基于PLC的机床数控系统改造
发表时间：2017-06-29T10:47:05.530Z 来源：《电力技术》2017年第2期作者：姜浩然[导读] 机床数控是包含计算机技术，电子信息技术，自动化控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电一体化产品。
渤海大学锦州 121000
摘要：企业为了提高生产效率对旧的机床改造具有重要现实意义，设计了基于PLC的机床数控化改造的设计方案，经过改进，系统保证了设备的高可靠性，在降低系统故障率的同时为企业节约了大量的维修资金，提高了企业的生产效率。
关键词：机床数控；ＰＬＣ控制；系统改造。
一、前言
机床数控是包含计算机技术，电子信息技术，自动化控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电一体化产品。机床数控系统作为当今制造业的重要基础单元，其功能的强大与否和性能的好坏对当代制造业起到重要影响作用。为适应当下的制造过程，数控技术正在突飞猛进。在体系结构方面，数控系统已基本上实现由专用型封闭式结构模式向通用型开放式结构模式的转型，并向基于PLC的全数字化体系结构发展；在网络化基础上，数控系统可方便地与CAD/CAM集成为一体，数控机床的联网运行，使得车间网络化监控、维护与管理变成了现实；在数控系统的高速、高精、高效控制方面，也采取了很多措施，如高速下的平滑控制算法、提高系统的快速响应能力、提高反馈和控制环节的数据分辨率等，获得了不错的效果；在智能化控制方面，通过采样加工过程中影响产品加工质量的外部变量，实现了加工参数的自动修正、调节与补偿，有效提高了CNC的工作效率。
二、车床数控化改造的意义和原则
1、车床数控化改造的意义
我国的机床量目前约有400万台，但数控机床却只有20万台，数控化率由此可见。且大多数的机床是役龄在10年以上的旧机床，用这些机床加工出来的产品多数存在质量差、档次低等现象。而国外的数控化率在多年前就达到了20%以上，可见在与国际市场的竞争下，这直接影响了我国许多企业的发展，所以提高数控化率势在必行。
我国目前有大量的普通机床，如果完全改成数控的话就显得不显示，而且替换下来的旧机床的闲置等又会造成浪费，要解决这种问题，就应该走机床的数控改造之路。从国外起他国家的工业化进程看，机床的数控化改造之路也是不可或缺，但不同的是，相对于我国而言，他们目前的数控改造机床已占有不少的比例。例如在日本，大企业中已有26%的机床已经过数控改造，而中小型企业中更是占了74%，现在在美国有许多数控专业化公司在不间断地为世界各地提供机床数控化改造服务。所以，普通机床的数控化改造的方法不但可行，而且大有可为，尤其是对一些中小型企业更是如此。
利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台新高效、多功能的数控机床，其投资少，见效快，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法，也是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。我国目前仍然以生产普通机床为主，因此机床设备的数控化改造将会长期存在，据中国机电装备维修与改造技术协会有关统计数据表明，我国每年大约有10万台普通机床需要改造，维修改造的市场前景十分广阔。
2、车床数控化改造的原则
数控改造一般是指对普通机床某些部件作一定的改造，配上数控装置，从而使机床具有数控加工能力。
普通车床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜板、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要靠停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。
数控化改造后，省掉了挂轮，要提出合理的、先进的方法来解决进给与主轴旋转相配合的问题。要做到：主轴旋转一转，车刀精确移动一个螺距；螺纹加工不能一次切削完成，每次进刀的位置必须相同；切制多头螺纹时能正确分度。
对普通车床进行数控化改造，主要是将刀架改造成为能自动换刀的回转刀架；纵向和横向进给系统改造成为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动进行调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就能实现多工序自动车削，可以加工出各种形状复杂的回转零件，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。
数控化改造设计时，在满足车床总体布局的前提下要尽可能利用原来的零部件，尽量减少改动量。尤其是对车床上较大的部件，例如床身、床鞍、工作台等，尽量利用原来的部件，只做少量的加工改造，这样可以大大的降低成本，缩短制造周期。比如，普通车床经过数控化改造后对于多品种少批量零件加工的生产率会大大提高，改变加工零件对象只需调用对应的数控加工程序，省时省工。采用滚珠丝杠螺母副代替普通丝杠后，摩擦小，传动效率高。采用精密传动技术后，传动精度高，反向时无空程间隙。成本是指投入和产出效益的综合成本。核算和提高产品的价值效益，同时还要注意费用的投入在年内可望得到回报。
三、机床数控改造的优点
1、较大幅度节省企业生产成本
企业自己进行机床数控系统改造相比新买同类机床，据统计一般生产成本费用可以节省60%左右，特别大型企业、改造机场数量及特殊设备尤为明显。企业里一般大型机床改造费用要比新购买机床购置节生2/3。即使将原来的旧机床的结构进行全新改造升级，也只需花费购买新机床60%的费用，同时企业可以利用原来厂房，不用更换场地。
2、机床数控改造后性能稳定可靠
企业原有机床各基础件经过长期工作，不会产生应力变形而影响精度，导致企业的生产的产品不合格，给企业造成部分损失。改造后的机场数控，运行能更加稳定可靠，生产精度也有保障，生产出来的产品次品率低，无形中为企业减少了部分生产成本。
3、机床数控改造后企业可提高生产效率