【正文】 輪減速裝置安裝在機(jī)床的右端，靠近尾座的位置；②要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，需拆除原手動(dòng)刀架，在小托板上安裝數(shù)控轉(zhuǎn)位刀架；③為了使改造后的車(chē)床能夠加工螺紋。（4）給出電控系統(tǒng)的硬件配置及I/O 線(xiàn)路圖、分析 PLC 在數(shù)控改造中的應(yīng)用。 （2）確定對(duì) CA6140 車(chē)床的數(shù)控化改造方案。1四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)控機(jī)床電氣控制與 PLC》課程設(shè)計(jì)所屬系部 機(jī)械工程系 所屬專(zhuān)業(yè) 數(shù)控技術(shù)所屬班級(jí) 數(shù)控二班　　 學(xué) 　號(hào) 13158010302140學(xué)生姓名 張建 指導(dǎo)教師 劉帥完成日期 2022 年 3 月 31 日星期二2任務(wù)書(shū)CA6140 普通車(chē)床的電氣翻新及數(shù)控改造設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求:1. 將原機(jī)床的手動(dòng)刀架更換為數(shù)控電動(dòng)刀架，并設(shè)計(jì)其控制線(xiàn)路；2. 將原機(jī)床普通絲杠更換成滾珠絲杠，并將其改為半閉環(huán)伺服控制，設(shè)計(jì)其控制線(xiàn)路；3. 對(duì)與此機(jī)床功能相關(guān)的主電路、控制電路、輸入輸出接口電路、驅(qū)動(dòng)器線(xiàn)路等進(jìn)行設(shè)計(jì)；4. 對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試，使功能完善、工作正常。設(shè)計(jì)方法及思路：（1）查閱資料，深入掌握數(shù)控機(jī)床的原理、功能，分析機(jī)床數(shù)控改造的研究現(xiàn)狀。 （3）完成主傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體方法拆除原車(chē)床的縱向和橫向絲杠光杠、溜板箱及掛輪箱中的齒輪，用滾珠絲杠替換原有普通滑動(dòng)絲杠，將選取的縱向滾珠絲杠副通過(guò)托架安裝在原溜板箱與床鞍連接的部位上，縱橫向滾珠絲杠兩端盡可能利用原固定和支承方式。需要加裝主軸脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的同步檢測(cè)，編碼器安裝在主軸箱內(nèi)；④為使加工過(guò)程中不超程，縱橫向要安裝行程限位開(kāi)關(guān)；⑤為實(shí)現(xiàn)回參考點(diǎn)的動(dòng)作，必須在縱橫向安裝接近開(kāi)關(guān)；⑥縱、橫向齒輪箱和絲杠全部加防護(hù)罩，以防止加工過(guò)程中的切屑飛濺傷人；⑦考慮到改造的成本，盡可能采用可靠性高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。針對(duì)目前制造業(yè)的技術(shù)裝備現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)裝備進(jìn)行改造，解決機(jī)械制造業(yè)中的一些技術(shù)問(wèn)題，用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)舊的設(shè)備進(jìn)行改造和提升，是我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展方向。 本課題研究過(guò)程中，首先對(duì)目前工廠所使用的常規(guī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了全面的調(diào)查和分析。 根據(jù)數(shù)控車(chē)床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，其加工的零件類(lèi)型大多分為軸類(lèi)、套類(lèi)、盤(pán)類(lèi)等，依據(jù)成組工藝技術(shù)的原理，我們提出首先編寫(xiě)各類(lèi)零件成組工藝，依據(jù)成組工藝，編寫(xiě)數(shù)控程序，將數(shù)控加工程序編號(hào)存入 CP 機(jī)中的方法，完成對(duì)零件的快速程序編制，提高生產(chǎn)效率。提高了生產(chǎn)效率。國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是各國(guó)制造生產(chǎn)能力的競(jìng)爭(zhēng)。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的直接貢獻(xiàn)率超過(guò)了其它生產(chǎn)要素（如人力、物力、和財(cái)力等）貢獻(xiàn)的總和，成為最主要的生產(chǎn)要素。 機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的核心，是制造如農(nóng)業(yè)機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械等機(jī)械產(chǎn)品的工業(yè)部門(mén)，也是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供如冶金機(jī)械、化工設(shè)備和工作母機(jī)等裝備的部門(mén)。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都非常注意機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機(jī)械裝備制造工業(yè)得到優(yōu)先發(fā)展。 企業(yè)要在當(dāng)前市場(chǎng)需求多變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的不斷變化。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)6床作任何調(diào)整，因此能很好地滿(mǎn)足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 普通車(chē)床數(shù)控改造機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對(duì)局部加以改進(jìn)而成（那些受資金等條件限制，而將傳統(tǒng)機(jī)床改裝成建議數(shù)控機(jī)床的另當(dāng)別論）。現(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無(wú)論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。現(xiàn)以 CA6140 車(chē)床為例，說(shuō)明車(chē)床數(shù)控改造的方法。因數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、精度、速度、摩擦磨損等方面較普通機(jī)床有更高的要求。機(jī)械機(jī)構(gòu)的改造 主要任務(wù)確定CA6140 車(chē)床主要用于對(duì)中小型周磊、盤(pán)類(lèi)以及螺紋零件的加工，其數(shù)控改造后數(shù)控系統(tǒng)控制的對(duì)象主要有主軸正反轉(zhuǎn)控制、主軸變速；刀架的縱向和橫向進(jìn)給遠(yuǎn)動(dòng)控制，刀具的選擇控制，4 個(gè)刀位自動(dòng)換刀控制；冷卻泵、潤(rùn)滑泵的起?？刂?；脈沖編碼器的加裝等。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行簡(jiǎn)易數(shù)控改造，為了使改裝后的機(jī)床主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)保持必然的聯(lián)系，在主軸內(nèi)安裝一個(gè)與主軸同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，把原來(lái)的進(jìn)給變速傳動(dòng)裝置及操縱機(jī)構(gòu)全部拆除。（一）.絲杠 絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。 ②摩擦力小 因靜、動(dòng)摩擦因數(shù)小，因而傳動(dòng)靈敏、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、低速不易爬行、隨動(dòng)精度和定位精度高。有助于定位精度和剛度提高，既使反向也沒(méi)有空行程，反向定位精度高，且傳動(dòng)平穩(wěn)。 ⑤使用壽命長(zhǎng) 滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，去滾道表面淬火硬度達(dá) 6060HRC，表面粗糙度值小，而且是滾動(dòng)摩擦，故磨損很小、使用壽命長(zhǎng)。 （二）.縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)一對(duì)減速齒輪把動(dòng)力傳遞給滾珠絲杠，再由滾珠絲杠螺母副拖動(dòng)工作臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠右端仍利用原有的滑動(dòng)軸承支撐座，通過(guò)一對(duì)深溝球軸承實(shí)現(xiàn)徑向支承，絲杠左端通過(guò)一對(duì)圓螺母實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊。實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)消隙齒輪減速，減速器輸出軸用套筒聯(lián)軸器與絲杠聯(lián)接，固定銷(xiāo)防止減速器轉(zhuǎn)動(dòng)。也通過(guò)雙螺母螺紋預(yù)緊方式消除絲杠和螺母間的間隙，橫向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及減速器安裝在床鞍的后部，靠近操作者一端，布置一根支撐短軸通過(guò)套筒聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接起來(lái)。左端將原車(chē)床的懸掛結(jié)構(gòu)改為支承結(jié)構(gòu)，用一個(gè)連軸套和一個(gè)連接短軸把滾珠絲杠與減速器輸出軸連接起來(lái)，并通過(guò)一對(duì)圓螺母實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)絲杠的預(yù)拉伸和鎖緊，以提高其軸向剛度。托板托板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象。除對(duì)托板配件精度要求高外，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)到絲杠間的傳動(dòng)齒輪也要采用間隙消除結(jié)構(gòu)，才能滿(mǎn)足傳動(dòng)精度和靈敏度的要求。機(jī)床床身多采用普通鑄鐵，其摩擦系數(shù)較大。 刀架的改造拆除原手動(dòng)刀架后裝上 LD4 型自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，是普通機(jī)床數(shù)控改造方面的四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 關(guān)鍵，具有重復(fù)定位精度高、工作剛性高、性能可靠、使用壽命長(zhǎng)以及工藝型能好等特點(diǎn)。刀架的到位信號(hào)由刀架定軸上端 4 個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)和永久磁鐵檢測(cè)獲得。當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定刀位時(shí)，通過(guò)霍爾開(kāi)關(guān)輸出到位信號(hào)。 X，Z 軸的限位輸入端設(shè)置為負(fù)邏輯 經(jīng)過(guò)分析現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的限位控制電路的缺陷，想出一種新的限位控制方式，既負(fù)邏輯控制。這種接法消除因線(xiàn)路開(kāi)路而產(chǎn)生限位失靈現(xiàn)象，提高了限位電路的可靠性。 采用負(fù)邏輯的輸入方法，這樣有利害、于提高數(shù)控機(jī)床的可靠性和安全性。這會(huì)造成損耗大，元件升溫，壽命縮短等問(wèn)題，并且元件間機(jī)械接觸，還會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)等因素造成誤動(dòng)作。 硬件連接 數(shù)控機(jī)床中 PLC 的輸入點(diǎn)有以下兩中連接方法，其原理是：當(dāng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)超程時(shí)壓下行程開(kāi)關(guān) SQ1，SQ1 閉合 PLC 內(nèi)的光點(diǎn)歐合器件得點(diǎn)，PLC認(rèn)為該點(diǎn)的邏輯值為“1” ，信號(hào)有效，PLC 執(zhí)行相關(guān)操作。負(fù)邏輯輸入的連接方法，信號(hào)輸入使用行程開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)。該輸入點(diǎn)的邏輯值為（1） ，當(dāng) SQ1 被壓下斷開(kāi)時(shí)輸入點(diǎn)邏輯值為“1”設(shè)為無(wú)效狀態(tài)，而邏輯值“0”設(shè)定為有效狀態(tài)。這中方法排除了因限位電路開(kāi)路而造成的故障的可能性，機(jī)床的安全性得到提高。其方法有兩種： （1）在 PLC 編程時(shí)通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)。 在這兩種方法種，要求數(shù)控系統(tǒng)具有可以對(duì)其 PLC 輸入，輸出端口的邏輯有效狀態(tài)進(jìn)行修改的功能。本次改造