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1、浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課題名稱(chēng)： 數(shù)控車(chē)床四工位刀架電氣設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 XXX 學(xué) 號(hào) XXXXXXXX 二級(jí)學(xué)院（系） 電氣電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) XXXXXXXXXXXXX 班 級(jí) XXXXXX 指導(dǎo)教師 XXXXX XXXXX 起訖時(shí)間：　201X 年　2 月　24 日～　201X 年　4 月　18 日

2、 41 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 數(shù)控車(chē)床四工位刀架電氣設(shè)計(jì) 摘 要 本文通過(guò)對(duì)FANUC數(shù)控車(chē)床刀架的研究，有效的設(shè)計(jì)了刀架程序、電氣原理，使該刀架能夠在一次裝夾中完成多道工序。我們針對(duì)數(shù)控車(chē)床的四工位刀架進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。分析了刀架的機(jī)械組成、對(duì)刀架的典型結(jié)構(gòu)以及電氣控制部分進(jìn)行研究分析。該刀架采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀位檢測(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)換刀，反轉(zhuǎn)鎖緊。 最后，本文給出了對(duì)FANUC數(shù)控車(chē)床四工位刀架的PLC設(shè)計(jì)，以及電氣原理圖。 關(guān)鍵詞：FANUC數(shù)控車(chē)床；PLC設(shè)計(jì)；電氣設(shè)計(jì)；數(shù)控車(chē)床； 目 錄 數(shù)控車(chē)床四工

3、位刀架電氣設(shè)計(jì) I 摘 要 I 第1章 緒論 3 1.1 引言 3 1.2 國(guó)內(nèi)外刀架研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 3 第2章 刀架結(jié)構(gòu)介紹 5 2.1現(xiàn)有刀架的典型結(jié)構(gòu) 5 2.2四工位刀架換刀工作原理 7 2.2.1刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 7 2.2.2工作方式 8 第3章 數(shù)控車(chē)床電氣系統(tǒng)組成 10 3.1刀架系統(tǒng)組成 10 3.1.1霍爾效應(yīng)霍爾元件 10 3.1.2霍爾元件在刀架中的應(yīng)用 10 3.1.3刀架系統(tǒng) 11 3.2其它電氣系統(tǒng)的組成 11 3.2.1主軸系統(tǒng) 11 3.2.2伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 13 3.2.3冷卻系統(tǒng) 14 3.2.4潤(rùn)滑系統(tǒng)

4、 15 第4章 FANUC數(shù)控刀架PLC程序設(shè)計(jì) 16 4.1 FANUC 0i D系統(tǒng)簡(jiǎn)介 16 4.2 PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用 17 4.3 刀架I/O地址分配 18 4.4 刀架程序編寫(xiě) 19 4.4.1刀架有關(guān)的PMC功能指令介紹 19 4.4.2 刀架的工作過(guò)程和轉(zhuǎn)動(dòng)要求 23 4.4.3 刀架程序 24 4.5 程序的調(diào)試 28 第5章 總結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 附錄： 32 附錄一：功能原理圖 32 附錄二：電氣原理圖 37 第1章 緒論 1.1 引言 數(shù)控車(chē)床為了能在工作的一次裝夾中完成多工序加工，縮短輔助時(shí)間

5、，減少多次安裝所引起的加工誤差，必須帶有自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。數(shù)控車(chē)床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。 隨著數(shù)控車(chē)床的不斷發(fā)展，刀架結(jié)構(gòu)形式也在不斷翻新。其中按換刀方式的不同，數(shù)控車(chē)床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置等多種形式。傳統(tǒng)的車(chē)床例如CA6140的刀架上只能裝一把刀，換刀的速度慢，換刀后還須重新對(duì)刀，并且精度不高，生產(chǎn)效率效率低，不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對(duì)機(jī)床的換刀裝置進(jìn)行改進(jìn)。自1958年首次研制成功數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置以來(lái)

6、，自動(dòng)換刀裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方式不斷得到改進(jìn)和完善。自動(dòng)換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見(jiàn)的有：回轉(zhuǎn)刀架換刀，更換主軸頭換刀以及帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。 電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中刀架采用全電控制，無(wú)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)雜程度帶來(lái)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 1.2 國(guó)內(nèi)外刀架研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床。美國(guó)IBM公司同期也研制成功了APT(刀具程序控制裝置)。1958年美國(guó)K

7、&T公司研制出到ATC的加工中心。1967年出現(xiàn)FMS（柔性制造系統(tǒng)）。1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床，步入了機(jī)床發(fā)展的黃金時(shí)代。1983年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式。 刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響機(jī)床的加工性能。刀庫(kù)結(jié)構(gòu)形式及道具交換裝置的工作方式，則會(huì)影響機(jī)床的換刀效率。自動(dòng)換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會(huì)對(duì)整機(jī)的車(chē)成本造價(jià)產(chǎn)生直接影響。我們應(yīng)該是數(shù)控機(jī)床工作性能有所提高，而且使其總體造價(jià)大幅度下降。低造價(jià)高性能的數(shù)控機(jī)床蔣輝被中小廠廣泛接收。數(shù)控車(chē)床今后將

8、向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，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、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車(chē)床。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度

9、與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定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)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車(chē)床需配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活 方便地完成各種幾何形狀的加工。國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來(lái)需要量可達(dá)1000～1500臺(tái)。 國(guó)外數(shù)控車(chē)床的發(fā)展目的在于提高加工精度和縮短制造周期。開(kāi)發(fā)多種多樣復(fù)合化加工的機(jī)種，如增添銑削功能的復(fù)合加工車(chē)削中心、雙主軸多刀塔(雙刀塔或四刀塔)數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心、雙主軸同步

10、驅(qū)動(dòng)，雙刀塔同時(shí)進(jìn)行加工車(chē)削中心、五軸聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復(fù)合中心、車(chē)磨復(fù)合加工機(jī)床、具有車(chē)、銑、鏜、磨和激光熱處理多種功能的高度復(fù)合化的復(fù)合加工中心等等。我國(guó)數(shù)控車(chē)床經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是近幾年迅速的發(fā)展，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距在逐年縮小。對(duì)于某些依賴(lài)于進(jìn)口的高檔數(shù)控車(chē)床，如高精度數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心(主軸徑跳軸跳0.001mm)、適用耐熱合金和鈦合金零件加工的大功率、高扭矩?cái)?shù)控車(chē)床和車(chē)削中心等等要加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究攻關(guān)，突破其核心技術(shù)。 電動(dòng)刀架是數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn)。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點(diǎn)。 第2章 刀架結(jié)

11、構(gòu)介紹 2.1現(xiàn)有刀架的典型結(jié)構(gòu) 1） 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)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（如圖2-1）。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)。 2） 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

12、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。 3） 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

13、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。 4） 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)作過(guò)程分為如下四個(gè)步驟：（1）、刀架抬起，（2）、刀架轉(zhuǎn)位、（3）、刀架壓緊，（4）、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。 圖2-1 方刀架結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-2 回轉(zhuǎn)式刀架 2.2四工位刀架換刀工作原

14、理 2.2.1刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 圖2-3 刀架實(shí)體圖 2-4 數(shù)控車(chē)床方刀架結(jié)構(gòu)圖 圖2-5 數(shù)控車(chē)床回轉(zhuǎn)式刀架結(jié)構(gòu)圖 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) 2.2.2工作方式 刀架的工作過(guò)程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟其工作過(guò)程如下： 1）刀架抬起：當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后, 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)絲桿螺母機(jī)構(gòu)逆時(shí)針

15、旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于齒盤(pán)處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤(pán)松開(kāi)并抬起,直至兩定位齒盤(pán)脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤(pán)產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。 2）刀架轉(zhuǎn)位：當(dāng)圓套逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)150°時(shí)，齒盤(pán)完全脫開(kāi)，此時(shí)銷(xiāo)釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。 3）刀架定位：當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），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),插銷(xiāo)7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤(pán) 地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過(guò)螺母絲桿機(jī)構(gòu)使上刀架移到齒盤(pán)重新嚙合

16、, 實(shí)現(xiàn)精確定位。 4）刀架壓緊 刀架精確定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤(pán)增加到一定夾緊力時(shí)， 電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過(guò)載毀壞，從而完成一次換刀過(guò)程。 對(duì)于四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架來(lái)說(shuō)，它最多裝有4把刀具，微機(jī)系統(tǒng)控制的任務(wù)，就是選中任意一把刀具，讓其回轉(zhuǎn)到工作位置。現(xiàn)以其中任意一把刀具1#刀為例簡(jiǎn)述刀架換刀的過(guò)程。 第3章 數(shù)控車(chē)床電氣系統(tǒng)組成 3.1刀架系統(tǒng)組成 3.1.1霍爾效應(yīng)霍爾元件 霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體

17、時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢(shì)差也被稱(chēng)為霍爾電勢(shì)差。? 霍爾元件 霍爾元件是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。一般用于電機(jī)中測(cè)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，如錄象機(jī)的磁鼓，電腦中的散熱風(fēng)扇等；是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器,已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用。 3.1.2霍爾元件在刀架中的應(yīng)用 精度是一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的特別重要成分，假如機(jī)床喪失了精度也就喪失了加工生產(chǎn)的意義，數(shù)控機(jī)床精度的保障很大一部分源于霍爾元件的檢測(cè)精準(zhǔn)性。? 在數(shù)控機(jī)床上常用到的是霍爾接近開(kāi)關(guān)：霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫做霍爾開(kāi)關(guān)。當(dāng)磁性物件

18、移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。? 用霍爾開(kāi)關(guān)檢測(cè)刀位。首先，得到換刀信號(hào)，即換刀開(kāi)關(guān)接通先接通。隨后電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器正轉(zhuǎn)，刀架抬起，電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，刀架轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)工位，霍爾元件檢測(cè)是否為所需刀位，若是，則電機(jī)停轉(zhuǎn)延時(shí)再反轉(zhuǎn)刀架下降壓緊，若不是，電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，刀架繼續(xù)轉(zhuǎn)位直至所需刀位。? 接通整個(gè)電路電源，將換刀開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)擋，再按下開(kāi)始開(kāi)關(guān)進(jìn)行換刀，正傳線圈自鎖，自動(dòng)進(jìn)行換刀。當(dāng)轉(zhuǎn)到所需刀位時(shí)，刀位對(duì)應(yīng)霍爾元件自動(dòng)斷開(kāi)，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)。并接通反轉(zhuǎn)電路，延時(shí)

19、反轉(zhuǎn)，刀架下降并壓緊?；魻栐坏鸬搅藱z測(cè)與反饋?zhàn)饔?，而且也是?shù)控機(jī)床精度可靠性的保障。 3.1.3刀架系統(tǒng) 電動(dòng)刀架采用由銷(xiāo)盤(pán)、內(nèi)端齒、外端齒盤(pán)組合而成的三端齒定位機(jī)構(gòu)。采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，齒盤(pán)嚙合，螺桿夾緊的工作原理。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)出換刀信號(hào)時(shí)，發(fā)訊盤(pán)內(nèi)當(dāng)前刀位的霍爾元件信號(hào)處于低電平狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)要求刀架轉(zhuǎn)到某一刀位時(shí)，系統(tǒng)輸出正轉(zhuǎn)信號(hào)，此時(shí)繼電器得電吸合，使接觸器得電吸合，刀架正轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)至所需刀位時(shí)，該刀位霍爾元件在磁鋼作用下，使該刀號(hào)產(chǎn)生低電平信號(hào)，這時(shí)刀架正轉(zhuǎn)信號(hào)斷開(kāi)，系統(tǒng)輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)，同時(shí)另一繼電器得電吸合，使相應(yīng)接觸器得電吸合，刀架反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)到位后，刀架電機(jī)停止，完成一次換

20、刀控制過(guò)程。（刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路原理圖3-4） 換刀信號(hào)——電機(jī)正轉(zhuǎn)——上刀體轉(zhuǎn)位——到位信號(hào)——電機(jī)反轉(zhuǎn)——粗定位——精定位夾緊——電機(jī)停轉(zhuǎn)——回答信號(hào)——加工順序進(jìn)行。 圖3-4 刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路 3.2其它電氣系統(tǒng)的組成 3.2.1主軸系統(tǒng) 主軸是車(chē)床構(gòu)成中一個(gè)重要的部分，對(duì)于提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車(chē)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有伺服主軸系統(tǒng)和直流主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)。通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或

21、通過(guò)皮帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無(wú)級(jí)調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。 在采用了變頻器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制是通過(guò)改變變頻器的輸出頻率實(shí)現(xiàn)的。因此，在進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，可以通過(guò)控制變頻器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)工作在轉(zhuǎn)差率較小的范圍，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍較寬，并可以達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。一般來(lái)說(shuō)，通用型變頻器的調(diào)速范圍可以達(dá)到1:10以上，而高性能的矢量控制方式的變頻器的調(diào)速范圍可以達(dá)到1:1000。此外，當(dāng)采用矢量控制方式的變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，還可以直接控制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。因此，高性能的矢量控制變頻器與變頻器

22、專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)的組合在控制性能方面可以達(dá)到和超過(guò)高精度直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制性能。主軸電氣原理圖如3-1所示。 圖3-1主軸控制電路 3.2.2伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 我們采用FANUC公司的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)以FANUC數(shù)控車(chē)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例，對(duì)數(shù)控車(chē)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作出介紹。FANUC伺服驅(qū)動(dòng)具有如下特點(diǎn)： 1）供電方式為三相200V-240V供電。 2）智能電源管理模塊，碰到故障或緊急情況時(shí)，急停鏈生效，斷開(kāi)伺服電源，確保系統(tǒng)安全可靠。 3）控制信號(hào)及位置、速度等信號(hào)通過(guò) FSSB光纜總線傳輸，不易被干擾。 4）電機(jī)編碼器為串行編碼信號(hào)輸出。 圖3-2 驅(qū)動(dòng)連接圖 相關(guān)接口說(shuō)明：

23、1）CZ4接口為三相交流200~240V電源輸入口，順序?yàn)閁、V、W、地線。 2）CZ5接口為伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓輸出口，連接到伺服電機(jī)，順序?yàn)閁、V、W、地線。 3）CZ6與CX20為放電電阻的兩個(gè)接口，若不接放電電阻須將CZ6及CX20短接，否則，驅(qū)動(dòng)器報(bào)警信號(hào)觸發(fā)，不能正常工作，建議必須連接放電電阻。 4）CX29接口為驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部繼電器一對(duì)常開(kāi)端子，驅(qū)動(dòng)器與CNC正常連接后，即CNC檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)器且驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有報(bào)警信號(hào)觸發(fā)，CNC使能信號(hào)通知驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部信號(hào)使繼電器吸合，從而使外部電磁接觸器線圈得電，給放大器提供工作電源。 5）CX30接口為急停信號(hào)接口，短接此接口1和3腳，急停

24、信號(hào)由I/O給出。 6）CX19B為驅(qū)動(dòng)器24V電源接口，為驅(qū)動(dòng)器提供直流工作電源，第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器與第一個(gè)驅(qū)動(dòng)器由CX19A到CX19B具體接線詳見(jiàn)電氣原理圖。 7）COP10A接口，數(shù)控系統(tǒng)與第一級(jí)驅(qū)動(dòng)器之間或第一級(jí)驅(qū)動(dòng)器和第二級(jí)驅(qū)動(dòng)器之間用光纜傳輸速度指令及位置信號(hào)，信號(hào)總是從上一級(jí)的COP10A接口到下一級(jí)的COP10B接口。 8）JF1為伺服電機(jī)編碼器反饋接口。 3.2.3冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)由系統(tǒng)輸出相應(yīng)的輔助功能信號(hào)，驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)的外部控制電路即可控制冷卻電機(jī)的啟動(dòng)與停止。按數(shù)控系統(tǒng)操作面板上的冷卻功能按鍵，冷卻電機(jī)啟動(dòng)，再按一次，冷卻電機(jī)停止，也可以在MDI和自動(dòng)方式下，使

25、用M08、M09指令來(lái)完成冷卻電機(jī)的啟動(dòng)與停止。相應(yīng)電路參見(jiàn)電氣原理圖。 圖3-3 冷卻系統(tǒng)主電路原理圖 3.2.4潤(rùn)滑系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng)在機(jī)床整機(jī)中占有十分重要的位置，它不僅具有潤(rùn)滑作用，而且還具有冷卻作用，以減小機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響。潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修保養(yǎng)，對(duì)于保證機(jī)床加工精度、延長(zhǎng)機(jī)床使用壽命等都具有十分重要的意義。 數(shù)控機(jī)床上常用的潤(rùn)滑方式油脂潤(rùn)滑和油液潤(rùn)滑兩種方式。油脂潤(rùn)滑是數(shù)控機(jī)床的主軸支承軸承、滾珠絲杠支承軸承及低速滾動(dòng)線導(dǎo)軌最常采用的潤(rùn)滑方式；高速滾動(dòng)直線導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌及變速齒輪等多采用油液潤(rùn)滑方式； 絲杠螺母副有采用油脂潤(rùn)滑的，也有采用油液潤(rùn)滑

26、的。 在這里我們采用的是油液潤(rùn)滑，通過(guò)對(duì)供油泵的電機(jī)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)床潤(rùn)滑供油。手動(dòng)控制方式是通過(guò)按鈕信號(hào)控制油泵電機(jī)繼電器的吸合，自動(dòng)控制方式，是通過(guò)PLC程序?qū)?rùn)滑的輸出地址的信號(hào)進(jìn)行控制。潤(rùn)滑的電氣主原理如圖3-4。 圖3-4 潤(rùn)滑泵主電路原理圖 第4章 FANUC數(shù)控刀架PLC程序設(shè)計(jì) 4.1 FANUC 0i D系統(tǒng)簡(jiǎn)介 FANUC 0i D系列產(chǎn)品：FANUC 0i-MD、FANUC 0i-TD以及FANUC 0i-Mate MD、FANUC 0i-Mate TD是北京發(fā)那科于2008年九月推出的新的高性價(jià)比的產(chǎn)品。 FANUC 0i-Mate TD數(shù)控系統(tǒng)是具

27、有納米插補(bǔ)的高可靠性、高性能價(jià)格比的CNC，最多可同時(shí)控制3個(gè)軸，1個(gè)主軸。8.4英寸彩色液晶顯示屏，方便存儲(chǔ)卡的編輯操作，強(qiáng)有力支持系統(tǒng)初始化設(shè)定，可以很方便地選擇各種設(shè)定和調(diào)整畫(huà)面。初始化參數(shù)設(shè)定操作更加簡(jiǎn)單，安全的加工程序檢查功能，高性價(jià)比的一體型的伺服放大器。 FANUC I/O Link 是一個(gè)串行接口，將CNC、單元控制器、分布式I/O、機(jī)床操作面板連接起來(lái)，并在各設(shè)備間高速傳送I/O?信號(hào)（位數(shù)據(jù)）。當(dāng)連接多個(gè)設(shè)備時(shí)，F(xiàn)ANUC I/O Link?將一個(gè)設(shè)備認(rèn)作主單元，其它設(shè)備作為子單元。子單元的輸入信號(hào)每隔一定周期送到主單元，主單元的輸出信號(hào)也每隔一定周期送至子單元。0i-D

28、/0i Mate-D 系列中，JD51A（0i?C/0i?Mate-C系列中 I/O Link在?FANUC主板上的插槽名稱(chēng)為JD1A，與JD51A不同）插座位于主板上。? I/O Link 分為主單元和子單元。作為主單元的0i/0i Mate系列控制單元與作為子單元的分布式I/O相連接。子單元分為若干個(gè)組，一個(gè)I/O Link 最多可連接16組子單元。(0i Mate系統(tǒng)中I/O 的點(diǎn)數(shù)有所限制)?根據(jù)單元的類(lèi)型以及I/O 點(diǎn)數(shù)的不同，I/O Link 有多種連接方式。PMC 程序可以對(duì)I/O 信號(hào)的分配和地址進(jìn)行設(shè)定，用來(lái)連接I/O Link。I/O 點(diǎn)數(shù)最多可達(dá)1024/1024 點(diǎn)

29、。? I/O Link 的兩個(gè)插座分別叫做JD1A和JD1B。對(duì)所有單元（具有I/O Link 功能）來(lái)說(shuō)是通用的。電纜總是從一個(gè)單元的JD1A 連接到下一單元的JD1B。盡管最后一個(gè)單元是空著的，也無(wú)需連接一個(gè)終端插頭。對(duì)于I/O Link中的所有單元來(lái)說(shuō)，JD1A 和JD1B 的引腳分配都是一致的。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的FANUC主板連接了1個(gè)I/O單元。這個(gè)I/O單元就安裝在本試驗(yàn)臺(tái)“數(shù)控裝置”版塊上。? 4.2 PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用 一般數(shù)控機(jī)床標(biāo)配有主軸，司服軸，PLC軸也即是輔助軸。而與之相應(yīng)的控制系統(tǒng)是CNC，PLC，變頻器，伺服和電機(jī)。所以講到PLC在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用就不得不

30、聯(lián)系到CNC，變頻器，伺服和電機(jī)。他們是一個(gè)系統(tǒng)工程，一個(gè)有機(jī)的整體。? 隨著工業(yè)控制的需要及技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)的PLC(可編程可編程邏輯控制器)正在發(fā)生質(zhì)的變化，有將PLC與CNC合二為一的PAC的方向發(fā)展。使PLC不僅具有邏輯運(yùn)算，算術(shù)運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)及順序控制，還可以提供數(shù)據(jù)傳送，矩陣處理，PID調(diào)節(jié)、SSAII碼操作、遠(yuǎn)程I/O、運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等高級(jí)功能，還可以使用高級(jí)語(yǔ)言(C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言)編寫(xiě)子程序嵌入PLC程序中運(yùn)行。實(shí)質(zhì)上是一種專(zhuān)業(yè)控制計(jì)算機(jī)。通過(guò)PLC提供的宏參數(shù)和CNC系統(tǒng)參數(shù)可在PLC和零件加工程序之間傳遞信息，以完成某些特定功能。即PLC已經(jīng)滲透到零件加工程序的

31、編輯中去。?? 單獨(dú)的PLC已經(jīng)可以完成全部的CNC功能，這已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。但就目前而言，PLC主要還是在數(shù)控系統(tǒng)配置機(jī)床上時(shí)起一個(gè)“接口”作用，包括MST功能，診斷功能等，這種功能正在不斷擴(kuò)大。? PLC在數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目前也有好幾種方案：? 方案一：通用PLC帶數(shù)控功能? 這對(duì)于需要邏輯控制又需要相對(duì)簡(jiǎn)單的位置控制的用戶來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的選擇，無(wú)論是成本和開(kāi)發(fā)都有很多優(yōu)勢(shì)，不過(guò)通用型的PLC大多沒(méi)有聯(lián)動(dòng)和插補(bǔ)指令(部分產(chǎn)品有)，并且不支持G代碼，無(wú)法與CAD軟件進(jìn)行接口。?? 方案二：專(zhuān)用的數(shù)控系統(tǒng)? 這種系統(tǒng)有很多使用PLC的平臺(tái)加DSP加FPGA實(shí)現(xiàn)，高檔的這種系統(tǒng)可以與CAD

32、軟件無(wú)縫聯(lián)接，從CAD導(dǎo)出來(lái)的G代碼在經(jīng)過(guò)編緝或者不需要編緝下載到控制器內(nèi)就可以做出各種對(duì)應(yīng)的動(dòng)作出來(lái)。該種系統(tǒng)對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)控制和插補(bǔ)G代碼均有很強(qiáng)的支撐能力，同時(shí)一般帶有顯示，可以在運(yùn)行時(shí)同步在顯示屏上顯示運(yùn)動(dòng)的軌跡。?? 方案三：IPC+數(shù)控板卡? 這是國(guó)內(nèi)數(shù)控廠商的主要形態(tài)，有靈活性高的優(yōu)點(diǎn)，但很多系統(tǒng)不支持標(biāo)準(zhǔn)的G代碼，而是要用戶使用C、C++語(yǔ)言或者VC去編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的控制程序，由板卡廠商提供函數(shù)庫(kù)。當(dāng)然目前大多數(shù)情況下是由數(shù)控廠商代用戶完成這一部分的編程。 這種開(kāi)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，廠商的開(kāi)發(fā)成本低，靈活度高，但是需要廠商提供相當(dāng)多的技術(shù)支持，如果客戶數(shù)量大后很難有足夠的支

33、持能力，所以這類(lèi)廠商大多都在開(kāi)發(fā)通用的數(shù)控平臺(tái)，并仍然使用IPC平臺(tái)在上面開(kāi)發(fā)通用型的數(shù)控系統(tǒng)。? 在中、高檔數(shù)控機(jī)床中，PLC是CNC裝置的重要組成部分。其作用是：接收來(lái)看零件加工程序的開(kāi)關(guān)功能信息(輔助功能M、主軸轉(zhuǎn)速功能S、刀具功能T)、機(jī)床操作面板上的開(kāi)關(guān)量信號(hào)及機(jī)床側(cè)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，進(jìn)行邏輯處理，完成輸出控制功能，實(shí)現(xiàn)各功能及操作方式的聯(lián)鎖。 數(shù)控車(chē)床的輔助功能即M(功能)S(功能)T(功能).在PLC中首先對(duì)M,S,T,代碼進(jìn)行譯碼。譯碼后的M,S,T,代碼即可在PLC程序里進(jìn)行對(duì)機(jī)床的輔助功能進(jìn)行控制.(如控制主軸正反轉(zhuǎn)，主軸定位,主軸換擋,轉(zhuǎn)塔,刀庫(kù),尾臺(tái),卡盤(pán),中心架,排屑

34、,潤(rùn)滑,等動(dòng)作)。例如：加工程序給出M03 ,PLC首先將M03譯碼(假設(shè)譯出的M03的地址為R0,0),那么梯圖里就可用R0.0 的常開(kāi)觸點(diǎn)去接通主軸的正轉(zhuǎn)繼電器(假設(shè)為Y0,0), 再由Y0.0輸出帶動(dòng)外部繼電器,外部繼電器帶動(dòng)接觸器,接觸器帶動(dòng)主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。 4.3 刀架I/O地址分配 下表是四工位刀架的PLC的地址表 序號(hào) 地址 地址相應(yīng)的作用 1 F7.3 刀具功能T的選通信號(hào) 2 R指令 內(nèi)部繼電器 3 Y8..4 刀架正轉(zhuǎn) 4 Y8.5 刀架反轉(zhuǎn) 5 X4.6,x4.7,x5.0,x5.1 刀架位置輸入地址 6 R50.4 T代碼完成

35、信號(hào) 7 G4.3 輔助功能完成信號(hào) 8 TMRB 定時(shí)器 9 CODB 二進(jìn)制指令 10 MOVE 傳送指令 11 COMPB 二進(jìn)制大小比較 12 JMP 跳轉(zhuǎn)開(kāi)始 13 F1.1 復(fù)位 14 F3.2 JOG 15 X10.6 手動(dòng)換刀信號(hào) 16 JMPE 跳轉(zhuǎn)開(kāi)始 4.4 刀架程序編寫(xiě) 4.4.1刀架有關(guān)的PMC功能指令介紹 1. 一致性判斷：SUB16/COIN 2 位或4 位BCD 數(shù)據(jù)的數(shù)值比較。 【控制條件】 BYT=0：輸入和比較數(shù)據(jù)均為BCD 兩位數(shù)據(jù)。 =1：輸入和比較數(shù)據(jù)均為BCD 四位數(shù)

36、據(jù)。 ACT=1：執(zhí)行指令。 【控制參數(shù)】 輸入數(shù)據(jù)格式指定 =0：輸入數(shù)據(jù)用常數(shù)來(lái)指定。 =1：輸入數(shù)據(jù)用地址來(lái)指定。 輸入數(shù)據(jù)：比較用的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，格式取決于上述的指定。 比較數(shù)據(jù)地址：指定用于存放比較數(shù)據(jù)的地址。 【輸出】 W1=0：輸入數(shù)據(jù)≠比較數(shù)據(jù) =1：輸入數(shù)據(jù)＝比較數(shù)據(jù) 2. 大小比較：SUB15/COMP 2 位或4 位BCD 數(shù)據(jù)的數(shù)值比較，比較結(jié)果輸出到W1。【控制條件】 BYT=0：輸入和比較數(shù)據(jù)均為BCD 兩位數(shù)據(jù)。 =1：輸入和比較數(shù)據(jù)均為BCD 四位數(shù)據(jù)。 ACT =1 ：執(zhí)行指令。 【控制參數(shù)】 輸入數(shù)據(jù)格式指定 =0：輸入數(shù)據(jù)用

37、常數(shù)來(lái)指定。 =1：輸入數(shù)據(jù)用地址來(lái)指定。 輸入數(shù)據(jù)：比較用的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，格式取決于上述的指定。 比較數(shù)據(jù)地址：指定用于存放比較數(shù)據(jù)的地址。 【輸出】 W1=0：輸入數(shù)據(jù)＞比較數(shù)據(jù) =1：輸入數(shù)據(jù)≤比較數(shù)據(jù) 3. 邏輯乘后數(shù)據(jù)傳送：SUB8/MOVE 將邏輯乘數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯乘（AND）運(yùn)算，并將結(jié)果輸出至指定地址。還可以用來(lái)從指定地址中排除不需要的位數(shù)。 【控制條件】 ACT =1：執(zhí)行命令 【控制參數(shù)】 邏輯乘數(shù)據(jù)：邏輯乘 輸入數(shù)據(jù)地址：進(jìn)行邏輯乘操作的數(shù)據(jù) 輸出地址：指定輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯乘運(yùn)算之后的結(jié)果輸出地址 4. 固定延時(shí)定時(shí)器（上升

38、沿觸發(fā)）：SUB24/TMRB ACT為1后經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間，接通W1為1。在命令控制參數(shù)中指定設(shè)定時(shí)間。主要用于程序編寫(xiě)完成之后，用戶無(wú)需變更設(shè)定時(shí)間的情況。ACT為0時(shí)，輸出W1為0。 【控制條件】 ACT=0：定時(shí)器輸出W1 為0 =1：?jiǎn)?dòng)定時(shí)器 【控制參數(shù)】 定時(shí)器號(hào) ：1~500 設(shè)定時(shí)間 ：以毫秒為單位進(jìn)行設(shè)定（最大32,767,000） 【輸出】 W1：ACT 接通后，經(jīng)過(guò)定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間后，輸出即接通為1。 5.延時(shí)定時(shí)器（上升沿觸發(fā)）：SUB3/TMR ACT為1并經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間后，輸出W1為1。時(shí)間在PMC參數(shù)畫(huà)面進(jìn)行設(shè)定，所以順序程序編寫(xiě)

39、完成后，用戶也可以變更設(shè)定時(shí)間。ACT為0后，W1馬上變?yōu)?。 【控制條件】 ACT=0：定時(shí)器輸出W1 為0 =1：?jiǎn)?dòng)定時(shí)器 【定時(shí)器號(hào)】（初始狀態(tài)） 1~8：以48ms為單位，最大設(shè)定時(shí)間1572.8秒 9以上：以8ms為單位，最大設(shè)定時(shí)間262.1秒 4.4.2 刀架的工作過(guò)程和轉(zhuǎn)動(dòng)要求 1.刀架的換到步驟 數(shù)控車(chē)床刀架換刀也分為固定換刀和隨機(jī)換刀。固定換刀刀號(hào)和刀座號(hào)永遠(yuǎn)一致，隨機(jī)換刀數(shù)控系統(tǒng)記憶刀號(hào)，刀號(hào)與刀座不一定對(duì)應(yīng)。數(shù)控機(jī)床刀架是由機(jī)床PLC來(lái)進(jìn)行控制，分析車(chē)床刀架的控制原理是指刀架的整個(gè)換刀過(guò)程，刀架的換刀過(guò)程實(shí)質(zhì)就是通過(guò)PLC對(duì)控制刀架的所有I/O信

40、號(hào)進(jìn)行邏輯處理及計(jì)算。實(shí)現(xiàn)刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進(jìn)行，數(shù)控系統(tǒng)一般還要設(shè)置一些相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)來(lái)對(duì)換刀過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。? 我們選用的為四工位回轉(zhuǎn)式刀架。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)，控制刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的繼電器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)蝸輪、蝸桿，蝸桿將鼠齒盤(pán)上升到一定高度時(shí)，離合削進(jìn)入離合盤(pán)槽，離合盤(pán)帶動(dòng)離合銷(xiāo)，離合銷(xiāo)帶動(dòng)銷(xiāo)盤(pán)，銷(xiāo)盤(pán)帶動(dòng)上刀體轉(zhuǎn)位，當(dāng)?shù)扼w轉(zhuǎn)到所須刀位時(shí)，霍爾元件電路發(fā)出到位信號(hào)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷(xiāo)進(jìn)入反靠盤(pán)槽，離合銷(xiāo)從離合盤(pán)槽中爬出，刀架完成粗定位，同時(shí)銷(xiāo)盤(pán)下降，端齒嚙合，完成精定位，刀架鎖緊。 2. 關(guān)于刀架應(yīng)注意的問(wèn)題 1） 滿足工藝過(guò)程所提出的要求。 機(jī)床依靠刀具和

41、工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成工件表面。為了保證生產(chǎn)工藝，要求刀架在換到完成后，反轉(zhuǎn)時(shí)間足夠保證刀架鎖緊。同時(shí)刀架反轉(zhuǎn)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致刀架電機(jī)燒毀。一般500-800毫秒為宜。 2） 在刀架、刀庫(kù)上要能牢固地安裝刀具 在刀架上安裝刀具時(shí)還應(yīng)能精確地調(diào)整刀具的位置，采用自動(dòng)交換刀具時(shí)，應(yīng)能保證刀具變換前后都能處于正確位置。以保證刀具和工件問(wèn)準(zhǔn)確的相對(duì)位置。刀架的運(yùn)動(dòng)精度將直接反映到被加工工件的幾何形狀精度和表面粗糙度上，為此，刀架的運(yùn)動(dòng)軌跡必須準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，刀架運(yùn)轉(zhuǎn)的終點(diǎn)到位應(yīng)準(zhǔn)確。而且這種精度保持性要好，以便長(zhǎng)期保持刀具的正確位置。? 3） 可靠性高。 由于刀架和自動(dòng)換刀裝置

42、在機(jī)床工作過(guò)程中，使用次數(shù)很多，而且使用頻率也高，所以必須充分重視它的可靠性。例如，每次換刀刀架電機(jī)都會(huì)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，電氣接線以及刀架PLC程序都要有互鎖功能，防止正反轉(zhuǎn)繼電器同時(shí)吸合，造成短路。? 4.4.3 刀架程序 4.5 程序的調(diào)試 手動(dòng)換刀：首先將模式選擇打到手動(dòng)（JOG）模式，再按輔助功能模塊上的刀庫(kù)手動(dòng)按鍵進(jìn)行換刀。按下手動(dòng)換刀信號(hào)X10.6,Y0.6輸出，接通刀架正轉(zhuǎn)繼電器。刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)找刀。找到目標(biāo)刀位后，刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)，并啟動(dòng)反轉(zhuǎn)定時(shí)器，時(shí)間到，刀架電機(jī)繼電器失電。電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架下降，鎖緊，手動(dòng)換刀結(jié)束。? 自動(dòng)換刀：自動(dòng)換刀：首先把模式選

43、擇打到手動(dòng)輸入模式，在按下MDI單元功能鍵PROG輸入所需的目標(biāo)刀號(hào)（如：T0202），按功能鍵EOB，接著按功能鍵INSERT,最后按循環(huán)啟動(dòng)鍵，此時(shí)F7.3導(dǎo)通，通過(guò)霍爾位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)把當(dāng)前刀位的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令和二進(jìn)制轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換為實(shí)際刀位號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出換刀指令T0202時(shí)，F(xiàn)7.3導(dǎo)通，當(dāng)前刀位號(hào)會(huì)與目的寄存器的刀位號(hào)相比較，如果一致，程序跳轉(zhuǎn)，換刀結(jié)束。如果刀位號(hào)不一致，刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)找刀，刀具到位后，刀架反轉(zhuǎn)繼電器線圈得電，電機(jī)反轉(zhuǎn)并計(jì)時(shí)，刀架下降，鎖緊，刀架鎖緊后，整個(gè)換刀過(guò)程結(jié)束。 第5章 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)采用了四工位刀架，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦輪蝸桿的傳動(dòng)，有效的實(shí)現(xiàn)了換刀。刀

44、架由控制系統(tǒng)直接控制。刀架能快速的完成正轉(zhuǎn)，選位，暫停，回轉(zhuǎn)等這樣一系列的動(dòng)作。 它可以在保持原車(chē)床工件最大回轉(zhuǎn)直徑的條件下，提供選多把刀的可能性，且通用性好。在調(diào)試中刀架正轉(zhuǎn)找到刀位后，延遲時(shí)間和反轉(zhuǎn)鎖緊,使刀架的運(yùn)行效率高，并穩(wěn)定可靠。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)三年的學(xué)習(xí)知識(shí)有了更進(jìn)一提高，也對(duì)FANUC系統(tǒng)有了更新的認(rèn)識(shí)。對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度及運(yùn)用能力也有了更大的提高，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。 隨著電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC控制提高了生產(chǎn)工藝，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

45、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。 特別是數(shù)控車(chē)床刀架的發(fā)展，使該刀架能夠在一次裝夾中完成多道工序，擴(kuò)大了加工范圍，大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率。 參考文獻(xiàn) [1]王三民.諸文俊. 機(jī)械原理與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2]澤深.鄭貴臣.陳保青. 機(jī)械基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997. [3]李洪. 實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社：1999. [4]張鳳珊.祖龍起. 電氣控制及可編程序控制器[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社2003.?

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