【正文】 進數(shù)控系統(tǒng)技術，從美、日、德等引進數(shù)控機床先進技術和合作，合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。 數(shù)控機床發(fā)展趨勢1. 搞速化、高精度化、高可靠性質量、效率是先進制造技術的主體。高可靠性：一般數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于數(shù)控設備的可靠性在一個數(shù)量級以上。4. 柔性化、集成化為適應制造自動化的發(fā)展，向FMC、FMS、CIMS提供基礎設備，要求數(shù)控系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能，而且還能夠具備自動測量，自動上下料，自動換刀，自動誤差補償，自動診斷，進線和聯(lián)網(wǎng)功能，一句用戶的不同要求，可方便地靈活配置及集成。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原理而設計。2. 性能強，性能價格比高一臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。PLC有較強的帶負載能力，可以直接驅動一般的電磁閥和小型交流接觸器。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，PLC外部僅剩下與輸入和輸出的有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸電接觸不良造成的故障大為減少。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。6. 維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 可編程控制器的應用領域PLC已經(jīng)已經(jīng)廣泛地應用在很多的工業(yè)部門，隨著其性能的價格比的不斷提高，PLC的應用范圍不斷擴大，主要有一下幾個方面：1. 數(shù)字量邏輯控制PLC用“與”、“或”、“非”等邏輯控制指令來實現(xiàn)觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進行組合邏輯控制、定時控制欲順序邏輯控制。3. 閉環(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。4. 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學運算（包括整數(shù)運算、浮點數(shù)運算、函數(shù)運算、字邏輯運算，以及求反、求補、循環(huán)和移位等）、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。 可編程邏輯控制器的發(fā)展趨勢從當前產(chǎn)品技術性能來看，PLC發(fā)展趨勢仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。2 性能的提高。智能模塊要有模擬量I/O，PID回路控制，智能I/O的應用，使過程控制功能增強。大型PLC采用功能很強的微處理器和大容量存儲器，將邏輯控制，模擬量控制，數(shù)字運算和通訊功能緊密結合在一起。. 課題的研究意義自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。本文對數(shù)控機床自動換刀裝置進行研究，不僅提升數(shù)控機床的工作效率，而且通過對其結構的研究，使得在可行的范圍內降低整機的成為可能，對實踐具有重要的指導意義。由于有了刀庫，機床只要一個固定主軸夾持刀具，有利于提高主軸剛度。由于在換刀過程中刀具需要在多個部件之間進行轉換，所以各部件的動作必需準確協(xié)調。刀庫不承受切削加工的作用力，它的工作條件比較好。另外，還常需要清潔刀柄及刀孔、刀座的裝置，因而結構復雜，換刀時間一般也比較長。但有些動作如進行新舊刀具交換所需要的“換刀時間”，則可基本上由機床設計者所決定。這種傳動方式，不僅在鏈式刀庫中采用，在其他形式的刀庫傳動中，也多采用。這時處于機械手抓刀位置的刀套，編號為1好，然后依次編上其他刀號。為了確保刀套準確地停在換刀位置上，需要采取如下措施：（1）定位盤準停方式，由液壓缸推動的定位銷插入定位盤的定位槽內，以實現(xiàn)刀套的準停，或采取定位塊進行快速定位。（3）傳動時要消除傳動間隙。僅增加鏈條長度即可增加刀具數(shù)，可以不增加圓周速度，其轉動慣量不像盤式刀庫增加的那樣大。目前大量的刀庫安裝在機床立柱的頂面或側面。為增加刀庫空間利用率，可采用雙環(huán)或多環(huán)排列刀具的形式，但圓盤直徑增大，轉動慣量就增加，選刀時間也較長。加工中心換刀機械手的種類繁多，可以說每個廠家都推出自己的獨特的換刀機械手，在加工中心的自動換刀系統(tǒng)中，是機械手具體執(zhí)行刀具的自動更換，對其要求是迅速可靠、準確協(xié)調。 雙臂回轉式機械手這種機械手的兩臂各有一個卡爪，可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，在回轉180176。卸刀手完成往主軸上取下“舊刀”歸回刀庫，裝刀機械手執(zhí)行從刀庫取出“新刀”裝入主軸。 ATC的作用加工中心與一般數(shù)控機床的顯著區(qū)別是具有對零件進行多工序加工的能力，即能在一次裝夾中自動完成銑、鏜、擴、攻螺紋和內槽加工等，其之所以有這種加工能力就是因為它有一套自動換刀裝置。供換刀機械手完成新舊刀具的交換。驅動裝置則是使刀庫和機械手實現(xiàn)其功能的裝置，一般由步進電機或液壓（或氣液機構）或凸輪機構組成。3. 刀具的選擇方式（1）順序選擇 將刀具按加工工序的順序，一次放人刀庫的每一個刀座內。刀具編碼或到套編碼需要在刀具或到套上安裝用于識別的編碼條，一般都是根據(jù)二進制編碼的原理進行編碼。刀庫上裝有位置檢測裝置，可獲得每個刀套的位置。在梯形圖中根據(jù)指令的T瑪進行運算比較厚輸出角度和速度指令到考庫伺服驅動刀庫伺服電機。這種方式需要足夠的液壓動力和電磁閥刀庫旋轉速度可通過節(jié)流閥調整。 機械手1. 機械手的功能機械手是執(zhí)行刀庫和主軸之間換刀動作的裝置。常用于不需頻繁換刀的大型臥式加工中心。 夾抓類型根據(jù)爪刀柄在換刀機構刀臂上的夾持方式可分為固定爪、活動爪、單夾爪、雙夾爪、彈簧爪、動力爪等類。刀面有多種規(guī)格，常用的有ISO標準的40號、45號、50號，個別的還有35號和30號。機械手將刀具從刀庫中取出送至機床主軸上，然后將用過的舊刀送回刀庫。使刀具軸線與主軸軸線平行，如圖b所示。機械手拔刀待主軸上自動夾緊機構松開刀具后，機械手下降，同時拔出主軸上和刀庫上的刀具，如圖d所示。機械手順時針轉75176。準備下一次選刀,如圖h所示。 PLC的基本結構1. CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編輯器。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC 24V 電源，驅動PLC負載的直流電源一般由用戶提供。在讀取輸入階段，PLC把所有外部電路把所有外部數(shù)字量輸入電路的0/1狀態(tài)讀入輸入過程的映像寄存器。在RUN模式的程序執(zhí)行階段，如果沒有跳轉指令，CPU從第一條指令開始，逐條順序得地執(zhí)行用戶程序。3. 通信處理在處理通信請求階段，CPU處理通信接口和智能模塊接收到的信息，例如讀取智能模塊的信息并放在緩沖區(qū)，子適當?shù)臅r候將信息傳送給通信請求方。若梯形圖中輸出點的線圈“斷電”，對應的輸出過程映像寄存器中存放的二進制數(shù)為0，將它送到繼電器型輸出模塊，對應的u影見繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。用立即I/O指令來改寫輸出點時，相應的輸出過程映像寄存器的值被更新。IEC611313詳細地說明了句法，語義和下述5種編程語言（見圖31）圖31 PLC編程語言1） 順序功能（Sequential Function Chart，SFC）。5） 結構文本（Structured Text，ST）。2. 梯形圖梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。線圈通常代表邏輯輸出結果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內部的標志位等。如圖32中的控制邏輯與圖33中的相同。與梯形圖相比，他能實現(xiàn)復雜的算術運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。主程序通過指令控制整個應用程序的執(zhí)行，每個掃描周期都要執(zhí)行一次主程序。同一個子程序可以在不同的地方多次調用。中斷程序不是有用戶用戶程序調用。第四章 PLC控制系統(tǒng)設計 PLC 實現(xiàn)隨機換刀 在隨機換刀控制中，換刀的位置是隨機的，刀具選擇指令與刀套編號無關，是隨機變動的，指令僅以刀具自身的直接編號為目標。取刀既是主軸上無刀具，將目標刀具由刀庫取刀主軸上。Z軸進入換刀準備位置。主軸緊刀。z軸進入換刀位置，主軸準停，刀庫進入換刀位置。換刀控制的基本約定：盤式刀庫采用固定刀位，即刀具號就是刀庫位置號。換刀控制部件包括：換刀固定循環(huán)和換刀PLC子程序,以及液壓缸的液壓原理圖。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出T代碼指令給PLC，經(jīng)PLC譯碼后在數(shù)據(jù)表中檢索，找到T代碼指定到新刀號所在的數(shù)據(jù)表地址，換刀起動，并設定新刀號內存。然后看設定值VW12是否等于現(xiàn)值VW10，等于，；不等于的話，然后返回差值VW14是否小于等于2，反復循環(huán)。4）為提高換刀效率，當指定刀具號轉至距取到位置相差兩個刀號位置時，刀庫要減速。當復位按鈕按下后，1送VW012，發(fā)出1換刀命令。由各種開關提供控制信號，這些個信號通過PLC轉化為控制信號。液壓泵是液壓系統(tǒng)中提供一定流量和壓力的液壓油原動力，它是每個液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，合理的選擇液壓泵對也降低液壓系統(tǒng)溫度、提高性能、提高效率、改善環(huán)境十分重要。通過對液壓傳動系統(tǒng)的工作過程和特點進行分析，液壓傳動系統(tǒng)控制的任何一個過程幾乎都是按照順序不走進行的。這就需要在液壓傳動回路設計上下功夫，由于液壓部分不是我們設計所要研究的，所以不做簡述。為我們的大學生活畫上一個圓滿的額句號，也為我們即將開始的工作提供了很好的練兵機會、加工中心刀庫的設計，是在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新。關于盤式刀庫的自動換刀。其中用到的傳送指令，運算指令等功能指令是這次實習的主要內容。自動換刀的換刀取存是整個設計過程中困擾我的問題。其次，以前我總是以為我什么東西都懂了，但到了實際設計過程中才發(fā)現(xiàn)自己是那么的膚淺，所以設計過程中我逐漸克服了自己眼高手低的缺點。比如理論上只要一部機器各個機構或者部件滿足所需的運動要求和力學性能，那么這樣的設計方案就是可行的。在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯诖?，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝！參考文獻[ 1 ] 鄒慧君. 機構系統(tǒng)設計[M] . 上海:上?？萍汲霭嫔?～20[ 2 ] 鄒慧君. 機械運動方案設計手冊[M] . 北京:高等教育出版社,1995. 17～20[ 3 ] 畢承恩,等. 現(xiàn)代數(shù)控機床(上冊) [M] . 北京:機械工業(yè)出版社,1993. 115～206[ 4 ] 王繼正. 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