Z3063摇臂钻床的数控化改造设计

Z3063摇臂钻床的数控化改造

Z3063 RADIAL DRILLING MACHINE OF NUMERICAL CONTROL TRANSFORMATION

2015 年2月

Z3063摇臂钻床的数控化改造

摘要：针对公司车间的Z3063摇臂钻床的特点，结合《电气系统的组建与调试》对Z3063摇臂钻床工作原理的了解及对PLC的学习，确定了钻床的数控化改造方案，介绍了机械的改造设计、PLC控制系统设计。改造钻床是为了提高了加工效率和加工精度，取得了较好的应用效果，而且也加深自身对数控机床的认识，并能够初步掌握机电一体化系统的机械设计和自动化设计方法。对于自己所学的知识进行可行性实践，培养设计能力及独立思考的能力，巩固并强化理论知识，为以后工作起到打基础的作用，培养自己的创新意识和动手能力。

关键词：数控化改造；点位控制；PLC；流程设计

Abstract: in view of the company workshop Z3063 radial drilling machine, the characteristics of combination of form and debugging of electrical system for Z3063 radial drilling machine working principle of understanding and learning of PLC, determine the drilling machine of numerical control transformation plan, introduced the mechanical design, PLC control system design.Transforming drilling machine is to improve the machining efficiency and machining accuracy and have achieved good application effect, but also deepen their understanding of CNC machine tool, and can preliminary master electromechanical integration design method of mechanical design and automation of the system. Feasibility for their learned knowledge to practice, raises the design ability and the ability of independent thinking, consolidate and strengthen the theoretical knowledge, have the effect of the groundwork for later work, cultivate their innovation consciousness and practice ability.

Key words: numerical control transformation; Position

control; PLC; Process design

目录

第一章. 前言 (4)

第二章. 数控改造的目的 (6)

第三章. 改造方案的确定 (7)

3.1机械部分的改造 (7)

3.2 数控控制部分的改造 (7)

3.2.1 PLC在电气控制系统中的应用 (7)

3.2.2 PLC 控制系统设计的基本原则 (8)

3.3 X坐标机械设计 (8)

3.3.1 X工作台设计 (8)

3.3.2 导轨的设计选型 (9)

3.3.3 滚珠丝杠的设计计算 (11)

3.3.4 步进电机的计算选型 (14)

3.3.5 联轴器的选择 (16)

3.3.6 丝杠轴承的选择 (17)

3.4 Y方向机械设计 (20)

3.4.1 Y方向步进电机的计算选型 (20)

3.4.2 联轴器的选择 (21)

3.5 Z方向机械设计 (21)

3.5.1 Z方向步进电机计算选型 (22)

3.5.2 联轴器的选择 (22)

第四章.数控控制系统设计 (24)

4.1 Z3063摇臂钻床分析控制对象、确定控制要求 (24)

4.1.1对电动机M1的要求 (24)

4.1.2对电动机M2的要求 (24)

4.1.3对电动机M3的要求 (24)

4.1.4电动机 (24)

4.2确定I/O点数 (24)

4.3绘制I/O端子接线图 (24)

4.4梯形图设计 (25)

4.4.1摇臂的升降过程 (25)

4.4.2.主轴箱和立柱箱的松开与夹紧 (26)

4.5 微机控制系统及接口电路 (27)

4.6 加工程序编制及计算机辅助编程 (27)

4.7 加工试验及结论 (28)

4.8改造后数控摇臂钻床的结构特点 (28)

第五章. 总结 (30)

第六章. 致谢 (31)

第七章. 参考文献 (32)

第一章前言

据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。数控机床是综合了微电子、计算机、自动控制、自动检测等先进技术的新型机床，最适宜加工小批量、高精度、品种多、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要更换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。虽然数控机床的优势很大，但是对于制造企业，单纯地靠购买数控机床来解决现状，一方面需要大量的资金投入；另一方面，将原有的普通机床闲置，势必造成一种浪费。为了节约资金、降低成本，在原普通机床的基础上，进行数控化改造，是一种一举两得的有效途径，既经济又快捷。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处黄金时代。用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床及和生产线数控改造的新行业。数控机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石。国际上一些国家一直把高性能数控机床作为战略物资而严格控制，限制我国进口高性能数控机床。国外装备制造业的发展经验表明，发展装备制造业，数控机床是基础。

总体来看，我国数控工业与世界先进水平相比，差距十分明显。一是国产高档，数控机床在品种水平和数量上远远满足不了国内发展需求，高档数控机床目前仍然要大量依赖进口。二是数控机床功能部件和数控系统发展滞后，成为我国数控机床产业发展的瓶颈。三是机床制造企业技术水平不高，制造能力、综合管理和服务能力等方面不能满足市场快节奏发展的要求。四是大型国有企业的旧有设备比例大，设备更新所需资金缺口大。

本文针对公司车间的Z3063摇臂钻床进行数控化改造。

采用机械预选变速机构，可节省辅助时间。

主轴正反转、停车、变速、空挡等动作，用一个手柄控制，操纵轻便夹紧。

主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠。

摇臂上导轨、主轴套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命。

主轴箱的移动除手动外，还能机动。