數控車(chē)床自動(dòng)回轉刀架控制系統簡(jiǎn)介論文
摘 要:
由于經(jīng)濟型數控車(chē)床是我國當前數控車(chē)床的主流產(chǎn)品,所以對其自動(dòng)回轉刀架的研究是很有必要的。安裝自動(dòng)回轉刀架可以減少加工誤差,縮短輔助時(shí)間還可以一次完成多工序的加工。本文簡(jiǎn)單的介紹了一種自動(dòng)回轉刀架的設計,希望對相關(guān)人員有所幫助。
關(guān)鍵詞:
數控車(chē)床 回轉刀架 正轉 反轉 PLC
中圖分類(lèi)號:
TG519.1
文獻標識碼:
A
文章編號:
1007-9416(2011)03-0012-01
數控機床是一種機電一體化產(chǎn)品,其綜合了自動(dòng)控制、電子計算機、自動(dòng)檢測及精密機械等方面的技術(shù)。該系統通過(guò)處理相應的指令程序,可以自東完成信息的輸入、譯碼和運算,從而完成控制機床運動(dòng)和加工的過(guò)程。數控機床與普通車(chē)床相比,具有加工精度高,質(zhì)量穩定、適應性、效率高、操作勞動(dòng)強度低等優(yōu)點(diǎn)。
經(jīng)濟型數控車(chē)床是我國當前數控車(chē)床的主流產(chǎn)品,主要是因為其價(jià)格低廉,設備費用投入較少。我國已有十余家企業(yè)生產(chǎn)規模達到年產(chǎn)千臺以上。
經(jīng)濟型數控車(chē)床比較適合目前國內市場(chǎng)的需要,所謂的經(jīng)濟型數控機床就是在普通的機床上面加裝數控系統的自動(dòng)化機床。經(jīng)濟型數控機床主要依靠控制系統精度和機床本身的機械傳動(dòng)精度這兩方面來(lái)保證和提高被加工零件的精度。由于數控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統必須對進(jìn)給位移的位置和速度同時(shí)實(shí)現自動(dòng)控制,所以,數控車(chē)床與普通臥室車(chē)床相比,應具有更好的精度,以確保機械傳動(dòng)系統的傳動(dòng)精度和工作穩定性。
經(jīng)濟型數控車(chē)床為了能在工件的一次裝夾中完成多工序加工,減少多次安裝所引起的加工誤差,縮短輔助時(shí)間,必須帶有自動(dòng)回轉刀架。自動(dòng)回轉刀架一般四工位六工位和八工位這幾種形式。根據機械定位方式的不同,自動(dòng)回轉刀架可分為三齒盤(pán)定位型和端齒盤(pán)定位型等。
根據安裝方式的不同,自動(dòng)回轉刀架可分為臥式和立式兩種。
其中端齒盤(pán)定位型雖然結構較簡(jiǎn)單,但是換刀時(shí)刀架需抬起,換刀速度較慢且密封性較差。三齒盤(pán)定位型又叫免抬型相對而言結構較復雜,但其換刀時(shí)刀架不抬起,因此換刀時(shí)速度快且密封性好。
自動(dòng)回轉刀架為了更好的承受加工時(shí)的切削抗力,在結構上必須要求有良好的剛性和強度。自動(dòng)回轉刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構以保證轉位具有高的重復定位精度。自動(dòng)回轉刀架的自動(dòng)換刀由控制系統和驅動(dòng)電路來(lái)實(shí)現的。
1、自動(dòng)回轉刀架工作過(guò)程
電動(dòng)刀架由機械換刀機構、電動(dòng)機、發(fā)訊盤(pán)等組成。系統發(fā)出換刀信號時(shí),刀架電機正轉,通過(guò)升降機構和減速機構將刀體上升至一定位置,離合盤(pán)帶動(dòng)上刀體旋轉到所選擇刀位,這時(shí)發(fā)訊盤(pán)發(fā)出到位到位的信號,此時(shí)刀架電機反轉,完成初定為以后上刀體下降,齒牙盤(pán)嚙合,完成精確定位,并通過(guò)升降機構鎖緊刀架。
2、控制系統設計
此次控制設計的是采用PLC來(lái)實(shí)現的刀架換刀過(guò)程。PLC對控制刀架的I/O進(jìn)行邏輯處理和運算,以實(shí)現刀架的順序控制。系統還要設計一些相應的參數對換刀過(guò)程進(jìn)行調整來(lái)保證換刀能正確進(jìn)行。此次設計采用的是西門(mén)子S7-200編程軟件進(jìn)行程序設計。
2.1 控制電路硬件
刀架電氣控制部分的主電路主要是通過(guò)控制刀架電機的正轉和反轉來(lái)控制刀架的正轉和反轉。刀架控制的PLC輸入輸出控制回路中每把道具都有一個(gè)固定的刀號,通過(guò)PNP型霍爾開(kāi)關(guān)并接一電阻進(jìn)行到位檢測。
2.2 PLC控制流程
數控刀架換刀有手動(dòng)換刀和通過(guò)T指令進(jìn)行自動(dòng)換刀兩種模式。手動(dòng)換刀是指將機床調到手動(dòng)狀態(tài),通過(guò)刀位選擇按鍵進(jìn)行目的刀位選擇,有的系統是利用記數的形式來(lái)實(shí)現,例如通過(guò)檢測刀位選擇信號的狀態(tài),如果按下刀位選擇按鍵,計數器的數值發(fā)生改變,系統選擇也會(huì )發(fā)生相應的改變;有的系統是利用波段開(kāi)關(guān)的形式進(jìn)行實(shí)現,比如說(shuō)也可以采用單鍵換刀,一個(gè)短促的按鍵可以換下一個(gè)刀位。T指令換刀是直接通過(guò)編程刀號作為目的刀位進(jìn)行換刀。刀架電機順時(shí)針旋轉時(shí)為選刀過(guò)程,逆時(shí)針旋轉時(shí)為鎖緊過(guò)程,選刀監控時(shí)間和鎖緊監控時(shí)間由PLC定時(shí)器決定。
2.3 PLC控制程序
PLC程序部分包括換刀號或編程刀號的讀入、刀位判斷比較、正轉尋刀監控及反轉鎖緊延時(shí)監控等。由于篇幅的限制,在此只介紹自動(dòng)換刀過(guò)程。
自動(dòng)換刀的PLC控制系統,采用字節傳送指令將當前刀位開(kāi)關(guān)信號轉換成當前刀號存放到繼電器中,在T選通信號的作用下將當前刀號和指令刀號進(jìn)行比較,如果不相等則置位,刀架電機開(kāi)始正向旋轉;刀架在正向旋轉的過(guò)程中不停的對刀位輸入信號進(jìn)行檢測,刀架中的每把刀具各有一個(gè)霍爾位置檢測開(kāi)關(guān),各個(gè)刀具按順序依次經(jīng)過(guò)發(fā)磁體位置產(chǎn)生相應的刀位信號。
當產(chǎn)生的刀位信號和指令刀號相一致的時(shí)候,PLC認為所選刀具已經(jīng)到位。刀具到位以后,刀架仍繼續正向旋轉一段時(shí)間,這一時(shí)間由時(shí)間繼電器來(lái)設定,不能太長(cháng),過(guò)長(cháng)會(huì )造成手動(dòng)或自動(dòng)換刀時(shí)目的刀位不正確,過(guò)短會(huì )造成有些刀架換不到位,特別是手動(dòng)換刀時(shí)會(huì )因為找不到下一個(gè)刀位而在原位轉換,這個(gè)時(shí)間的設定在調試時(shí)要根據情況具體調定。
自動(dòng)換刀時(shí)延時(shí)一定時(shí)間以后,電機停止正向旋轉,刀架開(kāi)始反轉,其實(shí)就是刀架鎖緊的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程會(huì )延續一段時(shí)間,直到刀架鎖緊到位停止,但反轉時(shí)間也不宜過(guò)長(cháng)或過(guò)短。過(guò)長(cháng)有可能燒壞電機或造成電機過(guò)熱空開(kāi)跳閘,時(shí)間過(guò)短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以后,整個(gè)換刀過(guò)程結束。
當然,在設計中還要考慮一些保護和安全因素,如刀架電動(dòng)機長(cháng)時(shí)間旋轉,而檢測不到刀位信號,則認為刀架出現故障,立即停止刀架電動(dòng)機,以防止將其損壞并報警提示;刀架電動(dòng)機過(guò)熱報警時(shí),停止換刀過(guò)程,并禁止自動(dòng)加工等。
3、結論
回轉刀架在數控車(chē)床中占有重要地位�；剞D刀架如果轉位不到位或又很大誤差,會(huì )使加工的工件報廢。因此在設計時(shí)除了結構的合理之外,還綜合考慮了精度等。刀架的回轉精度用步進(jìn)電機控制,因此選用的步進(jìn)電機的步距角是受刀架精度影響的。
參考文獻
[1] 周萬(wàn)珍,高鴻斌.《PLC分析與設計應用》.電子工業(yè)出版社,2004.
[2] 余雷聲.《電氣控制與PLC應用》.北京機械工業(yè)出版社,2002.
[2] 余雷聲.《PLC在數控機床控制系統的應用與開(kāi)發(fā)》.制造業(yè)自動(dòng)化,2009.
【數控車(chē)床自動(dòng)回轉刀架控制系統簡(jiǎn)介論文】相關(guān)文章：
電氣自動(dòng)化論文06-08
電氣自動(dòng)化的論文06-21
電氣自動(dòng)化plc論文05-17
電氣工程自動(dòng)化的論文05-15
數控車(chē)床金工實(shí)習心得11-23
數控車(chē)床加工操作技巧08-14
數控車(chē)床使用心得10-31