引 言
由于市场竞争日趋激烈，产品更新极为迅速。随着汽车工业以及轻工消费品生产的高速增长，中小批量零件的生产及复杂零件越来越多，精度要求也越来越高，这就要求加工设备具有很高的效率和加工精度。而传统的普通机床已远远不能满足现代生产的需要。为了使剩余价值较高的老设备充分发挥其作用,普通机床的数控化改造是大势所趋。
数控车床是数控加工中应用得最多的数控机床之一。CKJ6163普及型数控车床是在普通车床的基础上发展的一种经济卧式数控车床，适宜加工形状复杂的轴、套、盘类零件。如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、车螺纹等。尤其适合多品种，中小批量加工，加工效率高，编程容易，操作简单，功能多。
CKJ6163的总体结构介绍：本机床包括床身、主轴箱、床鞍、Z向进给、尾座等几大部分；底座为分体式结构，刚性足工艺性好；机床纵向和横向导轨滑动副采用TSF贴塑对淬硬磨削导轨配合，摩擦系数小，动、静摩擦系数之差不大，使之具有良好的耐磨性及可靠的伺服性；滑动面及滚珠丝杠副采用集中自动润滑系统，确保了各重要部件都能工作在良好的润滑状态之下；自动刀架为立式四工位，免抬起，换刀快速方便；卡盘为手动也可选用电动卡盘或液压卡盘；尾座为液压尾座；采用半防护装置，装卸工件方便，操作面板可根据需要很方便地调整位置。
根据《机械设计制造及其自动化》专业的教学大纲要求：本专业学生熟悉掌握机电一体化产品的设计、制造、使用与维修，培养提高学生能够灵活运用所学专业课程知识，具有研究开发的综合素质与能力。
设计要求：CKJ6163系列的机床电气控制原理，含主电路、控制电路、照明电路等；机床电气装配图：电箱图：电箱元件排列图；机床电气接线图等。机床PLC逻辑控制设计应含有：1 刀台的自动控制；2 主轴控制；3 润滑系统控制；4 变频器控制。
这次毕业设计以CKJ6163数控机床设计作为课题，是我们综合运用所学的基本知识、基础理论和基本技能，提高分析解决实际问题的能力,提高实际工作能力的检验。是对四年学习的一个总结与回顾。
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第一章 概述
1.1 数控系统的简介
1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创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，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。
到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的\通用\两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。
到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。 到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。 总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；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）。
还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的\数控\，实质上已是指\计算机数控\了。
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1.2 PLC简介
可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。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，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、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，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。其主机系统如图1
主机电源用户输入设备编程器外部设备输入单元微处理器(CPU)运算器控制器输出单元用户输出设备盒式磁带机打印机EPROM写入器图形监控系统PLC或上位计算机外设I/O接口存储器EPROMRAM(系统程序)(用户程序)I/O扩展接口I/O扩展接口
图1 PLC主机系统图
PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
1) 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。 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。
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3) 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 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。
5) 扫描周期的长短由三条决定。① CPU执行指令的速度 ② 指令本身占有的时间③ 指令条数。
1.3 PLC和NC的关系
PLC用于通用设备的自动控制，称为可编程控制器。PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制，称为可编程序机床控制器。因此，在很多数控系统中将其称之为PMC（programmable machine tool controller）。数控系统有两大部分，一是NC、二是PLC，这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。可以这样来划分NC和PLC的作用范围：
1) 实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制。这个任务是由NC来完成； 2) 机床辅助设备的控制是由PLC来完成。它是在数控机床运行过程中，根据CNC内 部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对诸如刀库运动、换刀机构、冷却液等的运行进行控制。
在数控机床中这两种控制任务，是密不可分的，它们按照上面的原则进行了分工，同时也按照一定的方式进行连接。NC和PLC的接口方式遵循国际标准“ISSO 4336-1981(E)机床数字控制－数控装置和数控机床电气设备之间的接口规范”的规定，接口分为四种类型：
1) 与驱动命令有关的连接电路；
2) 数控装置与测量系统和测量传感器间的连接电路； 3) 电源及保护电路；
4) 通断信号及代码信号连接电路。
第二章 CKJ6163数控化改造的意义
数控机床作为一种高速、高效和高精度的造化加工设备，由于其控制系统功能强大，使机床的性能得到大大提高。部分机械结构日趋简化，新的结构、功能部件不断涌现。使得其机械结构和传统的机床经，有了明显的改进和变化，主要体现在以下几个方面：
1. 结构简单、操作方便、自动化程度高
2. 广泛彩高效、无间隙传动装置和新技术、新产品
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