立式铣床数控化改造

第一章绪论1.1 数控设备的发展历史>第一代数控系统：1952年至1959年，采川电子管元件。

>第二代数控系统：1959年开始，采刖晶体管元件。

>第三代数控系统：1965年开始，采川集成电路。

>第四代数控系统：1970年开始，采刖人规模集成电路及小型通用计算机。

>第五代数控系统：1974年开始，采用微处理机和微型计算机。

1.2 自动换刀系统的意义从换刀系统发展的历史米看，1956年日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制装置）。

1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。

1967年出现了FMS（柔性制造系统）。

1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。

1.1.1 加工中心加工中心机床的出现，加之CAD技术、信息技术、网络控制技术以及系统工程学的发展，为单机数控自动化向计算机控制的多机制造系统自动化方向发展，创造了必要的条件．计算机群控系统即直接数控(Direct NC-DNC)系统，就是这一发展趋向的具体体观。

DNC系统使用一台较大的计算机，控制与管理多台数控机床和数控加工中心，能进行多品种、多工序的加工。

加工中心机床配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。

它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能。

1.1.2 柔性制造单元柔性制造单元(FMC)是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。

工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）、加工精度和生产效率更高。

在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能。

工件装在自动交换工件装置（工作台）上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命躲控等。

数控铣床系统的改造一、背景介绍数控铣床是一种通过电脑控制的现代化铣床设备。

在许多工业领域中，数控铣床已经成为加工零件的首选设备。

然而，随着科技的不断进步和市场需求的变化，现有的数控铣床系统可能无法满足新的加工要求。

因此，对数控铣床系统进行改造已经成为一种必要的措施。

二、改造目标数控铣床系统的改造旨在提升设备的加工精度、效率和可靠性。

具体目标如下：1.提高加工精度：通过优化控制算法和升级传感器，提高数控铣床的加工精度，以满足更高要求的零件加工。

2.提高加工效率：改进切削工具的设计和选择，降低加工时间，提高数控铣床的加工效率，提高生产效益。

3.提升设备可靠性：增加设备的自动化程度，减少操作人员的参与，降低人为错误和设备故障的概率，提高设备的可靠性和稳定性。

三、改造方案1.升级数控系统数控系统是数控铣床的核心部件，对加工精度和效率具有重要影响。

因此，我们可以考虑升级数控系统的硬件和软件。

硬件方面，可以考虑使用更先进的数控系统，提供更强大的计算和控制能力。

同时，加强电气和机械部分的接口设计，提高数控系统对机床的控制精度和稳定性。

软件方面，可以通过优化控制算法，进一步提高加工精度和效率。

同时，引入智能化的自适应控制方法，提高系统对切削工况变化的自适应能力。

2.优化切削工具切削工具是影响加工效率的关键因素。

通过优化切削工具的设计和选择，可以提高数控铣床的加工效率和精度。

首先，可以考虑使用高硬度、高耐磨的切削材料，如金刚石涂层刀具，提高切削工具的使用寿命和稳定性。

其次，根据加工需求选择合适的刀具形状和尺寸，合理调整刀具进给速度和切削深度，以提高加工效率和降低工具磨损。

3.引入自动化设备引入自动化设备可以提高设备的自动化程度，减少操作人员的参与，降低人为错误和设备故障的概率。

可以考虑安装自动化送料机构、自动夹具和自动换刀装置，实现零件的自动加工和生产流程的自动化控制。

此外，可以考虑引入远程监测和故障诊断系统，及时发现和修复设备故障，提高设备的可靠性和稳定性。

目录第一章绪论 (2)1.1课题研究背景 (2)第二章机床数控系统 (4)2.1改造方案 (4)2.2相关技术 (4)2.2.1变频技术 (4)2.2.2伺服控制 (6)2.3 PLC技术 (7)2.3.1基础知识 (7)2.3.2发展趋势 (8)2.4小结 (8)第三章 PLC编程技术 (9)3.1概述 (9)3.1.1语言特点 (9)3.1.2编程语言的形式 (10)3.2程序设计 (11)3.2.1程序结构 (11)3.2.2变量表 (22)3.3小结 (22)第四章PLC接口与通信技术 (23)4.1自由口模式下PLC与计算机的通信 (23)4.1.1通信协议 (23)4.1.2通信技术 (25)4.2 PLC与控制系统通信 (33)4.3 PLC与人机界面HMI (34)4.4小结 (35)第五章总结 (36)论文总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.1课题研究背景由于机床一般都具有较长的使用时间，在上个世纪70、80年代制造的普通机床都采用的是接触器-继电器控制，到目前有很大一部分还在使用，该系统具有体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是由触点控制，在控制复杂时可靠性降低。

在如今的加工环境中已经越来越不适应精确，高效率的要求。

可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。

PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式，PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。

机床采用了PLC控制，用软件实现对机床运行的自动控制，可靠性大大提高。

控制系统结构简单，外部线路简化。

另外可方便地增加或改变控制功能。

也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

鉴于其种种优点，目前，普通机床的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。

同时，由于电机交流变频调速技术的发展，机床的调速方式已由原来的齿轮箱固定档位调速改为直接由伺服电机拖动的无级调速。

普通铣床数控化改造设计随着现代制造技术的发展，数控机床已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。

普通机床通过进行数控化改造，可以大大提高机床的生产效率和生产质量，同时也可以节约生产成本，提高企业的竞争力。

本文将介绍普通铣床数控化改造的设计方案。

一、数控化改造的必要性普通铣床具有结构简单、成本低的特点，但是由于其操作人员需要进行繁琐的手动调节和操作，使得生产效率低下，并且生产过程容易出现误差，影响了产品的质量。

而通过进行数控化改造，可以将机床操作变为全自动化、智能化的过程，提高生产效率、减少生产成本、提高生产质量。

二、数控化改造方案1. 基础设施改造为了使普通铣床能够进行数控化改造，需要进行一些基础设施的改造。

首先需要对机床进行检查和维护，保证机床的各项性能稳定而可靠。

还需要更换一些传统机械设备，例如步进电机控制器、主轴马达等，以便与数控系统兼容。

2. 数控系统升级普通铣床数控化改造的核心是将其搭载上数控系统，此时该机床将变身为数控铣床。

数控系统包括软件和硬件两个部分。

在硬件方面，需要更换一些关键配件，例如控制器、转换器、数据采集卡等。

而在软件方面，需要安装数控程序，司机、可编程逻辑控制器（PLC）等。

3. 人机界面改造人机界面是指人员与机床进行交互操作的一种方式。

在数控化改造的过程中，必须更新和升级人机界面，设计一种更加符合人工智能化特点的操作系统。

这种新的人机界面一方面需要方便操作，另外一方面也要考虑到用户体验的舒适性。

三、数控化改造后的效果通过对普通铣床的数控化改造，可以大大提高机床的生产效率和生产质量。

一方面，由于取消了传统的人工调整和操作环节，使得生产效率得到了极大的提高。

另一方面，由于数控系统具有高度准确度和稳定性，生产过程中误差较少，从而提高了产品的质量。

同时，通过数控化改造，企业还可以获得以下优势：降低人员培训成本，减少错误发生的几率，提高内部交流和生产计划的灵活性。

这些优势都可以为企业的生产和发展带来实质性的帮助。

X52K铣床的数控化改造设计1. 引言随着科技的发展，数控铣床在工业生产中的应用越来越广泛。

X52K 铣床作为一种传统的铣床设备，其在自动化程度和精度方面存在一些不足。

为了提高生产效率和产品质量，本文将对X52K铣床进行数控化改造设计，以实现更高程度的自动化和更精准的加工。

2. 改造目标•提高生产效率：通过数控化改造，实现自动化操作，减少人力参与，提高生产效率•提高加工精度：引入数控系统，实现精确的切削和定位，提高加工精度•提高产品质量：数字化的加工过程可以减少误差和缺陷，提高产品质量3. 数控化改造的步骤3.1 检查现有设备首先，我们需要对X52K铣床进行全面的检查，了解其结构和工作原理。

确定其是否适合进行数控化改造。

3.2 更换控制系统针对X52K铣床的数控化改造，我们需要选择适合的数控系统。

常见的数控系统有伺服控制系统和步进控制系统。

我们需要根据铣床的具体要求选择合适的控制系统。

3.3 安装电机及传感器在数控化改造中，我们需要安装适当的电机和传感器。

电机用于驱动铣床的工作台和刀架，传感器用于感知和反馈机床的运动状态，以实现精确的控制。

3.4 编写数控程序数控铣床的核心是数控程序，通过编写程序，控制机床按照要求进行加工。

在编写程序时，需要考虑加工路径、切削参数以及安全性等因素。

3.5 进行试运行和调试在数控化改造完成后，需要进行试运行和调试。

通过实际操作和测试，验证改造效果，并进行必要的调整和优化。

4. 数控化改造后的优势4.1 提高生产效率数控化改造后，X52K铣床将实现自动化操作，减少人力参与，大幅提高生产效率。

4.2 提高加工精度数控系统可以精确控制铣床的运动轨迹和切削速度，从而大大提高加工精度。

4.3 提高产品质量数字化的加工过程可以减少人为误差和缺陷，提高产品质量，降低废品率。

5. 总结通过对X52K铣床进行数控化改造设计，可以实现自动化操作和精确控制，从而显著提高生产效率和产品质量。

毕业设计（论文）题目：X502型立式铣床微机数控改装（横向）学院：机械工程学院专业：机电一体化工程班级：机电1202学号：010*********姓名：李开帆指导教师：黄江2014年10月31日摘要数控机床具有高精度、高效、高速、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。

数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电一体化产品。

它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。

数控技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，己成为当今制造业的发展方向。

为了满足用户的需求，减少成本及各种浪费，我们不能一味的大量添置全新的数控机床，而是考虑把普通机床改造为数控机床。

普通机数控化改造，顾名思义就是在机床上增加微机控制装置即单片机数控系统，使其伺服电机型机床具有一定的自动化能力，使其传动系统更加符合要求，以实现预定的加工工艺目标。

这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题，生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。

我国数控系统发展具有以下3个特征：(l)高档数控系统技术已经突破。

如华中I型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速进给速度在1.67m/s以上，具有较强的通信、管理功能。

(2)普及型数控系统技术已经成熟。

如北京机床研究所的BS9l系统，这些系统一般配有CRT显示器，可配置直流和交流伺服驱动，2~4轴联动。

(3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。

由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。

比较典型的有南京大方的JWK系列。

我国是机床生产大国，又是使用大国。

数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。

关于立式车床数控化再改造技术可行性探讨摘要：为了提高曲面类零件的加工条件，进一步对立式车床的功能实施数控化的改造与完善。

并且根据此次完善，进行可行性分析。

得出的实验目标证明了通过数控化的再改造。

立式车床对于机床加工范围的扩大，有一定的成果，并且能够提高生产效率与加工精度，可用于实际生产。

关键词：立式车床，数控化，再改造技术一、立式车床的现状分析立式车床，是一种制造设备，生产于20世纪80年代。

这种制造设备不仅能够推动企业经济效益，还会对社会经济进行一系列的发展。

通过美国日本等国家的对比，我国数控机床的发展，起步较晚。

而且在国外来说这是一个近期才发展起来的产业，但是在先进国家，已经有了初具规模的研究与进展。

这一新型行业的形成，使得发达国家在企业的应用中有了一定的市场。

我国认识到这是推动经济发展的一大产业之后，大力扶持这一产业发展。

尽管这一产业刚刚兴起，但是我国在不断对这方面进行一系列的改造与优化，相信在未来短短的几年时间也会发展成一个龙头行业。

我国的现有立式车床可以对金属以及一些圆柱体工件进行加工与进一步的处理。

针对立式车床的现状可以从自动化程度与生产效率，以及加工精度这三方面进行优化。

改造后的立式车床，要能够有良好的性能，以及资金上成的生产成本的节约，这样才能适应时代的发展。

伴随着科技的发展，产品也不断在更新换代。

立式车床的基本功能已经无法满足市场的需求。

原始的立式车床已经无法对复杂的曲面零件进行进一步的加工处理。

在实际的操作中，也无法满足现在产品的需求。

对于原本的立式车床在生产中效率大幅下降，加工成本不断增加，对于市场的发展，略为滞后。

针对于这一点，我们必须对立式车床进行数控化的再次改造，从而提高其生产效率，增加产品适应性，提高使用效率，更好的应用于新产品的市场应用中去。

二、探讨立式车床的在改造技术的可行性立式车床是以一种手工片导和电机交流的形式进行工作的，这种形式对于加工精度来说会有一定的影响，而且比较浪费时间。

学号2011040191037密级武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) X5032立式铣床进给传动系统改造院(系)名称：专业名称：学生姓名：指导教师：二〇一六年五月八日郑重声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。

除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。

论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。

本人签名：日期：摘要数控机床是当代机械制造业中实现机电一体化先进设备的代表。

伴随着先进制造业的发展，旧机床的数控化改造，尤其是普通机床数控化改造早已成为摆在我们面前迫切而艰巨的任务。

本课题是对X5032铣床进给系统的数控改造方案，在数控技术的历史、现状和发展的基础之上，通过对X5032旧机床的分析，结合机床改造的思路，提出了数控化改造的方案。

主要是针对机械部分进行改造，即对丝杠、驱动元件步进电机和减速齿轮的改造。

改造后的铣床不仅能加工平面、铣削键槽、等简单的零件外，还能加工形状复杂（如圆弧面加工、斜面及凸轮等）的零件，具有精度高、效率高及加工产品范围广等特点。

机床经过改造后，可以凸显机床强大的工作能力和深度的可靠性，加工精度和生产率同时有较大的提高，给企业提供一条切实可行的路径。

[关键词]数控改造；进给传动；X5032铣床目录第一章引言 (1)1.1数控机床的发展简史 (1)1.2数控机床发展趋势 (1)1.2.1高速性、高效性、高精度、高可靠性 (1)1.2.3开放性 (3)1.3课题背景、意义 (3)1.4研究目标 (4)第二章机械传动系统的改造设计 (5)2.1机械传动系统改造设计方案 (5)2.1.1改造设计任务 (5)2.1.2总体方案设计的确定 (5)2.2机械传动系统改造设计与计算 (6)2.2.1已知条件 (6)2.2.2进给系统计算，设计 (8)2.2.2.1纵向（X向）设计计算 (8)2.2.2.2横向（Y向）设计计算 (20)2.3数控铣床的导轨 (28)第三章数控机床控制方式选择 (31)3.1步进电机的开环控制 (31)3.1.1步进电机的工作原理 (31)3.1.2开环控制系统构成 (31)3.2数控机床开环系统速度计算 (32)第四章结论与展望 (32)第五章致谢 (33)参考文献 (35)第一章引言1.1数控机床的发展简史从第一台电子计算机诞生开始，美国北密执安的小型飞机承包商帕尔森斯公为了制造飞机机翼轮廓的板状样板，提出了采用数字控制技术进行加工的思路，1949年由帕尔森斯企业与美国麻省理工学院伺服机构研究院合作开始从事数控机床的研制工作，1952年，研究出第一台实验性数控系统，并把它安装在一台立式铣床上，成为全球第一台数控机床，完美实现了同时控制三轴的运动。

立式车床数控化改造整体方案的设计立式车床是机电设备的一种，它的自动化程度要求很高。

通常用于冶金工业，或者车制大型工件。

因为接触控制点多，电子控制系统出现故障率很高，检修时检修周期长。

长时间的使用立式机，导致电气控制系统线路老化，频繁的发生继电器故障，检修时维修十分困难。

随着PLC技术的出现，对传统车床的数控改造成为很多企业和研究院所研究的课题，PLC克服了在复杂的机械接触多及传统的控制系统接线中，继电器触点可靠性低、能耗高、灵活性差等缺点。

本文将完成C5116A立式车床的数控化改造整体方案的设计，设计方案包括对数控系统的选择、伺候驱动系统改造和外围电路方案。

一、车床机械系统改造方案C5116A立式车床属于中小型不锈钢类轴类、盘类的加工，主要需要完成的功能有主轴变速、主轴制动、主轴点动控制、刀架选择、刀速调整、进刀方向调整、横梁运动、横梁放松、横梁加紧控制，从上诉功能能分析，需要对车床的机械系统进行一些改造，机械系统改造方案如下：1.主轴调速方式改造主轴调速有两种方式，一种是选择采用交流主轴电机控制，采用交流控制方式具有精度高、速度快、可控性好的特点，但是交流主轴在转速较低的时候具有不稳定的缺点。

另一种方式是直流主轴电机，目前这种电机产品均是一些全数控化的产品具有很好的稳定性和可控性，但是精度没有交流控制方式的好，直流伺候电机具有机械线性控制性能较好，可调整的反问大的特点，因此在本次车床改造中根据C5116A的实际情况选用了直流主轴电机进行调速。

直流主轴电机选型如下：2.主轴编码器安装为了是先对螺纹的加工，因此在本次改造中引入了主轴编码器，实现了对主轴转速的调整和监控。

同时增加了同步齿型连接皮带，实现对数控系统的反馈控制，这样就形成了控制的半闭合环。

3.刀架改造为了实现自动换刀的要求，设计将原有的手动刀架换成数控自动刀位，拆除侧面手控换刀架。

4.传动丝杠改造目前使用的是普通的传动丝杠，这种丝杠不适用于机床数控化的需要，需要将普通传送丝杠改造成滚珠丝杠，滚珠丝杠具有可靠性高、机械磨损小、使用寿命长等特点。

DKZ6300立车数控化改造方案研究针对普通立式车床的不足之处，在保留右刀架机械结构和操作功能不变的基础上，对DKZ6300立式车床的左刀架进给系统进行了数控化改造。

左刀架采用滚珠丝杠、伺服电机和一级齿轮减速，并利用SINUMERIK 802D数控系统的半闭环控制实现左刀架的X轴和Z轴联动控制，机床改造后，大大扩大了机床的加工范围，同时提高了生产效率和加工精度。

本文简要介绍立式车床的数控化改造过程及802D数控系统的安装调试和部分功能说明。

标签：立车数控化改造；数控系统802D；直流调速装置6RA701 改造前机床概况DKZ6300为某机械厂上世纪七十年代初期从德国引进的立式超重型车床。

该机床承担着重要的任务，但是近几年来，故障频繁不断。

该机床原为普通机床，无法完成复杂曲面的加工，刀架垂直和水平快速移动由普通三项交流电机驱动，进刀时通过机械连接，由工作台转动带动各轴同步运动，进刀量与工作台转速成正比，进刀减速箱复杂，档位多，传动间隙大，故障率高。

工作台拖动采用了电机扩大机——直流发电机——直流电动机的三联机组方式，造成故障率高，体积大、电耗大、效率低、技术落后。

根据实际情况进行了仔细讨论和分析，决定对该机床进行大修改造并增加数控系统。

2 改造方案及内容DKZ6300立车的结构为双柱龙门式，两个刀架附于横梁，工作台由三联机组拖动（55KW）。

由于电气元件老化，刀架机械精度下降，决定将其中一个刀架改为数控刀架，工作台拖动电机用直流调速装置控制，重新制作电气控制柜，更换所有元器件。

为实现铣削和磨削加工目的，在数控刀架上安装可拆卸的电主轴铣头和磨头，用变频器调速。

经过反复的比较，我们选择了802D数控系统。

该系统具有免维护，其核心部件PCU 将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体，可靠性高、易于安装等优点，在改造过程中，驱动装置采用西门子系统配套的标准配置，以达到最佳的系统性能，保证机床改造后运行的稳定性和可靠性，且便于日后的维护。

数控立式车削中心的数控化改造采用新型SINUMERIK 802D数控系统对使用10多年的SKIQ16 CNC B数控立式车削中心进行数控化改造，机床强大的数控功能极大地拓宽了机床加工零件的范围，更好地保证了零件加工的一致性和产品质量。

本文获第二届SINUMERIK 数控应用与改造有奖征文活动二等奖。

SKIQ16 CNC B数控立式车削中心是捷克HULIN公司于上世纪90年代制造，采用FANUC-BASK 6T数控系统。

由于该机床已经使用10余年，加之数控系统更新换代，FANUC-BASK 6T数控系统早已停产，系统板件老化，备件昂贵。

采用新型数控系统对该机床进行改造势在必行，这样可使该机床重新焕发活力，更好地发挥机床的潜力。

改造方案的制定该机床原有功能齐全，包括主轴(工作台)和铣磨轴的旋转运动、X、Z 轴坐标运动、15个刀位的刀库系统，还有诸如冷却系统、液压系统、润滑系统、排屑系统等机床功能。

主轴和铣磨轴采用直流电动机及直流调速器。

X、Z 轴坐标也采用直流伺服电机及直流伺服调速器。

刀库采用普通三相异步交流电动机，由5位二进制凸轮定位。

该机床的机械部分各方面机械性能良好稳定、精度尚可、液压系统工作正常，因此上述部分基本保持不变。

数控改造更换数控系统和电气控制部分，采用SIEMENS SINUMERIK 802D数控系统。

X、Z轴和刀库坐标伺服驱动系统采用SIIMODRIVE 611UE变频驱动系统和1FK7伺服电机，选用脉冲编码器作为位置检测元件，达到数字伺服驱动系统闭环控制。

主轴和铣磨轴驱动系统采用英国 Eurotherm公司的590+系列直流电动机调速装置。

改造机床其他电气控制线路，更换电气控制元件，保证机床各种控制功能和操作的实现，保证机床电气控制部分长期可靠工作。

除增加MCP机床控制面板外，还要重新设计机床操作面板，具有各种机床功能按钮和指示灯。

数控系统和坐标伺服驱动系统数控系统硬件连线图SIEMENS SINUMERIK 802D数控系统是将所有CNC、PLC、HMI和通讯任务集成，是基于PROFIBUS总线的数控系统。

普通立式车床的数控化改造的开题报告一、选题背景目前，在制造业中，数控技术已成为生产制造中的常规工具。

数控车床正是其中最重要的设备之一。

随着生产和市场要求的不断增长，普通立式车床已难以满足生产效率、质量和精度等方面的要求。

为此，将普通立式车床进行数控化改造，以增强其功能和性能，提高生产效率和质量，已成为制造业中的一个趋势。

二、选题意义数控车床经过数控化改造，可具备更高的自动化程度，精度更高，生产效率也更高。

具有以下优点：（1）精度高。

数控车床采用数控系统控制，可保证加工精度和重复精度。

（2）生产效率高。

数控车床自动化程度高，通过编写加工程序和自动换刀等功能，大大减少了人工干预和加工时间。

（3）操作简易。

数控系统可通过图形和符号进行指令输入，大大降低了技术要求，易于操作。

（4）适应性强。

数控系统具有程序重复使用和修改功能，便于适应不同的生产制造要求，并可随时调整加工方案。

三、研究目标本次研究主要目标是：（1）研究普通立式车床的数控化改造技术，包括数控系统选型、控制程序编写等方面。

（2）设计实现数控化改造方案，并进行相关试验和验证。

（3）对数控化改造后的普通立式车床进行性能对比测试，验证其加工精度和生产效率等指标的优化效果。

四、研究内容本次研究主要内容包括以下几个方面：（1）数控系统选型和配套设备的选取。

（2）数控系统的安装和调试，包括控制程序的编写和优化。

（3）机械部件改造和安装，包括电机、伺服驱动装置、传动机构等的改造和安装等。

（4）数控化改造后的普通立式车床的试验和验证，包括加工精度测试、生产效率测试等指标的测试和比较分析。

五、研究方法本次研究采用实验研究方法，主要包括以下步骤：（1）调研与分析。

对普通立式车床的现状进行调查和分析，明确其数控化改造的可行性和必要性，同时分析不同数控系统选型的优劣。

（2）方案设计和实施。

根据调研和分析结果，设计数控化改造方案，并对数控系统进行安装、调试和控制程序的编写和优化。

第一章绪论1.1 机床数控改造的意义毕业设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。

通过毕业设计可以初步树立正确的设计思想,了解有关的工业政策，学会运用手册、标准、规范等资料;培养学生分析问题解决问题的实际能力,并在教师的指导下,系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。

毕业设计的内容是改造设备,实现以下几部分内容的设计训练。

如精密执行机构(或装置)的设计、计算机I/O接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等。

说明书的内容应包括:毕业设计题目总体方案的确定、系统框图的分析、电气执行元件的选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分(如环形分配器等)的说明。

该毕业设计的内容及方法，可以归纳如下:1．精密执行机构的设计。

主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题:要弄清机构或机械执行元件的主要功能(传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等),进行力矩、负载功率、惯性(转动惯量）、加（减）速控制和误差计算。

2.选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。

主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用,考虑电机选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计。

3.采用微型计算机（包括单片机)进行数据处理、采集和控制。

主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用、接口电路、软件编制等。

4.学会使用手册及图表资料。

１.2数控与数控技术数控是数字控制的简称,英文为 Numｅriｃaｌ Control,简称NC。

目前数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computer Ｎumｅricａl Contrｏl ),简称CNＣ,国外一般都称为CNC,很少再用NC这个概念了。

下面详细说明之:ﻫ数控(Ｎｕmeｒicaｌ Control,NＣ数字控制)是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

普通铣床X5020数控改装设计实践探索摘要：本文主要介绍了立式升降台铣床在数控化改造方面的技术方案准备和设备改造的技术路线，着重阐述了电气系统及数控系统方面的改造要求，步进电机的选择计算，数控系统软硬件的设计以及机械部分改造。

把X5020普通铣床改造成数控铣床，主要改造的部位是：把工作台横纵方向上的手轮拆除，把纵横向进给运动改造成用步进电动机来控制。

垂直进给运动保持不变仍采用机动和手动方式。

由数字化开环控制方法简单稳定，把由进给机械传动的普通铣床改造成由计算机数字控制的数控铣床。

关键词：改装；步进电机原有普通铣床的操作过程及传动系统后，改装应该尽可能少的改动，这样可以使机床维修时更佳简便容易，必要时也可以进行手动操作。

将离合器脱开，去掉手轮，将手轮轴通过一对齿轮与步进电机相连，通过步进电机控制工作台的纵向移动。

工作台横向移动原由手动控制，现在改为通过一对齿轮与步进电机控制，全部受到数控系统的控制。

原工作台升降保持不变，仍用手动控制。

一、进给部分设计在进给伺服系统中常用的驱动电机有直流伺服电机、交流伺服电机、电液伺服马达、步进电机等。

下面我们比较下它们的特点，从中选出合适的驱动电机。

1.直流伺服电机（1）结构复杂，设备庞大，电机价格昂贵，不适合经济型铣床改造使用。

（2）直流伺服电机具有线性的调节特性，能使转速正比于控制电压的大小；转向取决于控制电压的极性；控制电压为零时，转子惯性很小，能立即停止。

（3）直流伺服电机具有较大的起动转矩和较小的转动惯量，在控制信号增加、减小或消失的瞬间，直流伺服电机能快速起动、快速增速、快速减速和快速停止。

（4）直流伺服电机广泛应用在宽调速系统和精确位置控制系统中，其输出功率一般为1～2000W。

电压有6V、9V、12V、24V、27V、48V、110V、220V等。

转速可达1500～1600r/min。

2.交流伺服电机定子绕组散热比较方便；惯量小，易于提高系统的快速性；适应于高速大力矩工作状态；同功率下有较小的体积和重量；无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。

摘要数控技术作为现代制造业的核心技术之一，在各行各业得到了广泛的应用，在机械制造行业当中，数控铣床由于可以以较高的精度实现多工种加工已经成为现代机械制造业中不可缺少的加工设备。

据原有的普通铣床X6130铣床，将其数控化改造确定电动机的功率，根据其具体结构选择合适的变频器，PLC,直流驱动器等，根据精度的要求和转速，确定机床的电器设计和私服系统的设计，并进行一定的参数效核，并完成改造后机床部件的结构设计；完成铣床数控化的电气设计；完成电器原理设计和机床结构设计；完成改造所需的电器部件的选择和其参数的效核；完成相应的设计说明书；完成于本设计相关的论文一篇；完成铣床的结构设计，以装么配图的方式表述；完成改造后的装配图。

关键词：数控技术；铣床；改造；控制电路ABSTRACTOne of the key technology of NC technology as the modern manufacturing industry, has been widely used in all walks of life, in the mechanical manufacturing industry, CNC milling machine can realize the high precision work processing has become indispensable to modern processing equipment in mechanical manufacturing. According to the original general milling machine, X6130 milling machine, the numerical control transformation to determine the motor power, and according to the specific structure of choosing suitable frequency converter, PLC, DC drive, according to the required accuracy and speed, to determine the design of electrical machine design and PW system, and the effect of some parameters of nuclear, structure design and complete after the transformation of the machine tool components; complete electrical design milling CNC; complete electrical design principle and structure of machine tool design; complete the transformation of the electrical components selection and the parameter effect nucleus; completed the design of the corresponding instructions; to complete the design related to a paper; structure design milling machine, in order to install do some way; the assembly after the completion of the transformation.Keywords: Numerical Control Technology;Milling Machine；Reform；The Control Circuit目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)1.1 数控铣床 (5)1.1.1 数控铣床的简介 (5)1.1.2数控的加工过程 (5)1.1.3数控铣床的组成 (5)1.1.4 数控铣床的分类 (6)1.1.5 数控铣床的用途和工艺特点 (6)1.2我国的数控产业 (7)1.2.1我国数控产业的现状 (7)1.2.2数控产业发展面临的问题 (7)1.2.3数控产业的发展趋势 (7)1.3数控机床的优点 (8)第2章总体改造方案的设计 (9)2.1 X6130普通铣床的用途 (10)2.2总体设计任务 (10)2.3总体设计方案 (10)2.4横纵向进给系统的设计 (12)2.4.1纵向进给系统设计 (12)2.4.2铣削力的计算 (12)2.4.3滚珠丝杠所受的平均轴向载荷的计算 (13)2.4.4丝杠副工作负荷计算及丝杠型号的选择 (14)2.4.5传动效率的计算 (15)2.4.6纵向进给系统计算 (17)第3章电气原理图设计 (19)3.1概述 (19)3.2主电路 (20)3.3控制电路 (21)3.3伺服电气图 (22)3.4 主轴电机电路 (23)3.5 内置PLC输入电路 (24)3.6 内置PLC输出电路 (25)3.7 本章小结 (26)第4章数控铣床内置PLC控制系统设计 (26)4.1 Programming Tool PLC介绍 (26)4.2 Programming Tool PLC软件的安装 (28)4.3 Programming Tool PLC项目管理 (30)4.3.1 建立新项目 (31)4.3.2 保存项目 (32)4.4 Programming Tool PLC与系统通讯 (32)4.5 数控铣床系统PLC I/0分配和子程序库的调用 (34)4.5.1 I/0点分配 (34)4.5.2 MCP面板功能分配 (35)4.5.3 内部子程序库调用 (36)4.5 数控铣床辅助装置PLC程序的设计 (42)4.6 本章小结 (42)总结 (43)致谢 (44)参考文献 (45)第1章绪论1.1 数控铣床1.1.1 数控铣床的简介科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提山了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS 的不断成熟，又将对数控机的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。

目录摘要 (2)第一章三坐标数控铣床的设计和计算 (2)1.1主传动系统的设计 (2)1.2主轴系统计算 (8)1.3进给伺服系统的设计 (11)1.4进给传动的计算 (13)第二章微机控制系统的设计 ................................................................ 错误！未定义书签。

2.1微机控制系统组成及特点 ................................................................ 错误！未定义书签。

2.2 微机控制系统设备介绍 (30)2.3程序部分 (39)结论 (45)参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

致谢 . (47)摘要我所设计的毕业课题为“普通铣床数控化改造设计”。

对于机床的设计来说，我首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。

对于通用机床我更是查阅了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。

然后根据总体方案的布局形式，规格参数，精度性能等要求，对此机床的进给传动系统进行了专题设计。

首先是对进给传动的运动设计。

此设计主要功能和主要参数以及各系统的基本工作原理及其数控化。

数控化的铣床的定位精度和重复定位精度明显提高，获得了明显的经济效益。

关键词：数控化改造；定位精度；重复定位精度；无级变速；伺服传动系统。

第一章三坐标数控铣床的设计和计算1.1 主传动系统的设计主传动系统一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。

动力源为执行元件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向,变速装置传递动力以及变换运动速度，执行元件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。