C650普通车床数控改造PMC控制系统研究设计开题报告.doc

毕业设计开题报告C650普通车床数控改造PMC控制系统研究设计（FANUC）系别：机械工程系班级：机检0301学生姓名：张达指导教师：蒋丽2007年12月12日毕业设计开题报告课题题目C650普通车床数控改造PMC控制系统研究设计（FANUC）课题性质.工程设计课题来源社会实践成果形式设计说明书同组同学无开题报告内容（见附页）开题报告正文字体采用宋体小四号，1.5倍行距。附页为A4纸型，左边距3cm，右边距2cm，上下边距为2.5cm，字体采用宋体小四号，1.5倍行距。指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）指导教师签名：月日专家组及系里意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）专家组成员签字：教学主任（签章）：月日附页：(一)普通车床数控改造的目的意义我国数控机床产量持续高速增长，数控机床在加工精度、自动化程度、生产效率、劳动强度等诸方面都有普通机床无法比拟的优势，但购买新的数控机床特别是大型数控机床费用很高，常使许多用户望而怯步，特别是像我国这样的发展中国家资金有限。几年来数控机床升级改造的经验告诉我们，对普通机床实施数控化改造，不仅实用性能良好、周期短，而且可以节约大量资金。概括为以下几点：1）节省资金。机床的数控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。机床经数控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。(二)普通车床数控改造的发展机床改造作为新的经济增长行业，生机盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。数控机床比传统机床有以下突出的优越性:（1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。（2）可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，效率可比传统机床提高37倍。（3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。利用可编程控制器（PMC）对普通机床进行数控改造是当前的发展趋势，PMC是在继电器控制和计算机控制基础上开发的工业自动化控制装置，是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用设计的，它具有可靠性高、设计施工周期短、维修方便，价格也很便宜等优点。目前，中小型企业及各高校实习工厂的许多机床和设备仍是传统的继电器接触器控制系统的产品，其技术落后，可靠性差，工作效率低，故障诊断和排除困难，已严重影响了企业的生产效率及正常的实验教学，直接购买数控机床可以解决这些问题，但需要大量的资金。如果采用PMC进行传统机床的数控改造，便可一举两得。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。(三)普通车床数控改造的设计思路机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。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。传统机床存在着的弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。车床数控改造方案可选择为：配置专用车床数控改造系统，更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、采用步进电机驱动进给运动、配置脉冲发生器实现螺纹加工功能、配置自动转位刀架实现自动换刀功能。系统应具有下列基本配置和功能：1）采用单片微机为主控CPU，具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具补偿和间隙补偿功能、数码管二坐标同时显示、自动转位刀架控制、螺纹加工等控制功能。2）配有伺服电机驱动系统，脉冲当量或控制精度一般为：Z为0.01mm，X向为0.005mm（要与相应导程的丝杠相配套）。3）加工程序靠面板按键输入给系统，并可对程序进行现场编辑修改和试运行操作。4）具有单步或连续执行程序、循环执行程序、机械极限位置自动限位、超程报警，以及进给速度程序自动终止等各类数控基本功能。而这些都需要由可编机床程序控制器PMC按其预设的程序将各功能有机连续地联系起来。下面简单介绍一下PMC：PMC源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PMC概括来有四个特点：1、功能丰富，是别的电控制器所没有的，更是传统的继电控制电路所无法比拟的；2、使用方便：即配置方便，安装方便，编程方便，维修方便，该用方便；3、工作可靠；4、经济合算。它的类型很多，可从不同的角度进行分类：如按控制规模分，大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。按生产厂家分：目前生产PMC的厂家较多。但能配套生产，大、中、小、微型均能生产的不算太多。较有影响的，在中国市场占有较大份额的公司有：德国西门子公司：它有SS系列的产品。日本OMRON公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。美国GE公司、日本FANAC合资的GEFANAC的9070机也是很吸引人的，它具有软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等特点。美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。美国AB（AlienBradley）的重要产品可编程控制器PLC5系列是很有名的。日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EXPLUS小型机在国内也用得很多。日本松下公司也生产PLC。日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。美国IPM公司的IP1612系列机，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。国内PLC厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。C650型普通车床是一种使用广泛的金属切削机床，在限定条件后（主轴系统由主轴变频器控制；进给运动由伺服电机A和B驱动，纵横向丝杠螺母副调换成滚珠丝杠螺母副；将原刀架换成自动转位刀架；如果需要加工螺纹，则在主轴外端或其他适当部位装上一个脉冲发生器C，用它发出脉冲使伺服电机准确地配合主轴的旋转而产生相应的进给运动，保证主轴每转一转，车刀移动一个导程。）为实现C650车床的电气控制要求，现选择FANUC公司生产的PMC来实现它的数控化改造，下面是设计过程简介：设计主回路：从主回路入手,要根据伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求,分析它们的控制内容,控制内容包括启动、方向控制、调速和制动。设计控制电路：根据主回路中各伺服电动机、辅助机构电动机和电磁阀等执行电器的控制要求,逐一找出控制电路中的控制环节,按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。设计辅助电路：辅助电路包括电源显示、工作状态显示和故障报警等部分,它们大多由控制电路中的元件来控制的，在