【正文】 接觸導(dǎo)通，使電機(jī) 1 反轉(zhuǎn)，由于粗定位槽的限制，刀架體 7 不能轉(zhuǎn)動，使其在該位置垂直落下，刀架體 7 和刀架底座 5 上是端面齒嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。圖 3—2 刀架信號走向示意圖 四工位刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文18圖 3—3 數(shù)控車床刀架結(jié)構(gòu)1—電動機(jī) 2—聯(lián)軸器 3—蝸桿軸 4—蝸輪絲杠 5—刀架底座 6—粗定位盤7—刀架體 8—球頭銷 9—轉(zhuǎn)位套 10—電涮座 11—發(fā)迅體 12—螺母 13，14—電涮 15—粗定位銷該刀架可以安裝四把不同的刀具，轉(zhuǎn)位信號由加工程序指定。換刀完成。整個刀架控制是一個純電氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。 刀架的幾種典型結(jié)構(gòu)（1）排刀式刀架排刀式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒類為主的機(jī)床較為常見，它的結(jié)構(gòu)形式為夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機(jī)床 X 坐標(biāo)軸方向排列在橫向滑板或一種稱為快換臺板上。合理的選配電動刀架，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置而處于定位狀態(tài)。步進(jìn)電機(jī)的控制號由 CNC 的 XS30 端輸入，電源信號由 +V1 和 GND 端輸入。數(shù)控機(jī)床在加工時免除了操作者的人為誤差，它是按預(yù)定的程序自動進(jìn)行加工的，不可能應(yīng)付事先沒有預(yù)料到的情況；（3）速度響應(yīng)要快。就是假設(shè)當(dāng)額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min 時，主速電壓 10V 時主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1500 轉(zhuǎn)每分鐘；而如果額定轉(zhuǎn)速變?yōu)?1500r/min 時，主速電壓為 5V 時，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是 750 r/min。10V 范圍，用于輸出一個轉(zhuǎn)速指令值；BS（參考地）：指令值信號的參考地（模擬量接地），內(nèi)部與邏輯“地”相連。三相異步電機(jī)采用普通三相異步電機(jī)，輸入電壓 380V，額定電流 ，額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速 1390r/m 。CNC 數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)有靈活性、模塊化、可靠性、易于實(shí)現(xiàn)多功能程序控制、使用維修方便、具有通信功能。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和表面安裝技術(shù)的發(fā)展，CNC 系統(tǒng)硬件塊及安裝方式不斷改進(jìn)。所以計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)在內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)。（3）有關(guān)機(jī)床參數(shù)、四工位刀架結(jié)構(gòu)；在實(shí)驗(yàn)室里查閱有關(guān)機(jī)床的參數(shù)，以及四工位刀架的結(jié)構(gòu)原理圖。該刀庫的旋轉(zhuǎn)刀套及機(jī)械手的減速傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)都內(nèi)置了一個扭矩限制器，以防止內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞。三相電源通過交流接觸器提供給電動機(jī)，此時抱閘打開，刀庫運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷三相電源則抱閘閉鎖，刀庫立刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)。我國己加入世貿(mào)組織，境外功能部件產(chǎn)品對我國市場的沖擊將更加厲害。當(dāng)今，數(shù)控伺服刀架、動力刀架等功能部件己成為衡量數(shù)控機(jī)床水平的重要標(biāo)志。采用三相力矩電機(jī)驅(qū)動，三聯(lián)齒定位，矩形螺紋鎖緊，配套在我國簡易型數(shù)控車床，受我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的影響，是我國的特色產(chǎn)品，已經(jīng)形成規(guī)模化生產(chǎn)。 課題的來源及意義數(shù)控刀架是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，在我國被命名為機(jī)床附件，在國外被定義為機(jī)床功能件。此系統(tǒng)相比較同類產(chǎn)品是同類產(chǎn)品中的佼佼者，它也會對我以后在工作中遇到同類產(chǎn)品同類問題有很大的幫助。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的條件下產(chǎn)生和發(fā)展起來的，它能有效地適應(yīng)產(chǎn)品不斷變化、多品種、小批量的自動化生產(chǎn)。繪制了刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖和控制電路圖。德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文0德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職專業(yè)畢業(yè)論文 論文題目：基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設(shè)計(jì) 系 部： 電 氣 工 程 系 專 業(yè)： 電 氣 自 動 化 姓 名： 劉 亞 東 學(xué) 號： 202202022110 指導(dǎo)教師： 王 玉 梅 2022 年 月 日基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設(shè)計(jì)1原 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。對刀架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的了解，清楚刀架上的傳感器信號的輸入輸出，分析刀架的動作過程、順序調(diào)試刀架控制的PLC程序。像這樣的產(chǎn)品，如果采用一般的自動機(jī)床或組合機(jī)床和自動線來加工，就顯得很不經(jīng)濟(jì)、不合理，一般機(jī)床又不能加工。西門子 802S 數(shù)控系統(tǒng)采用 32 位微處理器，集成式 PLC，分離式小尺寸操作面板和機(jī)床控制面板，具有 RS232 通訊接口，利用計(jì)算機(jī)可進(jìn)行軟件的升級和加工程序的傳輸；通過增加擴(kuò)展模塊，可具有輸入，輸出（I/O）64 點(diǎn)能力，能接受多路信號和控制多路負(fù)載；可控制 2～3 個步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給軸和一個伺服主軸（或變頻器）；具有啟動次數(shù)少，安裝調(diào)試簡捷，圖形及中英文菜單顯示，操作編程簡單方便，低速運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)，具有穩(wěn)定的可靠性以及優(yōu)越的性能價格比。在 802S的編程指令系統(tǒng)中，除了具備新穎的參數(shù)編程和輪廓編程外，還具有實(shí)用的循環(huán)子程序，有了這些強(qiáng)有力的編輯功能，使西門子 802S 的編程十分方便和靈活。該種刀架結(jié)構(gòu)簡單，容易設(shè)計(jì)、制造。數(shù)控刀架作為功能性部件配套于機(jī)床主機(jī)，但它集機(jī)械、電氣于一體，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，數(shù)控刀架的研究開發(fā)是機(jī)械、電氣、電子、材料等多學(xué)科知識的綜合。當(dāng)前國內(nèi)高水平、高質(zhì)量的數(shù)控機(jī)床和加工中心還不能完全滿足國內(nèi)市場需求，這和與之配套的高水平的功能部件發(fā)展滯后有關(guān)，有些功能部件性能上與國際著名廠家的產(chǎn)品還有一些差距。刀庫的回轉(zhuǎn)運(yùn)動由帶抱閘的三相異步電機(jī)作動力源。該微動開關(guān)組用于控制機(jī)械手夾住刀具、機(jī)械手把刀具從主軸和刀套內(nèi)取出、機(jī)械手處于原始位置等。基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設(shè)計(jì)3（2）設(shè)計(jì)刀架控制系統(tǒng)；在原有西門子802S數(shù)控車床的刀架控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對其系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。數(shù)控機(jī)床在 CNC 系統(tǒng)的控制下，自動地按給定的加工程序加工出工件。CNC 的工作方式一般有兩種，一種是邊輸入邊加工，即在前一個程序段在加工時，輸入后一個程序段的內(nèi)容；另一種是一次性的將整個工件加工程序輸入到 CNC 裝置的內(nèi)部存儲器中，加工時再把程序段從存儲器中一個一個的調(diào)出來進(jìn)行處理。診斷功能是現(xiàn)代 CNC 裝置必備的，可以自動對系統(tǒng)進(jìn)行診斷顯示出故障出現(xiàn)范圍。圖 21 西門子 802S 數(shù)控車床系統(tǒng)控制圖德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文6 主軸控制驅(qū)動系統(tǒng)西門子 802S 數(shù)控車床的主軸變頻器采用日立式 L100—007HFE 變頻器配三相異步電機(jī)，變頻器采用正弦波脈寬調(diào)制控制，額定容量 ,額定輸入電壓三相交流 380V ,額定輸出電流 ,輸出頻率范圍 0650HZ ,適用電機(jī)容量 。SW（指令值）：：模擬量電壓信號，177。圖 22 變頻器的電氣原理圖主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由主速指令所給定的電壓來確定的，設(shè)定的額定電壓為 10V。在各種數(shù)控機(jī)床中，用于加工用刀量、被加工材料及零件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳的切削條件，要求進(jìn)給驅(qū)動必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；（2）位置精度高。步進(jìn)電機(jī)為 X、Z 軸電機(jī)，用來控制 X、Z 軸的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給，KA10 用來執(zhí)行控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，接電機(jī)繞組 A 和 C，B 和 D短接后，再 A 接驅(qū)動的 A ， C 接驅(qū)動的 A，B 接驅(qū)動的 B ，D 接驅(qū)動的 B 。因此，只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞組通電相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設(shè)計(jì)9旋轉(zhuǎn)方向?；谖鏖T子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設(shè)計(jì)13圖 25 機(jī)床床身德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文14第三章 刀架控制系統(tǒng)硬件組成 刀架的有關(guān)概況 刀架的產(chǎn)生電動刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由于該類刀架采用全電控制，無需另加液壓或氣動等其它動力源，故對簡化機(jī)床控制的復(fù)雜程度帶宋好處。斜板圓銷轉(zhuǎn)位電動刀架結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。在加工軸類零件時，可以換用四方回轉(zhuǎn)刀架。刀位選擇由刷形選擇器進(jìn)行，松開、夾緊位置檢測由微動開關(guān)控制。多齒盤嚙合精確定位后，電機(jī)應(yīng)能停止反轉(zhuǎn)。輸?shù)?PLC 輸入板再經(jīng)過 CNC 處理決定動作。轉(zhuǎn)位套 9 用銷釘與蝸輪絲杠 4 連接，隨蝸輪絲杠一同轉(zhuǎn)動，當(dāng)端面齒完全脫開，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過 160`（如圖A—A 剖示所示），球頭銷 8 在彈簧力的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套 9 的槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文20圖 3—4 強(qiáng)電控制回路基于西門子 802S 數(shù)控車床的刀架控制設(shè)計(jì)21圖 3—5 刀架控制回路第四章 刀架 PLC 程序及有關(guān)參數(shù)設(shè)置 刀架的 PLC 程序I/O 配置如下：信號說明輸入信號 接口：X2022 刀架位置碼：T1 刀架位置碼：T2 刀架位置碼：T3 刀架位置碼：T4德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文22 刀架位置碼：T5 刀架位置碼：T6 刀架位鎖緊到位信號機(jī)床面板 用戶定義鍵用戶鍵 K 4 手動換刀輸出信號 接口：X2022 刀架正轉(zhuǎn) 刀架反轉(zhuǎn)輸入信號說明： LAP 可控制每個刀位均有反饋信號的刀架。使能端有效，按下控制面板上的復(fù)位鍵，可使進(jìn)給保持復(fù)位，找刀監(jiān)控時間超出報(bào)警取消。更改 T 功能時，將編程刀號值送入目標(biāo)刀號寄存器。網(wǎng)絡(luò) 8. 換刀時間的控制。如果刀架允許，必須給定該值。刀架電動機(jī)的電源是 380V 的交流強(qiáng)電，其正、反轉(zhuǎn)是由兩個交流接觸器控制的，接觸器的動作與否，是由開關(guān)量輸入/輸出裝置來控制的，輸入輸出裝置又是通過 PLC 程序經(jīng) CNC 系統(tǒng)處理后輸出信號來決定刀架電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)