1．目的及意义
1.1 研究的目的及意义
随着我国科学技术的不断进步，机械加工逐步进入自动化和智能化的时代。然而在当今对生产的高质量、高效率的要求下，传统的加工方式越来越无法满足这一要求。对于中国大部分企业来说，传统机床依然是企业的主要生产设备。而将所有的传统机床更换为数控机床、加工中心等自动化设备是不太现实的：一方面企业并没有足够的资金一次性完成自动化设备的配置；另一方面对于某些产品的加工，由于加工过程较为简单，数控机床所发挥的功能并不多[1]。因此最简单有效的方法就是对机床进行改造，提高传统机床的自动化程度。与直接购买机床相比，机床改造具有以下优点[2]：
1、降低企业的投资成本
所谓的机床改造是指对传统机床的部分部件进行改造和优化，完成机床的自动化改造后可以极大的提高生产线的自动化程度以及生产效率。与直接购买机床相比，改造的成本很低，可节省60%-80%的费用。
2、延长机床的使用寿命
机床改造也是一种再制造的过程。对于一些老旧及即将报废的普通机床，通过拆卸、清洁、检查、修理、更换和重新组装产品的部件，使其恢复到“新的”状态，并可以进行自动化控制，使其适应生产需要。通过改造可以提高机床的整体质量，使机床的性能得到改善，从而延长了机床的使用年限。
3、可充分利用现有资源
机床改造就是在原有机床基础上进行改造。与直接购置相比，不需要额外划分厂区进行机床布局，可以在短时间内投入生产，生产周期较短。
1.2 国内外发展现状
正是由于机床改造的这些优点，无论是国内还是国外对机床改造都格外重视。发达国家的机床改造已经成为一个新兴产业，目前正处于发展的黄金时期。在美国，机床改造业又称之为机床再生（Remanufacturing）业[3]。它的历史比较悠久，经历了机床维修、改造、数控重建和再制造的发展阶段[4]。专门进行机床再制造的企业大约有300多家，美国维修服务公司可对各种品牌的车床、钻床、刨床、铣床、磨床、齿轮加工机床及加工中心等进行改造、翻新和再制造，累计已完成2万个、达400万工时的项目，其他较为著名的有得宝服务集团、机床改造公司、Bertsche工程公司等等[5]。德国依托其二手机床市场（世界最大）建设了欧洲再制造技术中心，并投资支持机电再制造，资助企业与高校、研究机构开展再制造研究工作。而近年来日本也开始加强机床改造工作，从事机床再制造并形成一定规模的企业有20多家，如大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等，所改造的机床设备约有30%向国外出口。
当今世界工业国家的数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是世界上机床拥有量最高的国家，但我国制造行业和企业的生产加工装备大多是传统的加工机床，数控机床占比仅在3%左右[6]，这与西方工业国家能达到40%的差距甚大。此外制造行业所拥有的机床中多数是已使用十年以上的旧机床，无论是加工质量、精度还是生产效率、自动化程度都不如数控机床。另外这些长期使用的机床每年将有将近20万台濒临报废、闲置、技术性和功能性的淘汰，而这些机床只需进行改造和再制造即可重新使用。为此工信部公布了首批再制造试点企业，包括重庆机床（集团）有限责任公司、武汉重型机床集团有限公司、青海一机数控机床有限公司、武汉华中自控技术发展有限公司等。我国的老旧机床再制造行业发展尚未成熟，还处于发展的初级阶段，对机床改造及再自造尚无统一的技术标准，因此对普通机床自动化进行研究是很有必要的。
在对普通机床自动化的研究中，国内外的学者都做出了巨大的努力。王猛和刘晓宇等人以典型的普通机床的数控改造分析了数控改造的特点及优势，介绍了普通机床数控化改造的关键技术和机械部分的设计和计算[7,8]。张凯[9]等人对PLC在普通机床电气系统改造中的运用进行了研究，给出了机床改造的PLC改造方法。陆雯[10]等人将PLC成功用于T68卧式镗床控制线路的改造，为其他类型机床的改造提供了良好的借鉴。余东[11]等人以单片机为控制核心，提出了一种两坐标轴联动的经济数控改造方案，提供了一种新的改造思路。此外Mitsutaka Matsumoto[12]等人概述了机床再制造的发展趋势，存在的驱动因素和挑战，并指出了解决当前再制造困境的研究。Sahar M. Sana Ullah[13]等人对机床再制造过程中的决策问题提供了一种解决方案，使得机床再制造过程更有效、可持续和系统化。Zaeh, Michael F[14]等人设计了一种适合于机床的PLC软件的模型驱动方法，介绍了开发环境和方法的要求。
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2. 研究的基本内容与方案

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2.1 研究的目标

湖北航特装备制造股份有限公司为满足生产需要，现需将一台型号为ZX7032的老式钻铣床进行自动化改造。本次课题进行机床的自动化设计，改造后能提高机床的整体性能，实现机床的起停、快速进给、开关冷却液等功能。通过改造增强机床的自动化能力，精简了外部接线，减轻了劳动工人的手工操作负担。
2.2 研究的基本内容
（1）了解ZX7032型钻铣床的的基本结构，通过熟悉钻铣床的内部结构及必要参数。
（2）对此机床加工的零件进行工艺分析，进行机床专用夹具的设计、建模;
（3）根据加工零件的工艺确定转速进行电机的选型以及传动系统的设计（包括电机、齿轮等必要部件的设计）；
（4）对机床进行控制系统设计并进行验证；
2.3 拟采取的技术方案和措施
本次进行机床改造的重点是对机床的控制系统进行改造。在设计时，按照公司要求，需保留机床尽可能多的部件，因此重点是对机床的控制系统进行改造。考虑到该机床主要进行钻孔加工，加工操作比较单一，故拟采用PLC控制系统对机床进行控制系统改造，仅仅实现加工过程的自动化:先根据零件的加工工艺分析了解机床的操作过程，确定PLC输入/输出点数，之后进行PLC控制程序及I/O接口的设计，最终进行PLC控制程序的运行仿真及实际的接线。

3. 参考文献