河北工业职业技术学院顶岗实习专业技术报告
一、引言
机床工具行业作为国家基础性和战略性产业，在“十二五”规划中，已明确将自主创新战略作为最主要的一个组成部分，着重强调了要以技术创新工程来支撑和引领行业发展。我国机床工具行业的发展必须立足于自主创新，通过自主研发原始创新、引进技术消化吸收再创新、集成现有技术创新等方式，实现关键技术突破和产业升级。构建和完善以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的技术创新体系;坚持加大研发费用投入;加强关键技术、共性技术的研究，力争在基础和共性技术攻关上有所突破，提高产品开发技术水平。
二、数控机床
（一）数控机床简介
数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。 （二）数控技术的发展趋势
1、数控系统的高速、高精度发展 2、控制智能化 3、环保化
4、采用五轴联动加工和复合快速加工 5、重视新技术规范、标准的建立 6、体系开放化
7、数控系统向软数控方向发展 8、数控技术向高可靠性方向发展
三、机床电气主要结构与运动分析
主要有主电路、控制电路、辅助电路、以及连锁及保护环节组成。电源通过
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主电路得电，其次通过控制电路，主轴电动机的点控制，然后主轴电动机的正反转控制，主轴电动机的反接制动控制，这样就形成一个通路，主轴电动机附在检测及保护环节，这样就可以有效的控制机床，使其高效，有序的工作。
四、机床电气控制电路设计的原则和步骤
（一）机床电气控制电路设计的基本原则
1）最大限度满足机床和工艺对电气控制的要求。
2）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济和实用，不宜盲目追求自动化和高性能指标。
3）妥善处理机械与电气的关系。
4）将电气系统的安全性和可靠性放在首位，确保使用安全、可靠。 5）正确合理地选用电气元器件。 （二）机床电气控制电路设计的基本内容
1）拟定电气控制系统设计任务书。
2）设计绘制电气原理图和选择电气元器件。 3）对原理图各连接点进行编号。 4）设计并绘制元器件布置图及接线图。 5）列出所用各类元器件及材料清单。 6）编写设计说明书和使用维护说明书。 （三）机床电气控制电路设计的一般步骤
1）拟定设计任务书。
2）选择电力拖动方案与控制方式。 3）选择电动机。
4）设计电气原理图并合理选用元器件，编制元器件目录清单。 5）设计电气设备制造、安装、调试所必须的各种施工图样。 6）编写说明书。
五、机床电气控制电路设计的注意要点
（一）正确选择电气元器件
在电气元件选用中，尽可能选用标准电气元器件，同一用途尽可能选用相同型号。电气控制系统的先进性总是与电气元器件的不断发展、更新紧密联系的，
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因此设计人员必须关注电气元器件的发展动向，不断搜集新产品资料，以便及时应用于控制系统设计中，使控制电路在技术指标、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。
（二）合理布线，力求控制电路简单、经济
在满足生产工艺的前提下，使用的电器元器件越少，电气控制电路中所涉及的触头的数量也越少，因而控制电路就越简单。同时还可以提高控制电路的工作可靠性，降低故障率。
1）合并同类触头。 2）利用转换触头的方式。
3）尽量缩短连接导线的数量和长度。 4）尽可能减少通电电气的数量。 （三）保证电气控制电路工作的可靠安全性
1）电气元器件出头位置的正确画法。 2）电气元器件线圈位置的正确画法。 3）防止出现寄生电路。
4）防止出现“竞争”和“冒险”。
电气控制电路应具有完善的保护环节，来保证整个生产机械的安全运行，消除其工作不正常或误操作时所带来的不利影响，避免事故的发生。在电气控制电路中常设的保护环节有短路、过电流、过载、失电压、弱磁、超速和极限保护等。
六、可编程序控制器
（一）可编程序控制器概述
可编程式控制制器（以下简称PLC）是20世纪60年代发展起来的一种新型自动化控制装置，目前已广泛应用于各种工业设备。
可编程式控制制器是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种通用工业控制器。
数控机床的控制由数控装置和可编程式控制制器协调配合共同完成：数控装置主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等； 可编程式控制制器（以下简称PLC）主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有实现轨迹运动上的具体要求。
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（二）可编程序控制器特点
1）可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术， 采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2）配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种 规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3）易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它界面容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设 计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5）体积小，重量轻，能耗低
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