【正文】 耿 老師也曾對(duì)本文的完成提供了有力的幫助，文中正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)由譚老師指導(dǎo)下完成，在此，一并表示感謝。從框架的完善，到內(nèi)容的擴(kuò)充；從行文的用語(yǔ)，到格式的規(guī)范，譚 老師都嚴(yán)格要求，力求完美。 耿 老師首先細(xì)致地為我解題；當(dāng)我迷茫于眾多的資料時(shí)，他又為我提 綱挈領(lǐng)，梳理脈絡(luò)，使我確立了本文的框架。北京工業(yè)大學(xué) 。2021年 [11]姚德成 。數(shù)控機(jī)床主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)及結(jié)構(gòu)修改技術(shù)的研究 [D]。第 2屆環(huán)太平洋地區(qū)涂料涂裝會(huì)議論文集[C]。孫智蘭 。德州學(xué)院學(xué)報(bào) 。馮瑞寧 。 PLC 在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用 參考文獻(xiàn) [1] 張攀峰 ,張開(kāi)生 ,郭國(guó)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 .2021（ 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 ,2021[1] 廖常初 .PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021[2] 熊幸明 ,王新輝 .基于 PLC的二工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) ,2021（編輯 謝光玲） [3] 蔡行建 ,黃文鈺 .深入淺出西門(mén)子 S7200 PLC[M].北 京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [4]MICROMASTER 440 使用大全 .西門(mén)子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán) ,2021 [5] 龍門(mén)銑床電氣控制系統(tǒng)改造 設(shè)備管理與維修 高鳳璽 趙華彬 350125B插床電氣控制系統(tǒng)改造 自動(dòng)化信息 周家剛 [6]W160HC落地鏜床電氣控制系統(tǒng)的改造 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) 李瑋 ,沈勇 , [7]C7632型多刀半自動(dòng)車床控制系統(tǒng) PLC改造 機(jī)床與液壓 李建永 姜生元 任翔 韓寶琦 張學(xué)文[8]王萬(wàn)新 。只有選擇合適的 PLC才能使定位達(dá)到預(yù)期的效果。 我國(guó)是一個(gè)機(jī)床生產(chǎn)和應(yīng)用大國(guó)，但數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用水平還不高，嚴(yán)重制約著我國(guó)制造業(yè)水平的提高。用PLC作為車床的數(shù)控系統(tǒng)，有成本低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，必將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，我國(guó)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(lái)提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù) 控化率?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(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。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6％。 第七章 結(jié)論與展望 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院 我國(guó)目前機(jī)床總量 380 余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。根據(jù)以上要求編制 PLC 控制梯形圖（圖 3）及由梯形圖寫(xiě)出PLC 控制指令程序。 圖 2 PLC 控制電路接線圖 PLC 程序設(shè)計(jì)： 當(dāng)按 SB2時(shí)， X000的常開(kāi)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?jiǎn)?dòng)，當(dāng) T0延時(shí)約 3~5S時(shí)， T0延時(shí)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使 KM4失電，其星形接法主觸點(diǎn)斷開(kāi)； T0延時(shí)常開(kāi)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)換為三角形運(yùn)行。 表 1 輸入信號(hào)地址分配表 表 2 輸出信號(hào)地址分配表 名稱 外接器件 地址 繼電器 KM1 Y000 繼電器 KM2 Y001 繼電器 KM3 Y002 名稱 外接器件 地址 正轉(zhuǎn)（ 啟動(dòng)） SB2 X000 反轉(zhuǎn) SB1 X001 過(guò)載保護(hù) FR1 X002 過(guò)程保護(hù) FR2 X003 停止 SB X00 PLC 在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用 繼電器 KM4 Y003 PLC 控制電路接線圖 為了保證安全 ,系統(tǒng)外部設(shè)置了急停控制電路， 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(kāi)啟點(diǎn)斷開(kāi)， PLC 失去電源，機(jī)床停止工作。 PLC 及其程序設(shè)計(jì) PLC 選型和 I/O 端口分配 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(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn) 5個(gè)，開(kāi)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。 （ 3）照明電路分析。 （ 2）冷卻泵電機(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(kāi)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?jiǎn)?dòng)，當(dāng) KT 延時(shí)約 3~5S時(shí)， KT延時(shí)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)使 KM3失電，其星形接法主觸點(diǎn)斷開(kāi)； KT 延時(shí)常開(kāi)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)換為三角形運(yùn)行。 冷卻泵電機(jī) M2由組合開(kāi)關(guān) QS2控制啟動(dòng)和停止，熱繼電器 FR2為它的過(guò)載保護(hù)。 主 電路分析 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。 以 CW6140 型普通車床為例，把繼電控制改造為 PLC 控制 改造分析 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； 2）列出 PLC輸入、輸出 I/O分配表（表 表 2）； 3）畫(huà)出 PLC控制電路接線圖（圖 2）； 4）畫(huà)出 PLC梯形圖（圖 3），并編制程序； PLC 在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用 圖 1 CW6140 型普通車床電氣控制線路原理圖 電氣控制線路分析 CW6140 型普通車床電氣控制線路原理圖如圖 1所示。 普通車床車削時(shí)所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間 T應(yīng)該為： 由 n=1000 v／π D=1000 100／ 40=796轉(zhuǎn) /分 式中：ｖ — 車床主 軸速度 D— 工件坯料直徑 因： L=l+y+△ =500+2+2=504毫米 式中： L— 車刀所移動(dòng)的距離 y— 吃刀距（毫米） l— 工件待加工長(zhǎng)度 △ — 超出距（毫米） T=L h/s n t=504 2/ 796 2= 式中： T— 機(jī)動(dòng)時(shí)間 h— 切削厚度 s— 走刀量 n— 工件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) t— 切削深度 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(zhǎng)度后，停機(jī)檢測(cè)（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)工作所耗費(fèi)的工時(shí)，設(shè)定此所需的時(shí)間為 ，則普通車床的實(shí)際用時(shí) T′ 應(yīng)為： 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院 T′ =T +=+ =（分鐘） 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)，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(kāi)停車及檢測(cè)用時(shí)，因此，從以上的加工一根簡(jiǎn)單的φ 40 500（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 T″ =(分鐘 )。由于數(shù)控機(jī)床是根據(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(zhǎng)度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重復(fù)開(kāi)停機(jī)、調(diào)整、測(cè)試等一系列浪費(fèi)時(shí)間的工作，并且保證產(chǎn)品質(zhì)量。 PLC 在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用 第六章 可編程控制器 (PLC)在 CW6140 機(jī)床改造中的應(yīng)用 車床改造前后的對(duì)比 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。當(dāng)按下 X3 時(shí)（ M0斷開(kāi)）， 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（ ji），由 Y2輸出，實(shí)現(xiàn)工 進(jìn)。按 X2，輔助繼電器 M0 接通。其梯形圖如圖 4所示。若 X12斷開(kāi)， X13全上，程序跳過(guò)手動(dòng)程序，指針到 P0處，執(zhí)行自動(dòng)程序。圖 3 是總程序結(jié)構(gòu)框圖。 I/O連接圖如圖 2所示（以三菱 F1S30MT）為例。因此，輸入需 14點(diǎn)。刀架正、反轉(zhuǎn) 。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(jiǎn)單，而邏輯關(guān)系由程序確定，維護(hù)和設(shè)計(jì)比較容易。圖 1為數(shù)控系統(tǒng)原理圖。車螺紋的脈沖信號(hào)由主軸脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，通過(guò)與門(mén)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。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)由編程產(chǎn)生 ，通過(guò)程序產(chǎn)生不同頻率脈沖實(shí)現(xiàn)變速。 Z向脈沖當(dāng)量取 ， X 向脈沖當(dāng)量取 。 數(shù)控系統(tǒng)的控制原理 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。 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。要將 PLC用于控制車床動(dòng)作，必須解決三個(gè)問(wèn)題： 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) 。并且能進(jìn)行單步操作。 要求其動(dòng)作一般是 X、 Z向快進(jìn)、工進(jìn)、快退。 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。 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 ， X 向?yàn)?（要與相應(yīng)導(dǎo)程的絲杠相配 套）。 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(chǎng)測(cè)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(chǎng)拆修、保養(yǎng)、更換 (9)對(duì)機(jī)床改造部分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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 但對(duì)某些具體的車床還要具體分析已確定改造方案。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。 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(mén)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(mén)設(shè)計(jì)。 PLC 在車床數(shù)控化改造中的應(yīng)用 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(wèn)題要根據(jù)車床加工功能實(shí)際需要確定，一般來(lái)說(shuō)，顯示越簡(jiǎn)單成本越低，也容易實(shí)現(xiàn)。 6）