【正文】 ，而普通機床僅為 30%～50% 。 目前數(shù)控機床的最高進(jìn)給速度可達(dá)到 100m/min 以上，最小分辨率達(dá) 。還有自動換速、自動換刀和其他輔助操作自動化等功能，使輔助時間大為縮短，而且無需工序間的檢驗與測量，所以，比普通機床的生產(chǎn)率高 3～ 4 倍甚至更高。數(shù)控機床的加工精度不受零件復(fù)雜程度的影響，機床傳動鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過數(shù)控裝置自動進(jìn)行補償，同時還可以利用數(shù)控軟件進(jìn)行精度校正和補償。 (2）加工精度高、 加工質(zhì)量穩(wěn)定 對于同一批零件，由于使用同一機床 、 刀具及同一加工程序，刀具的運動軌跡完全相同，且數(shù)控機床是根據(jù)數(shù)控程序自動進(jìn)行加工，可以避免人為的誤差，這就保證了零件 加工的一致性好且質(zhì)量穩(wěn)定。當(dāng)改變加工零件時，數(shù)控機床只需更換零件加工的 NC 程序。 ，數(shù)控機床具有以下 特點 (1）可以加工具有復(fù)雜型面的工件 具有良好的加工柔性，加工零件的 適應(yīng)性強 、靈活性好。 (4） CNC 一般具有工件測量系統(tǒng)。 (2）數(shù)控機床一般具有 CRT 顯示功能，自動報警顯示等輔助功能。因此本文用 PLC 設(shè)計數(shù)控機床控制系統(tǒng)。它一般以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔，能夠完成邏輯、順序、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等功能，既能控制開關(guān)量，也能控制模擬量。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 7 軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普通實現(xiàn)自動編程。 2020年內(nèi)地約消耗了 1 萬臺，但是大陸所有企業(yè)加起來共失產(chǎn) 2020 臺左右，而只有八九個生產(chǎn)加工中心工廠的臺灣省竟向內(nèi)地銷售了 3300 臺。不僅價格高，進(jìn)口周期長也不能滿足主機廠的要求。為了滿足制造業(yè)的需求，國家每年花費 10 多億美元引進(jìn)數(shù)控機床。 2020 年，我國金屬加 工機床消費額達(dá)到了 95 億美元，占世界總量的 1/5。國外臥式加工中心都裝有機床精度及溫度補償系統(tǒng)，加工精度比較穩(wěn)定，而國內(nèi)尚在研發(fā)中 。對高速加工技術(shù)，國外已進(jìn)行了多年的研究，對高速加工的機理、機床 結(jié)構(gòu)、機床剛度和精度的影響等都有了系統(tǒng)的研究，并開發(fā)生產(chǎn)了各種高速銑削中心、高速加工中心， 廣泛應(yīng)用于航空器鋁合金零件和模具加工上。具有高精度、高速、高效、復(fù)合功能、多軸聯(lián)動等特點的高性能實用數(shù)控機床基本上還得依賴進(jìn)口。 我國 數(shù)控機床行業(yè)總體的技術(shù)開發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程 度不高。如不齊備，則數(shù)控機床難以順利發(fā)展。數(shù)控機床是以電子控制為主的機電一體化機床，充分發(fā)揮了微電子、計算機技術(shù)特有的優(yōu)點，易于實現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化， 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 6 可較易地組成各種先 進(jìn)制造系統(tǒng)，如 FMS、 FTL、 FA，甚至將來的 CIMS，能最大限度地提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率。但價格較昂貴，需要正確分析其使用的經(jīng)濟合理性 。 數(shù)控機床是利用二進(jìn)制數(shù)學(xué)方式 輸入，加工過程可任意編程，主軸及進(jìn)給速度可按加工工藝需要變化，且能實現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動，易加工復(fù)雜曲面。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。數(shù)控系統(tǒng)由顯示器、伺服控制器、伺服電機和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和 heidenhain 公司之精密光柵 ,均為世界馳名 ,競相采用。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作 ,對用戶 產(chǎn)品、加工工藝、機床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機床的共性和特征問題進(jìn)行深入的研究 ,在質(zhì)量上千錘百煉。在發(fā)展大批大批生產(chǎn)主動化的基礎(chǔ)上 ,於 1956 年研制出第一臺數(shù)控機床后 ,一直保持實事求是 ,講究科學(xué)精力 ,不斷穩(wěn)步前進(jìn)。 德國政府一貫器重機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位 ,在多方面大力扶植。其存在的教訓(xùn)是 ,著重於基礎(chǔ)科研 ,疏忽利用技巧 ,且在上世紀(jì) 80 代政府一度放松了領(lǐng)導(dǎo) ,致使數(shù)控機床產(chǎn)量增長緩慢 ,於 1982 年被落后的日本超過 ,并大批進(jìn)口。由於美國起首聯(lián)合汽車、軸承生產(chǎn)需求 ,充分發(fā)展了 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 5 大批大批生產(chǎn)主動化所需的主動線 ,而且電子、盤算機技巧在世界上領(lǐng)先 ,因此其數(shù)控機床的主機設(shè)計、制作及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實 ,且一貫器重科研和創(chuàng)新 ,故其高性能數(shù)控機床技巧在世界也一直領(lǐng)先。美國的特點是 ,政府器重機床工業(yè) ,美國國防部等部門不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務(wù)和供給充分的經(jīng)費 ,且網(wǎng)羅世界人才 ,特別講究“效率”和“創(chuàng)新” ,重視基礎(chǔ)科研。美、德、日三國事當(dāng)今世上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制作和應(yīng)用上 ,技巧最先進(jìn)、經(jīng)驗最多的國家。數(shù)控技術(shù)不僅應(yīng)用于機床的控制，還用于控制其他的設(shè)備，諸如數(shù)控線切割機、數(shù)控繪 圖機、數(shù)控測量機、數(shù)控沖剪機等，僅數(shù)控機床就有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及數(shù)控加工中心等。 數(shù)控加工中心是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機床，它能實現(xiàn)一次裝夾并進(jìn)行多工序加工。 數(shù)控機床在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用（美國的數(shù)控機床已占機床總數(shù)的 80% 以上） ，數(shù)控技術(shù)高精度、高生產(chǎn)率、適應(yīng)性好的特 點得到充分發(fā)揮。生產(chǎn)企業(yè)廣泛采用自動機床、組合機床和以專用機床為主的自動生產(chǎn)線，形成了大批量生產(chǎn)方式。數(shù)控技術(shù)是最典型的、應(yīng)用最廣泛的機電光一體化綜合技術(shù)，這就要求機械類專業(yè)應(yīng)用型本科學(xué)生具備一定的機床數(shù)控技術(shù)理論知識及應(yīng)用技 能。然后以搖臂鉆床Z3040 為例，描述了它的設(shè)計過程， 包括控制系統(tǒng)電路的設(shè)計，控制原理設(shè)計，主電路設(shè)計，主控制電路設(shè)計， Z3040 搖臂鉆床原理圖，用 PLC 編寫程序?qū)C床進(jìn)行控制。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 摘 要 本文主要闡述了傳統(tǒng)鉆床 PLC 改造的可行性，并進(jìn)行了具體的實施方案，傳統(tǒng)鉆床 傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)使用大量的中間繼電器、時間繼電器 ,控制觸點多 ,因此電氣控制系統(tǒng)存在故障率高、可靠性差、接線復(fù)雜、不便于檢修等缺點 .為了提高 鉆 床控制系統(tǒng)的可靠性 ,降低故障率 ,提高 鉆 床的加工效益 ,很多企業(yè)對傳統(tǒng)控制 鉆 床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造 本文描述了數(shù)控機床的基本組成、工作原理、分類及各自的特點。并且對數(shù)控機床中的 PLC 作了詳細(xì)的介紹，把 PLC 在控機床上的控制做了設(shè)計。 關(guān)鍵詞：可編程控制器 數(shù)控機床 數(shù)字控制 液壓控制 梯形圖 原理圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 目 錄 摘要 ??????????????????????????????? 第 1 章 緒論 ???????????? … ????????????? 1 國外研究現(xiàn)狀????????????????????? 1 ?????? ? ? ??????????? 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀????????????????????? 2 研究的意義?????????????????????? 3 PLC 應(yīng)用于數(shù)控鉆出的可能性 ??????????????? ? 4 第 2 章總體設(shè)計方案 ??????? ?? ???????? 10 總體方案的設(shè)計 …………………………… ??????????? 10 元器件的選型 ……………… ????????????????? 11 PLC 的主要類型 ………… ????????????? ????? 11 本章小結(jié) ……………… ??????????????????? 11 第 3 章 搖臂鉆床控制線路設(shè)計 ??????????? ??? 13 搖臂鉆床控制線路概述??????????????????? 13 操縱機構(gòu)液壓系統(tǒng)??????????????????? 13 夾緊機構(gòu)液壓系統(tǒng)???????????????????? 14 搖臂鉆床控制線路原理設(shè)計 ?????????? ???????? 15 Z3040 搖臂鉆床控制線路主電路設(shè)計 ??????? ?????? 16 Z3040 搖臂鉆床控制線路控制電路分析 ????????? ??? 16 主電動機控制電路 ?????????? ?????????? 16 搖臂升降控制電路 ?????????? ????????? 16 立柱和主軸箱松開、夾緊控制電路 ?????????? ?? 17 冷卻泵控制電路 ?????????? ?????????? 18 照明、信號電路 ?????????? ??????????? 18 本章小結(jié) ?????????????? ???????????? 18 第 4 章?lián)u臂鉆床 PLC 控制系統(tǒng) ?????? ???????? 19 PLC 的基本特點 ????????? ?????????????? 19 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 PLC 的工作原理 ?????????? ????????????? 20 PLC 的選型 ?????? ??????????????????? 21 確定 I/O 點數(shù)????????????????????? 22 選配 PLC 的型號???????????????????? 22 搖臂鉆床的 PLC 控制 I/0（輸入、輸出）地址分配表 ????? ? 22 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ?????? ??????????????? 24 主軸電動機控制 ???? ???????????????? 24 搖臂升降控制 ?????? ??????????????? 24 立柱與主軸箱松開、夾緊控制 ?????? ???????? 24 第 5 章技術(shù)展望 ??????????????????? ????? 25 結(jié)論 ?????????????????????????????? 27 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? 27 致謝 ??? ??????????????????????????? 29 附錄 ?????????????????????????????? 30 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 4 第 1 章 緒 論 數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)；數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率必不可少的重要手段；數(shù)控機床是國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略裝備，是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要標(biāo)志。 研究現(xiàn)狀與研究意義 美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院（ MIT）合作，于 1952 年研制成功第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。目前，單件與小批量生產(chǎn)的零件占機械加工總量的 80％左右，為 有效地解決復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，滿足高質(zhì)量、高效益和多品種、小批量的柔性生產(chǎn)方式的要求， 數(shù)控機床應(yīng)運而生。 數(shù)控機床是電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)機械加工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它集現(xiàn)代精密機械、計算機、通訊、液壓氣動、光電等多學(xué)科技術(shù)為一體，具有高效率、高精度、高自動化和高柔性的特點，是當(dāng)代機械制造業(yè)的主流裝備。這種機床在刀庫中裝有鉆頭、絲錐、鉸刀、鏜刀等刀具，通過程 序指令自動選擇刀具，并利用機械手將刀具裝在主軸上，這樣可大大縮短零件裝卸時間和換刀時間。 國外研究現(xiàn)狀及分析 數(shù)控機床涌現(xiàn)至今的 50 年 ,隨科技、特別是微電子、盤算機技巧的前進(jìn)而不斷發(fā)展。因其社會前提不同 ,各有特點。因而在機床技巧上不斷創(chuàng)新 ,如1952 年研制降生界第一臺數(shù)控機床、 1958 年創(chuàng)制出加工中心、 70 年代初研制成 fms、1987 年開創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。當(dāng)今美國不僅生產(chǎn)宇航等應(yīng)用的高性能數(shù)控機床 ,也為中小企業(yè)生產(chǎn)便宜實用的數(shù)控機床 (如 haas、 fadal 公司等 )。從 90 年代起 ,糾正過去傾向 ,