件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展，它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。论文以CK6132数控车床为研究对象，结合所学知识参考数控设备应用与维护综合实训，论文主要研究了CK6132数控车床的主轴控制系统、电气原理设计，PMC程序的设计等内容。
1.3 数控机床对主轴系统的要求
主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60～70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求: （1）调速范围宽并实现无极调速
为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特別对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根椐数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。 目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1：100,恒功率调速范围也可达1: 30，—般过载1.5倍时可持续工作达到30min。
主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。
（2）恒功率范围要宽
主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动
3
机的扱大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要。常采用分级无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。 （3）具有四象限驱动能力
要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min。 （4）具有位置控制能力
即进给功能（C轴功能）和定向功能（准停功能），以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需耍。 （5）具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。
数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关。为了提高传动件的制造精度与刚度，采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性。最后一级一般用斜齿轮传动，使传动平稳。采用带传动时应采用齿型带。应采用精度高的轴承合理的支撑跨距，以提高主轴的组件的刚性。在结构允许的条件下，应适当增加齿轮宽度，提高齿轮的重叠系数。变速滑移齿轮一般都用花键传动，采用内径定心。
1.4 FANUC 系统的优点
FANUC 0i-Mate TD数控系统是具有纳米插补的高可靠性、高性能价格比的CNC，最多可同时控制3个轴，1个主轴。8.4英寸彩色液晶显示屏，方便存储卡的编辑操作，强有力支持系统初始化设定，可以很方便地选择各种设定和调整画面。初始化参数设定操作更加简单，安全的加工程序检查功能，高性价比的一体型的伺服放大器。主要体现在以下几个方面：
（1）有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。 （2）FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。
（3）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床的PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。
（4）具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。
4
（5）提供丰富的维修报警和诊断功能。
FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信总，并且以不同的类别进行分类。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。时间继电器定时精度不高，受环境影响大。PLC的特点：1.编程方法简单易学。2.功能强，性能价格比高。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。4.可靠性高，抗干扰能力强。5.系统的设计、安装、调试工作量少。6.维修工作量少，维修方便。7.体积小，能耗低。
5
2 机床简介
2.1 CK6132机床外观图
图2-1 CK6132机床外观图
2.2 CK6132数控车床简介
CK6132数控车床采用广州数控系统实现机床的两轴控制，配有四工位电动刀架或排式刀架，以满足不同用户的需要；可开闭的防护门，确保操作者的安全；机床外观设计新颖，面板操作方便。能自动完成内、外圆柱面、任意圆锥面、圆弧面及公英制螺纹等各种车削加工，适用于多品种、中小批量产品的加工，对于形状复杂、高精度零件的加工更能显示其优越性。
CK6132型精密数控车床主要运用于内外径、端面、锥面、弧面和螺纹等高效精密加工，刀具安装为立式四工位电动刀架，也可以采用排刀座形式，标准型可安置6-8把刀架，也可按用户需要选用六工位电动刀架。机床系统采用广州数控GSK980TA数控系统，也可按客户要求配置进口系统；主轴采用专用交流变频电机调速度，调速范围大，可实现恒线速切削。机床采用加宽平床身，三角导轨采用宽大型导轨超音频淬火，床鞍贴塑提高精密，延长机床寿命。 （1）CK6132车床机械结构组成
6
a)主传动系统：实现主运动； b)进给系统：实现进给运动；
c)机床基础部件：床身、底座、立柱等，支撑机床本体；
d)辅助装置：液压、气动、润滑、冷却、防护、排屑等装置，实现某些动作和辅助功能；
e)实现工件回转、分度定位的装置，如回转工作台； f)刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）； g)自动托盘交换装置（APC）；
h)特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测、监控装置等。 （2）车床切削用量的选择
根据加工工艺的要求合理的选择切削用量，是确定机床参数的基本依据。切削用量包括三要素为切削速度、进给量、背吃刀量。因此在选择切削用量的时候，应该要考虑到以下几个方面的关系：
a）切削加工生产率在切削加工中，材料的切除率与切削用量三要素切削速度、进给量、背吃刀量均保持线性关系，其中任一参数增大，都可使生产率提高。但由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它两参数必须减小。因此，在指定切削用量时，使三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 b）刀具寿命切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为切削速度、进给量、背吃刀量。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，应先采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后按照确定的刀具寿命公式求出切削速度。对于专用机床来说，为了保证刀具的使用寿命，切削用量不宜过大。
c）加工表面粗糙度对于粗加工，在切削力和刀片大小允许时，首先应进可能的加大背吃刀量，相应的降低进给量、切削速度，使粗糙的毛坯表面在一次吃刀中切除。在机床、工件、刀具和刀具夹持刚度等允许时，粗加工也可以尽可能提高进给量，并适当降低切削速度；对于精加工，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。
2.3 CK6132数控车床性能特点
7