2013 年本科毕业设计
——基于 PLC 的普通机床的自动化改造
目
录
1 绪 论 ........................................................................................................................................... 1 1.1 本次毕业设计课题的研究背景 ...................................................................................... 1 1.2 数控化改造国内外的研究现状 ...................................................................................... 1 1.3 普通车床的自动化改造方法的选择 .............................................................................. 2 2 机床改造的总体设计方案 ......................................................................................................... 4 2.1 机床改造的设计要求概述 ............................................................................................... 4 2.2 机床总体改造方案的具体内容 ..................................................................................... 5 2.3 机床机械部分的改造方案的具体内容 ......................................................................... 7 3 进给传动系统中滚珠丝杠螺母副的选用 ................................................................................ 8 3.1 纵向进给传动系统中滚珠丝杠螺母副的选用 ............................................................. 8 3.1.1 关于主切削力及其切削分力的相关计算 ........................................................... 8 3.1.2 关于导轨摩擦力的相关计算 ................................................................................ 8 3.1.3 关于滚珠丝杠螺母副的轴向负载力的相关计算 ............................................... 9 3.1.4 进给系统传动链的传动比 i 以及传动的级数的确定 ....................................... 9 3.1.5 计算滚珠丝杠的动载荷以及直径的估算 ........................................................... 9 3.1.6 机床允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径的估算 ................................................. 10 3.1.7 滚珠丝杠螺母副的规格以及型号的确定 ......................................................... 10 3.2 横向进给传动系统中滚珠丝杠螺母副的选用 ........................................................... 11 3.2.1 关于主切削力及其切削分力的相关计算 ......................................................... 11 3.2.2 关于导轨摩擦力的相关计算 .............................................................................. 11 3.2.3 关于滚珠丝杠螺母副的轴向负载力的相关计算 ............................................. 11 3.2.4 进给系统传动链的传动比 i 以及传动的级数的确定 ..................................... 12 3.2.5 计算滚珠丝杠的动载荷以及直径的估算 ......................................................... 12 3.2.6 机床允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径的计算 ................................................. 13 3.2.7 滚珠丝杠螺母副的规格以及型号的确定 ......................................................... 13 4 自动回转刀架的选择 ............................................................................................................... 14 4.1 自动回转刀架的工作原理 ............................................................................................. 14 4.2 自动回转刀架驱动电机的选择 .................................................................................... 15 5 驱动电机及驱动器的选用 ....................................................................................................... 16 5.1 主轴驱动电机的选择 .................................................................................................... 16
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2013 年本科毕业设计
——基于 PLC 的普通机床的自动化改造
基于 PLC 的普通机床的自动化改造
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摘
要
本次毕业设计以普通车床 CA6140 为研究对象, 根据经济型数控化车床的基本要求， 按照机床改造的一般设计原则及方法以及机床的动作要求， 主要进行了车床进给系统相 关部件的结构改造及其电气控制系统的设计。对于主传动系统未做大的改变，仍采用原 有主轴箱控制主轴的速度，主要在进给传动系统结构上进行了改造设计，拆换了部分零 件，选用了合适的驱动电机。对于电气控制部分，选用了三菱 PLC--FX2N 进行控制，设 计了电气控制的硬件电路及 PLC 梯形图程序。对于横向和纵向进给系统之间的联动，通 过三菱 PLC 的定位模块 FX2N-20GM 来实现。本改造方案经济合理，具有一定的实用性。
关键词： 数控化车床；CA6140； PLC；FX2N-20GM
2013 年本科毕业设计
——基于 PLC 的普通机床的自动化改造
Abstract
Taking the engine lathe CA6140 as the research object, the graduation design mainly has carried on the lathe’s feed structure of the related parts of modification and the design of electrical control system, according to the basic requirements of the economic numerical control lathes, and in accordance with the general design principles and methods of the transformation of machine tools and the requirements of machine tool’s movement. There’s no significant changes about the main drive system, so we can still use the original spindle box to control the speed .We mainly change the feed drive system structure, replacing a part of the components and choosing the suitable drive motor. For the electrical control part, we choose the mitsubishi PLC-FX2N to control the lathe, and design the hardware circuit of electrical control and the PLC ladder diagram program. For the linkage between the horizontal feed system and the vertical feed system, we can use the mitsubishi PLC FX2N 20GM module to implement. This modification scheme is economic and reasonable, and has a certain practicality.