【正文】 mate MA 等。 數(shù)控車床主要由主軸箱、床鞍、尾架、刀架、對刀儀、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)及數(shù)控裝置組成。數(shù)控車床的出現(xiàn)對提高生產(chǎn)率改善產(chǎn)品質量以及改善勞動條件等發(fā)揮了重要的作用。為了進一步壓縮非切削時間，數(shù)控機床正朝著一臺機床在一次裝夾中完成多工序加工的發(fā)展方向。在這類 多工序的數(shù)控機床中必須帶有自動換刀裝置，在多工序數(shù)控機床出現(xiàn)之后，又逐步發(fā)展和完善了各類回轉刀具的自動更換裝置，擴大了換刀數(shù)量，以便有可能實現(xiàn)更復雜的換刀操作。 在自動換刀數(shù)控機床上，自動換刀裝置應滿足換刀時間短，刀具重復定位精度高，足夠的刀具儲存量，換刀安全可靠等要求。各類機床的換刀裝置主要取決于機床的型式、工藝范圍及刀具的數(shù)量和種類等。 自動換刀的形式主要有回轉刀架換刀、主軸頭轉位換刀和帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)。傳統(tǒng)的車床例如 CA6140 的刀架上只能裝一把刀，換刀的速度慢，換刀后還須重新對刀，并且精度不高， 生產(chǎn)效率低，不能適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對機床的換刀裝置進行改進，數(shù)控車床上使用的自動回轉刀架是一種最簡單的換刀裝置，自動回轉刀架是在一定的空間范圍內，能執(zhí)行自動松開、轉位、精密定位等一系列動作的一種機構。 根據(jù)加工對象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式。 本課題的研究意義 （ 1）掌握了刀架的控制原理，熟悉了刀架的工作過程。 浙江機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 4 （ 2）了解刀架在工作過程中遇到的一些故障，能 對一些簡單的故障進行處理。 （ 3）使自己進一步了解 FANUC 數(shù)控機床，初步掌握了解決機 床問題的一些方法，為以后的工作奠定了基礎。 設計 內容 （ 1）測繪 FANUC 數(shù)控車床的電氣原理圖，接線圖。 1）主電路原理圖 . 2）電動刀架原理圖 . 3）控制電路原理圖 . 4）機床輸入信號原理圖 . （ 2）設計 FANUC 數(shù)控車床刀架的控制系統(tǒng)（選型、計算） 1）選擇四工位刀架 . 2）刀架電氣控制。刀架電氣控制組成部分包括電源、變壓器、整流電路、CNC、 PLC 輸入 /輸出板、接觸器和中間繼電器。刀架電氣控制通電過程：電源 斷路器 (QF1)斷路器（ QF2） 變壓器 整流電路 接觸器 (KM KM2)刀架正 反轉。 3） PLC 控制。 PLC 對控制刀架的 I/O 進行邏輯處理和運算，以實現(xiàn)刀架的順序控制。 （ 3）有關機床參數(shù)。 1）換刀超時時間，刀具鎖緊時間，正轉延時時間的設定。 2）刀架控制相關 PMC 指令。 CODB 刀架刀位信號處理； COMPB 一致性比較指令； MOVE 邏輯乘數(shù)據(jù)傳送指令。 （ 4） PLC 程序設計 1）刀架電動機的轉動由 PLC數(shù)字輸出控制。通過 PLC 的數(shù)字輸出，控制直流繼電器，繼電器再驅動交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動機正轉或反轉。 2）當 PLC 應用程序由數(shù)控系統(tǒng)的信號接口或從機床控制面板得到換刀指令后，控制刀架電動機正轉，同時通過 PLC 的數(shù)字輸入監(jiān)控刀架的實際位置。如果刀架的實際位置已處于指令位置， PLC 應用程序控制刀架電動機反轉鎖緊，并啟動延時控制。延時時間到達后，刀架反轉停止，換刀過程結束。 浙江機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 5 第 2章 數(shù)控 刀架電氣控制系統(tǒng)設計 數(shù)控機床的組成 數(shù)控機床是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床，既包括 NC 機床，也包括 CNC 機床。數(shù)字控制機床（ Numerical Controlled Machine Tool） ，簡稱 NC機床。數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它能控制機床的運動和加工過程。計算機數(shù)控機床（ Computerized Numerical Controlled Machine Tool） ，簡稱 CNC 機床，是利用具有專門存儲程序輸入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置控制主運動的變數(shù)、起停、進給運動的方向、速度和位移大小，以及諸如刀具的選擇、交換、工件夾緊、松開和冷卻的起、停等動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格按數(shù)控程序的要求進行。 數(shù)控機床由數(shù)控系統(tǒng)模塊、主軸控制模塊、伺服驅動模塊，傳感器警示燈、電子器件、電源模塊、電動刀架模塊、冷卻系統(tǒng)模塊、接線端子等組成。采用開放式和拆裝式設計，可以進行數(shù)控機床電氣控制部件的組裝、接線、 PMC 編程、故障診斷和調試。 數(shù)控車床的組成部件： 圖 21 數(shù)控車床組成 圖 浙江機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 6 霍爾原理及在刀架中運用的簡單概述 霍爾效應與工作原理 所 謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應是 1879 年被美國物理學家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側面會出現(xiàn)橫向電位差。半導體中的霍爾效應比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應。 由于通電導線周圍 存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導線電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。 若把霍爾元件置于電場強度為 E、磁場強度為 H 的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流 I，元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差與電場強度 E 成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，則電磁場的功率密度瞬時值 P可由 P=EH確定。 利用這種方法可以構成霍爾功率傳感器。 如果把霍爾元件集成的開關按預定位置有規(guī)律地布置 在物體上，當裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動速度。 霍爾元件應用霍爾效應的半導體 霍爾效應的廣泛運用 霍爾效應在應用技術中特別重要。如果對位于磁場 (B)中的導體 (d)施加一個電壓 (Iv)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產(chǎn)生另一個電壓 (UH)，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應。根據(jù)霍爾效應做成的霍爾器件，就 是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關的功能。 訖今為止，已在現(xiàn)代汽車上廣泛應用的霍爾器件有：在分電器上作信號傳感器、 ABS 系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動機轉速及曲軸浙江機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 7 角度傳感器、各種開關，等等。 霍爾效應是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應是 1879 年被美國物理學家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側 面會出現(xiàn)橫向電位差。半導體中的霍爾效應比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應。 精度是一臺數(shù)控機床的生命，假如機床喪失了精度也就喪失了加工生產(chǎn)的意義了，數(shù)控機床精度的保障很大一部分源于霍爾元件的檢測精準性。 在數(shù)控機床上常用到的是霍爾接近開光： 霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應而使開關內部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近