 802S base line可控制三个进给轴和一个伺服主轴或变频器。提供脉冲及方向信号的步进驱动接口。除三个进给轴外，SINUMERIK 802S baseline还提
26、供一个10V的接口用于连接主轴驱动；SINUMERIK 802S base line的控制软件已经存储在数控部分的FlashEPROM(闪存)上，Toolbox软件工具(调整所用的软件工具)包含在标准的供货范围内。系统不再需要电池，免维护设计。采用电容防止掉电引起的数据丢失。程序的变化和新程序软件存储。系统软件面向车床和铣床应用，并可单独安装。在每一个工具盒中都包含有车床和铣床的PLC程序示例，以便用户能很快地调试完毕。工厂里的技术人员能够很快地适应并且掌握SINUMERIK 802S base line的应用，快速地进行工业化生产，操作方便，而且很容易掌握。2.2数控系统各部分的连接及接口设
27、计2.2.1系统的接线SINUMERIK 802S base line数控系统连接如图21。步进驱动STEPDRIVE CC+和步进电机的连接如图24所示。连接电缆必须使用屏蔽电缆。在系统一侧，电缆内屏蔽层必须与插头中的金属壳相连，为了使模拟量的指令值信号免受低频信号的干扰，驱动一侧的屏蔽不能接地。2.2.2接口布置数控系统连接如图21所示。1. CNC部分(1)X1电源接口(DC24V)：3芯孔式端子排，用于连接24VDC负载电源；(2)X2通信接口(RS232)：9芯D型针式插座；(3)X6主轴接口(SPINDLE)：15芯D型孔式插座，用于连接一个主轴增量式编码器(RS422)；(4)X
28、7驱动接口(AXIS)，50芯D型针式插座，用于连接具有包括主轴在内最多4个模拟驱动的功率模块；(5)X10手轮接口(MPG)，10芯针式端子排，用于连接最多2个电子手轮；(6)X20高速输入接口(BERO)，10芯针式端子排，用于连接NCREADY继电器和BERO接近开关。2. DIO部分：(1)X100到X105，各为10芯插头，用于数字输入；(2)X200到X201，各为lO芯插头，用于数字输出；2.2.3 PLC输入输出接口定义SINUMERIK 802S base line在出厂时已经预装了“SAMPLEPTP”集成PLC实例应用程序，我们在定义系统输入输出接口的时候，可以与厂家提供
29、的PLC实例程序中的接口定义保持一致，这样在改造的过程中，我们就无需自编PLC程序，只需利用厂家提供的“SAMPLEPTPPLC实例程序就可以了，所要做的工作只是设定一下PLC机床参数。本次改造的输入输出接口定义如表22所示。图21数控系统接线图2.2.4接口连接1、 电源端子的连接(X1)表22 PLC输入输出接口定义系统工作电源为直流24V电源，接到接线端子X1上。其CNC一侧端子分配如表21所示。2. 通讯接口RS232的连接(X2)在使用外部PCPG与802S base line进行数据通讯(WinPCIN)或编写PLC程序时，使用RS232接口，各引脚如图22所示。其引脚1为屏蔽，其
30、它引脚功能参见信号说明。3. 主轴测量系统的连接(X6)X6作为主轴编码器接口使用，用于把主轴的旋转角度反馈给802S base line，其引脚分配如表2-3所示。所连接的编码器应为5V增量式编码器。4. 步进及主轴驱动器与CNC控制器的连接(X7)X7用于将步进驱动器及主轴驱动器同CNC控制器相连，接口分配见表24所示。图2-2通讯接口RS232与CNC的连接信号说明：RXD数据接收 TxD数据发送 RTS发送请求CTS发送使能 DTR备用输出 DSR备用输入 M接 地表2-1电源端子X1端子分配端子号信号名说明1PE保护地2M0V3P24直流24V13表23插座X6的引脚分配图2-3数控
31、系统接口布置图表24 X7接口图24步进驱动连接图5. 手轮接口(X10)通过手轮接口X10可以在外部连接两个电子手轮。X10有10个接线端子，引脚说明见表2-5。表2-5手轮接口X106. 高速输入接口(X20)通过接线端子X20可以连接3个接近开关，其引脚说明见表2-6。表2-6高速输入借口X20第3章 可编程控制器（PLC）3.1 数控机床上的两类控制信息第一类信息，由CNC控制机床进给运动坐标轴的位置信息，即数字量信息称为数字控制。对于三坐标数控机床是控制X, Y, Z轴的移动距离，同时还有各轴运动之间的关系、插补、补偿等的控制;第二类信息，由PLC (Programmable Log
32、ic Controller)完成的开关量信号顺序控制。数控机床运行过程中.以CNC系统内部机床上各行程开关、传感器、按钮、继电器等的开关量的信号为条件，并按着预先规定的逻辑顺序，对主轴的开停、正反转换向，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行控制。3.2 SINUMERIK 802S base line数控系统的PLC控制技术数控机床上所用PLC分为两种：内装型(Built in Type) PLC和独立型(Stand -alone Type)PLC。内装型PLC是专为实现数控机床的顺序动作控制而设计的，从属CNC系统，PLC与CNC之间的信息传递是在CNC系统内部而实现的。而独立型PL
33、C有规范的输入/输出(I/O)信号接口技术，I/O点数。程序存储量，以及运算机控制功能均满足数控机床的要求。3.2.1 CNC, PLC及MT之间的信息交换SINUMERIK 802S base line系统中的PLC属于内装型，其同样从属于CNC, PLC与NC间的信号传递在CNC装置内实现，PLC与MT(即机床)侧通过CNC I/O接口电路信号传送实现。CNC, PLC与MT三者之间信息输入输出(I/O)有四个部分组成:1. CNCPLC CNC送到PLC的信息可由开关量输出信号完成，也可由CNC直接送入PLC的寄存器。其主要信息包括M,S,T等功能代码，手动/自动方式信息。如机床的开关功
34、能，M03/M04(正/反转)、冷却液开停(M08/M09)等，这些功能的处理都是由PLC将译码处理后的M,S,T等指令作必要的交换，输送给机床，用以控制机床上的相应电器、开关或其他执行元件。2PLCMT PLC通过I/O接口向机床侧传递的信息主要是控制机床的执行元件，如电磁阀、继电器、接触器以及确保机床各运动部件状态的信息和故障提示等。3MTPLC 机床侧的开关量信号可通过PLC的开关量输入接口送入PLC中，主要信息有机床操作面板上各开关、按钮等信息。4. PLCCNC PLC从机床侧获得开关量，经PLC逻辑处理，通过I/O接口传向CNC接口。所有PLC送到CNC的地址与含义由系统生产厂家确
35、定，PLC编程者只可以使用不可以更改。主要是M,S,T功能的应答信息及各坐标轴对应的机床参考点信息等。3.2.2 SINUMERIK 802S base line系统内装型PLC的特点1. 内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般是作为基本的功能提供给用户。2. 在系统结构上，内装型PLC可与CNC共用CPU，也可单独使用一个CPU;内装型PLC一般单独制成一块附加板，插装到CNC主板座上，不单独配备I/O接口，而使用CNC本身的接口；PLC控制部分及部分I/O电路所用电源，由CNC提供，不再单配电源。3. 系统硬件软件整体结构十分紧凑，PLC所具有的功能针对性强，技术指标较合理、
36、使用，较适用于单台数控机床及加工中心。4 采用内装型PLC结构，CNC系统可以有某些高级控制功能，如梯形图编辑和传送功能等。3.2.3 PLC电气原理设计1. 主轴正反转的PLC控制技术主轴正/反转的PLC控制I/O设备及分配I/O表表31 I/O设备及分配I/O表图31 PLC输入输出接口电路2. 主轴及冷却泵PLC控制设计在改造主轴的控制中，主要控制主轴的正/反转。启动和停车，以及冷却泵的启停。如图32所示，铣床电气改造原理图。图32铣床电气改造原理图（1）图32铣床电气改造原理图（2）主轴启/停和正/反转、冷却液的开/关均通过系统控制KAI, KA2, KA3, KA4四个继电器的吸合/
37、断开，从而使机床中相应的交流接触器吸合/断开来实现。1. 主轴正转启动的电气改造设计，将主轴正转控制继电器KA1的一组常开触点并接到原机床启动按钮SB2的两端即可实现主轴正转启动，图32所示。主轴停止，是将主轴停止控制继电器KA3的一组常闭触点串联到原机床主轴启停控制电路中即可。为使主轴停止时主轴制动，将KA3的一组常开触点并接到停止按钮SBl控制主轴制动的常开触点两端即可实现。2. 主轴反转的电气改造设计，原机床设置有一个主轴电机电源反相开关，将开关转到反转位置，按下启动按钮，即可实现反转。若要系统控制主轴，还需在机床强电控制柜内增置一个交流接触器KM2，构成反转控制回路.并使其与正转控制回
38、路互锁。然后将反转控制继电器KA2的一组常开触点并接到KM2的常开触点上，实现对主轴反转的控制，图32所示。3. 冷却液开/关，是将冷却液控制继电器KA4的一组常开触点并接到原机床冷却液转换开关SAl的两端即可，图32所示。用系统控制时，须将SA1置于关的位置。在机床电气数控改造中，须拆除原机床工作台进给电机及其相应强电线路。为实现机床主轴启/停和正/反转、冷却液的开/关、紧急停机、机床原点的设置、各坐标轴的限位等功能，设计由KA1, KA2, KA3, KA4四个继电器和接线端子排构成的附件板，通过电缆与系统控制箱相连，接受系统的控制。图33铣床数控化改造电气原理图1. 紧急停机，是当数控系
39、统运行出现紧急情况时.而采取的停机措施。在机床上增置一紧急停机开关SB5，然后将系统信号线接上即可实现。2. 机床原点，是为保证数控系统加工的精度及可靠性而设置的。系统是用三个行程开关SQ4,SQ5, SQ6作为机床X, Y, Z坐标轴的原点检测器件，并根据实际情况将它们装在各坐标轴的相应位置。如纵向X)坐标面对机床设在接近右限位处，横向(Y)坐标面对机床设在接近外限位处，升降坐标(Z)设在接近下限位处。3. 坐标轴的限位，是为保护数控系统的运行安全而设置的。在机床纵向坐标的左右极限位、横向坐标的里外极限位、升降坐标的上下极限位，各附设一行程开关和机械撞块。将系统的信号线接到行程开关SQ3,
40、SQ3;SQ2, SQ2;SQl, SQl上，即可实现对各坐标轴的运动限位。 26 结论数控机床作为机电一体化典型产品，在机械制造业中发挥着越来越大的作用，它很好地解决了形状结构复杂、精度要求高、小批量及多变零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。对于企业而言，单纯依靠购买全新数控机床，所需一次性投资较大，而且替换下来的机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控化改造之路。从美国、日本等西方发达国家的工业现代化进程看，机床的数控化改造也必不可少，经数控改造的机床占有较大比例。如日本的大企业中有26的机床经过数控改造，中小型企业则是74，在美国有许多数控专业化
41、公司，为世界各地提供机床数控化改造服务。因此，普通机床的数控化改造不但有存在的必要，而且大有可为。本文以CA6140型普通车床为例，从机械和电气两方面详细阐述了数控化改造的思想和方法。实践证明，经过改造后的车床，拥有教完各的数控功能和高的加工精度，抗干扰能力强，可靠性明显提高，能适应更广泛地加工要求，与购买同档次的全新数控车床相比，节约资金约50。本次改造，对于资金并不充裕的企业，特别是中小型民营企业，具有一定的借鉴意义。全文主要论述和研究了以下内容：l. 为使改造后的车床主轴能够实现无级变速，本次改造采用了变频器驱动电机的方式。2. 为使改造后的车床能够加工螺纹，在改造时，在主轴端部加装了主
42、轴脉冲编码器，本文对脉冲编码器的安装方法作了详细论述。3. 在电气改造方面，设计了主控电路原理图及数控系统PLC IO口接线图。4. 铣床经改造之后，X轴向重复定位精度达到8m，轴向定位精度15m。Y、Z轴都在重复定位精度为8 m，轴向定位精度15m范围之内。达到了提高精度的改造目的。后续展望1. 本次改造，考虑到原车床的精度和改造的成本、周期、难易程度等各方面因素，采用的是以步进电机作为驱动元件、开环控制的西门子SINUMERIK 802Sbase line经济型数控系统。今后的改造，我们将更多地考虑以交流伺服电机作为驱动元件、半闭环控制的数控系统SINUMERIK 802C base li
43、ne。这样切削速度可以加快，加工精度也可进一步提高。2. 本次改造，只开发了基本的数控功能。今后的改造，以开发更多的数控功能，方便机床的操作。建议鉴于我国现有大量的普通旧机床，为确保资源利用，避免重复投资利日设备的闲置浪费，建议相关部门制定旧机床改造与验收的规范和标准:建立相应的运行机制，对旧机床进行调查统计，鼓励广大用户使用翻新机床，切实把建立节约型社会的经济政策落到实处。洛阳理工学院毕业设计论文谢 辞值此毕业设计完成之际，谨向在我大学学习和毕业设计过程中，给予我指导、关心、支持和帮助的老师、同学、和亲朋好友表示衷心的感谢!在毕业设计的过程中，无论是查阅文献资料，还是具体细节研究，我都感觉到
44、了前所未有的实际锻炼。毕业设计作为一项综合能力的检验，对于整个大学很重要，而且很有意义，对自己将来的工作也会产生一定影响。但当拿到题目时，确实不知道怎么着手，有些迷茫，上网查资料，问老师。在老师的帮助下，解决一个又一个的困难，终于完成任务。在这次设计中，运用到了很多以前的专业知识，虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学，我发现效率很高，这是我做设计的一大收获。在毕业设计过程中遇到什么问题，我都会将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。毕业设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工
45、作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不能灵活运用。在此也了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了很好的铺垫！首先我要感谢我的导师黄桂琴!毕业设计过程中所取得的点滴进步都离不开黄老师的悉心指导。导师以其渊博的知识、科学严谨的治学态度、开放性的思维方式和一丝不苟的学术风范，都给我以深刻的启迪，必将使我在今后的工作中受益无穷。导师正直的作风、平易近人、和蔼可亲的性格都给我留下了深刻的印象。
46、在此，再一次向毕业设计过程中关心和悉心指导我的黄桂琴老师致以深深的谢意!36参考文献1 范超毅. 数控技术课程设计. 武汉: 华中科技大学出版社, 20072 李善术. 数控机床及其应用. 北京: 机械工业出版社, 20093 廖效果. 数控技术. 武汉: 湖北科学技术出版社, 20004 张永飞. 数控机床电气控制. 大连: 大连理工出版社, 20095 西门子802s安装调试手册(在网上下载)6 杨克冲, 陈吉红, 郑小年. 数控机床电气控制. 武汉: 华中科技大学出版社,20057 朱仕学. 数控机床系统故障诊断与维修. 北京: 清华大学出版社,20078 李道霖. 电气控制与PLC原理
47、及应用（西门子系列）. 北京: 电子工业出版社,20049 许僇, 王淑英. 电气控制与PLC应用. 北京: 机械工业出版社, 200910 龚仲华, 孙毅, 史建成. 数控机床维修技术与典型实例SIEMENS 810/802系统. 北京: 人民邮电出版社, 200611 朱自勤. 数控机床电气控制技术. 北京: 中国林业出版社; 北京希望电子出版社, 200612 邵泽强, 黄娟. 机床数控系统技能实训. 北京: 北京理工大学出版社, 200613 严爱珍. 数控机床原理与系统. 北京: 机械工业出版社, 200014 王爱玲, 白恩远, 赵学良. 现代数控机床. 北京: 国防工业出版社, 200315 董玉红. 数控机床. 北京: 高等教育出版社, 200416 张振国. 数控机床结构与应用. 北京: 机械工业出版社, 199017 张新义. 经济型数控机床系统设计. 北京