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1、課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 20098180
開(kāi)題日期： 2012 年 5 月 7 日 完成日期： 2012 年 5月 14 日
題 目 換刀控制系統(tǒng)
一、設(shè)計(jì)的目的
一個(gè)零件一般都需要多工序的加工，而單功能的數(shù)控機(jī)床只能完成單工序的加工。因此，在制造一個(gè)零件的過(guò)程中，大量的時(shí)間用于更換刀具上。為了縮短非切削時(shí)間，自動(dòng)換刀系統(tǒng)的作用就顯得越來(lái)越重要 。這種自動(dòng)換刀
2、系統(tǒng)使生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、連續(xù)化，使得一個(gè)復(fù)雜的、需要多種刀具切削加工的零件可以一次完成，節(jié)省了換刀所需要的時(shí)間，提高了加工效率，同時(shí)減少了多次安裝造成的誤差，可有效提高加工精度
二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求
換刀機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的主要機(jī)構(gòu)。換刀機(jī)械手由手爪、換刀臂、中臂、支架、底座、安裝板、汽缸、步進(jìn)電機(jī)等幾部分組成。機(jī)械手手爪，用來(lái)夾持刀具的刀柄；換刀臂上的伸縮缸在取刀和便防止機(jī)械手和刀庫(kù)等發(fā)生干涉；手爪處的氣缸放刀前后以及裝刀和卸刀前后使用，以用來(lái)驅(qū)動(dòng)完成手爪夾持刀具，保證轉(zhuǎn)換刀具時(shí)的夾緊，防止脫落等；中臂上的汽缸用在裝刀和卸刀時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)；支架上的汽缸用來(lái)彌補(bǔ)刀庫(kù)和刀架的高度差
3、，還可以避免干涉；旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)中臂上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手換刀臂在刀架與刀庫(kù)之間的來(lái)回?cái)[動(dòng)；底座，用來(lái)支撐整個(gè)機(jī)械手。零部件之間全部采用螺栓連接的方式來(lái)固定。本研究設(shè)計(jì)的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖如圖1
1. 底座 2. 安裝板 3.中臂 4. 汽缸 5. 換刀臂 6、7 汽缸
8.手爪部分 9. 軸承座 10. 電機(jī)架 11. 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)
三、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
4、
5、
四、成 績(jī)
指導(dǎo)教師 (簽章)
硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的控制器采用日本三菱公司生產(chǎn)PLC，選用FX2N-32MR（見(jiàn)圖4-1），F(xiàn)X2N系列是三菱PLCFX家族中先進(jìn)的系列。有高速處理及可擴(kuò)展大量
6、滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)，可擴(kuò)展到256點(diǎn)。三菱PLC編程叫采用編程軟件GX-Developer，簡(jiǎn)單易懂。
三菱FX2N系列PLC的外形圖
刀庫(kù)自動(dòng)選刀系統(tǒng)分析
1） 首先按下PB1到PB6其中的一個(gè)按鈕選擇所需要的刀具。
2） 接著按下PB7錄入當(dāng)前刀閘上的刀具號(hào)。
3） 然后，按下刀具檢測(cè)按鈕SB1檢測(cè)當(dāng)前刀閘上的刀號(hào)是否與所選刀號(hào)相符，并發(fā)射脈沖信號(hào)。（注：以后刀盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一次按一次檢測(cè)按鈕SB1）
4） 最后按下啟動(dòng)按鈕PB8通過(guò)比較指令比較寄存器記錄的D1,D2錄入的選擇刀號(hào)與當(dāng)前刀號(hào)的大小并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)執(zhí)
7、行相關(guān)操作。例如選擇的刀號(hào)為3（即設(shè)定值為D1=3）當(dāng)前刀閘上的刀號(hào)為6即D2=6。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后因?yàn)镈1＜D2（設(shè)定值小于當(dāng)前值）刀盤(pán)反轉(zhuǎn)。此時(shí)第二次按下刀具檢測(cè)按鈕SB1，且因?yàn)榈侗P(pán)反轉(zhuǎn)所以寄存器D2自動(dòng)減1結(jié)果保存在D2即D2=5，隨后比較器進(jìn)行第二次比較。結(jié)果同上刀盤(pán)反轉(zhuǎn)，進(jìn)入循環(huán)?！?dāng)?shù)谒拇伟聪耂B1后D2=3此時(shí)D1=D2刀閘指示燈亮，刀閘打開(kāi)選刀過(guò)程結(jié)束。SB2為復(fù)位按鈕用來(lái)復(fù)位M0,M1,M2內(nèi)的比較結(jié)果。
第一次按SB1第二次按下SB1
第三次按SB1第四次按下SB1
簡(jiǎn)易流程圖
I/
8、O分配
PLC的I/O分配如下：
PLC端子
功能說(shuō)明
PLC端子
功能說(shuō)明
X001
一號(hào)刀選擇按鈕PB1
M101
正轉(zhuǎn)指示燈
X002
二號(hào)刀選擇按鈕PB2
M102
刀閘開(kāi)啟指示燈
X003
三號(hào)刀選擇按鈕PB3
M103
反轉(zhuǎn)指示燈
X004
四號(hào)刀選擇按鈕PB4
Y001
步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)
X005
五號(hào)刀選擇按鈕PB5
Y002
刀閘開(kāi)啟
X006
六號(hào)刀選擇按鈕PB6
Y004
步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)
X007
刀號(hào)錄入按鈕PB7
D1
所選刀號(hào)寄存器
X010
啟動(dòng)按鈕PB8
D2
當(dāng)前刀號(hào)寄存器
X000
刀具
9、檢測(cè)按鈕SB1
X011
復(fù)位按鈕SB2
Y003
脈沖電路
主機(jī)COM0、COM1、COM2、COM3、COM4等接電源GND
換刀控制系統(tǒng)硬件連接圖
梯形圖
程序圖
總 結(jié)
大學(xué)生涯馬上就將結(jié)束，面對(duì)這次課程設(shè)計(jì)，我從一開(kāi)始的無(wú)從下手，到現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，整個(gè)過(guò)程讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越。才真正體會(huì)到理論知識(shí)要完美的運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)中來(lái)，我還存在很多的問(wèn)題。讓我明白我們的知識(shí)面不應(yīng)該只是停留在書(shū)本上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也遇到了很多的問(wèn)題。主要問(wèn)題出現(xiàn)在軟件設(shè)計(jì)方面，最開(kāi)始的梯形圖設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷的報(bào)錯(cuò)，設(shè)計(jì)的程序達(dá)不到預(yù)期的效果。設(shè)計(jì)過(guò)程中我不斷的檢查錯(cuò)誤，使程序完整化。雖然很多困難被克服了，但是系統(tǒng)中難免還有很多不足之處，希望老師和同學(xué)給予指正與建議。
參考文獻(xiàn)
[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)高等教育出版社
[2]戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用(歐姆龍機(jī)型)(第二版)機(jī)械工業(yè)出版社
2012 年 5 月 24 日
基于PLC的換刀控制系統(tǒng)
