论文题目：普通车床数字化控制改造
摘要：目前,很多机械产品生产型企业的普通机床年代一般较长,由于长时间磨损,其加工精度下降得厉害,加上该类型机床不能实现批量生产,且生产效率低,故已不能满足正常的生产需求;但这部分机床的床身、导轨等结构还保存较为完好,从节约成本和最大化程度上充分利用现有资源原则出发,可以对相应的设备进行数字化控制升级改造;而改造后的数控机床具有较为高的加工精度和加工效率,能实现批量自动化生产,降低对人工操作的依赖等特点;另外,企业的目标是追求效益最大化,改造现有普通车床的成本远远低于采购同性能新设备,在改造后的设备若能满足生产需求时该方案肯定会被优先选择。本论文中介绍普通车床数字化控制改造的意义及确定改造方案,通过前期对大量企业实地调研和考察,查阅大量的相关资料后,引入论证理论依据法对普通车床数字化控制改造方案的可行性论证;在论文中,本人主要做了如下工作:（1）主轴运动控制改造车床的主轴运动主要包括主轴正反转和主轴调速,普通车床的主轴变速是通过普通三相异步电动机和主轴箱挂挡实现变速,改造后则通过变频器控制主轴正反转运动和变频调速,运动调节方式更灵活。（2）进给系统改造进给运动包括横向进给运动和纵向进给运动,改造中拆除原有的滑动丝杠,更换为滚动丝杠实现运动传递;拆除原机床的进给箱、挂轮机构、光杠及溜板箱等部件;拆出原有的进给控制电动机,并在横向、纵向进给方向上分别以步进电动机作为驱动元件,经一级齿轮减速后实现运动,运动时由数控装置发指令给步进电机驱动器,再分别由驱动器控制两台步进电机实现正反转运动;另外,改造时还在横向（X轴方向）和纵向（Z轴方向）两个轴端加装限位开关及附件。最后拆除原来的刀架,并以四工位电动刀架代替,在刀架上尾端安装步进电机,以实现自动换刀功能。（3）数控系统设计数控系统是机床改造的核心,本文的设计思路是以基于PLC作为数控系统的核心控制部件,控制电路主要由PLC、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM存储器及可编程键盘/显示控制器等组成。选择步进电机作为双向进给驱动电动机。改造后的设备主要用于实训教学,其加工精度只需达到中级精度等级,故选择开环伺服系统的控制装置即能满足需求。（4）内部电路设计根据改装后的机床要实现不同功能模块的原则,在原安装电路位置重新设计其主电路、控制电路和其它辅助电路或重新布线,调试时是通过单个功能模块调试成功后再统一安装到机床电气箱里面。（5）其它部分设计根据机床的特点,增加超程限位开关装置、冷却润滑系统、机床故障报警装置等结构,实现机床的有效控制。本设计难点为基于PLC数控系统的设计,其主要实现对机床的自动控制运动,包括实现X、Z轴回零和进给操作指令、自动换刀指令、冷却液开或关指令,控制主轴正反转、进给倍率控制、加工模式的选择等功能;论文最后为机床检测反馈及功能验证,该检测装置中用千分表对机床导轨跳动公差的测量可检测改造后的机床导轨是否能达到精度要求,并且通过在轴端安装光电编码器来反馈位移误差或进给误差,并把实际误差反馈到位置单元中,位置单元再次以输入的反馈误差为输入信号再次执行加工零件程序,从而实现对零件自动加工精度的再调整。论文中,在对原有机床机械结构、性能、功能等进行充分研究的基础上,用PLC+HMI（人机交互技术）实现数控控制,改造了原来系统的切削工艺,提高了切削精度和效率。
关键词：机床数控化;控制系统;步进电机;可编程控制
学科专业：控制工程
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 机床数控化改造的意义
1.3 普通机床数控化改造现状
1.4 课题研究的主要目的及主要任务
第二章 机床数字化控制改造可行性论证及改造方案设计
2.1 普通车床介绍
2.2 普通车数控化改造可行性分析
2.3 改造方案的确定
2.4 方案论证
2.5 机床改造后达到的性能指标
2.6 总体改造方案
第三章 进给传动系统的设计计算及电机的选择
3.1 进给系统设计
3.2 主轴负载的计算
3.3 纵向、横向进给设计及电机的参数计算及选型
3.4 滚珠丝杠螺母副间隙的消除
3.5 自动刀架的设计
第四章 普通车床数控化改造后控制系统设计
4.1 系统控制改造的必要性
4.2 机床改造的控制系统方案确定
4.3 数控装置
4.4 车床数字化控制系统设计
4.5 伺服驱动系统
4.6 机床电路的系统设计
第五章 基于PLC的数控系统功能的设计
5.1 PLC特点及控制原理
5.2 PLC在数控机床中的应用形式
5.3 PLC与数控系统及数控机床间的信息交换
5.4 控制系统设计步骤
5.5 机床PLC功能模块设计
5.6 输入输出开关量的定义
第六章 机床控制检测反馈与运行调试
6.1 检测与反馈装置概述
6.2 机床检测传感器
6.3 机床运行调试
6.4 系统调试
6.5 改造后机床功能的验证
总结
致谢
附录1 数控系统控制梯形图
参考文献