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數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架控制系統(tǒng)簡介論文
摘 要:
由于經(jīng)濟型數(shù)控車床是我國當(dāng)前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品,所以對其自動回轉(zhuǎn)刀架的研究是很有必要的。安裝自動回轉(zhuǎn)刀架可以減少加工誤差,縮短輔助時間還可以一次完成多工序的加工。本文簡單的介紹了一種自動回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計,希望對相關(guān)人員有所幫助。
關(guān)鍵詞:
數(shù)控車床 回轉(zhuǎn)刀架 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) PLC
中圖分類號:
TG519.1
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:
A
文章編號:
1007-9416(2011)03-0012-01
數(shù)控機床是一種機電一體化產(chǎn)品,其綜合了自動控制、電子計算機、自動檢測及精密機械等方面的技術(shù)。該系統(tǒng)通過處理相應(yīng)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和加工的過程。數(shù)控機床與普通車床相比,具有加工精度高,質(zhì)量穩(wěn)定、適應(yīng)性、效率高、操作勞動強度低等優(yōu)點。
經(jīng)濟型數(shù)控車床是我國當(dāng)前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品,主要是因為其價格低廉,設(shè)備費用投入較少。我國已有十余家企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到年產(chǎn)千臺以上。
經(jīng)濟型數(shù)控車床比較適合目前國內(nèi)市場的需要,所謂的經(jīng)濟型數(shù)控機床就是在普通的機床上面加裝數(shù)控系統(tǒng)的自動化機床。經(jīng)濟型數(shù)控機床主要依靠控制系統(tǒng)精度和機床本身的機械傳動精度這兩方面來保證和提高被加工零件的精度。由于數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)必須對進(jìn)給位移的位置和速度同時實現(xiàn)自動控制,所以,數(shù)控車床與普通臥室車床相比,應(yīng)具有更好的精度,以確保機械傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性。
經(jīng)濟型數(shù)控車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,縮短輔助時間,必須帶有自動回轉(zhuǎn)刀架。自動回轉(zhuǎn)刀架一般四工位六工位和八工位這幾種形式。根據(jù)機械定位方式的不同,自動回轉(zhuǎn)刀架可分為三齒盤定位型和端齒盤定位型等。
根據(jù)安裝方式的不同,自動回轉(zhuǎn)刀架可分為臥式和立式兩種。
其中端齒盤定位型雖然結(jié)構(gòu)較簡單,但是換刀時刀架需抬起,換刀速度較慢且密封性較差。三齒盤定位型又叫免抬型相對而言結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,但其換刀時刀架不抬起,因此換刀時速度快且密封性好。
自動回轉(zhuǎn)刀架為了更好的承受加工時的切削抗力,在結(jié)構(gòu)上必須要求有良好的剛性和強度。自動回轉(zhuǎn)刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)以保證轉(zhuǎn)位具有高的重復(fù)定位精度。自動回轉(zhuǎn)刀架的自動換刀由控制系統(tǒng)和驅(qū)動電路來實現(xiàn)的。
1、自動回轉(zhuǎn)刀架工作過程
電動刀架由機械換刀機構(gòu)、電動機、發(fā)訊盤等組成。系統(tǒng)發(fā)出換刀信號時,刀架電機正轉(zhuǎn),通過升降機構(gòu)和減速機構(gòu)將刀體上升至一定位置,離合盤帶動上刀體旋轉(zhuǎn)到所選擇刀位,這時發(fā)訊盤發(fā)出到位到位的信號,此時刀架電機反轉(zhuǎn),完成初定為以后上刀體下降,齒牙盤嚙合,完成精確定位,并通過升降機構(gòu)鎖緊刀架。
2、控制系統(tǒng)設(shè)計
此次控制設(shè)計的是采用PLC來實現(xiàn)的刀架換刀過程。PLC對控制刀架的I/O進(jìn)行邏輯處理和運算,以實現(xiàn)刀架的順序控制。系統(tǒng)還要設(shè)計一些相應(yīng)的參數(shù)對換刀過程進(jìn)行調(diào)整來保證換刀能正確進(jìn)行。此次設(shè)計采用的是西門子S7-200編程軟件進(jìn)行程序設(shè)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控制刀架電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來控制刀架的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。刀架控制的PLC輸入輸出控制回路中每把道具都有一個固定的刀號,通過PNP型霍爾開關(guān)并接一電阻進(jìn)行到位檢測。
2.2 PLC控制流程
數(shù)控刀架換刀有手動換刀和通過T指令進(jìn)行自動換刀兩種模式。手動換刀是指將機床調(diào)到手動狀態(tài),通過刀位選擇按鍵進(jìn)行目的刀位選擇,有的系統(tǒng)是利用記數(shù)的形式來實現(xiàn),例如通過檢測刀位選擇信號的狀態(tài),如果按下刀位選擇按鍵,計數(shù)器的數(shù)值發(fā)生改變,系統(tǒng)選擇也會發(fā)生相應(yīng)的改變;有的系統(tǒng)是利用波段開關(guān)的形式進(jìn)行實現(xiàn),比如說也可以采用單鍵換刀,一個短促的按鍵可以換下一個刀位。T指令換刀是直接通過編程刀號作為目的刀位進(jìn)行換刀。刀架電機順時針旋轉(zhuǎn)時為選刀過程,逆時針旋轉(zhuǎn)時為鎖緊過程,選刀監(jiān)控時間和鎖緊監(jiān)控時間由PLC定時器決定。
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(zhuǎn)尋刀監(jiān)控及反轉(zhuǎn)鎖緊延時監(jiān)控等。由于篇幅的限制,在此只介紹自動換刀過程。
自動換刀的PLC控制系統(tǒng),采用字節(jié)傳送指令將當(dāng)前刀位開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成當(dāng)前刀號存放到繼電器中,在T選通信號的作用下將當(dāng)前刀號和指令刀號進(jìn)行比較,如果不相等則置位,刀架電機開始正向旋轉(zhuǎn);刀架在正向旋轉(zhuǎn)的過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霍爾位置檢測開關(guān),各個刀具按順序依次經(jīng)過發(fā)磁體位置產(chǎn)生相應(yīng)的刀位信號。
當(dāng)產(chǎn)生的刀位信號和指令刀號相一致的時候,PLC認(rèn)為所選刀具已經(jīng)到位。刀具到位以后,刀架仍繼續(xù)正向旋轉(zhuǎn)一段時間,這一時間由時間繼電器來設(shè)定,不能太長,過長會造成手動或自動換刀時目的刀位不正確,過短會造成有些刀架換不到位,特別是手動換刀時會因為找不到下一個刀位而在原位轉(zhuǎn)換,這個時間的設(shè)定在調(diào)試時要根據(jù)情況具體調(diào)定。
自動換刀時延時一定時間以后,電機停止正向旋轉(zhuǎn),刀架開始反轉(zhuǎn),其實就是刀架鎖緊的過程,這個過程會延續(xù)一段時間,直到刀架鎖緊到位停止,但反轉(zhuǎn)時間也不宜過長或過短。過長有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘,時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以后,整個換刀過程結(jié)束。
當(dāng)然,在設(shè)計中還要考慮一些保護和安全因素,如刀架電動機長時間旋轉(zhuǎn),而檢測不到刀位信號,則認(rèn)為刀架出現(xiàn)故障,立即停止刀架電動機,以防止將其損壞并報警提示;刀架電動機過熱報警時,停止換刀過程,并禁止自動加工等。
3、結(jié)論
回轉(zhuǎn)刀架在數(shù)控車床中占有重要地位�；剞D(zhuǎn)刀架如果轉(zhuǎn)位不到位或又很大誤差,會使加工的工件報廢。因此在設(shè)計時除了結(jié)構(gòu)的合理之外,還綜合考慮了精度等。刀架的回轉(zhuǎn)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(xiàn)
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