數(shù)控課程設計---數(shù)控車床六工位刀架設計

1、<p><b>　　數(shù)控課程設計</b></p><p>　?。〝?shù)控車床六工位刀架設計）</p><p>　　專 業(yè)：機械維修及檢測技術教育 </p><p>　　班級學號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指

2、導教師： （講師）</p><p>　　系 別： </p><p><b>　　二〇一二年 六 月</b></p><p><b>　　目的</b></p><p>　　為了進一步提高數(shù)控機床的加工效率，數(shù)控機床正向著工件在一臺機床上一次裝夾即可完成多道工序或全部工序的方

3、向發(fā)展，因此出現(xiàn)了各種類型的加工中心，如車學中心、鏜銑中心、鉆穴中心等。這類多工序加工的數(shù)控機床在加工過程中要使用多種刀具，因此必須有自動換刀裝置，以便選用不同的刀具，完成不同工序的加工工藝。自動換刀裝置應當具備換刀時間短、刀具重復定位精度高、足夠的刀具儲備量、占地面積小、安全可靠等特性。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)控車床的刀架是

4、機床的重要組成部分，刀架用于夾持切削用的刀具，其結構直接影響機床的切削性能和切削效率。因此數(shù)控車床的刀架設計的好與壞、效率高與低將直接影響到產(chǎn)品的加工時間和質(zhì)量，進而影響到制造業(yè)的飛速發(fā)展。</p><p>　　本次主要是研究數(shù)控車床的機械結構和刀架控制系統(tǒng)。其中分析了數(shù)控車床刀架的基本種類，數(shù)控車床六工位刀架控制系統(tǒng)的機械機構和電氣控制以及六工位刀架的PLC程序；測繪數(shù)控車床六工位刀架部分的電氣原理圖、接線圖；

5、對六工位刀架的動作過程的分析。</p><p>　　關鍵字：刀架；plc控制；編碼器；數(shù)控機床</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1節(jié) 概述1</p><p>　　1.1 數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2 發(fā)展方向1</p>

6、<p>　　1.3 課題研究意義1</p><p>　　第2節(jié) 刀架機械結構2</p><p>　　2.1 刀架總述2</p><p>　　2.2 刀架的基本結構2</p><p>　　2.3 刀架的幾種典型結構3</p><p>　　第3節(jié) 換刀工作原理4</p>&

7、lt;p>　　3.1 數(shù)控車床編碼器刀架換刀工作原理5</p><p>　　3.2 編碼器真值表5</p><p>　　3.3 編碼器的工作原理5</p><p>　　3.4 刀架轉(zhuǎn)位過程6</p><p>　　第4節(jié) 數(shù)控車刀架電氣控制系統(tǒng)設計7</p><p>　　4.1 刀架的控制和接

8、口7</p><p>　　4.2 六工位刀架PLC接線原理圖8</p><p>　　4.3 PLC編程的基本步驟及基本編程10</p><p>　　4.4 六工位刀架梯形圖11</p><p><b>　　第5節(jié) 結論14</b></p><p><b>　　參考文獻1

9、4</b></p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b></p><p>　　1.1數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。 目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位

10、，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結構，合理地選配電動刀架，能夠有效的提高勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準備時間，消除人為誤差，提高加工精度等。</p><p>　　國產(chǎn)數(shù)控車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，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來需要量可達10000～50000臺。</p&

11、gt;<p><b>　　1．2發(fā)展方向</b></p><p>　　目前，行業(yè)上應用的數(shù)控刀架按照與主機配套場合主要有分如下高、中、低三個檔次。低擋數(shù)控刀架結構簡單，容易設計和制造。是我國的特色產(chǎn)品，已經(jīng)形成規(guī)?；a(chǎn)。中檔數(shù)控刀架可雙向選刀，剛性好，但結構復雜，對制造加工設備要求高，此類刀架在我國初具規(guī)模。高檔數(shù)控刀架包括伺服刀架和動力刀架。伺服刀架控制器是伺服刀架和動力刀

12、架的技術核心。高檔刀架采用伺服電機驅(qū)動源，實現(xiàn)位置、速度的雙閉環(huán)控制，容易加工制造、精度高、轉(zhuǎn)位快等特點。伺服刀架的控制器即伺服刀架的伺服電機控制是高檔數(shù)控刀架的關鍵技術。</p><p><b>　　1.3課題研究意義</b></p><p>　　數(shù)控車的刀架控制系統(tǒng)的研究，讓我對FANUC數(shù)控刀架控制系統(tǒng)有了更全面的了解，比如數(shù)控系統(tǒng)的組成部分、刀架的機械結構、車

13、床的進給、刀架控制原理等內(nèi)容?，F(xiàn)在通過做FANUC數(shù)控車床刀架控制的畢業(yè)課題更加深入的了解數(shù)控車床上刀架部分的知識，更好的加強自己在這方面的專業(yè)技能。通過研究，讓我在平時學習的知識在該課題里面得到鍛煉，例如：CAD制圖，PLC等。讓我養(yǎng)成自學能力，培養(yǎng)了自己愛思考、分析問題的好習慣。</p><p>　　第二節(jié) 刀架機械結構</p><p><b>　　2.1刀架總述</b

14、></p><p>　　數(shù)控車床的刀架是機床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，并可作移動或回轉(zhuǎn)的部件，因此其結構直接影響機床的切削性能和切削效率。刀架是直接完成切削加工的執(zhí)行部件，所以，刀架在結構上必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工時的切削抗力。由于切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，所以要求數(shù)控車床選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證有較高的重復定位精度。此外，刀架的設計還應滿足換刀

15、的時間短、結構緊湊和安全可靠等要求</p><p>　　2.2刀架的基本結構</p><p>　　數(shù)控刀架作為數(shù)控車床的動作執(zhí)行部件，其基本結構：</p><p>　?。?）驅(qū)動裝置 主要有電機、液壓電動機、齒輪、齒條。</p><p>　?。?）分度裝置 通過機械液壓傳動結構到所需工位間的轉(zhuǎn)動。結構主要分為間歇分度結構和連續(xù)分度機構。快

16、速換刀一般選用雙向旋轉(zhuǎn)的連續(xù)分度機構。</p><p>　　（3）預定位裝置 到達所需的工位后，停止分度運動，以便于齒盤正確嚙合。伺服電機驅(qū)動刀架，利用伺服電機編碼器作為預定位。</p><p>　　（4）松開、剎緊裝置 齒盤副的松開剎緊。為了完成快速殺緊和得到的殺緊力，松開和剎緊一般選用液壓和機械等來實現(xiàn)松開和剎緊。</p><p>　?。?）精定位裝置 刀

17、具在切削時需要很高的剛性和定位精度，因此刀架都選用齒盤副做的精度定位元件。</p><p>　?。?）發(fā)信裝置 包括工位信號（編碼器）和動作控制信號。</p><p>　　（7）裝刀裝置 包括刀盤、刀夾及夾刀裝置。目前刀盤有2種模式：歐式VDI、日式槽刀盤。德國標準VDI刀盤DIN69880和DIN69881標準。</p><p>　?。?）數(shù)控刀架換刀動作

18、系統(tǒng)發(fā)出指令——齒盤松開——刀架旋轉(zhuǎn)分度——到達目標工位并發(fā)信號給系統(tǒng)——預定位——齒盤鎖緊精定位——系統(tǒng)確認后工件切削。</p><p>　　為滿足不同工件的加工要求，數(shù)控刀架分為4、6、8、10、12工位，形式為立式和臥式。</p><p>　　2.3刀架的幾種典型結構</p><p><b>　?。?）螺旋轉(zhuǎn)位刀架</b></p&g

19、t;<p>　　如圖 3-1 所示，電機經(jīng)彈簧安全離合器至蝸輪副帶動螺母旋轉(zhuǎn)，螺母舉起刀架使端齒盤的上盤與下盤分離，隨即帶動刀架旋轉(zhuǎn)到位，然后發(fā)信號使電機反轉(zhuǎn)鎖緊，使刀架換位，進行切削加工。螺母升降式零件多，但加力可靠，精度較高，許多刀架都利用這種原理設計。</p><p>　　圖3-1 螺旋轉(zhuǎn)位刀架</p><p>　　1-內(nèi)裝信號盤 2-刀架 3-端齒盤 4-電機

20、5-安全離合器</p><p>　?。?）數(shù)控車床方刀架 </p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣：有四個刀位，能裝夾六把不同的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)90`時，刀具變換一個刀位，但方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架夾緊。完成上述動作要求，有相應

21、的機構來實現(xiàn)。</p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架</b></p><p>　　轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架適用與盤類零件加工。在加工軸類零件時，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)刀架動作根據(jù)數(shù)控指令進行，由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥進行控制，其動作過程分為如下四個步驟：（1）、刀架抬起，（2）、刀架轉(zhuǎn)位、（3）、刀架壓緊，（4）、轉(zhuǎn)位液壓

22、缸復位。如果定位、壓緊動作正常，刀架會發(fā)出信號表示已完成換刀過程，可進行切削加工。</p><p>　?。?）盤形自動回轉(zhuǎn)刀架</p><p>　　盤形自動回轉(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)刀盤的外切刀可使用25mm*150mm標準刀具和刀桿截面為25mm*25mm的可調(diào)工具，C型可用尺寸為20mm*20mm*12

23、5mm的標準刀具。鏜刀桿直徑最大為32mm。該種刀架更換和對刀十分方便。刀位選擇由刷形選擇器進行，松開、夾緊位置檢測由微動開關控制。整個刀架控制是一個純電氣系統(tǒng)，結構簡單。</p><p>　?。?）車削中心的動力刀架</p><p>　　車削中心的動力刀架的刀盤上可以安裝各種非動力輔助刀夾（車刀夾、鏜刀夾、彈簧刀夾、莫氏刀柄），夾持刀具進行加工，還可安裝動力刀夾進行主動切削，配合主機完成

24、車、銑、鉆、鏜等各種復雜工序，實現(xiàn)加工程序自動化、高效化。該刀架采用端齒盤作為分度定位元件，刀架轉(zhuǎn)位由三相異步電機驅(qū)動，電動機內(nèi)部帶有制動機構，刀位由二進制絕對編碼起器識別，并可雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。動力刀具由交流伺服電機驅(qū)動，通過同步齒形帶、傳動軸、傳動齒輪、端面齒離合器將動力傳遞到動力刀夾，再通過刀夾內(nèi)部的齒輪傳動，刀具回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主動切削。</p><p>　　第三節(jié) 換刀工作原理</p>

25、<p>　　數(shù)控車床的刀架是車床自動換刀的機構，是車床上一個重要的部件。刀架具有很多種類。有霍爾元件檢測刀位的簡易刀架，有帶位置編碼可雙相換刀的自動刀架，有可帶動刀具的自動刀架，控制刀架旋轉(zhuǎn)有的使用普通異步電動機，有的使用伺服電極。有很多刀架的控制廠為車床提供各種各樣的刀架。每個廠家生產(chǎn)的刀架控制方法有所差別，就是同一廠家提供不同型號的刀架，其控制時序也不是百分百相同。</p><p>　　3.1數(shù)控

26、車床編碼器刀架換刀工作原理</p><p>　　在本課題中以六工位刀架為例，首先需要根據(jù)當前的刀具位置確定出刀架就近旋轉(zhuǎn)到目標刀位的方向，并啟動刀架電機按該方向旋轉(zhuǎn)，同時檢測有刀架位置編碼器信號發(fā)出的實際刀位和選通信號。當檢測到實際刀位等于目標位，且選通信號的下降沿出現(xiàn)時，PLC應用程序則控制預定位電磁鐵動作。這時PLC應用程序繼續(xù)監(jiān)控預定位傳感器的下降沿，在下降沿出現(xiàn)后，控制電機方向相反方向轉(zhuǎn)動，這時刀架進入鎖

27、緊過程。鎖緊過程啟動后，PLC應用程序監(jiān)控當前刀位以及選通信號的上升沿。一旦當前刀位等于目標刀位，且選通信號的上升沿出現(xiàn)時，控制預定位電磁鐵關閉，刀架電機停止，整個換刀過程完成。</p><p>　　另外應減少控制回路中滯后的中間環(huán)節(jié)，如刀架電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)不應在PLC數(shù)字輸出和接觸器之間通過繼電器接力控制，應采用24V直流接觸器直接控制，見圖3.1支流接觸器直接控制刀架電機。這樣才能保證預定位電磁鐵的動作時間和

28、刀架正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的切換時間。</p><p>　　圖3.1支流接觸器直接控制刀架電機</p><p>　　對于六工位自動回轉(zhuǎn)刀架來說，它最多裝有六把刀具，微機系統(tǒng)控制的任務，就是選中任意一把刀具，讓其回轉(zhuǎn)到工作位置。</p><p>　　3.2 編碼器真值表</p><p>　　3.3 刀架編碼器工作原理</p><p>

29、;　　碼盤、狹縫、發(fā)光組件和接收器組合在一起，就實現(xiàn)了刀架工位編碼器的光電轉(zhuǎn)換。</p><p>　　發(fā)光管與接收器分別布置在狹縫兩側(cè)，三者相對固定，發(fā)光管發(fā)出的紅光穿過狹縫上對應的小孔接收器接收，轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏鬏敵?，但由于狹縫和接收器之間還安裝有可轉(zhuǎn)碼盤，接收器能否被紅外光照射還取決與碼盤上透光的一段段圓環(huán)所處的角度位置。當碼盤上的透光去恰好位于狹縫上小孔位置時，接收管才能被光的照射輸出電流。接收器上是否有電流輸

30、出只取決與碼盤上的碼道和碼盤角度位置。而碼盤由于刀架同步運動，這樣就將刀架工位位置轉(zhuǎn)換為刀架編碼器的與刀架工位位置一一對應的BCD碼輸出。</p><p><b>　　3.4刀架轉(zhuǎn)位過程</b></p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控車床刀架式在普通車床六方位刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通六方位刀架一樣：有6個刀位，能夾持六把不同功能的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)60&

31、#176;時，刀架交換一個刀位，但方刀架回轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。下面就以六工位刀架為例來說明其結構與原理，如下圖3.2所示。 </p><p>　　圖3.2 盤行自動回轉(zhuǎn)刀架結構示意圖</p><p>　　1—刀架； 2、3—鼠牙盤； 4—滑塊； 5—蝸輪； 6—軸； 7—蝸桿 8,9,10—傳動齒輪； 11—電動機； 12—微動開關； 13—小軸；14—圓盤；15—

32、壓板； 16—調(diào)節(jié)鍥鐵</p><p>　　該刀架的工作過程為：刀架松開---刀架轉(zhuǎn)位---刀架定位鎖緊---刀架轉(zhuǎn)位結束。</p><p><b>　　1刀架松開</b></p><p>　　轉(zhuǎn)位開始時，電動機11開始轉(zhuǎn)動，通過齒輪8、9、10帶動蝸桿7旋轉(zhuǎn)，使渦輪5轉(zhuǎn)動。蝸輪內(nèi)孔有螺紋，與軸6上的螺紋配合。這時軸6不能回轉(zhuǎn)，當蝸輪轉(zhuǎn)動時，

33、使軸6沿軸向左移動，因為刀架1與軸6,活動鼠牙盤2是固定在一起的，所以刀盤和鼠牙盤也向左移動，鼠牙盤2和3脫開。</p><p><b>　　2刀架轉(zhuǎn)位</b></p><p>　　在軸6上有兩個對稱槽，內(nèi)裝滑塊4，在鼠牙盤脫開后，蝸輪轉(zhuǎn)到一定角度與蝸輪固定在一起的圓環(huán)14上的凸塊便碰到滑塊4，蝸輪便通過圓盤14上的凸塊帶動滑塊4，連同軸6、刀盤一起進行轉(zhuǎn)位。<

34、/p><p><b>　　3刀架定位鎖緊</b></p><p>　　當轉(zhuǎn)到要求位置后，刷形選位器發(fā)出信號，使電動機反轉(zhuǎn)，圓盤14上的凸塊與滑塊4脫離，不再帶動軸6轉(zhuǎn)動，蝸輪5與軸6上的螺紋使軸6右移，鼠牙盤2、3結合定位，電磁制動器通電，維持電動機軸上的反轉(zhuǎn)力矩，保證鼠牙盤之間有一定的壓緊力。</p><p><b>　　4刀架轉(zhuǎn)位結束

35、</b></p><p>　　最后電動機斷電，同時軸6右端的小軸13壓下微動開關12，發(fā)出轉(zhuǎn)位結束信號。刀具在刀盤上由壓板15及調(diào)節(jié)鍥鐵16來夾緊，更換刀具和對刀十分方便。刀架的選位由刷形選位器進行。松開、夾緊位置檢測則由微動開關12實行，整個刀架是一個純電氣系統(tǒng)，結構簡單。</p><p>　　第四節(jié) 數(shù)控車刀架電器控制系統(tǒng)設計</p><p>　　電

36、氣是機械的大腦，通過對電氣原理的設計可以執(zhí)行復雜的機械動作。本章主要講述的是數(shù)控刀架電氣知識，通過對編碼器、刀架的接線原理圖和具體的經(jīng)濟型刀架換刀過程的梯形圖介紹讓我們對刀架的電氣原理運用有更深一步的認識。</p><p>　　4.1刀架的控制和接口</p><p>　　控制部分主要采用可編程控制器進行控制，可以方便靈活的調(diào)整控制過程以及控制速度，檢測是否到所需要的刀位，我們采用編碼器進行

37、到位檢測，是否壓緊則采用行程開關進行檢測。</p><p>　　任何一個NC系統(tǒng)都有硬件和軟件兩部分組成，硬件是一個NC系統(tǒng)的基礎，其性能的好壞直接影響整個系統(tǒng)的工作性能，有了硬件，軟件才能有效進行。機床的數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下幾部分組成：</p><p>　　1）、中央處理單元部分CPU</p><p>　　2）、總線：包括數(shù)控總線部分，地址總線和控制總

38、線</p><p>　　3）、內(nèi)存：包括可編程序（ROM）和隨機讀寫內(nèi)存（PAM）</p><p>　　4）、I/O接口電路</p><p>　　CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其作用是進行資料運行處理和控制整個電路協(xié)調(diào)工作，使內(nèi)存用于存放系統(tǒng)軟件，應用程序和運行中所需的各種資料。I/O接口是系統(tǒng)與外界進行信息交換的橋梁，三線則是CPU與內(nèi)線接口以及其他能轉(zhuǎn)換電路的紐帶沒事

39、CPU與部分電路進行信息和通訊的必由之路。</p><p>　　4.2六工位刀架PLC接線原理圖</p><p>　　數(shù)控機床刀架是由機床PLC來進行控制，對于普通的六工位刀架來說，控制比較簡單，一般用于普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現(xiàn)刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確

40、進行，系統(tǒng)一般還要設置一些相應的系統(tǒng)參數(shù)來對換刀過程進行調(diào)整。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。</p><p>　　電動刀架為六工位，采用蝸桿蝸輪傳動，刀架電動機正轉(zhuǎn)實現(xiàn)刀架松開并進行分度，反轉(zhuǎn)進行鎖緊并定位。電動機的正反轉(zhuǎn)由接觸器KM6、KM7控制，刀架的松開和鎖緊靠微動行程開關SQ1進行檢測，刀架的分度由刀架電動機后端的角度編碼器進行檢測。具體控制電路如圖4-1所示。</p><

41、;p>　　(a)強電電路 （b）接觸器電路 （c）PLC輸入/輸出電路</p><p>　　圖4-1 刀架控制接線回路</p><p>　　圖中各器件的作用如下：</p><p>　?。?）自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：</p><p>　　PLC輸入信號： X2.1~X2.3：1~6號刀到

42、位信號輸入；</p><p>　　X2.4：熱繼電器信號輸入；</p><p>　　X2.5：行程到達信號輸入； </p><p>　　X2.6：角度編碼器位置選通信號輸入； X2.7：電源空開信號輸入； </p><p>　　PLC輸出信號： Y2.4：刀架正轉(zhuǎn)繼電器控制輸出；</p><p>　　Y2.5：刀架反

43、轉(zhuǎn)繼電器控制輸出。</p><p><b>　　電氣設計要求：</b></p><p>　　1)機床接收到換刀指令(程序的T碼指令)后，刀架電動機正轉(zhuǎn)進行松開并分度控制，分度過程中要有轉(zhuǎn)位時間的檢測，檢測時間設定為10s，每次分度時間超過10s系統(tǒng)就發(fā)出分度故障報警。</p><p>　　2)刀架分度并到位后，通過電動機反轉(zhuǎn)進行鎖緊和定位控制，

44、為了防止反轉(zhuǎn)時間過長導致電動機過熱，要求電動機反轉(zhuǎn)控制時間不得超過0.7s。</p><p>　　3)電動機正反轉(zhuǎn)控制過程中，還要求有正轉(zhuǎn)停止延時時間控制和反轉(zhuǎn)開始的延時時間控制。</p><p>　　4)自動換刀指令執(zhí)行后，要進行刀架鎖緊到位信號的檢測，只有檢測到該信號，才能完成T代碼功能。</p><p>　　5)自動換刀過程中，要求有電動機過載、短路及溫度過高

45、保護，并有相應的報警信息顯示。自動運行中，程序的T代碼錯誤(T=0或T>7)時相應有報警信息顯示。</p><p>　　4.3編程的基本步驟及基本編程</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)開發(fā)開始，確定控制對象（機床、NC、PLC）、確定控制對動作的規(guī)格，算出輸入、輸出點數(shù)，估計控制規(guī)模。</p><p>　　不同型號的PC具有不同的硬件組成和性能指標。他們的基

46、本I/O點數(shù)和擴展范圍、程序存儲容量往往差別很大。因此，在進行PLC程序設計之前，要對所用PC的型號、硬件配置（是否需要附加I/O板等）作出選擇。</p><p><b>　　1）輸入輸出點</b></p><p>　　輸入點是與機床側(cè)被控對象有關的按鈕、開關、繼電器和接觸器觸點等連接的輸入信號接口，以及由機床側(cè)直接連接到NC輸入信號接口。</p>&l

47、t;p>　　輸出點包括向機床側(cè)繼電器、指示燈等輸出信號接口。</p><p>　　設計者對被控對象的上述輸入、輸出信號要逐一確認，并分別計算出總的需要數(shù)量。選用的PC所具有的輸入、輸出點數(shù)應比計算出輸入、輸出點數(shù)稍多一些，以備可能追加和變更控制性能的需要。</p><p>　　2）存儲容量等其它指標</p><p>　　程序規(guī)模雖機床的復雜程度變化，設計者要根

48、據(jù)具體任務對程序規(guī)模作出估算，并據(jù)此確定合格的程序容量。</p><p>　?。?）制定接口規(guī)格，分配DI,DO,編制地址表。</p><p>　　根據(jù)選定PC的接口技術規(guī)格，設計和編制相關技術文件：輸入輸出信號電路原理圖，地址表，PC數(shù)據(jù)表。梯形圖中所用到的所有內(nèi)部和外部信號、信號地址、名稱、傳輸方向，與功能指令有關的設定數(shù)據(jù)，與信號有關的電氣元件等都反映在這些文件中。編制文件的設計員除

49、需要掌握所用CNC裝置和PC的技術性能外，還需要具備一定的電氣設計知識。</p><p>　　1）輸入輸出信號原理圖</p><p>　　與輸入信號有關的器件名稱、位置。如操作面板按鈕、工作臺行程限位開關、主軸準停傳感器、電機熱繼電器等。</p><p>　　輸出信號執(zhí)行元件（操作面板指示燈、中間繼電器線圈等）名稱、位置。</p><p>　

50、　輸入和輸出信號插座和插腳編號，或連接端子編號及其信號名稱、在PC中的地址。</p><p>　　輸入和輸出信號接線和工作電源。</p><p><b>　　2）地址表</b></p><p>　　輸入信號地址表，MT—PLC地址表。如X0000,X0002,X0004等均為輸入信號的8位地址。少數(shù)輸入信號的地址由CNC生產(chǎn)廠家定義，如急停輸入

51、信號EMS.M、進給軸零點返回減速信號XDEC.M、ZDEC.M等。</p><p>　　輸出信號地址表，PLC—MT地址表。如Y48,Y53,Y80等均為輸出信號的8位地址，字節(jié)的每位對應一個輸出信號接口，應附有該信號的連接器名稱和插腳編號。所有輸出信號名稱由設計者定義，并用縮寫英文字母表示。</p><p>　　PLC—CNC地址表。如G100.G111等8位地址。這些信號已由CNC廠

52、家定義，名稱和含義均已固定，用戶不得增刪和修改。</p><p>　　CNC—PLC地址表。如F148.F156等8位地址。這些信號已由CNC廠家定義，名稱和含義均已固定，用戶不得增刪和修改。</p><p><b>　　3）PC數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　如地址名稱為R300、R699等，該存儲區(qū)可全部用作內(nèi)部繼電器地址，也可由功能指

53、令參數(shù)設定?？梢匀我鈱⒄麄€存儲區(qū)域劃分成用于定時器、計數(shù)器、保持繼電器和數(shù)據(jù)表及內(nèi)部繼電器存儲區(qū)。</p><p><b>　?。?）編制梯形圖。</b></p><p>　　對一臺特定的數(shù)控機床，只要能滿足控制要求，對梯形圖的結構、規(guī)模并沒有硬性的規(guī)定，我們可以按思路和邏輯方案進行編程。但理想的梯形圖程序除能滿足機床的控制要求外，還應具有最少的步數(shù)、最短的處理時間和

54、易于理解的邏輯關系。</p><p>　?。?）順序程序的輸入、調(diào)試。</p><p>　　（5）系統(tǒng)運行（RAM）</p><p><b>　　。</b></p><p>　　4.4六工位刀架梯形圖</p><p>　　如圖為數(shù)控車床電動刀架PLC控制梯形圖，圖中的X2.1、X2.2、X2.3為

55、角度編碼器的實際刀號檢測輸入信號地址，X2.6為角度編碼器位置選通輸入信號(每次轉(zhuǎn)到位就接通)地址，通過常數(shù)定義指令(NUME)把刀架當前實際位置的刀號寫入到地址D302中。通過判別一致指令(COIN)把當前位置的刀號(D302中的數(shù)值)與程序的T碼選刀刀號(F26中的數(shù)值)進行判別，如果兩個數(shù)值相同，則T碼輔助功能結束(說明程序要的刀號與當前實際刀號一致)；如果兩個數(shù)值不相同，則進行R1.1的分度控制。通過判別指令(COIN)和比較指

56、令(COMP)與數(shù)字0和數(shù)字7進行比較，如果程序指令的T碼為0或大于等于7時，系統(tǒng)要有T代碼錯誤報警信息顯示，同時停止刀架分度指令的輸出。當程序指令的T碼與刀架實際刀號不一致時，系統(tǒng)發(fā)出刀架分度指令(繼電器R0.3為“1”)，刀架電動機正轉(zhuǎn)(輸入繼電器Y2.4為“1”)，通過蝸桿蝸輪傳動松開鎖緊凸輪，凸輪帶動刀盤轉(zhuǎn)位，同時角度編碼器發(fā)出轉(zhuǎn)位信號(X2.1、X2.2、X2.3)，當?shù)都苻D(zhuǎn)到換刀位置，系統(tǒng)判別一致指令(COIN)信號R0.0

57、為“1”，發(fā)出刀架分度到位信號(繼電器R0.</p><p><b>　　第五節(jié) 小結</b></p><p>　　這次課程設計讓我更加熟悉了從理論到實踐的跨越。從當初的查閱資料，到現(xiàn)在的論文完成，這中間有很多值得回味的地方。</p><p>　　本文從數(shù)控車床刀架的概況、刀架的PMC控制等方面，分析了數(shù)控車床的換刀過程及其原理，本文應用FAN

58、UC專用PMC功能指令給出了部分控制程序。把書本上的知識運用到實踐中去，也是我完成這次設計最大的感觸。它們的共同點都是用所學有限的基礎知識加上自己的實踐去豐富自己，成就自我。</p><p>　　從這次課程設計的開始到完成，就確定了方向去找資料，在這個過程中，不僅僅是復習了以前所學到的知識，鞏固以前學的知識，更接觸了更多的知識，比如說，讓我明白了編碼器的工作原理，第一次真正把所學用到實踐中去。都說學以致用，在這個

59、過程中充實的知識印象深刻。</p><p>　　不管學過的還是沒學過的，的確感覺困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)價值。有些東西以為學會了，但到用到的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有真正會用的時候才是真的學會了。</p><p>　　參 考 文 獻</p><p>　　[1] 鄧三鵬. 數(shù)控機床結構及維修[M

60、]. 北京：國防工業(yè)出版社，2011.</p><p>　　[2] 蔣麗.數(shù)控原理及系統(tǒng)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011.</p><p>　　[3] 張鳳珊,祖龍起.電氣控制及可編程序控制器[M].中國輕工業(yè)出版社2003.</p><p>　　[4] 袁任光.可編程控制器(PC)應用技術與實例[M].廣州:華南理工大學出版社，2001.</p>