畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告C650普通車(chē)床數(shù)控改造PMC控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)（FANUC）系別：機(jī)械工程系班級(jí)：機(jī)檢0301學(xué)生姓名：張達(dá)指導(dǎo)教師：蔣麗2007年12月12日畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告課題題目C650普通車(chē)床數(shù)控改造PMC控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)（FANUC）課題性質(zhì).工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源社會(huì)實(shí)踐成果形式設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)同組同學(xué)無(wú)開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容（見(jiàn)附頁(yè)）開(kāi)題報(bào)告正文字體采用宋體小四號(hào)，1.5倍行距。附頁(yè)為A4紙型，左邊距3cm，右邊距2cm，上下邊距為2.5cm，字體采用宋體小四號(hào)，1.5倍行距。指導(dǎo)教師意見(jiàn)（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進(jìn)度安排是否合理、工作條件是否具備等）指導(dǎo)教師簽名：月日專(zhuān)家組及系里意見(jiàn)（選題是否適宜、各項(xiàng)內(nèi)容是否達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）大綱要求、整改意見(jiàn)等）專(zhuān)家組成員簽字：教學(xué)主任（簽章）：月日附頁(yè)：(一)普通車(chē)床數(shù)控改造的目的意義我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量持續(xù)高速增長(zhǎng)，數(shù)控機(jī)床在加工精度、自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)強(qiáng)度等諸方面都有普通機(jī)床無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床特別是大型數(shù)控機(jī)床費(fèi)用很高，常使許多用戶望而怯步，特別是像我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家資金有限。幾年來(lái)數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，對(duì)普通機(jī)床實(shí)施數(shù)控化改造，不僅實(shí)用性能良好、周期短，而且可以節(jié)約大量資金。概括為以下幾點(diǎn)：1）節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買(mǎi)新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。2）性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。3）提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。(二)普通車(chē)床數(shù)控改造的發(fā)展機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生機(jī)盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性:（1）可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。（2）可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。（3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。利用可編程控制器（PMC）對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，PMC是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)的，它具有可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、維修方便，價(jià)格也很便宜等優(yōu)點(diǎn)。目前，中小型企業(yè)及各高校實(shí)習(xí)工廠的許多機(jī)床和設(shè)備仍是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)的產(chǎn)品，其技術(shù)落后，可靠性差，工作效率低，故障診斷和排除困難，已嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率及正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，直接購(gòu)買(mǎi)數(shù)控機(jī)床可以解決這些問(wèn)題，但需要大量的資金。如果采用PMC進(jìn)行傳統(tǒng)機(jī)床的數(shù)控改造，便可一舉兩得。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。(三)普通車(chē)床數(shù)控改造的設(shè)計(jì)思路機(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)。數(shù)控車(chē)床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通的機(jī)床有諸多相似之處。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。傳統(tǒng)機(jī)床存在著的弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求。對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過(guò)程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近。車(chē)床數(shù)控改造方案可選擇為：配置專(zhuān)用車(chē)床數(shù)控改造系統(tǒng)，更換進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)為滾珠絲杠傳動(dòng)、采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、配置脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)螺紋加工功能、配置自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀功能。系統(tǒng)應(yīng)具有下列基本配置和功能：1）采用單片微機(jī)為主控CPU，具有直線和圓弧插補(bǔ)、代碼編程、刀具補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償功能、數(shù)碼管二坐標(biāo)同時(shí)顯示、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架控制、螺紋加工等控制功能。2）配有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量或控制精度一般為：Z為0.01mm，X向?yàn)?.005mm（要與相應(yīng)導(dǎo)程的絲杠相配套）。3）加工程序靠面板按鍵輸入給系統(tǒng)，并可對(duì)程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編輯修改和試運(yùn)行操作。4）具有單步或連續(xù)執(zhí)行程序、循環(huán)執(zhí)行程序、機(jī)械極限位置自動(dòng)限位、超程報(bào)警，以及進(jìn)給速度程序自動(dòng)終止等各類(lèi)數(shù)控基本功能。而這些都需要由可編機(jī)床程序控制器PMC按其預(yù)設(shè)的程序?qū)⒏鞴δ苡袡C(jī)連續(xù)地聯(lián)系起來(lái)。下面簡(jiǎn)單介紹一下PMC：PMC源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。PMC概括來(lái)有四個(gè)特點(diǎn)：1、功能豐富，是別的電控制器所沒(méi)有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無(wú)法比擬的；2、使用方便：即配置方便，安裝方便，編程方便，維修方便，該用方便；3、工作可靠；4、經(jīng)濟(jì)合算。它的類(lèi)型很多，可從不同的角度進(jìn)行分類(lèi)：如按控制規(guī)模分，大致可分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)及大型機(jī)、超大型機(jī)。按生產(chǎn)廠家分：目前生產(chǎn)PMC的廠家較多。但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均能生產(chǎn)的不算太多。較有影響的，在中國(guó)市場(chǎng)占有較大份額的公司有：德國(guó)西門(mén)子公司：它有SS系列的產(chǎn)品。日本OMRON公司：它有CPM1A型機(jī)，P型機(jī)，H型機(jī)，特別在中、小、微方面更具特長(zhǎng)，在中國(guó)及世界市場(chǎng)，都占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。美國(guó)GE公司、日本FANAC合資的GEFANAC的9070機(jī)也是很吸引人的，它具有軟設(shè)定代硬設(shè)定，結(jié)構(gòu)化編程，多種編程語(yǔ)言，等等特點(diǎn)。美國(guó)莫迪康公司(施奈德)的984機(jī)也是很有名的。美國(guó)AB（AlienBradley）的重要產(chǎn)品可編程控制器PLC5系列是很有名的。日本三菱公司的PLC也是較早推到我國(guó)來(lái)的。其小型機(jī)FI前期在國(guó)內(nèi)用得很多，后又推出FXZ機(jī)，性能有很大提高。日本日立公司也生產(chǎn)PLC，其E系列為箱體式的。日本東芝公司也生產(chǎn)PLC，其EX小型機(jī)及EXPLUS小型機(jī)在國(guó)內(nèi)也用得很多。日本松下公司也生產(chǎn)PLC。日本富士公司也有PLC。其N(xiāo)B系列為箱體式的，小型機(jī)。美國(guó)IPM公司的IP1612系列機(jī)，很適合于系統(tǒng)不大，但又有模擬量需控制的場(chǎng)合。國(guó)內(nèi)PLC廠家規(guī)模多不大。最有影響的算是無(wú)錫的華光。C650型普通車(chē)床是一種使用廣泛的金屬切削機(jī)床，在限定條件后（主軸系統(tǒng)由主軸變頻器控制；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)A和B驅(qū)動(dòng)，縱橫向絲杠螺母副調(diào)換成滾珠絲杠螺母副；將原刀架換成自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架；如果需要加工螺紋，則在主軸外端或其他適當(dāng)部位裝上一個(gè)脈沖發(fā)生器C，用它發(fā)出脈沖使伺服電機(jī)準(zhǔn)確地配合主軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生相應(yīng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車(chē)刀移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。）為實(shí)現(xiàn)C650車(chē)床的電氣控制要求，現(xiàn)選擇FANUC公司生產(chǎn)的PMC來(lái)實(shí)現(xiàn)它的數(shù)控化改造，下面是設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)介：設(shè)計(jì)主回路：從主回路入手,要根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行電器的控制要求,分析它們的控制內(nèi)容,控制內(nèi)容包括啟動(dòng)、方向控制、調(diào)速和制動(dòng)。設(shè)計(jì)控制電路：根據(jù)主回路中各伺服電動(dòng)機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行電器的控制要求,逐一找出控制電路中的控制環(huán)節(jié),按功能不同劃分成若干個(gè)局部控制線路來(lái)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)輔助電路：輔助電路包括電源顯示、工作狀態(tài)顯示和故障報(bào)警等部分,它們大多由控制電路中的元件來(lái)控制的，在