1、目 錄摘 要2畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3第一章 數(shù)控車(chē)床的分類(lèi)4一、 按車(chē)床主軸位置分類(lèi)4二、 按加工零件的基本類(lèi)型分類(lèi)4三、 按刀架數(shù)量分類(lèi)4四、 按功能分類(lèi)5其次章、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng).5一、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成及功能.5二、車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).6第三章、數(shù)控機(jī)床的可編程序限制器.8.一、數(shù)控機(jī)床用PLC.8二、自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu).13第四章 PLC限制車(chē)床刀架.16一、 電動(dòng)刀架的選用16二、電動(dòng)刀架的電機(jī)限制.16三、車(chē)床限制.161）、簡(jiǎn)易刀架的限制.172）、帶編碼器可雙相換刀的刀架限制.19第五章、數(shù)控車(chē)床的限制.21數(shù)控車(chē)床自動(dòng)換刀PLC限制.211.電氣設(shè)計(jì)要求222.電動(dòng)刀架PLC限制

2、23第六章、參考資料.25第七章、總結(jié).25感謝信.26摘 要摘要：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，采納電動(dòng)刀架，預(yù)料近年來(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)控刀架起先向快速換刀和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 本部分主要對(duì)六工位立式電動(dòng)刀架的PLC車(chē)床限制設(shè)計(jì)，并對(duì)電動(dòng)刀架的電路設(shè)計(jì)。最終的提出了對(duì)電動(dòng)刀架提出了看法和措施。關(guān)鍵詞 ：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床 ；車(chē)床刀架 ； PLC限制電動(dòng)刀架畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目： 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床電動(dòng)刀架PLC限制電路設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的目的 1） 駕馭數(shù)電動(dòng)刀架的功能。 2） 駕馭電動(dòng)刀架PLC限制電路的組成。 3） 駕馭電

3、動(dòng)刀架輸入、輸出接口的設(shè)計(jì)方法。三、設(shè)計(jì)要求 利用數(shù)控裝置進(jìn)行數(shù)控化改造。要求用PLC限制經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床電動(dòng)刀架： 1) 數(shù)控電動(dòng)刀架接口原理框圖設(shè)計(jì)。 2) 限制限位輸入、輸出接口電路設(shè)計(jì)。 3) 選擇接口元器件。 4) 安裝調(diào)試說(shuō)明。四、完成的技術(shù)資料要求說(shuō)明具體，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖形清楚，圖紙規(guī)范，符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，線(xiàn)條勻稱(chēng)，用計(jì)算機(jī)畫(huà)圖。（1）設(shè)計(jì)圖紙 安裝原理圖、元件安裝布置圖、接線(xiàn)圖。（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（15000，文字不少于6000字） 1）設(shè)計(jì)題目2）設(shè)計(jì)方案論證3）限制原理說(shuō)明4）元件明細(xì)表5）設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)看法第一章 數(shù)控車(chē)床的分類(lèi)數(shù)控車(chē)床可分為臥式和立式兩大類(lèi)

4、。臥式車(chē)床又有水平導(dǎo)軌和傾斜導(dǎo)軌兩種。檔次較高的數(shù)控臥車(chē)一般都采納傾斜導(dǎo)軌。按刀架數(shù)量分類(lèi)，又可分為單刀架數(shù)控車(chē)床和雙刀架數(shù)控車(chē)，前者是兩坐標(biāo)限制，后者是4坐標(biāo)限制。雙刀架臥車(chē)多數(shù)采納傾斜導(dǎo)軌。 數(shù)控車(chē)床和一般車(chē)床一樣，也是用來(lái)加工零件旋轉(zhuǎn)表面的。一般能夠自動(dòng)完成外圓柱面、圓錐面、球面以及螺紋的加工，還能加工一些困難的回轉(zhuǎn)面，如雙曲面等。車(chē)床和一般車(chē)床的工件安裝方式基本相同，為了提高加工效率，數(shù)控車(chē)床多采納液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)卡盤(pán)。數(shù)控車(chē)床的外形和一般車(chē)床相像，即由床身、主軸箱、刀架、進(jìn)給系統(tǒng)壓系統(tǒng)、冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)和一般車(chē)床有質(zhì)的區(qū)分，傳統(tǒng)一般車(chē)床有進(jìn)給箱和交換齒輪架

5、，而數(shù)控車(chē)床是干脆用伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)溜板和刀架實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因而進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。一、按車(chē)床主軸位置分類(lèi)(1)立式數(shù)控車(chē)床 立式數(shù)控車(chē)床簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控立車(chē)，其車(chē)床主軸垂直于水平面，一個(gè)直徑很大的圓形工作臺(tái)，用來(lái)裝夾工件。這類(lèi)機(jī)床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì)較小的大型困難零件。(2)臥式數(shù)控車(chē)床 臥式數(shù)控車(chē)床又分為數(shù)控水平導(dǎo)軌臥式車(chē)床和數(shù)控傾斜導(dǎo)軌臥式車(chē)床。其傾斜導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以使車(chē)床具有更大的剛性，并易于解除切屑。二、按加工零件的基本類(lèi)型分類(lèi)（1）卡盤(pán)式數(shù)控車(chē)床 這類(lèi)車(chē)床沒(méi)有尾座，適合車(chē)削盤(pán)類(lèi)(含短軸類(lèi))零件。夾 緊方式多為電動(dòng)或液動(dòng)限制，卡盤(pán)結(jié)構(gòu)多具有可調(diào)卡爪或不淬火卡爪(即軟

6、卡爪)。(2)頂尖式數(shù)控車(chē)床 這類(lèi)車(chē)床配有一般尾座或數(shù)控尾座，適合車(chē)削較長(zhǎng)的零件及直徑不太大的盤(pán)類(lèi)零件。三、按刀架數(shù)量分類(lèi)(1)單刀架數(shù)控車(chē)床 數(shù)控車(chē)床一般都配置有各種形式的單刀架，如四工位臥動(dòng) 轉(zhuǎn)位刀架或多工位轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。(2)雙刀架數(shù)控車(chē)床 這類(lèi)車(chē)床的雙刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。四、按功能分類(lèi)（1）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床 采納步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單片機(jī)、PLC對(duì)一般車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造后形成的簡(jiǎn)易型數(shù)控車(chē)床，成本較低，但自動(dòng)化程度和功能都比較差，車(chē)削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)類(lèi)零件的車(chē)削加工。（2）一般數(shù)控車(chē)床 依據(jù)車(chē)削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行特地設(shè)計(jì)并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成

7、的數(shù)控車(chē)床，數(shù)控系統(tǒng)功能強(qiáng)，自動(dòng)化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉(zhuǎn)類(lèi)零件的車(chē)削加工。這種數(shù)控車(chē)床可同時(shí)限制兩個(gè)坐標(biāo)軸，即X軸和Z軸。（3）車(chē)削加工中心 在一般數(shù)控車(chē)床的基礎(chǔ)上，增加了C軸和動(dòng)力頭，更高級(jí)的數(shù)控車(chē)床帶有刀庫(kù)，可限制X、Z和C三個(gè)坐標(biāo)軸，聯(lián)動(dòng)限制軸可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C軸和銑削動(dòng)力頭，這種數(shù)控車(chē)床的加工功能大大增加，除可以進(jìn)行一般車(chē)削外可以進(jìn)行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線(xiàn)不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工，其次章 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平,可以把數(shù)控系統(tǒng)分為高、中、低三檔，低檔數(shù)控系統(tǒng)即可認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

8、一般分辯力和進(jìn)給速度較低、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)少、人機(jī)接口較簡(jiǎn)潔。一、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 1、開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)CNC數(shù)控系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成： 1）微機(jī)，通常包括中心微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口等。 2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)，在開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中為步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)。 3）開(kāi)關(guān)量限制及主軸限制，這部分涉及到M、T、S代碼的執(zhí)行。 4）人機(jī)接口和通信接口。2、數(shù)控系統(tǒng)的功能802S系統(tǒng)的功能有：1、進(jìn)給軸/主軸監(jiān)控；2、連續(xù)路徑加工，精確停方式；3、速度，設(shè)定值實(shí)際值系統(tǒng)，閉環(huán)限制；4、手動(dòng)操作及手輪運(yùn)行；5、程序運(yùn)行；6、補(bǔ)償；7、端面軸；8、回參考點(diǎn)運(yùn)行；9、主軸限制；10、輸出給PLC的協(xié)助功能；1

9、1、進(jìn)給率；12、刀具補(bǔ)償；13、急停等功能。3、數(shù)控系統(tǒng)的電氣連接假如機(jī)床運(yùn)用變頻器作為主軸驅(qū)動(dòng)單元，在設(shè)計(jì)電柜時(shí)應(yīng)考慮實(shí)行必要的抗干擾的措施。變頻器是很強(qiáng)的干擾源（主要是電源干擾和無(wú)線(xiàn)干擾）。假如可能，變頻器可安裝在獨(dú)立的電柜內(nèi)。當(dāng)變頻器和CNC必需安裝在同一電柜內(nèi)時(shí)，應(yīng)按下列要求進(jìn)行電柜布局： 1、變頻器的電源進(jìn)線(xiàn)和動(dòng)力出線(xiàn)在電柜內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短； 2、變頻器的電源線(xiàn)和動(dòng)力線(xiàn)應(yīng)單獨(dú)布線(xiàn)； 3、CNC的模擬量限制信號(hào)應(yīng)屏蔽，屏蔽應(yīng)在變頻器端接地；4、變頻器的動(dòng)力線(xiàn)也應(yīng)屏蔽，屏蔽應(yīng)在電動(dòng)機(jī)地腳端接地。4、數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試1、PLC應(yīng)用程序調(diào)試當(dāng)系統(tǒng)各部件連接完畢后，首先必需調(diào)試PLC應(yīng)用程序

10、中的相關(guān)動(dòng)作。只有在全部平安功能都正確無(wú)誤時(shí)，才可以進(jìn)行NC參數(shù)和驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試。2、數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置 PLC機(jī)床參數(shù)設(shè)置完成后，要進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。數(shù)控系統(tǒng)的主要參數(shù)包括：通用機(jī)床數(shù)據(jù)、顯示機(jī)床數(shù)據(jù)、通信專(zhuān)用機(jī)床數(shù)據(jù)、軸相關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)等。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床 采納步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和單片機(jī)、PLC對(duì)一般車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造后形成的簡(jiǎn)易型數(shù)控車(chē)床，成本較低，但自動(dòng)化程度和功能都比較差，車(chē)削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)類(lèi)零件的車(chē)削加工。二、 車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)干脆影響數(shù)控系統(tǒng)的加工性能和操作性能。本文介紹經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中常常遇到的一些問(wèn)題

11、及處理方法。 1、功能選擇 系統(tǒng)功能選擇的方法有幾種不同的方式，運(yùn)用CRT顯示器作為顯示終端時(shí)，可以制作功能菜單，用戶(hù)可以通過(guò)菜單選擇功能。但經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)為了降低成本，一般不用CRT顯示器，而用數(shù)碼管組成顯示終端。這時(shí)可用波段開(kāi)關(guān)通過(guò)并行接口組勝利能選擇電路。圖1是由接口電路8255和波段開(kāi)關(guān)組勝利能選擇圖2-1 功能選擇及對(duì)刀處理電路原理程序編輯加工程序的錄入、檢查和修改。 參數(shù)設(shè)定設(shè)定傳動(dòng)間隙、G00速度、刀具參數(shù)等。 文件處理加工程序裝入和轉(zhuǎn)存等。 對(duì)刀處理手動(dòng)和自動(dòng)檢測(cè)刀具位置和半徑參數(shù)并自動(dòng)存入系統(tǒng)。 手動(dòng)處理手動(dòng)進(jìn)給。 連續(xù)加工連續(xù)執(zhí)行加工程序。 單段加工每次執(zhí)行一段加工程序。

12、在系統(tǒng)啟動(dòng)后的主程序和以后的各個(gè)功能程序中，通過(guò)8255循環(huán)檢測(cè)波段開(kāi)關(guān)的位置，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能模塊。 2、對(duì)刀處理 我們?cè)O(shè)計(jì)的車(chē)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中采納的對(duì)刀方式既可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)刀，又可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)刀。對(duì)刀棒為肯定尺寸的絕緣圓棒，其頭部采納金屬材料，和機(jī)床絕緣，刀具通過(guò)機(jī)床接地。對(duì)刀時(shí)刀架帶動(dòng)刀具向?qū)Φ栋艨拷?，?duì)刀信號(hào)經(jīng)8255的PA7送入系統(tǒng)。刀尖和對(duì)刀棒不接觸時(shí)系統(tǒng)接收到高電平，刀尖和對(duì)刀棒接觸時(shí)系統(tǒng)接收到低電平。 進(jìn)入對(duì)刀功能后有三種選擇，手動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)對(duì)刀和計(jì)算刀補(bǔ)值。 手動(dòng)對(duì)刀方式，顯示當(dāng)前刀位號(hào)，用鍵盤(pán)的換刀鍵手動(dòng)換刀，用鍵盤(pán)的方向鍵(橫向或縱向)移動(dòng)刀具。當(dāng)?shù)毒吆蛯?duì)刀棒接觸后，刀具移

13、動(dòng)自動(dòng)停止并保存其移動(dòng)距離，接著等待鍵盤(pán)操作。當(dāng)選擇退出手動(dòng)對(duì)刀時(shí)，則退出手動(dòng)對(duì)刀功能返回對(duì)刀主程序。 自動(dòng)對(duì)刀方式，首先保證刀具從1號(hào)位起先，并顯示當(dāng)前刀位號(hào)。自動(dòng)對(duì)刀分為縱向?qū)Φ逗蜋M向?qū)Φ??？v向自動(dòng)對(duì)刀時(shí)，刀具從第一把刀起先縱向移動(dòng)至和對(duì)刀棒接觸時(shí)并記錄下該刀具的移動(dòng)距離，將該刀具退至原位并自動(dòng)換至其次把刀，縱向移動(dòng)至和對(duì)刀棒接觸并記錄下該刀具的移動(dòng)距離，直到全部刀具完成對(duì)刀并自動(dòng)保存刀具移動(dòng)距離。橫向自動(dòng)對(duì)刀的方法和縱向相同，只是刀具的移動(dòng)方向不同。當(dāng)選擇退出自動(dòng)對(duì)刀功能時(shí)，則退出自動(dòng)對(duì)刀功能返回對(duì)刀主程序。 第三章 數(shù)控機(jī)床的可編程序限制器一、數(shù)控機(jī)床用PLC 數(shù)控機(jī)床用PLC可分為兩

14、類(lèi)：一類(lèi)是專(zhuān)為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床依次限制而設(shè)計(jì)制造的“內(nèi)裝型”P(pán)LC，另一類(lèi)是那些輸入/輸出接口技術(shù)規(guī)范、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、程序存儲(chǔ)容量以及運(yùn)算和限制功能等均能滿(mǎn)意數(shù)控機(jī)床限制要求的“獨(dú)立型”P(pán)LC。（一）“內(nèi)裝型”P(pán)LC“內(nèi)裝型”P(pán)LC從屬于CNC裝置，PLC和NC間的信號(hào)傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。PLC和MT（機(jī)床側(cè)）則通過(guò)CNC輸入/輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送。如圖：圖3-1具有內(nèi)裝置型PLC的CNC機(jī)床系統(tǒng)框圖（二）“獨(dú)立型”P(pán)LC獨(dú)立型PLC是獨(dú)立于CNC裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定限制任務(wù)的裝置。如圖圖3-2具有獨(dú)立型PLC的CNC機(jī)床系統(tǒng)框圖1、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控機(jī)床的

15、圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱(chēng)之為數(shù)控機(jī)床的第四軸，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以和、三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種曲面和曲線(xiàn)等困難的形態(tài)。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)對(duì)于自動(dòng)換刀多工序的加工中心是必備的部件。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床，它的功用是實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以完成分度運(yùn)動(dòng)，其外形和分度工作臺(tái)相像，但它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的很多特點(diǎn)，不同之處是，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種。（1）開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)如圖所示為一種補(bǔ)償型的開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，它的進(jìn)給和定位鎖緊都由給定的指令進(jìn)行限制。工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)電液脈沖馬達(dá)，經(jīng)齒

16、輪減速，由蝸桿傳給蝸輪。為了消退蝸桿副的傳動(dòng)間隙，采納了雙螺距漸厚蝸桿，通過(guò)移動(dòng)蝸桿的軸向位置來(lái)調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾漸漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍舊可保持正常的嚙合。圖3-3開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)，必需處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有對(duì)夾緊瓦和，并在底座上均布著同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞便壓向鋼球8，撐開(kāi)夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺(tái)須要回轉(zhuǎn)時(shí)，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開(kāi)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾子軸承13支承，并由圓錐滾子軸承12及調(diào)心圓柱

17、滾子軸承11保持精確的回轉(zhuǎn)中心。開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度取決于渦輪副的傳動(dòng)精度，因而必需實(shí)行高精度的渦輪副。除此之外，還可以在時(shí)間測(cè)量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差之后，確定須要補(bǔ)償?shù)慕嵌任恢煤脱a(bǔ)償脈沖的符號(hào)（正向或反向），記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)時(shí)，先用擋塊碰撞限位開(kāi)關(guān)（圖2-1中未標(biāo)出），使工作臺(tái)降速，然后在無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的作用下，使工作臺(tái)精確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在隨意角度地轉(zhuǎn)位和分度時(shí)，光柵10進(jìn)行讀數(shù)，從而達(dá)到較高地分度精度。（2）閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)地結(jié)構(gòu)和開(kāi)環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)大致相同，其區(qū)分在于：閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有

18、轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器），所測(cè)量的結(jié)果反饋回去和指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)定位精度更高。圖所示為那還數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)。該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)用伺服電機(jī)15通過(guò)減速齒輪14、16及蝸桿渦輪副12、13帶動(dòng)工作臺(tái)1回轉(zhuǎn)，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角位置用圓光柵9測(cè)量。測(cè)量結(jié)果發(fā)出反饋信號(hào)和數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)進(jìn)行比較，若有偏差經(jīng)放大后限制伺服電機(jī)朝消退偏差的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作臺(tái)精確運(yùn)轉(zhuǎn)或定位。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)，必需處于鎖緊狀態(tài)。臺(tái)面地鎖緊用均布地八個(gè)小液壓缸5來(lái)完成，當(dāng)限制系統(tǒng)發(fā)出夾緊指令時(shí)，液壓缸上腔進(jìn)壓力油，活塞6下移，通過(guò)鋼球8推開(kāi)夾緊瓦3及4，從而將渦輪13夾緊。當(dāng)工作臺(tái)回

19、轉(zhuǎn)時(shí)，限制系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓缸5上腔壓力油流回油箱，在彈簧7的作用下，鋼球8抬起，夾緊瓦松開(kāi)，不再夾緊渦輪13。然后按數(shù)控系統(tǒng)的指令，由伺服電機(jī)15通過(guò)傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的分度、定位、夾緊或連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的中心回轉(zhuǎn)軸采納圓錐滾子軸承11及雙列圓柱滾子軸承10支承，并通過(guò)預(yù)緊消退其軸向和徑向間隙，以提高工作臺(tái)的剛度和回轉(zhuǎn)精度。工作臺(tái)支承在鑲鋼滾柱導(dǎo)軌2上，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且耐磨。有些數(shù)控工作臺(tái)采納伺服電機(jī)軸端帶測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器，或帶脈沖編碼盤(pán)，干脆反饋電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速和角位移，進(jìn)行半閉環(huán)限制。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可作隨意角度的回轉(zhuǎn)或分度，當(dāng)運(yùn)用光柵進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，在光柵沿其圓周上有21600條刻線(xiàn)，通

20、過(guò)6倍頻線(xiàn)路，刻度的分辯實(shí)力可達(dá)10。1工作臺(tái)；2鑲鋼滾柱導(dǎo)軌；3、4夾緊瓦；5液壓缸；6活塞；7彈簧；8鋼球；9圓光柵；10、11軸承；12蝸桿；13渦輪；14、16齒輪；15電機(jī)圖3-4 閉環(huán)限制數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)二、 自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)（一）、自動(dòng)換刀裝置 一個(gè)零件往往須要進(jìn)行多工序的加工，對(duì)于單功能的機(jī)床，大量的時(shí)間將用于更換刀具裝卸零件等非切削時(shí)間，切削加工時(shí)間只占整個(gè)工時(shí)中較小的比例。為了縮短非切削時(shí)間，往往采納自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。自動(dòng)換刀裝置已廣泛應(yīng)用于加工中心機(jī)床，如車(chē)削中心鏜銑加工中心鉆削中心等。運(yùn)用這種裝置協(xié)作精密數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，可以使機(jī)加工時(shí)間提高7080。由于零件在一次裝夾中完成零

21、件的多工序加工，大大削減了零件安裝定位次數(shù)，從而進(jìn)一步提高了加工精度。自動(dòng)換刀裝置的功能就是儲(chǔ)備肯定數(shù)量的刀具并完成刀具的自動(dòng)交換。它應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)意換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、刀具儲(chǔ)存量足夠、結(jié)構(gòu)緊湊及平安牢靠等要求。各類(lèi)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)和數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型工藝范圍運(yùn)用刀具種類(lèi)和數(shù)量有關(guān)。數(shù)控機(jī)床常用的自動(dòng)換刀裝置的類(lèi)型、特點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表3-1。表3-1 自動(dòng)換刀裝置的類(lèi)型、特點(diǎn)及適用范圍類(lèi)型特點(diǎn)運(yùn)用范圍轉(zhuǎn)塔式回轉(zhuǎn)刀架多為依次換刀，換刀時(shí)間短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，容納刀具較少各種數(shù)控車(chē)床數(shù)控車(chē)削中心轉(zhuǎn)塔頭依次換刀，換刀時(shí)間短刀具主軸都集中在轉(zhuǎn)塔頭上，結(jié)構(gòu)緊湊，但剛性較差，刀具主軸數(shù)受限制數(shù)控

22、鉆床鏜床刀庫(kù)式刀庫(kù)和主軸之間干脆換刀換刀運(yùn)動(dòng)集中，運(yùn)動(dòng)部件少。但刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)多，布局不敏捷，適應(yīng)性差各種類(lèi)型的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床。尤其是對(duì)運(yùn)用回轉(zhuǎn)類(lèi)刀具的數(shù)控鏜銑類(lèi)立式臥式加工中心機(jī)床。要依據(jù)工藝范圍和機(jī)床特點(diǎn)，確定刀庫(kù)容量和自動(dòng)換刀裝置形式用機(jī)械手協(xié)作刀庫(kù)換刀刀庫(kù)只有選刀運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手進(jìn)行換刀運(yùn)動(dòng)，比刀庫(kù)作換刀運(yùn)動(dòng)慣性小速度快用機(jī)械手運(yùn)輸裝置協(xié)作刀庫(kù)換刀換刀運(yùn)動(dòng)分散，由多個(gè)部件實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)部件多，但布局敏捷，適應(yīng)性好有刀庫(kù)的轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置彌補(bǔ)轉(zhuǎn)塔頭換刀數(shù)量不足的缺點(diǎn)，換刀時(shí)間短擴(kuò)大工藝范圍的各類(lèi)轉(zhuǎn)塔式數(shù)控機(jī)床1用于數(shù)控車(chē)床的回轉(zhuǎn)刀架（完成）數(shù)控車(chē)床上運(yùn)用的回轉(zhuǎn)刀架換刀是一種簡(jiǎn)潔的自動(dòng)換刀裝置，有四方刀

23、架、六角刀架等多種形式，即在回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝有四把、六把或更多的刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必需具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工時(shí)的切削抗力。由于車(chē)削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，對(duì)于數(shù)控車(chē)床來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中刀具位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此更有必要選擇牢靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后，具有盡可能高的重復(fù)定位精度(一般為0.0010.005mm)。（1）四方回轉(zhuǎn)刀架如圖所示為四方回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)圖，該刀架廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床及臥式車(chē)床的數(shù)控化改造中。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行加工程序中的換刀指令時(shí)，刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位換刀。其換刀過(guò)程如下。刀架抬起 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出換

24、刀指令后，電動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)，并經(jīng)聯(lián)軸器2帶動(dòng)蝸桿軸3轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)渦輪絲杠4轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪的上部外圓柱加工有螺紋，所以該零件稱(chēng)為渦輪絲杠。刀架體7的內(nèi)孔加工有螺紋和渦輪上的絲杠旋合。渦輪絲杠內(nèi)孔和刀架中心軸外圓使滑協(xié)作，在轉(zhuǎn)位換刀時(shí)，中心軸固定不動(dòng)，渦輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)渦輪絲杠起先轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀架7和刀架底座5上端面齒的處于嚙合狀態(tài)，且渦輪絲杠軸向固定，因此刀架體7不能轉(zhuǎn)動(dòng)只能軸向移動(dòng)，刀架體7抬起。當(dāng)?shù)都荏w抬至肯定距離時(shí)，端面齒脫開(kāi)，完成刀架抬起動(dòng)作。刀架轉(zhuǎn)位 刀架抬起后，由于轉(zhuǎn)位套9用銷(xiāo)釘和渦輪絲杠4連接，因此隨渦輪絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)都芴鸲嗣纨X完全脫開(kāi)時(shí)，轉(zhuǎn)位套恰好轉(zhuǎn)過(guò)160(如A-A剖面圖所示

25、)，球頭銷(xiāo)8在彈簧的作用下向下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套9的槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。粗定位壓力下并由微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給數(shù)控裝置。刀架定位 刀架體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶著電刷座10轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到指定的刀號(hào)時(shí)，粗定位銷(xiāo)15在彈簧力的作用下進(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，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。由于粗定位槽的限制，刀架體不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在該位置垂直向下移動(dòng)，刀架體7和刀架底座5的端面齒嚙合實(shí)現(xiàn)精確定位。刀架夾緊 電動(dòng)機(jī)接著反轉(zhuǎn)，此時(shí)渦輪絲杠停止轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿軸3接著轉(zhuǎn)動(dòng)，端面齒間夾緊力不斷增加，轉(zhuǎn)矩不斷增大，達(dá)到肯定值時(shí)，在傳感器的限制下電動(dòng)機(jī)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成一次轉(zhuǎn)位。譯碼裝置由發(fā)信體11、電刷13、電刷14組成。電

26、刷13負(fù)責(zé)發(fā)信，電刷14負(fù)責(zé)位置推斷。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)整發(fā)信體11和電刷14的相對(duì)位置。1電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3蝸桿軸；4渦輪絲杠；5刀架底座；6粗定位7刀架體；8球頭銷(xiāo)；9轉(zhuǎn)位套；10電刷座；11發(fā)信體；12螺母；13、14電刷；15粗定位銷(xiāo)圖3-5 數(shù)控車(chē)床方刀架結(jié)構(gòu)第四章 PLC限制車(chē)床刀架一、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)是定位更精確、快速。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)可以依據(jù)須要對(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812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

27、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。二、電動(dòng)刀架的電機(jī)限制車(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，限制刀架旋轉(zhuǎn)有的運(yùn)用一般異步電動(dòng)機(jī)，有的運(yùn)用伺服電極。有很多刀架的限制廠(chǎng)為車(chē)床供應(yīng)各種各樣的刀架。每個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的刀架限制方法有所差別，就是同一廠(chǎng)家供應(yīng)不同型號(hào)的刀架，其限制時(shí)序也不是百分百相同。電動(dòng)刀架采納三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀架檢測(cè)采納霍爾元件。限制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)溝通接觸器接通三相溝通電源，使刀架電

28、動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。電動(dòng)刀架電機(jī)的限制硬件連接。三、車(chē)床刀架限制車(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，限制刀架旋轉(zhuǎn)有的運(yùn)用一般異步電動(dòng)機(jī)，有的運(yùn)用伺服電極。有很多刀架的限制廠(chǎng)為車(chē)床供應(yīng)各種各樣的刀架。每個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的刀架限制方法有所差別，就是同一廠(chǎng)家供應(yīng)不同型號(hào)的刀架，其限制時(shí)序也不是百分百相同。（一）、簡(jiǎn)易刀架的限制 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)潔，調(diào)試和運(yùn)用便利。刀架采納三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，刀架檢測(cè)采納霍爾元件。這種刀架只能單方相換刀，電動(dòng)機(jī)

29、正轉(zhuǎn)換刀，反轉(zhuǎn)鎖緊。刀架反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)刀架電機(jī)事實(shí)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)當(dāng)運(yùn)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)字輸出限制。通過(guò)PLC的數(shù)字輸出，限制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)溝通接觸器接通三相溝通電源，使刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。圖4-1、電動(dòng)刀架

30、電機(jī)的限制硬件連接圖 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)床限制面板得到換刀指令后，限制刀架電機(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。假如刀架的實(shí)際位置等于指令刀具的位置，PLC應(yīng)用程序限制刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，并啟動(dòng)延時(shí)限制。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)要考慮的平安互鎖是在換刀過(guò)程中刀架不能和工件碰撞。換刀時(shí)，零件程序首先限制各坐標(biāo)軸回退至平安位置，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)，接著加工。就是說(shuō)在換刀指令完成之前，PLC要鎖定零點(diǎn)程序的接著執(zhí)行，同時(shí)要禁止坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)。鎖定零件程序的接著執(zhí)行是通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)接口中通道信號(hào)“讀

31、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。圖4-2表示的是簡(jiǎn)易刀架的限制時(shí)序。簡(jiǎn)易刀架的限制并不困難，但要設(shè)計(jì)出一個(gè)運(yùn)用且功能完備的PLC應(yīng)用程序，除了切換的基本動(dòng)作以外還須要考慮以下的邊界條件。圖4-2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(chǎng)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)當(dāng)以刀架生產(chǎn)廠(chǎng)商的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)?？紤]鎖緊時(shí)間的可變性，可以運(yùn)用PLC參數(shù)定義刀架的鎖緊時(shí)間。假如運(yùn)用了PLC參數(shù)，必需在PLC應(yīng)用程序的技術(shù)說(shuō)明中定義該參

32、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)人員可以依據(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)。假如小于低限，則令其等于低限值；假如超出高限，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)。刀架刀位信號(hào)監(jiān)控 假如刀位檢測(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)用程序恒久不能找到零件程序中的目標(biāo)刀具。這種狀況在機(jī)床運(yùn)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(xiàn)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)，假如全部刀位檢測(cè)信號(hào)都為“

33、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)警工作人員供應(yīng)故障信息，提示操作人員對(duì)刀架進(jìn)行檢修。換刀時(shí)間監(jiān)控 所謂時(shí)間監(jiān)控是是指監(jiān)控從啟動(dòng)換刀到目標(biāo)刀具的時(shí)間。如在換刀過(guò)程中由于刀信號(hào)故障或編程錯(cuò)誤，都可以導(dǎo)致找不到目標(biāo)刀位，使換刀過(guò)程不能完成。監(jiān)控?fù)Q刀時(shí)間的PLC應(yīng)用程序可利用換刀指令激活一個(gè)定時(shí)器，假如在定時(shí)器規(guī)定的時(shí)間內(nèi)找到了目標(biāo)刀具，則將該定時(shí)器復(fù)位；假如在定時(shí)器規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有找到目標(biāo)刀具，則停止刀架電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)報(bào)警提示操作人員進(jìn)行修檢。同樣，換刀的監(jiān)控時(shí)間可以通過(guò)PLC參數(shù)設(shè)定，并在PLC技術(shù)說(shuō)明中定義該參數(shù)的單位和取值范圍。二）、帶編碼器可雙相換刀的刀架限

34、制在市場(chǎng)上很多生產(chǎn)車(chē)床刀架的廠(chǎng)商，供應(yīng)各種各樣的帶位置編碼、可雙相換刀的自動(dòng)刀架。這里以肖特公司為例，對(duì)此類(lèi)刀架的限制過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。圖（4-3）帶位置編碼器的自動(dòng)刀架的限制時(shí)序，是此類(lèi)刀架的限制時(shí)序。從時(shí)序圖上看出，這種刀架限制時(shí)序的相對(duì)比較困難。同樣采納三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)刀架正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，但是刀架的鎖緊是通過(guò)定位電磁鐵和刀架旋轉(zhuǎn)協(xié)作完成的。 圖4-3 帶位置編碼器的自動(dòng)刀架的限制時(shí)序1）時(shí)序分析當(dāng)PLC應(yīng)用程序接收到由數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)接口發(fā)出的換刀指令后，首先須要依據(jù)當(dāng)前的刀具位置確定出刀架就近旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)刀位的方向，并啟動(dòng)刀架電機(jī)按該方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)檢測(cè)有刀架位置編碼器信號(hào)發(fā)出的實(shí)際刀位和選通信號(hào)。

35、當(dāng)檢測(cè)到實(shí)際刀位等于目標(biāo)位，且選通信號(hào)的下降沿出現(xiàn)時(shí)，PLC應(yīng)用程序則限制預(yù)定位電磁鐵動(dòng)作。這時(shí)PLC應(yīng)用程序接著監(jiān)控預(yù)定位傳感器的下降沿，在下降沿出現(xiàn)后，限制電機(jī)方向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)刀架進(jìn)入鎖緊過(guò)程。鎖緊過(guò)程啟動(dòng)后，PLC應(yīng)用程序監(jiān)控當(dāng)前刀位以及選通信號(hào)的上升沿。一旦當(dāng)前刀位等于目標(biāo)刀位，且選通信號(hào)的上升沿出現(xiàn)時(shí)，限制預(yù)定位電磁鐵關(guān)閉，刀架電機(jī)停止，整個(gè)換刀過(guò)程完成。從時(shí)序圖看出，在整個(gè)換刀過(guò)程中有兩個(gè)重要的時(shí)間d1、d2。這兩個(gè)時(shí)間影響整個(gè)換刀過(guò)程。d1=30ms,d2=60ms.假如預(yù)定位電磁鐵吸合或者刀架電機(jī)反向的時(shí)間不能保證刀架限制時(shí)序的要求，可能導(dǎo)致刀架不能鎖緊，影響這兩個(gè)時(shí)間的

36、因素有PLC的掃描周期，繼電器或接觸器的滯后時(shí)間。對(duì)于此類(lèi)高速刀架，PLC的掃描周期時(shí)間在應(yīng)可能短，可通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的配置參數(shù)調(diào)整PLC的掃描周期時(shí)間。一般PLC掃描時(shí)間在12ms左右就可以滿(mǎn)意對(duì)此類(lèi)刀架限制時(shí)序的要求。另外應(yīng)削減限制回路中滯后的中間環(huán)節(jié)，如刀架電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)不應(yīng)在PLC數(shù)字輸出和接觸器之間通過(guò)繼電器接力限制，應(yīng)采納24V直流接觸器干脆限制，見(jiàn)圖（4-4）支流接觸器干脆限制刀架電機(jī)。這樣才能保證預(yù)定位電磁鐵的動(dòng)作時(shí)間和刀架正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的切換時(shí)間。圖4-4支流接觸器干脆限制刀架電機(jī)2）、按就近找刀的原則確定換刀方向在PLC應(yīng)用程序中的一項(xiàng)任務(wù)是推斷刀架的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)

37、接口發(fā)出換刀指令后，PLC應(yīng)用程序要依據(jù)當(dāng)前的實(shí)際刀位來(lái)確定就近找刀方向。圖（4-5）刀架旋轉(zhuǎn)方向的確定，中的換刀實(shí)例說(shuō)明白就近找刀方向的推斷過(guò)程。由此推倒出確定就近換刀方向的判據(jù)。 圖4-5 刀位差 D差=D目標(biāo)-D當(dāng)前3）、PLC應(yīng)用程序的柔性化所謂PLC程序的柔性化是指同一個(gè)PLC應(yīng)用程序可以適應(yīng)不同的改變，假如限制時(shí)序相同，但刀位數(shù)不同的刀架。這里再次提出了應(yīng)用PLC參數(shù)的問(wèn)題。PLC參數(shù)是數(shù)控系統(tǒng)為機(jī)床制造廠(chǎng)供應(yīng)的開(kāi)放平臺(tái)之一。利用PLC參數(shù)可以定義刀架最大刀位數(shù)，定義換刀的監(jiān)控時(shí)間。刀架限制PLC子程序調(diào)用，是一個(gè)PLC子程序的實(shí)例，其中刀架的最大刀位數(shù)和監(jiān)控時(shí)間運(yùn)用了PLC參數(shù)。

38、同樣必需定義PLC參數(shù)的單位和取值范圍，而且在PLC應(yīng)用程序中對(duì)取值范圍進(jìn)行限制。第五章 PLC限制電動(dòng)刀架隨著電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC限制技術(shù)廣泛的應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)限制，通過(guò)用戶(hù)程序限制生產(chǎn)工藝過(guò)程，具有較高的穩(wěn)定性和牢靠性，較強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理實(shí)力，運(yùn)用簡(jiǎn)潔維護(hù)便利。溝通伺服以獨(dú)特的定位精度和調(diào)速方式，在各工業(yè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，而在機(jī)床的應(yīng)用則更具有代表性。數(shù)控車(chē)床自動(dòng)換刀PLC限制數(shù)控車(chē)床中電動(dòng)刀架上夾持各種不同用途的刀具，通過(guò)旋轉(zhuǎn)分度定位來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的換刀動(dòng)作。下面以電動(dòng)刀架BWD40-1為例，分析數(shù)控車(chē)床自動(dòng)換刀的PLC限制過(guò)程。電動(dòng)刀架為六工位，采納蝸桿蝸輪傳動(dòng)，刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)

39、現(xiàn)刀架松開(kāi)并進(jìn)行分度，反轉(zhuǎn)進(jìn)行鎖緊并定位。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)由接觸器KM6、KM7限制，刀架的松開(kāi)和鎖緊靠微動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ1進(jìn)行檢測(cè)，刀架的分度由刀架電動(dòng)機(jī)后端的角度編碼器進(jìn)行檢測(cè)。具體限制電路如圖5-1所示。圖5-1數(shù)控車(chē)床電動(dòng)刀架電氣限制線(xiàn)路1.電氣設(shè)計(jì)要求1)機(jī)床接收到換刀指令(程序的T碼指令)后，刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行松開(kāi)并分度限制，分度過(guò)程中要有轉(zhuǎn)位時(shí)間的檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間設(shè)定為10s，每次分度時(shí)間超過(guò)10s系統(tǒng)就發(fā)出分度故障報(bào)警。2)刀架分度并到位后，通過(guò)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行鎖緊和定位限制，為了防止反轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，要求電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)限制時(shí)間不得超過(guò)0.7s。3)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)限制過(guò)程中，還要求

40、有正轉(zhuǎn)停止延時(shí)時(shí)間限制和反轉(zhuǎn)起先的延時(shí)時(shí)間限制。4)自動(dòng)換刀指令執(zhí)行后，要進(jìn)行刀架鎖緊到位信號(hào)的檢測(cè)，只有檢測(cè)到該信號(hào)，才能完成T代碼功能。5)自動(dòng)換刀過(guò)程中，要求有電動(dòng)機(jī)過(guò)載、短路及溫度過(guò)高愛(ài)護(hù)，并有相應(yīng)的報(bào)警信息顯示。自動(dòng)運(yùn)行中，程序的T代碼錯(cuò)誤(T=0或T7)時(shí)相應(yīng)有報(bào)警信息顯示。2.電動(dòng)刀架PLC限制圖5-2為某數(shù)控車(chē)床電動(dòng)刀架PLC限制梯形圖，圖中的X2.1、X2.2、X2.3為角度編碼器的實(shí)際刀號(hào)檢測(cè)輸入信號(hào)地址，X2.6為角度編碼器位置選通輸入信號(hào)(每次轉(zhuǎn)到位就接通)地址，通過(guò)常數(shù)定義指令(NUME)把刀架當(dāng)前實(shí)際位置的刀號(hào)寫(xiě)入到地址D302中。通過(guò)判別一樣指令(COIN)把當(dāng)前

41、位置的刀號(hào)(D302中的數(shù)值)和程序的T碼選刀刀號(hào)(F26中的數(shù)值)進(jìn)行判別，假如兩個(gè)數(shù)值相同，則T碼協(xié)助功能結(jié)束(說(shuō)明程序要的刀號(hào)和當(dāng)前實(shí)際刀號(hào)一樣)；假如兩個(gè)數(shù)值不相同，則進(jìn)行R1.1的分度限制。通過(guò)判別指令(COIN)和比較指令(COMP)和數(shù)字0和數(shù)字7進(jìn)行比較，假如程序指令的T碼為0或大于等于7時(shí)，系統(tǒng)要有T代碼錯(cuò)誤報(bào)警信息顯示，同時(shí)停止刀架分度指令的輸出。當(dāng)程序指令的T碼和刀架實(shí)際刀號(hào)不一樣時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出刀架分度指令(繼電器R0.3為“1”)，刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)(輸入繼電器Y2.4為“1”)，通過(guò)蝸桿蝸輪傳動(dòng)松開(kāi)鎖緊凸輪，凸輪帶動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)位，同時(shí)角度編碼器發(fā)出轉(zhuǎn)位信號(hào)(X2.1、X2.2、

42、X2.3)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)到換刀位置，系統(tǒng)判別一樣指令(COIN)信號(hào)R0.0為“1”，發(fā)出刀架分度到位信號(hào)(繼電器R0.4為“1”)，刀架電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)定時(shí)器01的延時(shí)(定時(shí)器TMR01為50ms)后，切斷刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)輸出信號(hào)Y2.4，同時(shí)接通反轉(zhuǎn)運(yùn)行起先定時(shí)器02，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，系統(tǒng)發(fā)出刀圖 5-2電動(dòng)刀架限制梯形圖架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)Y2.5，電動(dòng)機(jī)起先反轉(zhuǎn)，進(jìn)行定位，鎖緊凸輪進(jìn)行鎖緊并發(fā)出刀架鎖緊到位信號(hào)(X2.5)，經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)停止延時(shí)定時(shí)器03的延時(shí)(定時(shí)器TMR03設(shè)定為0.6s)后，發(fā)出電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)停止信號(hào)(R0.7為“1”)，切斷刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)輸出信號(hào)Y2.5。通過(guò)刀架鎖緊到位信號(hào)X2.

43、5接通T協(xié)助功能完成指令(R1.1為“1”)，系統(tǒng)協(xié)助功能結(jié)束指令信號(hào)G4.3為“1”，切斷刀架分度指令R0.3，從而完成換刀的自動(dòng)限制。在換刀整個(gè)過(guò)程中，當(dāng)換刀過(guò)程超時(shí)(TMR04)、電動(dòng)機(jī)過(guò)載溫升過(guò)高(X2.4)及斷路器QF1(X2.7)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)馬上停止換刀動(dòng)作并發(fā)出系統(tǒng)換刀故障信息。參考資料數(shù)控機(jī)床電器限制技術(shù) 中國(guó)林業(yè)出版社 主編 朱自勤機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)和實(shí)例 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 余英數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì) 電子出版社 主編 陳嬋娟可編程限制器原理和應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王衛(wèi)兵數(shù)控機(jī)床調(diào)試.運(yùn)用和應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 主編 王剛數(shù)控化改造 清華高校出版社 主編 張春源數(shù)控原理本文