數(shù)控機(jī)床四方刀架plc控制

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西 京 學(xué) 院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：數(shù)控車(chē)床電動(dòng)刀架PLC控制的設(shè)計(jì) 教學(xué)單位： 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 0811050502 姓 名： 吳啟龍 指導(dǎo)教師： 徐開(kāi)良 2012年5月 24 摘 要 數(shù)控車(chē)床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控刀架配套，采用電動(dòng)刀架，預(yù)計(jì)近年來(lái)對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。本部分主要對(duì)常州宏達(dá)公司生產(chǎn)的LD4B電動(dòng)刀架四工位立式電動(dòng)刀架的PLC車(chē)床控制設(shè)計(jì)，并對(duì)電動(dòng)刀架的電路設(shè)計(jì)，從刀架的結(jié)構(gòu)和工作原理深刻分析，著重研究了數(shù)控機(jī)床刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及電氣控制原理，PLC控制，霍爾元件的原理機(jī)應(yīng)用。 回轉(zhuǎn)刀架的換刀動(dòng)作分為刀盤(pán)抬起、刀盤(pán)轉(zhuǎn)位和刀架鎖緊三個(gè)動(dòng)作，刀盤(pán)轉(zhuǎn)位則由普通三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。刀盤(pán)轉(zhuǎn)位動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤(pán)轉(zhuǎn)位的命令→三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)→渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)→刀架主軸轉(zhuǎn)動(dòng)→實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)轉(zhuǎn)位。 關(guān)鍵詞 ：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床 ；車(chē)床刀架 ； PLC控制電動(dòng)刀架 Abstract Numerical control lathe, will in the future high when to development, economic l, in recent years on the nc tool is expected to demand will increase greatly. Nc tool is the development trend of: along with the development of the CNC lathe, CNC tool began to change cutters quickly and servo drive direction. The main part of changzhou HTC company produces the LD4B electric tool 4 Labour vertical electric tool PLC lathe control design, and the electric tool circuit design, tool from the structure and working principle of profound analysis, this paper studies the numerical control machine tool and mechanical structure of the electric control principle, PLC control, the principle of the hall element machine applications. Rotary tool for knife actions are divided into the knife dish up the, the knife dish inversion and tool carrier lock three movements, the knife dish inversion is by ordinary three-phase asynchronous motor to drive. The knife dish inversion of the following steps to achieve the action: the numerical control system knife dish out the command of the inversion three-phase asynchronous motor starting rotation axis rotation worm turbine enough to realize the knife dish inversion. Keywords: economic numerical control lathe, Lathe tool; PLC control electric tool 目 錄 1 緒論 1 1.1課題的研究背景 1 1.2課題的來(lái)源及意義 1 2 刀架控制系統(tǒng)硬件組成 4 2.1刀架的有關(guān)概況 4 2.1.1 刀架的產(chǎn)生 4 2.1.2刀架的分類(lèi) 4 2.1.3 刀架的幾種典型結(jié)構(gòu) 4 2.2四工位刀架的組成 5 2.3四工位刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu) 7 2.4四工位刀架控制電路的組成 9 3 PLC控制車(chē)床刀架 11 3.1刀架的選用 11 3.2電動(dòng)刀架的電機(jī)控制 11 3.3車(chē)床刀架控制 11 3.3.1簡(jiǎn)易刀架的控制 11 3.3.2刀架的鎖緊時(shí)間 12 3.3.3刀架刀位信號(hào)監(jiān)控 13 4 車(chē)床刀架的選用及工作 14 4.1 刀架的選用 14 4.2 電動(dòng)刀架的電機(jī)控制 14 4.3 PLC控制電動(dòng)刀架 14 4.3.1常州宏達(dá)公司生產(chǎn)的LD4B電動(dòng)刀架 14 4.3.2常州宏達(dá)LD4B刀架的工作原理 15 4.4 刀架驅(qū)動(dòng) 16 4.5 刀架工作順序 16 4.6 控制過(guò)程如下 16 5 PLC控制車(chē)床刀架 17 5.1硬件設(shè)計(jì) 17 5.2 I/O地址分配表 18 5.3換刀梯形圖 18 5.3.1手動(dòng)換刀程序 18 5.3.2 自動(dòng)換刀 19 5.3.3綜合換刀 20 結(jié) 論 22 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 1.1課題的研究背景 梳子程序控制機(jī)床一般簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。它是由數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的一種高效能自動(dòng)化機(jī)床，它綜合應(yīng)用了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)、液壓氣動(dòng)等技術(shù)。并在機(jī)床結(jié)構(gòu)等方面運(yùn)用了最新技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)機(jī)械零件的加工質(zhì)量要求也越來(lái)越高；單件、小批生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品所占比重越來(lái)越大，特別是在造船、航空、航天、深潛以及國(guó)防工業(yè)的各個(gè)部門(mén)，加工批量少、精度要求高、形狀復(fù)雜的零件很多。像這樣的產(chǎn)品，如果采用一般的自動(dòng)機(jī)床或組合機(jī)床和自動(dòng)線來(lái)加工，就顯得很不經(jīng)濟(jì)、不合理，一般機(jī)床又不能加工。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的條件下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的，它能有效地適應(yīng)產(chǎn)品不斷變化、多品種、小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。 數(shù)控機(jī)床就是把加工所需要的各種操作，例如變速、松夾工件、進(jìn)刀、退刀、開(kāi)車(chē)與停車(chē)、冷卻液的自動(dòng)供給等等，以及刀具相對(duì)于工件之間的位移。采用數(shù)值數(shù)據(jù)的形式通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，并將輸入的指令變?yōu)闄C(jī)床的各種操作，實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普遍運(yùn)用，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入車(chē)間只是時(shí)間問(wèn)題，這將是數(shù)字化制造的主要標(biāo)志。從另一角度來(lái)看，企業(yè)資源計(jì)劃如果僅僅局限于業(yè)務(wù)管理部門(mén)(人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷(xiāo))或設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)等企業(yè)上層的信息化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，車(chē)間最底層的加工設(shè)備——數(shù)控機(jī)床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化，就必然成為制造業(yè)信息化的制約瓶頸。所以，對(duì)于現(xiàn)代制造工廠來(lái)說(shuō)，除了要提高機(jī)床的數(shù)控化率外，更要使所擁有的數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車(chē)間的底層之間及底層與上層之間通信暢通無(wú)阻。 1.2課題的來(lái)源及意義 數(shù)控刀架是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，在我國(guó)被命名為機(jī)床附件，在國(guó)外被定義為機(jī)床功能件。隨著數(shù)控機(jī)床的飛速發(fā)展，機(jī)床設(shè)計(jì)已由傳統(tǒng)的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)發(fā)展到模塊化設(shè)計(jì)，即按照機(jī)床的功能化分模塊，因此這些功能部件的性能已成為整機(jī)性能的決定因素。數(shù)控刀架作為數(shù)控車(chē)床的動(dòng)作執(zhí)行部件，其基本結(jié)構(gòu)包括：驅(qū)動(dòng)裝置、分度裝置、預(yù)定位裝置、松開(kāi)、鎖緊裝置、精定位裝置、罰信裝置、裝刀裝置。數(shù)控刀架的換刀動(dòng)作如下：系統(tǒng)發(fā)出指令—齒盤(pán)松開(kāi)—刀架旋轉(zhuǎn)分度—到達(dá)目標(biāo)工位并發(fā)信號(hào)給系統(tǒng)—齒盤(pán)鎖緊精定位—系統(tǒng)確認(rèn)后進(jìn)行切削。 數(shù)控刀架分類(lèi)。目前，行業(yè)上應(yīng)用的數(shù)控刀架按照與主機(jī)配套場(chǎng)合主要有分為如下高、中、低三個(gè)檔次。低檔數(shù)控刀架主要有沈陽(yáng)精誠(chéng)數(shù)控生產(chǎn)的系列電動(dòng)數(shù)控立式刀架，系列臥式刀架。該種刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)、制造。采用三相力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，三聯(lián)齒定位，矩形螺紋鎖緊，配套在我國(guó)簡(jiǎn)易型數(shù)控車(chē)床，受我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的影響，是我國(guó)的特色產(chǎn)品，已經(jīng)形成規(guī)?；a(chǎn)。中檔數(shù)控刀架主要有沈陽(yáng)精誠(chéng)數(shù)控生產(chǎn)的系列電動(dòng)刀架、系列電動(dòng)刀架、系列液壓刀架。該檔次刀架，可雙向選刀，剛性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)制造加工設(shè)備要求高。此類(lèi)刀架在我國(guó)初具規(guī)模，但國(guó)外產(chǎn)品對(duì)我國(guó)市場(chǎng)沖擊較大。高檔數(shù)控刀架包括伺服刀架和動(dòng)力刀架。此類(lèi)刀架，我國(guó)起步較晚，還處在研究階段，但還沒(méi)有形成商品化。數(shù)控刀架的發(fā)展。數(shù)控刀架作為功能性部件配套于機(jī)床主機(jī)，但它集機(jī)械、電氣于一體，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，數(shù)控刀架的研究開(kāi)發(fā)是機(jī)械、電氣、電子、材料等多學(xué)科知識(shí)的綜合。當(dāng)今，數(shù)控伺服刀架、動(dòng)力刀架等功能部件己成為衡量數(shù)控機(jī)床水平的重要標(biāo)志。它們的價(jià)格也是構(gòu)成數(shù)控機(jī)床整機(jī)價(jià)格的主要成分，粗略計(jì)算數(shù)控機(jī)床數(shù)控刀架等功能部件價(jià)格已占整機(jī)成本構(gòu)成的左右。目前，我國(guó)的功能部件生產(chǎn)發(fā)展緩慢，品種少，產(chǎn)業(yè)化程度低，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)要求，不得不依賴(lài)進(jìn)口。由于功能部件進(jìn)口價(jià)格昂貴，造成數(shù)控機(jī)床整機(jī)價(jià)格不斷上升，我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床幾乎失去了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。市場(chǎng)顯示，同等水平的數(shù)控機(jī)床，韓國(guó)的價(jià)格幾乎與我國(guó)的價(jià)格持平，出現(xiàn)這一現(xiàn)象與我們主機(jī)廠大量從國(guó)外采購(gòu)數(shù)控機(jī)床所需的功能部件有很大關(guān)系。我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)的專(zhuān)家、學(xué)者、企業(yè)家都已看到了功能部件產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展前景。許多企業(yè)也已瞄準(zhǔn)了這個(gè)市場(chǎng)，通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、合作生產(chǎn)或自主開(kāi)發(fā)，初步形成了一批功能部件專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家。當(dāng)前國(guó)內(nèi)高水平、高質(zhì)量的數(shù)控機(jī)床和加工中心還不能完全滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，這和與之配套的高水平的功能部件發(fā)展滯后有關(guān)，有些功能部件性能上與國(guó)際著名廠家的產(chǎn)品還有一些差距。我國(guó)己加入世貿(mào)組織，境外功能部件產(chǎn)品對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的沖擊將更加厲害?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有高水平功能部件生產(chǎn)能力的大幅提高，將嚴(yán)重影響我國(guó)機(jī)床行業(yè)的快速發(fā)展。 伺服刀架控制器是伺服刀架和動(dòng)力刀架的技術(shù)核心。高檔刀架采用伺服電機(jī)作驅(qū)動(dòng)源，實(shí)現(xiàn)位置、速度的雙閉環(huán)控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工制造、維護(hù)、精度高，轉(zhuǎn)位快等特點(diǎn)。我國(guó)各大機(jī)床主機(jī)廠均依靠進(jìn)口此類(lèi)產(chǎn)品與主機(jī)配套。很明顯，伺服刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而我國(guó)目前還沒(méi)有針對(duì)數(shù)控刀架的專(zhuān)業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品，這大大的制約了我國(guó)高檔刀架發(fā)展，是我國(guó)的伺服刀架的研制處于停滯狀態(tài)，因此，伺服刀架的控制器即伺服刀架的伺服電機(jī)控制是高檔數(shù)控刀架的關(guān)鍵技術(shù)。刀庫(kù)包括刀套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及換刀機(jī)械手，刀庫(kù)外形為圓盤(pán)形，內(nèi)部裝有一個(gè)分度盤(pán)。刀庫(kù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由帶抱閘的三相異步電機(jī)作動(dòng)力源。三相電源通過(guò)交流接觸器提供給電動(dòng)機(jī)，此時(shí)抱閘打開(kāi)，刀庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷三相電源則抱閘閉鎖，刀庫(kù)立刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)分度盤(pán)的運(yùn)動(dòng)及相關(guān)檢測(cè)元件組的邏輯組合，可使每個(gè)刀套準(zhǔn)確停在換刀位置。刀套停在換刀位置后，由氣缸控制刀套處于水平或垂直狀態(tài)，以方便機(jī)械手換刀。刀套分度臺(tái)可以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，從而可以在最短的時(shí)間內(nèi)搜索到所要更換的刀具。刀庫(kù)換刀機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)同樣是由帶抱閘的三相異步電機(jī)作動(dòng)力源，通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，把電機(jī)產(chǎn)生的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械手的規(guī)律性前進(jìn)、停止以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。齒輪傳動(dòng)裝置配有微動(dòng)開(kāi)關(guān)組。這個(gè)開(kāi)關(guān)組包括3組微動(dòng)凸輪和3個(gè)接近開(kāi)關(guān)，每組微動(dòng)凸輪上裝有3個(gè)微動(dòng)凸輪。該微動(dòng)開(kāi)關(guān)組用于控制機(jī)械手夾住刀具、機(jī)械手把刀具從主軸和刀套內(nèi)取出、機(jī)械手處于原始位置等。該刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)刀套及機(jī)械手的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)都內(nèi)置了一個(gè)扭矩限制器，以防止內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞。 通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己各方面的能力都有所提高（自學(xué)能力、動(dòng)手能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、文字表達(dá)能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力）。對(duì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的認(rèn)識(shí)，可以為我以后學(xué)習(xí)各類(lèi)數(shù)控機(jī)床有個(gè)好的基礎(chǔ)。同樣刀架的PLC程序能應(yīng)用和設(shè)計(jì)，再要應(yīng)用和設(shè)計(jì)刀庫(kù)的PLC程序就容易了。為今后從事本專(zhuān)業(yè)的工作運(yùn)用打下基礎(chǔ)，使自己能很快的融入社會(huì)。 2 刀架控制系統(tǒng)硬件組成 2.1刀架的有關(guān)概況 2.1.1 刀架的產(chǎn)生 電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由于該類(lèi)刀架采用全電控制，無(wú)需另加液壓或氣動(dòng)等其它動(dòng)力源，故對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)床控制的復(fù)雜程度帶宋好處。合理的選配電動(dòng)刀架，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)工作的工作能力也明顯提高;尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制算法，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床須配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需各種刀具，靈活，方便地完成各種幾何形狀的加工。 2.1.2刀架的分類(lèi) 按刀架的回轉(zhuǎn)軸線分類(lèi)，有繞水平軸旋轉(zhuǎn)分度和繞垂直軸旋轉(zhuǎn)分度兩大類(lèi)。按裝刀數(shù)來(lái)分常見(jiàn)的有四工位電動(dòng)刀架和六工位電動(dòng)刀架等。按機(jī)械定位方式分，常見(jiàn)的有端齒盤(pán)定位，三齒盤(pán)定位，斜板圓銷(xiāo)轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架等。三齒盤(pán)定位電動(dòng)刀架(又稱(chēng)為“免抬刀架”)可實(shí)現(xiàn)上刀體不抬起而順利地轉(zhuǎn)位換刀的要求，排除了冷卻液、加工屑對(duì)刀架轉(zhuǎn)位時(shí)的影響，較為可靠地解決了刀架的密封問(wèn)題。斜板圓銷(xiāo)轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。 2.1.3 刀架的幾種典型結(jié)構(gòu) a. 排刀式刀架 排刀式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車(chē)床，以加工棒類(lèi)為主的機(jī)床較為常見(jiàn)，它的結(jié)構(gòu)形式為夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機(jī)床X坐標(biāo)軸方向排列在橫向滑板或一種稱(chēng)為快換臺(tái)板上。這種刀架的特點(diǎn)之一是刀具布置和機(jī)床調(diào)整都較方便，可以根據(jù)具體工件的車(chē)削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具在一把刀完成車(chē)削任務(wù)后，橫向滑板只要按程序沿X軸向移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的距離后，第二把刀就到達(dá)加工位置，這樣就完成了機(jī)床的換刀動(dòng)作。這種換刀方式迅速、省時(shí)、有利于提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。 b. 數(shù)控車(chē)床方刀架 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床方刀架是在普通車(chē)床四方刀架的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種自動(dòng)換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣：有四個(gè)刀位，能裝夾四把不同的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)90`時(shí)，刀具變換一個(gè)刀位，但方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號(hào)的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時(shí)方刀架的動(dòng)作順序是：刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架夾緊。完成上述動(dòng)作要求，有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 c. 般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架 轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架適用與盤(pán)類(lèi)零件加工。在加工軸類(lèi)零件時(shí)，可以換用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便?；剞D(zhuǎn)刀架動(dòng)作根據(jù)數(shù)控指令進(jìn)行，由液壓系統(tǒng)通過(guò)電磁換向閥進(jìn)行控制，其動(dòng)座過(guò)程分為如下三個(gè)步驟：刀架轉(zhuǎn)位、刀架壓緊，轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位。如果定位、壓緊動(dòng)作正常，刀架會(huì)發(fā)出信號(hào)表示已完成換刀過(guò)程，可進(jìn)行切削加工。 d. 盤(pán)形自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 盤(pán)形自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架根據(jù)刀位又可分為A型、B型和C型，其中A型和B型刀架可配置12把刀具，C型可配置8把刀具。A、B型回轉(zhuǎn)刀盤(pán)的外切刀可使用25mm*150mm標(biāo)準(zhǔn)刀具和刀桿截面為25mm*25mm的可調(diào)工具，C型可用尺寸為20mm*20mm*125mm的標(biāo)準(zhǔn)刀具。鏜刀桿直徑最大為32mm。該種刀架更換和對(duì)刀十分方便。刀位選擇由刷形選擇器進(jìn)行，松開(kāi)、夾緊位置檢測(cè)由微動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。整個(gè)刀架控制是一個(gè)純電氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 e. 車(chē)削中心的動(dòng)力刀架 車(chē)削中心的動(dòng)力刀架的刀盤(pán)上可以安裝各種非動(dòng)力輔助刀夾（車(chē)刀夾、鏜刀夾、彈簧刀夾、莫氏刀柄），夾持刀具進(jìn)行加工，還可安裝動(dòng)力刀夾進(jìn)行主動(dòng)切削，配合主機(jī)完成車(chē)、銑、鉆、鏜等各種復(fù)雜工序，實(shí)現(xiàn)加工程序自動(dòng)化、高效化。該刀架采用端齒盤(pán)作為分度定位元件，刀架轉(zhuǎn)位由三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部帶有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，刀位由二進(jìn)制絕對(duì)編碼起器識(shí)別，并可雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。動(dòng)力刀具由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)同步齒形帶、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、端面齒離合器將動(dòng)力傳遞到動(dòng)力刀夾，再通過(guò)刀夾內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)，刀具回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)切削。 2.2四工位刀架的組成 西門(mén)子數(shù)控車(chē)床的電動(dòng)四工位刀架采用的電機(jī)是三相異步電機(jī)，功率90W，轉(zhuǎn)速1300r/min。電動(dòng)四工位刀架如圖3—1所示：刀架由電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)軸，蝸桿，下齒盤(pán)，上齒盤(pán)，定位槽，插銷(xiāo)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)，反靠槽，霍爾開(kāi)關(guān)，磁性板霍爾元件電路或干簧管、微動(dòng)開(kāi)關(guān)電路等組成。 圖2.1 四工位刀架 刀架的動(dòng)作： 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過(guò)比較電路比較目標(biāo)刀具與原刀具的位置差，再來(lái)判斷是否要旋轉(zhuǎn)，若與原來(lái)的一樣的話(huà)，刀架沒(méi)有任何的動(dòng)作，若不一樣的話(huà)，在確定好目標(biāo)刀具號(hào)后，刀盤(pán)松開(kāi)并被頂起，然通過(guò)接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),蝸輪帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)，將刀盤(pán)松開(kāi)并抬起，直至兩定位多齒盤(pán)脫離嚙合狀態(tài)，然后由插銷(xiāo)帶動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)位，數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開(kāi)關(guān)中的某一個(gè)選通，當(dāng)磁性板與被選通的霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)齊后，霍爾開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)并夾緊的動(dòng)作，插銷(xiāo)向預(yù)分度盤(pán)上的分度槽反靠實(shí)現(xiàn)預(yù)分度，刀盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)絲杠機(jī)構(gòu)使刀盤(pán)移動(dòng)到齒盤(pán)重新嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。多齒盤(pán)嚙合精確定位后，電機(jī)應(yīng)能停止反轉(zhuǎn)。換刀完成。例如，四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)1.5s后，由數(shù)控裝置自動(dòng)停止，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過(guò)載毀壞。反靠機(jī)構(gòu)使卜帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，由于它必須在刀架正轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)卡死，反轉(zhuǎn)時(shí)半卡死，因此該反靠槽的兩個(gè)側(cè)面一個(gè)設(shè)計(jì)成垂直面，另一個(gè)設(shè)計(jì)成傾斜面。預(yù)定位插銷(xiāo)和預(yù)定位槽(在下齒盤(pán)上)的作用在于實(shí)現(xiàn)刀架的預(yù)定位。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，定位插銷(xiāo)被插銷(xiāo)上方的彈簧拉起，回轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，插銷(xiāo)被彈簧入預(yù)定位槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)刀架的預(yù)定位，精確定位采用多齒盤(pán)結(jié)構(gòu)，利用其表面精度高、硬度高的梯形齒結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚙合以達(dá)到精確定位。 整個(gè)信號(hào)走向是：操作面板或程序發(fā)出換刀指令輸?shù)紺NC，CNC與PLC輸出轉(zhuǎn)接板來(lái)控制輸出板上的中繼的動(dòng)作從而控制電動(dòng)刀架的正反轉(zhuǎn)，當(dāng)從CNC插口過(guò)來(lái)正轉(zhuǎn)信號(hào)為低電平信號(hào)時(shí)，由于CNC輸入插口信號(hào)線低電平有效，所以相對(duì)應(yīng)的中間繼電器線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出架電機(jī)正端有信號(hào)輸出，通過(guò)外部電路閉合控制繼電器KM1線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KA6閉合，些時(shí)刀轉(zhuǎn)；當(dāng)從CNC插口過(guò)來(lái)的反轉(zhuǎn)信號(hào)為低電平時(shí)，相對(duì)應(yīng)輸出轉(zhuǎn)接板中的中間繼電器線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出端有信號(hào)輸出，觸點(diǎn)閉合控制繼電器KA7線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KA7閉合控制刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)。在正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)到位時(shí)，由刀架四工位的四個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)霍爾開(kāi)關(guān)反饋回輸入轉(zhuǎn)接板檢測(cè)是否轉(zhuǎn)到位。輸?shù)絇LC輸入板再經(jīng)過(guò)CNC處理決定動(dòng)作。 圖2.2 刀架信號(hào)走向示意圖 2.3四工位刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu) 圖2.3 數(shù)控車(chē)床刀架結(jié)構(gòu) 1—電動(dòng)機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—蝸桿軸 4—蝸輪絲杠 5—刀架底座 6—粗定位盤(pán) 7—刀架體 8—球頭銷(xiāo) 9—轉(zhuǎn)位套 10—電涮座 11—發(fā)迅體 12—螺母 13，14—電涮 15—粗定位銷(xiāo) 該刀架可以安裝四把不同的刀具，轉(zhuǎn)位信號(hào)由加工程序指定。其結(jié)構(gòu)圖可見(jiàn)附圖所示。下面介紹以下該刀架的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程：當(dāng)換刀指令發(fā)出后，小型電動(dòng)機(jī)1起動(dòng)正轉(zhuǎn)，通過(guò)平鍵套筒聯(lián)軸器2使蝸桿軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)蝸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪的上部外圓柱加工有外螺紋，所以該零件稱(chēng)蝸輪絲杠。刀架體7內(nèi)孔與刀架中心軸外圓是滑配合，在轉(zhuǎn)位換刀時(shí)，中心軸固定不動(dòng)，蝸輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于在刀架底座5和刀架體7上的端面齒處在嚙合狀態(tài)，且蝸輪絲杠軸向固定，這時(shí)刀架體7抬起。當(dāng)?shù)都荏w抬到一定距離后，端面齒脫開(kāi)。轉(zhuǎn)位套9用銷(xiāo)釘與蝸輪絲杠4連接，隨蝸輪絲杠一同轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)端面齒完全脫開(kāi)，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過(guò)160`（如圖A—A剖示所示），球頭銷(xiāo)8在彈簧力的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套9的槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。刀架體7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)電刷座10轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號(hào)時(shí)，定位銷(xiāo)15在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤(pán)6的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷13、14接觸導(dǎo)通，使電機(jī)1反轉(zhuǎn)，由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在該位置垂直落下，刀架體7和刀架底座5上是端面齒嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)蝸輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿軸3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨夾緊力增加，轉(zhuǎn)距不斷增大時(shí)，達(dá)到一定值時(shí)，在傳感器的控制下，電機(jī)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 譯碼裝置由發(fā)信體11、電刷13、14組成，電刷13負(fù)責(zé)發(fā)信，電刷14負(fù)責(zé)位置判斷。當(dāng)?shù)都芏ㄎ怀霈F(xiàn)過(guò)位或不到位時(shí)，可松開(kāi)螺母12調(diào)好發(fā)信體11與電刷14的相對(duì)位置。 這種刀架在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床及普通車(chē)床的數(shù)控化改造中得到廣泛的應(yīng)用。 2.4四工位刀架控制電路的組成 西門(mén)子802S數(shù)控車(chē)床采用的電動(dòng)刀架的電氣控制分強(qiáng)電和弱電兩部分，強(qiáng)電部分由三相電源驅(qū)動(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)刀架的松開(kāi)、轉(zhuǎn)位、鎖緊等動(dòng)作；弱電部分主要由位置傳感器——發(fā)訊盤(pán)采用霍兒傳感器發(fā)訊。該電動(dòng)刀架的電動(dòng)機(jī)采用三相異步電機(jī)。 圖2.4 刀架控制回路 3 PLC控制車(chē)床刀架 3.1刀架的選用 目前數(shù)控車(chē)床刀架基本為電動(dòng)刀架，其特點(diǎn)是定位更準(zhǔn)確、迅速。老式傳統(tǒng)車(chē)床刀架多為手動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或少部分的電動(dòng)，改造時(shí)可以根據(jù)需要對(duì)其加以更換。 電動(dòng)刀架可分為臥式轉(zhuǎn)塔刀架（一般安裝8～12把刀）和立式電動(dòng)刀架，立式電動(dòng)刀架有四工位（或六工位），其中每一種刀架又有抬刀刀架（兩端齒盤(pán)）和免抬刀刀架（三端齒盤(pán)）之分。臥式轉(zhuǎn)塔刀架價(jià)格相對(duì)較貴，改造中常用四六工位電動(dòng)刀架。 3.2電動(dòng)刀架的電機(jī)控制 電動(dòng)刀架采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀架檢測(cè)采用霍爾元件。 控制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。電動(dòng)刀架電機(jī)的控制硬件連接。 3.3車(chē)床刀架控制 車(chē)床的刀架是車(chē)床自動(dòng)換刀的機(jī)構(gòu)，是車(chē)床上一個(gè)重要的部件。刀架具有很多種類(lèi)。有霍爾元件檢測(cè)刀位的簡(jiǎn)易刀架，有帶位置編碼可雙相換刀的自動(dòng)刀架，有可帶動(dòng)刀具的自動(dòng)刀架，控制刀架旋轉(zhuǎn)有的使用普通異步電動(dòng)機(jī)，有的使用伺服電極。有很多刀架的控制廠為車(chē)床提供各種各樣的刀架。每個(gè)廠家生產(chǎn)的刀架控制方法有所差別，就是同一廠家提供不同型號(hào)的刀架，其控制時(shí)序也不是百分百相同。 3.3.1簡(jiǎn)易刀架的控制 簡(jiǎn)易刀架是經(jīng)濟(jì)型車(chē)床上常用的一種自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)。它的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試和使用方便。刀架采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀架檢測(cè)采用霍爾元件。 這種刀架只能單方向換刀，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)選刀，反轉(zhuǎn)鎖緊。刀架反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)刀架電機(jī)實(shí)際上是一種堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)的時(shí)間不太長(zhǎng)，否則可能導(dǎo)致刀架電機(jī)的損壞。刀架上每一個(gè)刀位都配備一個(gè)霍爾元件，如4工位刀架，需配備4個(gè)霍爾元件?；魻栐某B(tài)是截止，當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)到工作位置時(shí)，利用磁體和霍爾元件導(dǎo)通。將刀架位置狀態(tài)發(fā)送到PLC的數(shù)字輸入。 由于霍爾元件只有導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)。對(duì)于電平有效的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字輸入接口，應(yīng)該使用大約1.5千歐的上拉電阻將導(dǎo)通和截止的狀態(tài)變成低電平和高電平。刀架的電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)由PLC數(shù)字輸出控制。通過(guò)PLC的數(shù)字輸出，控制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 圖3.1 電動(dòng)刀架電機(jī)的控制硬件連接圖 當(dāng)PLC應(yīng)用程序由數(shù)控系統(tǒng)的信號(hào)接口或從機(jī)床控制面板得到換刀指令后，控制刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)PLC的數(shù)字輸入監(jiān)控刀架的實(shí)際位置。如果刀架的實(shí)際位置等于指令刀具的位置，當(dāng)PLC應(yīng)用程序控制刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，并啟動(dòng)延時(shí)控制。延時(shí)時(shí)間到達(dá)后，刀架反轉(zhuǎn)停止，換刀過(guò)程結(jié)束。 車(chē)床換刀時(shí)要考慮的安全互鎖是在換刀過(guò)程中刀架不能與工件碰撞。換刀時(shí)，零件程序首先控制各坐標(biāo)軸回退至安全位置，再執(zhí)行換刀指令TX。換刀完成后，快速移到工件坐標(biāo)原點(diǎn)，繼續(xù)加工。就是說(shuō)在換刀指令完成之前，PLC要鎖定零點(diǎn)程序的繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)要禁止坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)。鎖定零件程序的繼續(xù)執(zhí)行是通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)接口中通道信號(hào)“讀入禁止”實(shí)現(xiàn)的。坐標(biāo)軸的禁止，也是通過(guò)通道接口中的“進(jìn)給保持”信號(hào)置位實(shí)現(xiàn)的。 3.3.2刀架的鎖緊時(shí)間 刀架的鎖緊時(shí)刀架電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以刀架鎖緊時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)。由于不同廠商生產(chǎn)的刀架，反轉(zhuǎn)鎖緊的時(shí)間可能有所不同，因此刀架的反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)間在PLC應(yīng)用程序中是一個(gè)可變的值。刀架的鎖緊所需的時(shí)間，應(yīng)該以刀架生產(chǎn)廠商的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)?？紤]鎖緊時(shí)間的可變性，可以使用PLC參數(shù)定義刀架的鎖緊時(shí)間。如果使用了PLC參數(shù)，必須在PLC應(yīng)用程序的技術(shù)說(shuō)明中定義該參數(shù)的單位和取值范圍。這樣在機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)人員可以根據(jù)PLC技術(shù)說(shuō)明定義PLC參數(shù)。同時(shí)，在PLC初始化時(shí)應(yīng)檢查輸入的參數(shù)是否在定義的取值范圍之內(nèi)。如果小于低限，則令其等于低限值；如果超出高限，則令其等于高限值。刀架電機(jī)的反轉(zhuǎn)時(shí)間切忌過(guò)長(zhǎng)。 3.3.3刀架刀位信號(hào)監(jiān)控 如果刀位檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題，將使換刀過(guò)程不能結(jié)束，應(yīng)為PLC應(yīng)用程序永遠(yuǎn)不能找到零件程序中的目標(biāo)刀具。這種情況在機(jī)床使用過(guò)程中是有可能出現(xiàn)的，如冷卻液進(jìn)入刀架，使霍爾元件損壞或刀位信號(hào)線斷等。從刀架的時(shí)序圖中可以看出，刀架的位置檢測(cè)信號(hào)在任何時(shí)候都沒(méi)有全“0”也沒(méi)有全“1”狀態(tài)。因此，在沒(méi)有刀架電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指令時(shí)，如果所有刀位檢測(cè)信號(hào)都為“0”或都位“1”，則說(shuō)明刀架硬件故障。這時(shí)應(yīng)通過(guò)激活PLC報(bào)警工作人員提供故障信息，提醒操作人員對(duì)刀架進(jìn)行檢修。 4 車(chē)床刀架的選用及工作 4.1 刀架的選用 目前數(shù)控車(chē)床刀架基本為電動(dòng)刀架，其特點(diǎn)是定位更準(zhǔn)確、迅速。老式傳統(tǒng)車(chē)床刀架多為手動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)或少部分的電動(dòng)，改造時(shí)可以根據(jù)需要對(duì)其加以更換。 數(shù)控車(chē)床的回轉(zhuǎn)刀架是最簡(jiǎn)單的刀庫(kù)，也是最簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，通常有四方刀架和六方刀架，分別可裝四把刀和六把刀，這種刀架剛性好，重復(fù)定位精度高。數(shù)控車(chē)床的回轉(zhuǎn)刀架通常由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用PLC來(lái)控制的，也稱(chēng)為電動(dòng)刀架。 4.2 電動(dòng)刀架的電機(jī)控制 車(chē)床的刀架是車(chē)床自動(dòng)換刀的機(jī)構(gòu)，是車(chē)床上一個(gè)重要的部件。刀架具有很多種類(lèi)。有霍爾元件檢測(cè)刀位的簡(jiǎn)易刀架，有帶位置編碼可雙相換刀的自動(dòng)刀架，有可帶動(dòng)刀具的自動(dòng)刀架，控制刀架旋轉(zhuǎn)有的使用普通異步電動(dòng)機(jī)，有的使用伺服電極。有很多刀架的控制廠為車(chē)床提供各種各樣的刀架。每個(gè)廠家生產(chǎn)的刀架控制方法有所差別，就是同一廠家提供不同型號(hào)的刀架，其控制時(shí)序也不是百分百相同。電動(dòng)刀架采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀架檢測(cè)采用霍爾元件。 控制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。電動(dòng)刀架電機(jī)的控制硬件連接。 4.3 PLC控制電動(dòng)刀架 這次我的設(shè)計(jì)是用PLC控制常州宏達(dá)公司的 LD4B電動(dòng)刀架。 4.3.1常州宏達(dá)公司生產(chǎn)的LD4B電動(dòng)刀架 如下圖： 圖4.1 刀架配圖 4.3.2常州宏達(dá)LD4B刀架的工作原理 LD4B系列立式電動(dòng)刀架采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，三齒盤(pán)嚙合螺桿鎖緊的工作原理。 LD4B電動(dòng)刀架有4個(gè)刀位①②③④ ,可裝四把刀，左上角為加工位置，當(dāng)選刀時(shí)，刀架可繞中間軸旋轉(zhuǎn)，被選的刀轉(zhuǎn)到左上角加工位置時(shí)停對(duì)應(yīng)每把刀具位置上有一個(gè)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)接通時(shí)表示該刀處在加工位置。這四個(gè)開(kāi)關(guān)是用接近開(kāi)關(guān)，沒(méi)有機(jī)械接觸，這樣可提高開(kāi)關(guān)壽命。 由于普通接近開(kāi)關(guān)對(duì)金屬很敏感，容易發(fā)生誤信號(hào)。刀架中的開(kāi)關(guān)采用霍爾元件，也稱(chēng)為霍爾開(kāi)關(guān)。如下圖所示： 圖4.2 刀架轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖 霍爾元件對(duì)磁性很敏感，對(duì)普通金屬不敏感，可以滿(mǎn)足我們要求的。在中心軸上，裝了一塊永久磁鋼。 當(dāng)某把刀位的霍爾元件轉(zhuǎn)到加工刀位時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)信號(hào),開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，表示可選的刀已到達(dá)加工位置。因?yàn)橹挥幸粔K磁鋼，所以同時(shí)只有一個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)接通，其余三個(gè)處于斷開(kāi)狀態(tài)。 4.4 刀架驅(qū)動(dòng) 四方刀架由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min，經(jīng)過(guò)蝸桿蝸輪副進(jìn)行減速。然后蝸輪帶動(dòng)刀架繞中心軸旋轉(zhuǎn)當(dāng)要選的刀轉(zhuǎn)到加工刀位時(shí)，便會(huì)接通。用此信號(hào)使電機(jī)正轉(zhuǎn)停下，并開(kāi)始反轉(zhuǎn)，刀架中有一套螺桿鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)?shù)都芊崔D(zhuǎn)時(shí)，螺桿起鎖緊作用，鎖緊時(shí)間要小于1秒。這樣，控制刀架換刀就成了控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 4.5 刀架工作順序 換刀信號(hào) → 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) → 上刀體轉(zhuǎn)位 → 檢測(cè)到信號(hào)符合 → 電機(jī)正轉(zhuǎn)停，反轉(zhuǎn)延時(shí) → 初定位 → 精定位（齒盤(pán)嚙合） → 刀體鎖緊 → 電機(jī)堵轉(zhuǎn) → 延時(shí)結(jié)束 → 換刀動(dòng)作結(jié)束，執(zhí)行下一步指令。 4.6 控制過(guò)程如下 （1）電機(jī)正轉(zhuǎn)，選刀 （2）所選刀具到加工位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的霍爾開(kāi)關(guān)接通，使正轉(zhuǎn)停止，并啟動(dòng)反轉(zhuǎn)。 （3）反轉(zhuǎn)鎖緊0.8秒后停止。 5 PLC控制車(chē)床刀架 5.1硬件設(shè)計(jì) 24V 0V 霍爾傳感器 T1 T2 T3 T4 1.5KΩ4 COM X1 X2 X3 X4 Y1 Y2 24V KA0 KA1 圖5.1 電路圖控制 KA0 KA1 KM1 KM2 圖5.2 控制電路圖 5.2 I/O地址分配表 表5.1 I/0地址分配表 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) I0.0 一號(hào)刀霍爾元件 I1.0 二號(hào)刀霍爾元件 I1.1 三號(hào)刀霍爾元件 I1.2 四號(hào)刀霍爾元件 I1.3 電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出 Q0.0 電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出 手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) Q0.1 I0.1 5.3換刀梯形圖 5.3.1手動(dòng)換刀程序 要求：每手動(dòng)一次刀換一次位置 圖5.3 手動(dòng)梯形圖 5.3.2 自動(dòng)換刀 要求：CNC發(fā)出目標(biāo)刀位號(hào)并發(fā)出選刀選通信號(hào)，其它和手動(dòng)一樣。 圖5.4 自動(dòng)換刀梯形圖 5.3.3綜合換刀 要求:實(shí)現(xiàn)切換手動(dòng)與自動(dòng)換刀的功能 圖5.5 綜合換刀梯形圖 結(jié) 論 通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，也更加系統(tǒng)的考核了我對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度及運(yùn)用能力，同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度。 PLC控制車(chē)床的電動(dòng)刀架，主要是對(duì)刀架的自動(dòng)控制，在原由的普通車(chē)床刀架進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，使車(chē)床達(dá)到經(jīng)濟(jì)使用的狀態(tài)。隨著電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC控制車(chē)床電動(dòng)，通過(guò)用戶(hù)程序控制生產(chǎn)工藝過(guò)程，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，較強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理能力，使用簡(jiǎn)單維護(hù)方便。程序的編制充分考慮操作指令和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，整個(gè)操作變得比較簡(jiǎn)單，工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)、變檔、調(diào)速，進(jìn)給、快速移動(dòng)控制，相互的聯(lián)鎖保護(hù)和顯示等功能均有PLC完成。因此，我們?cè)趯?duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造的過(guò)程中，應(yīng)在考慮各種情況下，使普通機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)盡可能地與數(shù)控機(jī)床相接近。 致 謝 感謝我的導(dǎo)師許開(kāi)良老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，徐老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 我還要感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課題，并在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)诩磳㈦x校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我終于把從來(lái)沒(méi)有上手的課題，圓滿(mǎn)地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺(jué)到了知識(shí)以外的東西，那就是不懈的努力，不懈的拼搏，要有不怕吃苦、不怕累的精神。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) [1] 李偉. 機(jī)床電氣與PLC 西安電子科大出版社 2006 [2] 劉永久. 數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006.1 [3] 任平. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修 國(guó)防工業(yè)出版社 2002.1 [4] 李雪梅. 數(shù)控機(jī)床 電子工業(yè)出版社 2005.3 [5] 三菱網(wǎng)站下載. 三菱FX系列PLC說(shuō)明書(shū) [6] 胡學(xué)林. 可編程控制器教程 電子工業(yè)出版社 2004.6 [7] 夏燕蘭.數(shù)控機(jī)床電氣控制. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2006.2 [8] 杜國(guó)臣. 機(jī)床數(shù)控技術(shù) 北京大學(xué)出版社 2006.8 [9] Siemens S7-200 PLC reference 2005 [10] Sinumerik 802D PLC application 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