毕业设计论文基于plc伺服技术的普通机床改造设计.docx

毕业设计论文基于plc伺服技术的普通机床改造设计.docx

《毕业设计论文基于plc伺服技术的普通机床改造设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文基于plc伺服技术的普通机床改造设计.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计论文基于plc伺服技术的普通机床改造设计

摘　　要

应用成熟的PLC理论、伺服技术理论和成功经验，以低廉的成本对普通旧机床进行数控化改造，可以恢复甚至提高原机床的精度，适应工业高速跨越式发展的要求，为此机床数控化改造在国际国内作为新的经济增长行业获得了很大的发展。

本文以C616车床为研究对象，对该机床进行了数控化改造，主要研究内容如下：

介绍了PLC与触摸屏控制的C616车床自动控制系统，根据该机床的工作原理和控制要求，给出了PLC控制系统的硬件配置及软件设计，绘制了伺服进给系统的梯形图，编制PLC可编程控制器工作程序，模拟人机交互界面，对数控伺服系统的工作原理进行分析研究，分析研究了C616车床的数控化改造方案。

通过对C616普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便。

数控化改造后的车床实际应用效果良好，取得了良好的加工质量和经济效益。

关键词：

数控改造；伺服系统；PLC；C616车床

Abstract

ComputerNumericalControlmachinetools’innovationwasconductedbyapplicationsophisticatedPLCtheoryandServosystemtechnologytheory,successfulexperienceandlowcost.Theaccuracyoftheoriginalmachinecanberestoredorevenimproved,sothatitcanbeadaptedtoindustrialrequirementsofhigh-speeddevelopmentbyleapsandbounds.Numericalcontrolmachinetoolforthistransformationintheinternationalanddomesticeconomicgrowthasanewindustryobtainedverybigdevelopment.Inthispaper,theC616machinetoolsforresearchobject,thenumericalcontrolmachinetoolsonthetransformation.Allthecontentsareincludedasfollows:

IntroducedthePLCandtouchscreencontroloftheC616latheautomaticcontrolsystem,accordingtotheworkingprincipleandcontrolofthemachine,giventhePLCcontrolsystemdesign,thehardwareconfigurationandsoftware,drawtheservodrivesystemladderdiagram,handlePLCprogrammablecontrollerworkingprocedures,thesimulationman-machineinterface,CNCservosystemtoworkprincipleanalysis,studyC616numericalcontrollathereformschemes.ThroughtotheC616ordinarylatheofCNCtransform,makeitsprocessingprecisionimprovedobviously,accurateandreliable,easytooperate.

Afterthetransformationofnumericalcontrolmachinetoolapplicationeffectisgood,hasobtainedthegoodprocessingqualityandeconomicbenefit.

KeyWords：

NCreform;Servosystem;PLC;C616lathe

目　　录

引　　言

由于市场竞争日趋激烈，产品更新极为迅速。

随着重工业业以及轻工消费品生产的高速增长，中小批量零件的生产及复杂零件越来越多，精度要求也越来越高，这就要求加工设备具有很高的效率和加工精度。

而传统的普通机床已远远不能满足现代生产的需要。

随着现代计算机技术和自动控制的飞速发展，信息处理功能不断提高，而价格不断降低。

这使得计算机在机械制造行业得以广泛的应用。

以数控技术为核心的现代制造技术，以微电子技术为基础，将传统的机械制造技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术有机地结合在一起，构成高度信息化、高柔性、高度自动化的制造系统。

微机控制的数控机床以其高精度、高柔性及适合加工复杂零件的性能，正好满足当今市场竞争的需要。

由于计算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而使机床具有真正的柔性，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，使机床控制系统的性能和可靠性大大提高。

以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平反映了一个国家的机械与电子水平。

它的推广应用对于提高劳动生产率和产品质量，改变我国制造技术落后的状况起着极为重要的作用。

本文主要是将传统的C616车床的电气控制系统改造成为数字控制的控制系统。

改造后的系统是以PLC系统为控制模块，以步进电机为驱动执行元件。

实现X轴和Z轴的两坐标联动以及对刀具的自动选取。

同时能够进行直线和圆弧的插补；工件在一次安装后，完成多道工序的加工，通过编写不同的程序完成各种较为复杂零件的加工。

数控机床，在设计上要达到：

有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙、功率大、便于操作和维修，机床数控改造时应尽量达到上述要求。

不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。

1绪论

1.1课题产生背景

1.目前我国大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是传统的机床，而且半数以上是役龄在十年以上的旧机床。

这些旧机床能耗高、效率低，用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高等问题，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。

目前我国大陆地区正在成为“世界工厂”，我国的制造业面临着极大的机遇与挑战，不具有先进加工手段的企业是不可能在今后的激烈市场竞争中生存下来的。

2.从企业面临的情况来看，一方面企业原有的机床老化，不能发挥其应有效用，造成现有资产的浪费，另一方面企业又急需先进的加工设备来武装自己。

如何对待这些不能发挥效用或不能完全发挥效用的设备，使它们焕发新的生命力，不仅仅是企业自身的问题，更关系到我国国民经济的可持续性发展。

基于当代控制技术的数字化、网络化的发展方向，对这些机床进行再设计和再创造，既节约资源，减少投资，又可以提高企业的装备水平。

3.有关资料表明，我国目前拥有的旧机床数控化率不到3%，其余的都是普通机床。

利用PLC控制系统对机床进行改造，整个改造周期很短，不会造成被改造机床的长期停机。

整个工程从设计施工到工程验收一般不超过三个月，而且在前期的改造设计工作中可以不影响原有机床的正常生产，只有真正开始现场施工调试的时候才需要停机。

特别是在产品更新换代，生产工艺改造时，不需要改动现有生产设备及外部接线，只要在软件上做文章就可以了，既经济又简捷，事半功倍。

改造后电气控制系统的可靠性、稳定性以及机床的功能都可以得到极大地提高，同时具备了很好的可扩展性，是提高我国机床自动化程度的一个极好的解决方案。

1.2机床数控改造意义

1.节省资金。

机床改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。

一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。

即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。

2.性能稳定可靠。

因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。

3.提高生产效率。

机床改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高3至5倍。

对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。

且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

1.3课题研究目的及主要内容

1.3.1课题的目的

1.该课题的研究内容是为车床数控化改造提供理论和技术支持，确定改造方案和技术路线，对改造过程进行全方位指导。

2.通过与现代机床数控系统的综合比较，选择适合生产操作的数控化设备，而保持在原有机床功能的基础上，尽量增加操作的方便性和灵活性，提高生产效率。

3.探索总结普通机床的数控化改造思路，提高设备加工精度，增加设备加工柔性，延长设备技术寿命。

4.深入掌握数控机床的原理、功能，了解市场行情，跟踪国内外数控化改造的最新技术，尽量让改造后的经济型数控化设备适应市场的需求。

1.3.2主要研究内容

1）了解普通机床的现状、问题及发展趋势。

要求清楚地说明普通机床的现状问题、及应用情况，需求情况以及存在的问题，收集整理相关的资料，说明课题的意义。

2）针对普通机床的要求和目前存在的问题，提出解决的多种方案，并通过对比分析选择系统设计方案。

3）普通机床的主要内容：

（1）传动部分、

（2）普通机床控制部分、（3）用PLC设计整个系统的操作及保护原理图、（4）用PLC够成的系统控制软件设计、编程与调试、（5）人机界面部分。

4）图纸名称：

系统原理图，电器与仪表控制柜结构图、面板布置图、接线端子图、检测仪表安装图。

1.4普通车床数控改造的技术可行性

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，即瞄准改造目标及加工对象，对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。

其中包括机床原来的结构设计是否合理；机床的基础部件和结构件是否仍然完好；普通机床改为数控机床，要考察各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用；测量机床目前的各项精度与出厂精度进行对比，是否存在差距；综合总结目前机床存在的一切故障和历史上出现过的重大故障。

针对上述问题，对照改造目标和典型工件，编写改造任务书，做到改造后的机床达到一定的先进性和实用性，最终使机床达到比较理想的状态。

其次应从实际可操作性出发列出几种应考虑的情况：

从机床自身的价值考虑，分析要达到改造目标所需投入是否偏高；从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值；从该机床的投入产出率估算，是否能较快收回投资，然后迅速产生较好效益；机床改造后提高了机床精度，增加了功能，是否能使本单位产品提高水平，或者能有利于开发新产品，从而获得附加效益。

改造资金来源可靠。

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。

2

机床改造的整体方案

2.1C616型普通机床简介

C616型普通机床属于小型普通车床，床身最大工件回转半径为160mm，最大工件长度为500mm，图l为C616型普通机床电气原理图。

该电路由三部分组成，其中从电源到三台电动机的电路称为主回路，而由接触器、继电器等组成的电路称为控制回路，采用380V电源供电，第三部分是照明及指示回路，由变压器TC次级供电。

该车床共有三台电动机，其中Ml为主电动机，功率为4KW，通过KM1和KM2可实现正反转，并具有过载保护、短路保