毕业设计-XK5032数控铣床系统设计.doc

摘 要
目前，数控技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为国际间科技竞争的重点。数控技术是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着数控技术的不断发展和应用，工艺方法和制造系统的不断更新，形成了CAD、CAM、CAPP、CAT、FMS等一系列具有划时代意义的新技术、 新工艺的制造系统。
本文主要对XK5032数控立式铣床系统进行设计，首先分析立式铣床的组成其主参数，进行主运动系统、进给系统设计和PLC控制系统设计。主要进行电气控制系统设计，电气系统设计采用PLC与PC机相联系的控制系统，在本控制系统中，PLC模块除了能够实现对机床各轴的顺序运动控制功能，还能实现X,Y轴的插补运动控制功能。
设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。可实用于加工精度较高的场合。
关键词：数控系统，XK5032 电气系统

ABSTRACT
Now, digital technology has been key industrial technology high priority around the world, become the focus of international technological competition. CNC technology is an automated machine, numerical control technology is central to research on numerical control machine tool, manufacturing automation, networked, flexible, integrated infrastructure.
With the continued development and application of numerical control technology, processes and manufacturing systems updated formed CAD, CAM and CAPP, CAT, FMS and a series of epoch-making significance of the new technology, new process of manufacturing systems. This article on XK5032 CNC vertical milling machine system design, first constitute its main parameters analysis of vertical milling machine, motion systems, feed systems design and design of PLC control system.
Main electrical control system design, design using PLC electrical system connected with the PC machine control systems, control systems, PLC modules in addition to order of realization on machine tool axis motion control features, also can realize the interpolation of the x, y axis motion control features. Design of vertical milling machine performance and price ratio, meet the economic requirements. Solid used in machining precision high occasions

Keywords：CNC system, XK5032 ,electrical system

目 录
摘 要 7
前言 9
1 XK5032数控铣床的介绍 9
1.1 XK5032立式数控铣床的功能及选用原则 10
1.2 XK5032立式数控铣床的组成 11
2.数控铣床的运动系统设计 13
2.1 传动系统设计 13
2.2 主轴组件 14
2.3 铣床伺服进给系统设计 15
3 电气控制设计 17
3.1 控制分析 18
3.2主轴电动机M1的控制 18
3.3进给电动机M2的控制 19
3.4工作台、圆台、变速冲动、工作台快速移动的控制 20
4.数控铣床的PLC控制设计 21
4.1控制方式选择 21
4.2 PLC的简单介绍 21
4.2.1 可编程控制器的由来 21
4.2.2 可编程控制器的现状 21
4.3 可编程控制器的特点 21
4.4PLC的选型 22
4.4.1 XK5032立式数控铣床PLC控制系统外部接线 24
4.4.2 XK5032立式数控铣床PLC控制梯形图以及分析 25
结 论 26
致谢 27
参考文献 27

前言
是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产工程自动化的技术装置。电气系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用。随着电子技术的发展，可编程逻辑PLC控制器日益广泛的应用于机械、电子加工设备改造中。铣床作为机械加工的通用设备在配件的生产中一直起着不可替代的作用。铣床操作维护方便，工作平稳，运转费用低，已成为当今生产中的主要设备之一。
随着科学技术的发展，生产工艺的不断完善，特别是计算机技术的应用。新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。XK立式数控铣床综合了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术等先进技术。
XK5032立式数控铣床是由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、私服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术与一体，是一种高效、高精度能保证加工质量、解决工艺难题、而且又具有一定的柔性的生产设备。万能铣床的广泛应用，给机械制造业的生产方式、产品机构的产业带来了深刻的变化，其技术水平高低和拥有量的多少，是衡量一个国家和企业现代化水平的重要标志。
1 XK5032数控铣床的介绍
XK5032铣床常用于加工零件的平面、斜面、以及沟槽等，是一种比较精密的加工设备。铣床的种类较多，有立式数控、卧式数控、龙门数控、数控万能工具铣床。XK5032立式数控铣床是人们在生产应用中得到极为广泛的铣床之一。
铣床的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识，其一，它部分代替人工操作，它能大大的改善工人的劳动条件，能著高生产劳动效率，加快实现工业化机械化和自动化的步伐，因而，受到各工业的国家的重视，并投入大量的人力物力加以研究和巩固。在我国，近几年也有较快的发展，并得到一定的成果，受到各工业部门的重视，通过此设计，可以使大家了解XK5032立式铣床的系统结构和工作原理。
XK5032立式数控铣床结构明了，是由床身、铣头、主轴、纵向工作台（X轴）、横向床鞍（Y轴）、可调升将台（手动）、液压与气动控制系统和电气控制系统。

1.1 XK5032立式数控铣床的功能及选用原则
XK5032立式数控铣床的工作台X/Y/Z向有手动进给、机动进给和机动快进三种，进给速度能满足不同的加工要求；快速进给可使工件迅速到达加工位置，加工方便、快捷，缩短非加工时间。数控铣床X、Y、Z三方向导轨副经超音频淬火、精密磨削及刮研处理，配合强制润滑，提高精度，延长机床的使用寿命。数控铣床润滑装置可对纵、横、垂向的丝杠及导轨进行强制润滑，减小机床的磨损，保证机床的高效运转；同时，冷却系统通过调整喷嘴改变冷却液 流量的大小，满足不同的加工需求。通常用于加工平面(水平面、垂直面等)、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。
⑴XK5032立式数控铣床尺寸选用
XK5032立式数控铣床规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，它最适宜中小零件的加工和复杂形面的轮廓铣削任务。规格较大的如龙门式铣床，工作台在500—600mm以上，用来解决大尺寸复杂零件的加工需要。
⑵XK5032立式数控铣床精度要求选用
我国已制定了数控铣床的精度标准，其中数控立式铣床升降台铣床已有专业标准。标准规定其直线运动坐标的定位精度为0.04/300mm，重复定位精度为 0.025mm，铣圆精0.035mm。实际上，机床出厂精度均有相当的储备量，比国家标准的允差值大约压缩20%左右。因此，从精度选择来看，一般的数控铣床即可满足大多数零件的加工需要。对于精度要求比较高的零件，则应考虑选用精密型的数控铣床
⑶XK5032立式数控铣床加工特点选择
对于加工部位是框形平面或不等高的各级台阶，那么选用点位---直线系统的数控铣床即可。如果加工部位是曲面轮廓，应根据曲面的几何形状决定选择两坐标联动和三坐标联动的系统。也可根据零件加工要求，在一般的数控铣床的基础上，增加数控分度头或数控回转工作台，这时机床的系统为四坐标的数控系统，可以加工螺旋槽、叶片零件
⑷要求选择
XK5032立式数控铣床对于大批量的，用户可采用专用铣床。如果是中小批量而又是经常周期性重复投产的话，那么采用数控铣床是非常合适的，因为第一批量中准备好多工夹具、程序等可以存储起来重复使用。从长远考虑，自动化程度高的铣床代替普通铣床，减轻劳动者的劳动量提高生产率的趋势是不可避免的。
1.2 XK5032立式数控铣床的组成
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的两者的加工工艺基本相同结构也有些相似但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床所以其结构也与普通铣床有很大区别数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。
①XK5032立式数控铣床数控系统
由操作面板、控制介质与输入输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置、测量装置、PLC、IO口电路和装置。

②主轴箱
包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。
③进给伺服系统
由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运。
③润滑系统
自动润滑站配以递进式分油器，对机床导轨副、滚珠丝杠副及齿轮副等进行自动的定时定量润滑，每次加油量和两次间的时间间隔都是可调的，力求保证每个润滑点的合理油量。
⑤数控铣床辅助装置
如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。
1.3 XK5032立式数控铣床的主要参数及结构特点

XK5032数控铣床主要技术参数/型号
(XK5032)
XK5032数控铣床主轴端面至工作台距离（mm）
45--415
XK5032数控铣床主轴中心线刀床身垂直导轨的距离（mm）
350
XK5032数控铣床主轴孔锥度
7:24 ISO50
XK5032数控铣床主轴孔径（mm）
29
XK5032数控铣床主轴转速（r.p.m）
30~1500
XK5032数控铣床立铣头最大回转角度
±45°
XK5032数控铣床主轴轴向移动距离（mm）
85
XK5032数控铣床工作台工作面（宽度×长度）
320×1325
XK5032数控铣床工作台进给范围纵向/横向/垂向（mm/min）
23.5~1180/15~786/8~394
XK5032数控铣床工作台快速移动速度纵向/横向/垂向（mm/min）
2300/1540/770
XK5032数控铣床T型槽槽数/槽宽/槽距（mm）
3/18/70
XK5032数控铣床主电机功率（kw）
7.5
XK5032数控铣床进给电机功率（kw）
1.5
XK5032数控铣床外形尺寸（mm）
2530×1890×2380
XK5032数控铣床机床净重（kg）
2900
XK5032数控铣床工作台行程纵向/横向/垂向(手机/机动—)(mm)
700/680、255/240、370/350

①XK5032数控铣床主传动系统为7.5Kw的交流电动机通过弹性连轴器驱动主传动箱，主传动箱内有三组滑移齿轮,液压预选变速机构推动各滑移齿轮,组成18种转速,再传到铣头上的主轴，主传动箱内有电磁制动器,主轴制动迅速平稳。
② XK5032数控铣床刚性强，各大件采用高质量的铸铁，矩形导轨接触面大。 精度高，长导轨经淬火和精密磨削，通过滚珠丝杆直联传动，采用高精度轴承，加 上机床有足够的刚性，使本机床有高精度。 性能指标高，操作使用方便。 相配合的导轨副中，长导轨淬火，短导轨贴塑具有良好耐磨性及高伺服性。 有自动润滑系统，定时自动润滑主轴刚度好，承载能力强。
③XK5032数控铣床工作台X向机动进给X、Y、Z三方向导轨副超音频淬火、精密磨削 。手动润滑装置可对丝杠及导轨进行强制润滑。可配置特殊附件：立铣头，实现立铣功能。XK5032数控铣床可用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽等。XK5032数控铣床如果使用适当铣床附件，可加工齿轮、凸轮、弧形槽及螺旋面等特殊形状的零件，配置万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，可进一步扩大机床使用范围。
2.数控铣床的运动系统设计
2.1 传动系统设计
数控铣床主传动系统主要由主轴电动机、传动系统和主轴部件等部件组成，它与普通机床传动系统相比结构较简单，这是由于变速功能主要有无级变速电动机来承担。机床主传动系统为主轴的旋转运动，负载伟恒功率型，选用Y802——4型号的三相异步电动机即可满足要求。由于主轴要求的恒功率变速范围，远大于电动机的恒功率变速范围，在电动机与主轴之间串联了一个分级变速箱，以扩大其恒功率变速范围，满足低速大功率切削对电动机的输出功率要求。通过计算，变速箱的变速级数确定为2级传动。对于降速运动，为防止从动齿轮的直径过大而使变速机构的径向尺寸太大，常限制传动副的最大传动比i≦4,并且采用前慢后快的原则，即前面传动组传动比小些，后面的传动组的传动比大些。由此可以确定1级的传动比=2.65，第二级传动比=1，第二级低速挡=3, 小齿轮齿数分别为，即=，= ， =如图1所示

图1

2.2 主轴组件
主轴组件由主轴、轴承、传动件和固定等部分组成，如图2所示，铣床工作时，由主轴夹持着刀具直接进行表面成形运动。所以主轴部件的工作性能，对加工零件的质量的机床生产率都有重要的影响。
铣床的主轴受轴向载荷较大，径向载荷较小，精度要求不高。通过分析，铣床的主轴支撑方案确定为：前轴承选用3个推力角轴承7015AC，其中前面2个轴承开口向主轴前端，接触角位，用以承受轴向载荷；第三个轴承开口朝里接触角为。3个轴承的内外圈向由轴肩和箱体孔的台阶固定，以承受轴向载荷。后轴承由一对背对背的推力角接触球轴承7010AC组成，只承受径向载荷。

图2

2.3 铣床伺服进给系统设计
数控铣床的伺服进给系统是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作用转换和放大后，经伺服系统装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电动机，电液脉冲电动机 等）和机械传动机构，驱动铣床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。
铣床的伺服系统进给系统结构图如图3所示，它的基本参数为:工作台及夹具总重力为2900N，工作台纵向行程为700mm，进给速度为10~400nm/min,快速进给速度为15m/min,定位精度为±0.02/300mm。铣床选择NL2505型内循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，直径为25mm，导程为5mm，滚珠直径为3.369mm,每个螺母滚珠有4列，经计算符合设计要求。铣床的滚珠丝杠采用两端轴向固定，用一对接触角为25度的7001AC型角接触球轴承面对面组配，此固定方法能对丝杠施加预紧力，又能通过轴承盖来弥补丝杠的变形，步进电动机的力矩计算，选用90BF003型步进电动机可满足要求。

图3
铣床主轴箱的进给系统结构如图4所示，工作台上下运动最大行程为345mm，进给速度为10--200mm/min，快速进给速度为2300m/min,定位精度为±0.02/300mm。铣床选择NL3008型内循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，滚珠丝杠一端轴向固定，一端游动的支撑方式。固定端采用4个接触角为25度的角接触球轴承，2个同向，面对面安装，加上预紧，轴向刚度和承载能力能够达到要求。所以驱动电动机选用嘉兴公司的具有制动能力的步进电动机A110K-G5913.

图4
3 电气控制设计
铣床一般有顺铣和逆铣两种加工方式，所以铣床的主轴电机（M1）能够进行正转和反转。铣床的负载会影响铣刀的转速，因此铣床上会装有一个飞轮，但是其转速惯性比较大，使得主轴难以停下来，所以铣床主轴电机是通过电磁离合器制动来实现主轴精确停下来。
(1)铣床的工作台分六个方向的运行是通过一台电动机（M2）传动的。六个方向都有正向和反向运动，故电动机（M2）要求能进行正传和反转。在进行铣削的时候，工作台在同一时间内只能进行一个方向的运动，所以各个方向之间应该有互锁保护。
(2)在使用铣床的圆工作台时，圆工作台不能同时与其他方向一同运动，所以圆工作台应该与六个方向之间存在着互锁关系。
(3)X62W型铣床是采用的机械变速的方法，它是通过改变变速箱的传动比来实现速度
调节的。因此在变速的时候要求电动机要有冲动（点动控制）控制。
(4)X62W型铣床的主轴旋转和工作台时间的运作是有时间顺序的，这是为了避免打坏
刀具或出现安全事故，所以在铣床加工结束前，进给运动必须在铣刀停转前停止运动。
(5)冷却泵是又一台独立的电机（M3）拖动。冷却泵是可以单独进行控制的。

铣床电气控制原理图
3.1 控制分析
XK5032立式铣床的电气原理图。该线路总共可以分为三部分：主电路、控制电路、照明电路。
表1 W62X型铣床电路中的部分原件及作用
电气符号
名称及功能
电气符号
名称及功能
M1
主轴电动机
SQ2
进给变速冲动行程开关
M2
冷却泵电动机
SQ3
工作台向前、下进给行程开关
M3
进给电动机
SQ4
工作台向后、上进给行程开关
KM1
主轴电动机接触器
SQ5
工作台向左进给行程开关
KM2
快速进给接触器
SQ6
工作台向右进给行程开关
KM3、KM4
进给电动机正反转接触器
T1
照明变压器
QS1
电源开关
T2
整流变压器
QS2
冷却泵开关
TC
控制变压器
SA1
主轴换刀制动开关
YC1
主轴制动电磁离合器
SA2
圆工作台转换开关
YC2、YC3
快慢速进给电磁离合器
SA3
主轴换向开关
FR1
主轴电动机过载保护
SA4
照明灯开关
FR2
冷却泵电动机过载保护
SB1、SB2
主轴启动按钮
FR3
进给电动机过载保护
SB3、SB4
快速进给按钮
FU1~FU6
短路保护
SB5、SB6
主轴停止按钮
VC
整流桥
SQ1
主轴变速冲动行程开关
EL
照明灯

3.2主轴电动机M1的控制
主轴电动机M1由接触器KM1来控制的，主轴的旋转方向一开始通过转换开关SA3来进行选择。通常在机床的两边都会有一个启动、停止按钮，便于操作。按下启动按钮SB1或者SB2时，接触器KM1线圈得点自锁，主轴电动机M1开始运转。
按下停止按钮SB5或者SB6，动断出点SB5-1或者SB6-1断开，接触器KM1失电，动合出点SB5-2或者SB6-2闭合，主轴制动电磁离合器YC1得点，主轴电动机停止运转。
为了更换刀片的方便，可旋转转换开关SA1，是的SA1-2闭合，YC1得电，主轴电动机M1受到制动停转。同时SA1-1断开，切断控制回路，以防换刀片的时候启动主动轴发生安全事故。主轴的幻想开关SA3的位置以及动作的说明图如下:
表2 主轴换向开关SA3的位置以及动作
元件
正转
停止
反转
SA3-1
断开
断开
闭合
SA3-2
闭合
断开
断开
SA3-3
闭合
断开
断开
SA3-4
断开
断开
闭合
主轴在变速的时候，应该先将变速手柄，转动变速盘选择所需的的转速，然后快速将手柄推回原位。在手柄推拉过程中，凸轮瞬间压下弹簧杆使冲动开关SQ1顺势动作，接触
器KM1线圈瞬时得电，以便于变速齿轮啮合。
3.3进给电动机M2的控制
工作台纵向和升降进给控制。工作台的上下和前后进给运动由一个操纵手柄控制的，该操纵手柄有上下前后中间和零位5个位置，并且与SQ3和SQ4联动。进给手柄在上中下前后位置时的控制关系如下图所示。
表3 进给手柄位置工作中在上、下、中、前、后及控制关系
手柄位置
位置开关动作
电动机M2转向
接触器动作
工作台运动方向
上
SQ4
反转
KM4
向上
下
SQ3
正传
KM3
向下
中

停止

停止
前
SQ3
正传
KM3
向前
后
SQ4
反转
KM4
向后
当手柄处于中间位置的时候，SQ3和SQ4都没有被压下去，工作台没有任何动作；当手柄调至向下或者向前的时候，位置开关SQ3被触动，使得SQ3-2断开，SQ3-1闭合，KM3线圈得电，电动机M2正转，从而带动工作台向前或者向下运动；当手柄处于向后或者向上的位置时，位置开关SQ4被触动，使得SQ4-2断开，SQ4-1闭合，KM4线圈得电，电动机M2反转带动工作台向后或者向上运动。
3.4工作台、圆台、变速冲动、工作台快速移动的控制
（1）工作台的左右进给控制。工作台的控制开关SA2处于SA2-1和SA2-3的位置时，横向操作手柄控制工作台左右运动，这个操作手柄有三个位置，分别是：左、中、右。工作台左右运动时手柄位置关系如下图所示。
表4 工作台左右进给手柄位置以及控制关系
手柄的位置
位置开关动作
接触器动作
电动机M2转向
工作台运动方向
左
SQ5
KM3
正转
向左
中

停止
停止
右
SQ6
KM4
反转
向右
当手柄调节至左边位置的时候，位置开关SQ5被触动，使得SQ5-2断开，动合触点SQ5-1闭合，接触器KM3线圈得电，电动机M2正转，从而带动工作台向左运动；当手柄调节至
右边位置时，位置开关SQ6被触动，使得SQ6-2断开，动合触电SQ6-1闭合，接触器KM4线圈得电，电动机M2反转，从而带动工作台向右运动。
（2）圆工作台的回转运动控制。在运行这一程序之前，首先应该将转换开关SA2调节
至接通状态，此时SA2-2接通，触点SA2-1和触点SA2-3断开。接触器KM3线圈KM3得电，
电动机M2运转，通过转动轴带动工作台旋转运动。停止工作台运转时，要务必断开SA2，以保证工作台能在六个方向上运动。
（3）进给变速冲动控制。为了能是的齿轮啮合良好，进给变速需要瞬间点动，变速冲动是由变速手柄和冲动开关SQ2来实现的。
（4) 工作台的快速移动控制。工作台的移动是通过电磁离合器YC3来实现的。进给时，电磁离合器YC2得电，电动机M2经过齿轮传动系统来控制工作台进给。按下按钮SB3或者SB4后，接触器KM2得电，KM2的动触点断开，电磁离合器YC2失电，同时KM2的常开触点使得YC3得电，使电动机M2带动工作台按照选定的方向快速移动。
4.数控铣床的PLC控制设计
4.1控制方式选择
本次设计选用可编程控制器（Programmable Logic Controller）PLC控制变频电机带动主轴工作。PLC适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工业控制装备。它能够完成较精确地转停控制。
4.2 PLC的简单介绍
4.2.1 可编程控制器的由来
可编程控制器（Programmable Controller）简称PC，但为了与个人计算机 （Personal Computer）相区别，也可简称为PLC。是为工业控制应用而设计制造的。在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。
4.2.2 可编程控制器的现状
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
4.3 可编程控制器的特点
（1）可靠性高，抗干扰能力强
这是选择控制装置的首要条件。可编程控制器生产厂家在硬件方面和软件方面上采取了一系列抗干扰措施。（无触点控制）
硬件措施：屏蔽、滤波、隔离
软件措施：故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟（死循环报警）、程序检验
（2）使用灵活，通用性强
产品均成系列化生产，多数采用模块式的硬件结构，用户可灵活选用。软接线逻辑使得PLC能简单轻松的实现各种不同的控制任务，且系统设计周期短。
（3）编程方便，易于掌握
采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂；近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言 (SFC —— Sequential Function Chart) ，也称功能图，使编程更简单方便。
（4）接口简单、安装，维护方便 、体积小、结构紧凑、
可编程控制器可直接与现场强电设备相连接，接口电路模块化，与被控制对象的硬件连接方式简单，接线少、便于维护。体积小、重量轻、便于安装。
有完善的自诊断和监视功能。可编程控制器对于其内部工作状态，通信状态，异常状态和 I/O 点的状态均有显示。可以方便的查出故障原因，迅速作出处理。
（5）功能完善，性价比高
除基本的逻辑控制，定时计数，算术运算外，配合特殊功能模块可以实现点位控制， PID 运算，过程控制，数字控制等功能，还可与上位机通信、远程控制等。
4.4PLC的选型
根据设计要求得出：系统PLC需要主轴启动、快速进给、主轴停止制动、主轴换刀制动、正常进给、圆台工作、主轴冲动、进给冲动、向下前进给、向上后进给、向左进给、向右进给等12个输入信号，而输出共需要7个输出信号。则选用三菱型号为FX2N—MR机型。
FX2N系列是FX系列PLC家族中比较先进的系列。由于FX2N系列具备如下特点：
最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、可是适应世界不同地区的电源以及满足单个需要的大量特殊更能模块，他可以为系统自动化应用提供最大的灵活和控制能力。为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要，模拟I/O，高速计数器。内置24V直流电源，24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其他元件。快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子，即使接着电缆也可以更换单元。时钟功能和小时表功能在所有的FX2N的PLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。持续扫描功能为应用所需要的持续扫描时间定义操作周期在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或者停止生产运转。RUN/STOP开关面板上运行/停止开关易于操作。运程维护远处的编程软件可以通过调制调解器来检测、上载或是卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。
FX2N—32MR的PLC机型，配合FX2N—485—BD内置扩展板，I/O总点数为：输入点数为24（X000～X027）点，输出点数为24（Y000～Y027），为继电器输出，交流电源、24V直流输入类型。它具有灵活的配置，除了满足特殊要求的大量特殊模块，6个基本单元中的每个单元可扩展256个I/O。有突出的寄存器容量，FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器，用一个寄存器盒可扩展到32RAM。有丰富的元件资源，3072点辅助继电器，256点计时器，235点计数器，8000点数据存储器满足我的设计需要。
4.4.1 XK5032立式数控铣床PLC控制系统外部接线

图3 X62W万能铣床PLC控制系统I外部接线图
W62X万能铣床电气控制线路中的电源电路、主电路以及照明电路保持不变，在控制电路中，变压器TC的输出以及整流器VC的输出部分去掉。用可编程控制器改造后的PLC硬界限，为了保证各种联锁功能，将SQ1—SQ6,SB1—SB6按照图3-1分别接入PLC的输入端子，换刀开关SA1和圆形工作台转换开关SA2分别用其一对常开和常闭出头接入PLC的输入端子。输出器件分两个电压等级，一个是接触器使用的110V电压，另一个是电磁离合
器使用的36V直流电，这样也将PLC的输出口分为两组连接点。
4.4.2 XK5032立式数控铣床PLC控制梯形图以及分析

图4 XK5032数控铣床铣床PLC控制梯形图
这个程序一共有8条支路，反映了原来的继电器电路中的各种逻辑内容。在第1条支
路中，因SQ1和SB5、SB6都采用了常闭触头分别接至X13、X2，那么X13、X2的常开触点闭合，按下启动按钮SB1或SB2时，X0常开触点闭合，Y0、M0线圈得电并自锁，第3条
支路中Y0常开触点闭合，继电器M1线圈得电，其常开触点闭合，为第4条支路以下程序执行做好准备，保证了只有在主轴旋转之后才有进给运动的发生。Y0的输出信号使主轴电动机M1启动运转。当按下停止按钮SB5或SB6时，X2的常开触点复位，Y0线圈失电，主轴惯性运转，同时X3常开触点闭合，Y4线圈得电接通电磁离合器YC1，主轴制动停转。 第2条支路表示了KM2及YC3的工作逻辑，当按下快速移动按钮SB3或SB4时，X1常开触点闭合，则Y1及Y5线圈得电，KM2常闭触头断开，电磁离合器YC2失电，YC3得电，工作台沿选定方向快速移动；松开SB3或SB4按钮，则YC2得电，YC3失电，快速移动停止。第4、5、6、8支路表示了工作台六个方向的进给、进给冲动及圆工作台的工作逻辑关系。当圆形工作台转换开关SA2动作，4、5支路中X5常开触点断开，第6条支路中X5常闭触头复位，M4及Y2线圈得电，使KM3线圈得电，电动机M2启动，圆形工作台旋转；当SA2复位时，M4、Y2线圈失电，圆形工作台停止旋转。左右进给时，SQ5或SQ6被压合，X6常开触点复位，第5、6支路被分断，而X10或X11常开触点闭合，M2（其常开触点使Y2线圈得电）或Y3线圈得电，电动机M2正转或反转，拖动工作台向左或向右运动。同样，工作台上下、前后进给时，SQ3或SQ4被压合，X7常开触点复位，第5、6条支路被分断，M2或Y3线圈得电，电动机M2正转或反转，拖动工作台按选定的方向（上、下、前、后中某一方向）作进给运动。该程序及PLC的硬接线不仅保证了原电路的工作逻辑关系，而且具有各种联锁措施，电气改造的投资少、工作量较小。

结 论
短短的三个月的毕业设计是我们对大学三年的机械知识的整体总结，也是理论与实践的结合，通过这次毕业设计我们收益非浅，这次设计，主要是对立式数控铣床主传动系统进行设计。在进行毕业设计中，我学到了许多新的知识。我深刻的认识到，要想成为一名合格技术人员只掌握本专业的知识是远远不够的，我们应该具有更加渊博的知识。
首先从主传动系统设计以及主轴零件的选用，再定轴承的选型及其组配形式，然后对主轴电气控制的设计。
在以上设计中，对零件的材料，对轴承，对装配方法等等知识点温习和学习。使以前学习的理论知识能够应用到实际设计当中去，更加深了我们对所学知识的理解。对实际加工中的一些问题有了进一步的了解，并在设计中考虑和避免这些问题的发生。
没有具体的了解，经常会有无从下手的感觉，碰到问题只有去问老师和看相关书籍，确实虽然完成了大概模型，有许多地方还是不是完全吃透的，这需要在以后的工作学习中进一步加深学习，期间我得到了许多教师的大力帮助。本次设计算基本符合设计要求。在此，我表示由衷地感谢！
致谢

参考文献

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[7] 李旭芳.X62W万能铣床的PLC控制【J】.民营科技,2010年07期
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