2022年CW6163系列普床改数控机床PLC编程.docx

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1、精品学习资源CW6163 系列普床改数控机床的PLC编程#xoFcjRE目录,LsXumHB0eBl引言4x4N*P第一章概述5G_Ep%L1.1数控系统的简介5Fld#O1.1.1数控系统进展简史及趋势51.1.2数控 NC）阶段5|lwF1.2.3运算机数控 CNC ）阶段5le150；71.2PLC简介6RQ ；+S1.2.1PLC定义6FTYtf4t1.2.2PLC 的结构与组成6pC/13|I1.2.3PLC 的工作原理6o#QS:|1.3PLC和NC 的关系6l_81oZ其次章CK6163 数控机床的整体设计7b#W&bq2.1CK6163 的总体结构介绍7FyWrb+_0v2.2

2、数控机床的整体设计7B4eV$r3.1开环步进伺服系统：89dwLkr3.2闭环数控系统：8=fls=c/03.3半闭环数控系统：9Xu7lV第四章数控机床强电把握10|&_I4.1主轴电机的把握；10u*mrX_B:4.2变频器、变频电机：11W.yGV#V=4.3、润滑系统的把握13-xjD4.3.1强电线路图13%t-N84.3.2把握电路130Om.R4.3.3润滑系统把握次序方框图15bd&Nf24.4、冷却电机把握15W#foV Ai.4.5.刀台电机15&R3#.1,第五章数控机床的规律把握16J+=.taZ5.1启动时 PLC程序设计：169k3；zw 5.2、主轴的规律把握1

3、7Hm.ZEy5.2.1、主轴变速过程如下：175.2.2主轴速度把握 S功能176*s:I&5.2.3.主轴正转、反转、停止功能17Asli致谢25.cB26Zrcb欢迎下载精品学习资源参考文献267,FhKTV1/附件2711xjvADvAfYONUD/puKB4xrtERH.&eHOT.bXr9QHwa_|2NV=T.15,Gy2$mglBCW6163 系列普床改数控机床的PLC编程SDko#DUb8HgcVA_0iwG ； OSEMgB1摘要本文主要是将传统的 CW6163 车床的电气把握系统改造成为数字把握的开环把握系统；改造后的系统是以单片机系统为把握模块，以步进电机为驱动执行元件

4、；实现X 轴和 Z轴的两坐标联动以及对刀具的自动选取；同时能够进行直线和圆弧的插补；工件在一次安装后，完成多道工序的加工，通过编写不同的程序完成各种较为复杂零件的加工；WP.u391数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙、功率大、便于操作和修理，机床数控改造时应尽量达到上述要求；不能认为将数控装置与一般机床连接在一起就达到了数控机床的要求，仍应对主要部件进行相应的改造使其达到确定的设计要求，才能获得预期的改造目的；9.V,+j通过对 CW6163 一般车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位精确牢靠，操作便利，性能价格比高；这种方法对中小企业设备的数控

5、改造有确定的借鉴与推广作用；本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器把握柜以及数控系统进行了改造，改造方法简洁、改造操作步骤便于实施；而且把握了一些 CAM 、 CAD 等制图软件的应用和论文的撰写格式，这篇论文对我四年的高校学习的一次全面总结；|l:,EA_v| 关键词 数控机床 变频器 CNC PLC 数控化改造 fkhrVPn,QM$mS0EMdbMr=icu=H.Gyv-BT+；R=$X0xUn#&A-4Q+PKBe ThePLCProgrammingOfCW6163SeriesPlainLatheToCNC#-kx$VfT5vO.a Abstract Thi

6、s paper mainlyis that the traditionalCW6163lathe electricitycontrolsystem is reformed the numerical control the open-loop control system. After the reform system is take the monolithicintegrated circuitsystem as the controlmodule,Take step-by-steps the electrical machinery as the actuation functiona

7、l element. Realizes the X axis and the Z axis two coordinates linkage are as well as to the cutting tool automatic selection. At the same time can carry on the straight line and the circular arc inserts makes up. After installs the work piece, completed the processing procedure. Throughthe preparati

8、on of differentprocedures to complete all the more complicatedpartsoftheprocessing7mnZ,gpb A new numerical control lathe should reach in the design: There is high quiet dynamic rigidity；the coefficient of friction between the vice sport is little, the transmission has no interval； thepower is large

9、； Easy to operate and maintenance. Lathe numerical control should try ones best and reach and require while being above-mentioned when the transformation. Cant think and link numerical control device and ordinary lathe together and reach numerical control request of lathe, Also should carry on to ma

10、in part corresponding transformation enable theirs reaching certain designingrequirement,Purposeoftransformingthatcouldbeexpected.bP7_QYQ6 This paper introduced a CW6163alteration method of numerical control lathe. This alteration leads the machining precision sharply improved. This positioning is p

11、recise and reliable , and the manipulation is convenient, finally the price is much cheaper. This method is worthy to popularizefor reference. The transformation of the main response to the lathe spindle system, cutting tool system, the feed system and the feedback link, electrical control cabinet a

12、nd the NC system is revamped； the method is simple, transforming operational steps to facilitate their implementation.Moreover has grasped some charting software the and so on CAM, CAD application and the papercomposes the form ， This paper for me four years of university study in a comprehensive欢迎下

13、载精品学习资源summation.ssL ；qKeyWordsCNCmachine toolsconverterCNCPLCnumericalcontrolsystem E|x t*v#eZK.随着现代运算机技术和自动把握的飞速进展，信息处理功能不断提高，而价格不断降低；这使得运算机在机械制造行业得以广泛的应用；以数控技术为核心的现代制造技术，以微 电子技术为基础，将传统的机械制造技术与现代把握技术、传感检测技术、信息处理技术 有机地结合在一起，构成高度信息化、高柔性、高度自动化的制造系统；微机把握的数控 机床以其高精度、高柔性及适合加工复杂零件的性能，正好中意当今市场竞争的需要；计 算机数控

14、系统，简称 CNC ，可依据不同的指令进行不同方式的信息处理；由于运算机可完全由软件来确定数字信息的处理过程，从而使机床具有真正的柔性，并可以处理硬件规律电路难以处理的复杂信息，使机床把握系统的性能和牢靠性大大提高；=ACG,U第一章概述f|&,SI.9lcm21.11.1.1数控系统进展简史及趋势数控系统的简介vec4RZ1RY0ZS1946年产生了世界上第一台电子运算机，这说明人类制造了可增强和部分代替脑力劳动的工具；它与人类在农业、工业社会中制造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础；6年后，即在 1952年，运算机技术应用到了机床上，在美国产生了第

15、一台数控机床；从今，传统机床产生了质的变化；近半个世纪以来，数控系统经受了两个阶段和六代的进展；g.:ok1.1.2数控 NC）阶段 Tt#R早期运算机的运算速度低，对当时的科学运算和数据处理影响仍不大，但不能适应机床实时把握的要求；人们不得不接受数字规律电路 搭成一台机床专用运算机作为数控系统， 被称为硬件连接数控 Hard-wiredNC ），简称为数控 NC ）；随着元器件的进展，这个阶段历经了三代，即1952 年的第一代-电子管； 1959年的其次代 -晶体管； 1965年的第三代 -小规模集成电路；*m:u 1.2.3运算机数控 CNC ）阶段 1970 年现在）T.QAcO欢迎下载

16、精品学习资源到1970 年，通用小型运算机业已显现并成批生产；于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从今进入了运算机数控CNC ）阶段 把运算机前面应有的 通用 两个字省略了）；到1971 年，美国 INTEL 公司在世界上第一次将运算机的两个最核心的部件-运算器和把握器，接受大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器Micropro cessor），又可称为中心处理单元简称 CPU ）；VVH-L到1974 年微处理器被应用于数控系统；这是由于小型运算机功能太强，把握一台机床才能有富有 故当时曾用于把握多台机床，称之为群控），不如接受微处理器经济合理；而且当时的小型机牢靠性也不理想

17、；早期的微处理器速度和功能虽仍不够高，但可以通过多处理器结构来解决；由于微处理器是通用运算机的核心部件，故仍称为运算机数控；Gw.ueui到了 1990年， PC机个人运算机，国内习惯称微机）的性能已进展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求；数控系统从今进入了基于PC的阶段；_.2A3c总之，运算机数控阶段也经受了三代；即1970年的第四代 -小型运算机； 1974 年的第五代 -微处理器和 1990年的第六代 -基于 PC国外称为 PC- Based）；l.4O仍要指出的是，虽然国外早已改称为运算机数控即CNC ）了，而我国仍习惯称数控NC）；所以我们日常讲的 数控 ，实质上已是

18、指 运算机数控 了；Xoh%1.2 PLC简介QA#7T3|1.2.1 PLC定义.b.7p可编程序把握器，英文称ProgrammableController ，简称 PC；但由于 PC简洁和个人运算机PersonalComputer ）混淆，故交们仍习惯地用PLC作为可编程序把握器的缩写；它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它接受可编程序的储备器，用以在其内部储备执行规律运算、次序把握、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，把握各种类型的机械或生产过程；YbPd&L 1.2.2PLC 的结构与组成$QJ,VPLC的硬

19、件主要由中心处理器 每次扫描过程；集中对输入信号进行采样；集中对输出信号进行刷新；#HK*j 2 输入刷新过程；当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入；只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入；jQYA3 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新；5g4xhYl70n 4 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的；Sav 5 扫描周期的长短由三条准备；CPU 执行指令的速度指令本身占有的时间 指令条数cvc=p1.3 PLC和NC 的关系$jL+15N0+PLC用于通用设备的自动把握，称为可编程把握器；PLC 用于数控机床的外围帮忙电气的把握，称为

20、可编程序机床把握器；因此，在许多数控系统中将其称之为PMC 实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字把握；这个任务是由NC 来完成； 5vjtF47.2 机床帮忙设备的把握是由PLC来完成；它是在数控机床运行过程中，依据CNC 内4%x7%+c部标志以及机床的各把握开关、检测元件、运行部件的状态，依据程序设定的把握规律对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行把握；H%SzU在数控机床中这两种把握任务，是密不行分的，它们依据上面的原就进行了分工，同时也依据确定的方式进行连接；NC 和PLC的接口方式遵循国际标准“ISSO4336-1981E 机床数字把握数控装置和数控机床电气设备之间的接

21、口规范”的规定，接口分为四种类型：.Lf=-1 与驱动命令有关的连接电路；Ew|i2 数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路；_-bEnF+/03 电源及爱惜电路；6sl2vHzA4 通断信号及代码信号连接电路；&Un_MlO其次章CK6163 数控机床的整体设计H+q4*X6VB8cv|2.2数控机床的整体设计pG9qD2Cf a、接受单片微机为主控 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、自动转位刀架把握、螺纹加工等把握功能；/|AH-Mb、配有步进电机驱动系统，脉冲当量或把握精度一般为：Z为0.01mm ，X 向为 0.005mmk4=d

22、对于一般机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在中意设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本；1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位把握系统、点位直线把握系统、连续把握系统；由于CW6 163要求车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统接受两轴联动连续把握系统；2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分；由于开环把握具有结构简洁、设计制造简洁、把握精度较好、简洁调试、价格廉价、使用修理便利等优点；所以，本设计准备接受开环把握系统；$第三章数控系统选用&fuJ%f8欢迎下载精品学习资源市场上系统厂家许多，性能大同小异；按把握环

23、路分有开环、闭环和半闭环系统；&*3O+$L3.1 开环步进伺服系统：4ZN&Yf此类数控系统以其价格低廉、修理相对简洁的优点在市场上得到广泛的应用；由于其存在驱动力矩小、无位置反馈、精度低等缘由而退出数控系统的主流位置；在我国，经济型数控机床一般接受此类系统；系统辨论率 0.01；系统结构如图 3.1下：YoEL|r|-t:-s6QN$Ac.FF ；A2WDL=9w3VXS图3.1开环步进伺服系统V0.sX93.2 闭环数控系统：OeoigcM此类数控系统装有位置反馈元件，插补指令值与反馈值进行比较，依据其差值进行误差修正；闭环系统可以排除机械传动部分的误差给加工精度带来的影响，可以达到很高

24、的精度；但是由于机械误差的非线性很简洁造成系统的不稳固，使系统的设计调整相对困难；其主要应用于精度要求很高的超精机床；把握结构示意图如图3.2下：CF.TW.6X=GeUsiB=v8l%XK09x1r图3.2闭环数控系统t:hp-&QBcqyrao3 ；3.3 半闭环数控系统：j；+.BKWy4半闭环把握方式其闭环环路短，位置反馈元件安装在伺服电机轴端或丝杠端部，用于精确把握电机的角度和速度，然后通过精密滚珠丝杠等机械传动结构实现直线位移；因此可获得稳固的把握特性，达到较高的位置增益而不产生振荡；传动链上有规律的误差可以达到补偿，如螺距及间隙误差等；因此半闭环把握得到广泛的应用；系统辨论率0.

25、001；把握结构示意图如图 3.3下：/EpsJbkj&o-yj85yhfCem|aybfBC图3.3半闭环数控系统hLS,Me市场上数控系统的类型较多，主要有FANUC0i系列、西门子 802系列、三菱 50L系列等；依据价格合理、技术先进、牢靠性高的原就来选择数控系统；经综合考虑选用高品质、高牢靠、高性能价格比的FANUCPOWERMATE0i数控系统；系统辨论率0.001，把握轴数 2轴，可把握两台伺服电机6、 1）2 实现 XZ 向插补运动，可车削端面、外圆、锥度、圆弧面；主轴接口2轴，可把握变频器实现主轴调速；内置 PLC简化了外部接线，提高整机的牢靠性；图形功能，实现加工时刀具轨迹

26、预览和模拟，显示运行时的故障、伺服波形使修理更便利；通过RS232与PC机相连，实现加工程 序的上传与下载；配置主轴编码器能加工多种型式螺纹工件Gpauy=4fF9SkEf99 第四章数控机床强电把握d&CkuJYxNj1 4.1主轴电机的把握；iw$n*1M当按 SB2时，接触器 KM1 的线圈获得电动作，同时KM1 的常开触点闭合，KM3 和KT 得电，KM1 和KM3 主触点闭合时电机M1 星形正转降压启动，当KT 延时约 3-5S时， KT 延常常闭触点断开使 KM3 失电，其星形接法主触点断开；KT 延常常开触点闭合使KM2 得电，其主触点闭合，电机M1从星形转换为三角形运行；同理，

27、按SB1时，电机 M1反转 星形 三角形启动）；2K-_5依据以上机床主电路继电把握要求分析，系统共需开关量输入点5个，开关量输出点4个， 考虑系统的经济性和技术指标，拟选用三菱公司的微型机FX2n 16MR 机型，该机基本单元有8点输入， 8点输出，完全能中意把握要求；输入/ 输出信号地址支配如表4.1表4.2；CIX9#表4.1输入信号地址支配表表表4.2输出信号地址支配表Fv x名称正转 Ij#Zm%U_$W名称外接器件地址Z.Sq5d继电器KM1Y000i_.S#Lh继电器KM2Y001vsjl8L继电器KM3Y002YlZe 继电器 KM4Y003 ；t.LLdf.iQ0wvA1+M

28、$L/ $7_*4e1. KRV 为了保证安全 ,系统外部设置了急停把握电路， SB6为电源供应按钮，当系统显现故障时，按下 SB5， KM 线圈失电， KM 常开启点断开， PLC失去电源，机床停止工作； PLC把握电 路接线如图 4.1所示；O64V0K4#_H#图4.1PLC把握电路接线 ；-84.2变频器、变频电机：SBBDlrP 变频调速把握：变频器调频范畴一般在1 400Hz ，低速段机械特性较差，在低频5Hz以下电机输出扭矩较小；由于无速度反馈功能速度脉动较高；在低速切削时易产生主轴输出扭矩不够和主轴速度下降；从表 4.3变频电机特性曲线可以看出，变频电机在 150转5Hz ）以

29、下运行时特性较软，在 1501500转范畴内运行扭矩输出平稳；合理选择电机的运行区间完全可以中意技术要求；依据要求调速范畴为 1： 3，我们选择电机的范畴为 500 1500转，其运行区间被恒扭矩区完全掩盖，可以中意设计要求 .；sLECmk 表4.3变频电机特性曲线k%iZ.$z-zscco 变频器信号连接：选择三肯 SANKEN 公司SAMCO-i系列变频器为沟通变频调速装置，其把握参数可通过键盘、液晶显示屏进行设定；其外部接线图如图 4.3：7lN%e.JNU3%ssRK频图 4.3变器的接线图b.#k1LTl=tS#选择三菱公司 FX2N-24MR 型PLC； PLC的COM 端是输入

30、电路的公共端，COM1 、COM2 、COM3 分别是输出 Y0Y3 、Y4Y7 、Y10Y13 的公共端，应与变频器数字信号公共端相连；PLC是继电器输出类型，变频器的输出端DRV 、UPF、 OLW是额定值为 24V/50Ma 的急电极开路输出，可与输入端直接相连；WGnZ1）转速的时间设定7xAzd#c.= 变频器的功能指令码 CD068=1, 选择 JOG为点动输入端，使2速、 3速输入端 2DF 、3DF 、可得到转速 14；CD068=2 时使用 2DF 、3DF 和JOG端，可得到表 7-1中的转速 18；变频器的外部输入触电接通时相应的输入信号为1， 18速的频率可用功能指令

31、CD029CD036 来设定；6,j6,Q67kKh0001#87:Or10012gTRm欢迎下载精品学习资源0103mjbr90114oXG,8NOdC1005vKppXm11016SSF:5,1107gCAWRNp1第3加速度1第2加速度18加减速时间编号EN*114；bq_Y/:M%svEEg&；:&% Tn.vrsqmZQ；n-fqfhb7H- Z23 “频率一样 ”输出端的设定2C ；/:使用功能指令码 CD063 、CD056 、CD057 可使变频器的 “频率一样”输出端UPF在设定的 18速中某一转速到达设定值时输出低电平 过载报警信号的设定RSXYz8使用功能指令码 CD04

32、8 、CD064 可设定过载报警电流值；变频器在过载报警输出端的输出电流超出设定值时，输出低电平；a,IE；5kG4.3、润滑系统的把握IGEs14.3.1图4.4为强电电路图W+-A各图形符号的说明如下：QV=qIKM4:电磁接触器 uFMMq；m+BQvt4.3.2把握电路OxcJPo选择三菱公司的PLC，图 4.5所示为润滑把握系统的PLC把握电路图，各图形符号的说明如下：_Vr/fM1 、M2 、M18 、M2 、CNC 装置信号电缆插座，括号内的数字为插脚编号；B0=7RV:输入信号接收器*+8_% ；1DV:输出信号驱动器R:8z0L*QF4:润滑电动机过载爱惜自动断路器7SP2:

33、润滑油路压力开关 工作压力正常时接通）V*HkFTSL:润滑油液面开关 润滑油不足时接通）CPGiKESB8:运转预备按钮 位于机床把握面板上，用于指示机床运行预备状态）*m$P17/CHL1:机床报警指示发光二极管位于机床操作面板上，用于指示机床报警状态）； G.JKgKA4:瞬时通断继电器 用于启动电磁接触器）40as7.-q图为强电线路图，各图形符号的说明如下：cUq1r-bWKM4:电磁接触器 .$Uu图4.5润滑把握系统的 PLC 把握电路70 ； KYc*04.3.3润滑系统把握次序方框图见图 4.6）-QnHb*4图4.6把握次序方框图V$2v_4.4 、冷却电机把握:x85:p

34、a三相电源经断路器 QF4、 KM3 接入冷却电机；通过机床操作面板冷却启停开关和M08 、 M0 9指令可对冷却电机的启停进行把握；t$WP&XRG欢迎下载精品学习资源三角形启动）；依据以上要求编制PLC把握梯形图 编程如下 :LDANDX004OUTY001i-hNKX000M.Y-9SBVp6 A.8FkiNmD4.5 .刀台电机XT8-9z. 三相电源经断路器 QF5、 KM4 、KM5 接入刀台电机； KM4 把握刀台电机正转， KM5 把握刀台电机反转；J/OG具体电路及接线图详见附图：-dXwfOCqIXo_H&Cj%_tB第五章数控机床的规律把握8VeC.#35.1启动时 PL

35、C程序设计：nw.,-M,N当按 SB1时，X000 的常开触点闭合，Y000 、Y003 和T0 得电，接触器 KM1 的线圈获得电动作，同时KM1和KM4 主触点闭合时电机M1 星形正转降压启动，当 T0 延时约 35S时， T0 延常常闭触点断开使KM4 失电，其星形接法主触点断开；T0 延常常开触点闭合使 KM3 得电，其主触点闭合， 电机 M1 从星形转换为三角形运行；同理，按SB1时， X001 的常开触点闭合 ,接触器 KM2 的线圈获得电动作,电机 M1反转 /Wr39OUTY000TJY-LDX001|evDS5ORY001*_qLLJgANIY000SJayANDX002REK1hANDX003VGeOoS