普通车床的维修和改造

1、普通车床的维修和改造目 录 引言.11 车床数控机床改造的背景和意义.21.1 数控机床在我国的发展现状.21.2 车床数控化改造的意义. .3 1.3 普通车床数控化改造的优点.3 2 车床的部分数控化改造.4 2.1 进给轴的改造.4 2.2 主轴部分的改造 .8 2.3 刀架部分的改造 .9 2.4 润滑部分的改造.9 2.5 数控系统的改造.9 3 车床部分电气控制系统的PLC改造. .12 3.1 PLC系统的特点.12 3.2 PLC的选型 .12 3.3 PLC改造控制电路设计.13 3.4 I/O统计.13 3.5 PLC的I/O接线.14 3.6 PLC程序设计.154 车床

2、常见故障及维修.17 4.1 主轴箱冒烟、主轴轴承温升过高.17 4.2 大吃刀自行停车.18 4.3 主轴停车太慢.18 4.4 主轴箱漏油、噪声大.18 4.5 工件加工表面粗糙产生椭圆、崩刀.18总结.19参考文献.20 致 谢.21附 录.22引言随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。产品的更新换代也不断加快。因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换，生产的需要促使了数控机床的产生。数控机床是指机床的操作命令以数值数字的形式描述工作过程按规定的程序自动进行的机床。随着微电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速地发展起来。

3、尽管数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批量多品种零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率。但是目前我国在役机床总量约380万台，其中数控机床总数只有11万多台，数控机床占有率不足3，而一些工业发达国家早已达到20以上。我国是制造大国，但不是制造强国。机械制造业水平与发达国家相比相对落后，设备陈旧，技术水平差距大，国际竞争力弱，影响了生产力的发展。逐步提高数控机床的占有率已经成为我国制造技术发展的总趋势。提高机床数控率有两个途径：一是增加新的数控机床，价格昂贵，一次性投资大，目前各企业均有大量的普通机床，完全用数控机床替代是根本不可能的；二是对旧机床进行数控化改造。我国是一个机床拥有量

4、极大的国家，但大部分机床服役龄较长，采取对旧机床进行改造来提高设备的先进性和数控化率，是一个极其有效和实用的途径，是企业必走之路。制造技术和自动化水平的高低己成为一个国家或地区经济发展水平的重要标志，而其中最具代表性的就是数控机床。我国现正处于从以劳动密集型产业为主向以技术密集型产业为主的发展阶段，对自动化设备的需求会越来越大、越来越积极。利用现有普通车床，通过数控化改造，使其成为一台高效、多功能的数控车床，是一种盘活资金的有效途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法。因为一方面我国普通车床保有量大，要将普通车床淘汰掉是不经济、也不现实的做法；另一方面，从我国目前生产状况来看，仍然以生产普通

5、车床为主，普通车床的数控化改造将会长期存在，并会不断的发展。 1 数控机床改造的背景和意义1.1 数控机床在我国的发展现状我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外机床产品充斥市场。90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95年已达77%。严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床

6、)的开发周期长,从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。具体地说,这个问题反映在下列五个方面:(1) 我国机床厂目前开发基型产品的周期约为1518个月,其中设计时间约为58个月,占总周期的40%左右。而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为69个月,其中设计约1.52个月,只占25%。因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。(2) 我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等),自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计,使设计一次成功的把握性降低,往往需要反复试制才能定型,从而可能错过新产品推向

7、市场的良机。 (3) 用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求,甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求,这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外,这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周,而在我国机床厂用手工操作就至少需12个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门,常会出现漏改和失误的现象,影响了产品的质量和交货期(4) 现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数,他们的专业知识和实际经验不足, 又担负着开发的重任。(5)由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立,缺乏有效的协同开发的模式,不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修改,延长了开发的

8、周期。为解决这些问题,必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术,发展优化和仿真技术,提高产品结构性能,并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面,使企业取得良好的经济效益。1.2 车床数控化改造的意义我国现在拥有数量多达300多万台的通用机床，其中大部分机床的加工精度、生产率和自动化程度与先进设备相比不高，要想在几年内大量地用数控机床来更新，无论在资金上还是技术力量上都是难以实现的。但如果利用数控技术根据需要对现有机床加以改造，不仅能实现机床

9、的自动化，提高机床的加工精度，而且投资少、见效快，适合我国的生产力水平。因此，利用数控技术改造旧设备已成为我国推广全功能数控机床的过渡手段。1.3 普通车床数控化改造的优点 机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世

10、人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。 数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。 数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点： (1) 适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。 (2) 加工精度高，具有稳定的加工质量； (

11、3) 可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；(4) 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； (5)机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产效率高（一般为普通机床的35倍）；(6) 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度改善劳动条件； (7) 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成： (8) 主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。(9) 数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的

12、零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 (10) 驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。(11)辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。(12) 编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。2 车床的部分数控化改造

13、2.1进给轴的改造 普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同的进刀量即X轴运动。普通车床数控化改造时一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替，具体体现为： Z轴：纵向电机减速箱（或联轴器）纵向滚珠丝杠大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。X轴：横向电机减速箱（或联轴器）横向滚珠丝杠横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量。 改造后整个传动链的传动精度在保证机床刚性的前提下，与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度情况等有很大的关系。 (1）滚珠丝杠副的选择

14、和布置结构形式 普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。滚珠丝杠副有以下一些特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.900.96；若使用的丝杠螺母预紧后，可以完全消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；磨损小、寿命长、精度保持性好。但应注意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此丝杠立式和倾斜使用时，应增加

15、制动装置或平衡装置。 滚珠丝杠副根据其滚珠的回转方式可以分为外循环和内循环两种，根据螺母的结构形式又可以分为双螺母和单螺母。在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定，由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边，所以很容易损坏而出现卡死现象，而内循环式的回珠器在螺母副内部，不存在卡死和脱落现象。由于双螺母不仅装配、预紧调整等比单螺母方便，而且其传动刚性比单螺母也好，所以只要结构和机床空间满足要求，在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构。 改造时各轴滚珠丝杠的直径一般都是与原T型丝杠直径相近，对有特殊要求的机床还应根据杆系的稳定性计算其临界转速，最终确定滚珠丝杠的直径。丝杠导程在满足机床改造后性

16、能的前提下越小，对机床的传动精度越有利。机床的传动精度在保证机床刚性的情况下，与丝杠副本身的精度和轴承布置形式有很大的关系，一般在普通机床改造中丝杠副选P4级即可满足要求，特殊精密机床选P3级甚至更高。丝杠副轴承常见的布置形式根据不同的需要可以分为以下几种，如图2-1。(a) (b)(c)(d)图2-1 丝杠副轴承的布置.图1a中为一端固定，一端悬空的布置方式。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，仅适应于短丝杠，如数控机床的调整环节或升降台式数控铣床的垂直坐标中。 .图1b中为一端固定，一端支承的布置方式。这种安装方式多在丝杠较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承得数量，转速

17、不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。 1d中为两端固定的布置方式。这种布置方式丝杠副得支承刚性最好，通过轴承的预紧力预拉伸丝杠，以减少丝杠热变形的影响。这种方式多用在丝杠长度不大得情况，但设计时要注意提高平面球轴承的承载能力、支承刚度以及丝杠装配时的预拉伸量，否则会影响轴承寿命，同时也会因为预加负载得不易控制而增加电机的附加扭矩。 (2）机床导轨 普通车床导轨大多采用的是滑动导轨，其动、静摩擦系数大，在使用一段时间后都会有不同程度的磨损，对机床传动精度和其保持性带来很大的影响。因此在对其进行数控化改造的同时必须针对机床导轨状况进行必要的检修处理，对于磨损较严重的更要进行大修，即进行磨

18、削、淬火、贴塑、配刮等处理，同时采用合理的润滑，充分保证其精度。 (3）电机与丝杠的联接 在满足机床要求的前提下，为减少中间环节带来的传动误差，我们多将电机与丝杠副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。一般对于小型车床如C6116型，由于空间尺寸有限，特别是X轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动；对于大型车床如C6150，床身长5米的车床，由于丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的问题，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的问题，往往电机都要通过几级减速来传动。无论是采用齿轮还是同步带论来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法、偏心轴调整

19、法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。 2.1.1 纵向进给系统的改造 纵向步进电机1 通过一对减速齿轮2 把动力传递给纵向滚珠丝杠3，再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台4 做往复移动。原车床的进给箱保留，滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴6 通过套筒联轴器5与滚珠丝杠相连，这种联轴器用2 个互相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来，结构简单，径向尺寸小，可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附加应力。滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承支承座4，通过一对深沟球轴承1 实现径向支承，丝杠左端通过一对圆螺母 实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧。因此纵向滚珠丝杠的支承形式为一端固定，一端浮动

20、，三点支承。滚珠丝杠采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，调整方便。步进电机通过消隙齿轮2 减速，减速器输出轴用套筒联轴器6 与丝杠3 ，如图2-2。图2-2纵向步进电机装配图1. 深沟球轴承2. 消隙齿轮3. 固定销4. 滑动轴承支承座5. 圆螺母6. 套筒联轴器滚珠丝杠3 仍安装在原滑动丝杠的空间位置，其螺母副通过支架1 （见图2-3） 安装在床鞍的底部，如图2-3所示。支架做成可移动的形式方便装配，丝杠位置调整好后，由螺钉拧紧。图2-3纵向滚珠丝杠装配图1支架2. 丝杠托架3. 纵向滚珠丝杠4. 丝杠防护罩5. 大拖板 6. 过渡板2.1.2实施步骤（1）拆下普通滑动丝杠与溜板箱

21、，取消丝杠与主轴箱齿轮的传动联系，利用原机床进给箱的安装孔和销孔安装齿轮箱体，滚珠丝杠仍安装在原丝杠位置，两端采用原固定方式这样可减小改装现场，并且由于滚珠丝杠的摩擦系数小于原丝杠，从而使纵向进给整体刚性优于以前。滚珠丝杠选用单圆弧滚道截面，外循环方式精度选6级。为了在齿轮传动中消除间隙，实现微量自动补偿以提高传动精度，选用双片薄齿轮调隙，可调拉弹簧式结构； （2）拆下丝杠右端的支撑座，在坐标镗床上将其孔径镗至40mm，便与伺服电动机的支撑轴相配合； （3）车削两个轴套（分别为一长一短），长套用于连接丝杠左端和左支撑座，短套用于连接丝杠右端与伺服电机转轴； （4）对安装螺母的配件进行刨、磨、钻

22、、铰和攻丝等加工，使其符合安装条件； （5）总装后，进行局部调整（如滚珠丝杠与道轨的平行度、螺母间隙和螺母上下前后位置等），力求使滚珠丝杠受力均匀，传动平稳，无传动间隙。2.2主轴部分的改造 车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。普通车床由主电动机经皮带传动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自动变速获得（924）级转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。普通车床在数控化改造时大部分情况下保留原主轴箱，不做改动或少做改动。如需改动则要注意以下几点： 如原主轴含液压操纵主轴的变速、

23、正反转和润滑功能，则需对其增装单独普通电机加以驱动，避免液压系统受到主电机正反转或转速变换而失灵。 如不需要原有机械变速换挡时，则需将主轴箱内齿轮组固定在一恒定的速度链上，摩擦片也应焊死以免因为误操作出现事故。 机床能否进行螺纹加工是主轴部分数控化改造的另一重要部分，传统车床加工螺纹时往往是通过挂轮组来完成，加工不同的螺纹则需不同的挂轮组，操作起来十分麻烦。我们通常在主轴末端或挂轮架处增装一光电编码器，其转速与主轴转速一致，主轴转一周，光电码盘转一转，通过反馈给系统控制进给轴与主轴的同步性，从而加工出理想螺距的螺纹。根据其编码方式的不同，光电码盘可分为增量式光电码盘和绝对式光电码盘，目前国内常

24、用的为增量式光电码盘。根据光电码盘上刻线条数可分为1024线、2048线等，我们常用的为1024线即可满足要求。2.3刀架部分的改造 目前数控车床刀架基本为电动刀架，其特点是定位更准确、迅速。老式传统车床刀架多为手动、液压驱动或少部分的电动，改造时可以根据需要对其加以更换。 电动刀架可分为卧式转塔刀架（一般安装812把刀）和立式电动刀架，立式电动刀架有四工位（或六工位），其中每一种刀架又有抬刀刀架（两端齿盘）和免抬刀刀架（三端齿盘）之分。卧式转塔刀架价格相对较贵，改造中常用立式四工位电动刀架。 2.4润滑部分的改造 老式传统车床除主轴箱外，导轨、丝杠副、光杆等多用油枪定期注油润滑和油脂润滑，这

25、对机床的导轨、丝杠副等的精度保持很不利，在同等驱动下机床运动的稳定性、灵活性也差一些。 在对这些机床改造时一般都要对其润滑部分进行相应的改动，采用稀油集中定量、定时供油润滑的方式，可分为手控润滑和编程自动润化两种，在机床导轨、丝杠副布置好油路后可根据需要任选一种。 丝杠支承轴承一般采用油脂润滑，如特殊需要和供油充分的条件下也可采用稀油润滑。 2.5 数控系统的改造 数控系统是数控机床的灵魂，其性能的稳定性直接影响零件的加工的尺寸精度、位置精度及操作工人的人身安全。一般的，普通车床数控改造时，由于需要加工圆锥、圆弧等曲面，需要选择两轴联动控制的数控系统。2.5.1 数控系统的选择 机床数控系统(

26、CNC系统)是数控机床的控制核心，随着机床数控技术的不断发展与进步，提高了数控机床的整体性能，尤其是它的加工精度和生产效率提高得更为显著，现在，数控机床已在机械工业生产中得到广泛应用。目前市场上流行的数控系统，如FANUC、西门子、GSK980TD等都配置有车床数控系统，能够胜任车、削加工的大部分工作，并具有价格低廉、可靠性强、功能强大等特点。在对多家数控系统进行比较后!我们选择了GSK980TD型数控系统。数控机床应能长期连续加工，其数控系统必须能够长期无故降连续运行。为保证机床长期可靠地运行，数控系统必须有抵抗恶劣环境的高可靠运行特性。常年的工作考脸证明GSK980TD系统是最可靠的数控系

27、统之一，它能在一般车间环境下运行。其工作场地的室温为0-45，相对湿度75%短时可达95%,抗震为0.5g ，电网电压波动为10%-15%,经对使用中系统的实际统计，GSK980TD系统的故障率为0.008，比较好地满足了我国市场的要求。GSK980TD系统之所以有非常高的可靠性，主要源自以下因素：(1)可靠的高质量的元器件及良好的老化筛选工艺。(2)大规模及超大规模的专用集成电路芯片：GSK980TD系统采用了许多由富士通公司制造的高度集成的专用功能芯片。(3)全自动化工厂生产制造：多层印刷板的制板、元件的插装、焊接、印刷板的检查、系统的组装、电机投料、冲片、精铸、机械加工、装配、成品的包装

28、出厂全部为自动化，这就使得在生产过程中避免了外界(人)的不稳定因素的干预。所以产品的一致性好，增加了可靠性。(4)良好的控制软件设计：GSK980TD系统经过在国内各地数年的运行，积累了丰富的数据，因此在软件设计时考虑了可能出现的各种故障情况，加入了许多保护和提高可靠性的措施，如开机和状态切换时的层层检侧、过压、过流、反馈断线等报警，使得机床运行中出现故障时，系统能及时处理，从而进免了元部件的损坏。(5)数字式进给伺服和数字式主轴驱动：数字控制、数据的串行传输大大提高了运行的可靠性。主轴控制信号的传送使用光缆，使信号免受外界干扰。2.5.2电气控制原理1、主轴控制系统： 主轴采用三相异步电机驱

29、动由西门子440变频器US控制，其动力由U、V、W三相电源经变频器US提供，主轴电机的正反转由指令控制经PLC输出再经变频器US控制主轴电机的正反转，主轴电机转速由数控系统经XS9口直接连到变频器US控制电机转速，若出现故障，则由变频器US发出信号经PLC输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。 控制原理图如下： 图2-4 主轴控制系统原理图 2、Z轴进给伺服控制系统：Z轴采用松下伺服电机驱动由松下伺服模块控制，其动力由R、S、T三相电源经伺服模块提供，伺服电机控制刀架的Z（纵向）进给与后退（正反转）及进给速度与进给量指令由数控系统发出，它们与数控系统的接口为XS30-XS

30、33，若出现故障，则由伺服模块发出信号经PLC输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。3、 X轴进给伺服控制系统：X轴电机采用雷赛步进电机驱动，由雷赛伺服模块控制，其动力由+V1电源经伺服模块提供，步进电机控制刀架的X（横向）进给与后退（正反转）及进给速度与进给量指令由数控系统发出，它与数控系统的接口为XS30，若出现故障，则由伺服模块发出信号经PLC输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。4、刀架控制电路： 刀架电机采用三相异步电机驱动由继电器模块控制（如图3-3），刀架电机控制刀架的换刀（正反转）及转动角度指令由数控系统发出，若出现故障，则由PLC发

31、出信号输入到数控系统，经系统判断故障类型在显示器上报警显示报警号。5、光栅尺控制： 光栅尺通过测量反馈控制刀架进给与后退量的实际尺寸与指令尺寸的误差大小反馈给数控系统，若误差太大超出允许误差范围，数控系统可根据加工情况进行时时调整，若出现故障，由系统判断故障类型并在显示器上报警显示报警号。 3 车床部分电气控制系统的PLC改造3.1 PLC系统的特点 1）可靠性高，抗干扰能力强：工业生产一般对控制设备要求很高，应具有很强的抗干扰能力和高的可靠性，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障间隔时间长，故障修复时间短。 2）编程简单，使用方便：目前大多数PLC采用继电控制形式的“梯形图编程方式”，即有传

32、统控制线路的清晰直观，又适合电气技术人员的读图习惯和微机应用水平，易于接受，与常用的汇编语言相比，更受欢迎。 3）控制程序可变，具有很好的柔性：在生产工艺流程改变或生产线设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只要改变程序就可以满足要求。所以PLC取代继电器控制，而且具有继电器所不具备的无可比拟的优点。3.2 PLC的选型控制过程分析： 开关量控制 特殊功能分析： 无 估算点数： IN约8、 OUT约5 选型： FX2N 速度及容量判断：满足控制要求型号确定： FX2N-48MR-001 输出形式为继电器输出方式, 只需要基本单元可完成控制要求3.3 PLC改造控制电路设计控制电路设计 （1

33、）M1 的正反转控制是由接触器KM 1 和KM2 的主触点切换三相电源的相序实现的，在换相序时必须防止KM1 和KM2 同时接通造成电源相间短路。在PLC 控制中，只靠KM1 和KM2的触点Y1 和Y2 互锁不能可靠地防止相间短路。由于PLC 的扫描周期很短，执行程序快，KM1 和KM2 的触点切换几乎没有间隔时间，因此，必须采用定时器T1 和T2 来控制正反转切换的延时时间以保证KM1 和KM2 线圈按顺序通断。 （2）M1 的点动控制: 只有KMl 接通时(KM2,KM3 失电)，即按下点动按钮(X4 导通)，Y2 和Y3 断电，其常闭触点保持闭合，则M 0 得电，其触点使Y1 得电，实现

34、点动; 当点动按钮复位，则X4 断开，Y1 失电，点动结束。 M1 的反接制动: 当点动结束时，由于M1 的惯性，KS1仍闭合，即X11 导通，从而T3 开始计时，延时后其触点将接通Y2，实现主电路反接; 停车时，按下停止按钮，X6 断开，则M11 失电，则原来得电的正转线圈KM1 失电，则M1 断电。停止按钮复位后，X6 重新闭合，M11 重新得电，由于正转时速度继电器KS 的触点KS1 已经闭合，X11 导通，使Y2 得电，重复点动结束时的制动程序。反转反接制动则采用Ks2(x12)、定时器T4 和Y1( KM 1)控制，过程同正转类似。 （3）M2 和M3 电动机控制梯形图设计 M2 的

35、启停由M2 启动按钮(X3) 和停止按钮(X5) 控制。按下启动按钮则X3 闭合，Y4 得电，其触点自锁，则KM4 线圈得电，M2 启动。当按下停止按钮时，X5 断开，则Y4 失电，KM4 失电，M2 停。M3 由限位开关SQ( X0) 控制，压下SQ，则X0 闭合， Y5 得电，KM5 得电，M3 启动; 释放SQ，则X0 断开，Y5 失电，KM5 失电. 则M3 停。 3.4 I/O统计如表1-1所示，为车床PLC 改造I/O 分配图。根据本机床的控制任务可知，该机床的输入信号都是开关量信号，输出负载有三相交流异步电动机、接触器和状态显示灯等，机床工作环境差，容易受到振动、电磁干扰、电源波

36、动的影响，综合考虑以上因素，电气控制系统采用适合于工业控制的可编程序控制器。确定外部输入信号共11 点，输出控制信号共5 点，并考虑留有一定的余量，故选用日本三菱公司的FX 系列FX-2N 型可编程序控制器即可。 IN点号输入信号OUT点号输出信号X0限位开关SQY1KM1X1主轴正转Y2KM2X2主轴反转Y3KM3X3电机M2启动Y4KM4X4电机M1点动Y5KM5X5电机M2停止X6电机M1停止X7热继电器常闭触点FR1X10热继电器常闭触点FR2X11速度继电器正转长开触点KS1X12速度继电器反转常开触点KS2X13控制灯开Y6控制灯X14控制灯关表1-13.5 PLC的I/O接线如图

37、3-1图3-13.6 PLC程序设计车床工作指示灯设计图3-2M1 电动机正反转梯形图的设计图3-3M1 电动机点动与制动控制梯形图的设计图3-4 完整梯形图图3-54 车床常见故障及维修 4.1主轴箱冒烟、主轴轴承温升过高原因：缺少润滑油，摩擦片过紧、轴承过紧、润滑位置不当排除方法：添加润滑油、调松摩擦片和主轴轴承间隙 4.2大吃刀自行停车原因：摩擦片过松、齿轮未上档、传动皮带过松排除方法：调整摩擦片和皮带，重新挂上齿轮 4.3主轴停车太慢原因：制动带磨损，调节过松排除方法：调紧制动带或更换齿轮 4.4主轴箱漏油、噪声大原因：箱盖不平整，回油孔堵塞，轴承磨损，此轮啮合精度差排除方法：更换轴承

38、，疏通回油孔 4.5工件加工表面粗糙，产生椭圆，崩刀原因：主轴径向跳动，轴向窜动过大，床鞍部件配合间隙大，进给量过大，轴承损坏或松动排除方法：调整轴间隙，调整进给量，或者更换轴承，调小床鞍部件的配合间隙总结 进过数天的努力终于完成了对CA6140普车的数控化改造的设计。本课题的主要任务是完成对普通车床的数控化改造，当然，数控化改造并不是简单的装上数控装置就行了，它是一项繁琐的工作。我们的设计和改造任务主要包括主运动和进给运动和电气系统的改造设计，通过改造使其具有数控机床的一般特性。应该来说，对普通车床的数控化改造具有一定的经济性和可行性。目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，