【正文】 刀架電動(dòng)機(jī)的電源是 380V 的交流強(qiáng)電，其正、反轉(zhuǎn)是由兩個(gè)交流接觸器控制的，接觸器的動(dòng)作與否，是由開(kāi)關(guān)量輸入/輸出裝置來(lái)控制的，輸入輸出裝置又是通過(guò) PLC 程序經(jīng) CNC 系統(tǒng)處理后輸出信號(hào)來(lái)決定刀架電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò) 8. 換刀時(shí)間的控制。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(shí)間超出報(bào)警取消。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(dòng)，當(dāng)端面齒完全脫開(kāi)，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過(guò) 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(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。多齒盤(pán)嚙合精確定位后，電機(jī)應(yīng)能停止反轉(zhuǎn)。在加工軸類零件時(shí)，可以換用四方回轉(zhuǎn)刀架?；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(dòng)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(wú)需另加液壓或氣動(dòng)等其它動(dòng)力源，故對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)床控制的復(fù)雜程度帶宋好處。步進(jìn)電機(jī)為 X、Z 軸電機(jī)，用來(lái)控制 X、Z 軸的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給，KA10 用來(lái)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(dòng)的 A ， C 接驅(qū)動(dòng)的 A，B 接驅(qū)動(dòng)的 B ，D 接驅(qū)動(dòng)的 B 。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(lái)確定的，設(shè)定的額定電壓為 10V。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(dòng)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 。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(gè)程序段在加工時(shí)，輸入后一個(gè)程序段的內(nèi)容；另一種是一次性的將整個(gè)工件加工程序輸入到 CNC 裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，加工時(shí)再把程序段從存儲(chǔ)器中一個(gè)一個(gè)的調(diào)出來(lái)進(jìn)行處理?；谖鏖T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(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。刀庫(kù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由帶抱閘的三相異步電機(jī)作動(dòng)力源。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(kāi)發(fā)是機(jī)械、電氣、電子、材料等多學(xué)科知識(shí)的綜合。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。像這樣的產(chǎn)品，如果采用一般的自動(dòng)機(jī)床或組合機(jī)床和自動(dòng)線來(lái)加工，就顯得很不經(jīng)濟(jì)、不合理，一般機(jī)床又不能加工。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(dòng) 化 姓 名： 劉 亞 東 學(xué) 號(hào)： 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。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的條件下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)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(dòng)化生產(chǎn)。 課題的來(lái)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(guó)被命名為機(jī)床附件，在國(guó)外被定義為機(jī)床功能件。當(dāng)今，數(shù)控伺服刀架、動(dòng)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。三相電源通過(guò)交流接觸器提供給電動(dòng)機(jī)，此時(shí)抱閘打開(kāi)，刀庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷三相電源則抱閘閉鎖，刀庫(kù)立刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（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。 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)。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 。就是假設(shè)當(dāng)額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min 時(shí)，主速電壓 10V 時(shí)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(shí)，主速電壓為 5V 時(shí)，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是 750 r/min。步進(jìn)電機(jī)的控制號(hào)由 CNC 的 XS30 端輸入，電源信號(hào)由 +V1 和 GND 端輸入。合理的選配電動(dòng)刀架，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。換刀完成。刀架體 7 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)電刷座 10 轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號(hào)時(shí)，定位銷 15 在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤(pán) 6 的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷 114 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(dòng)，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。德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文26網(wǎng)絡(luò) 3. 讀入當(dāng)前的被激活的刀號(hào)。當(dāng)?shù)都茈妱?dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，換刀時(shí)間監(jiān)控計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，若計(jì)時(shí)時(shí)間到，電動(dòng)機(jī)還處于正轉(zhuǎn)找刀狀態(tài)，則找刀監(jiān)控時(shí)間超出報(bào)警。分析刀架的動(dòng)作過(guò)程、順序分析 PLC 的程序。掌握了電動(dòng)刀架的動(dòng)作過(guò)程如下：電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)帶動(dòng)蝸輪、蝸桿，蝸輪、蝸桿再帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)，霍兒元件負(fù)責(zé)向 CNC 系統(tǒng)傳遞刀位信號(hào)。當(dāng)編程刀號(hào)不等與零且不等于當(dāng)前刀號(hào)值時(shí)，正轉(zhuǎn)換刀開(kāi)始，禁止進(jìn)給；當(dāng)當(dāng)前刀號(hào)等于編程刀號(hào)時(shí)，正轉(zhuǎn)換刀結(jié)束，反轉(zhuǎn)鎖緊開(kāi)始，同時(shí)啟動(dòng)刀具夾緊監(jiān)測(cè)。 網(wǎng)絡(luò) 2. 通過(guò)復(fù)位鍵退出緊急狀態(tài)。當(dāng)?shù)都荏w抬到一定距離后，端面齒脫開(kāi)。德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文16圖 3—1 四工位刀架刀架的動(dòng)作：當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過(guò)比較電路比較目標(biāo)刀具與原刀具的位置差，再來(lái)判斷是否要旋轉(zhuǎn)，若與原來(lái)的一樣的話，刀架沒(méi)有任何的動(dòng)作，若不一樣的話，在確定好目標(biāo)刀具號(hào)后，刀盤(pán)松開(kāi)并被頂起，然通過(guò)接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),蝸輪帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)，將刀盤(pán)松開(kāi)并抬起，直至兩定位多齒盤(pán)脫離嚙合狀態(tài)，然后由插銷帶動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)位，數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開(kāi)關(guān)中的某一個(gè)選通，當(dāng)磁性板與被選通的霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)齊后，霍爾開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)并夾緊的動(dòng)作，插銷向預(yù)分度盤(pán)上的分度槽反靠實(shí)現(xiàn)預(yù)分度，刀盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)絲杠機(jī)構(gòu)使刀盤(pán)移動(dòng)到齒盤(pán)重新嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。（3）般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架適用與盤(pán)類零件加工。此外，為了保證數(shù)控機(jī)床功能的充分發(fā)揮，還有一些輔助系統(tǒng)，如冷卻、潤(rùn)滑、液壓（或氣動(dòng)）、排屑、防護(hù)系統(tǒng)等。TYPE 110 BYG 550A2 是混合式步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角為 度/ 度，靜轉(zhuǎn)矩 6N*m ，額定相電流 。變頻器的主要功能為改變電路的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)，其控制輸入由 CNC 的 X3 輸入。由于硬件一般是通用的，容易配置，因此只要開(kāi)發(fā)新的軟件就可以構(gòu)成不同的 CNC 裝置，便于組織規(guī)模生產(chǎn)，能夠成批量生產(chǎn)并保證質(zhì)量。輸入的任務(wù)是把加工程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到 CNC 裝置中去，輸入的方法有紙帶閱讀機(jī)輸入、鍵盤(pán)輸入、磁帶和磁盤(pán)輸入以及通信方式輸入。西門子802S數(shù)控系統(tǒng)有主軸、進(jìn)給、ECU單元、冷卻、潤(rùn)滑、刀架等輔助裝置組成。刀庫(kù)包括刀套旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及換刀機(jī)械手，刀庫(kù)外形為圓盤(pán)形，內(nèi)部裝有一個(gè)分度盤(pán)。數(shù)控刀架的發(fā)展。在操作編程的工作中，最為突出的是 802S 的所有報(bào)警文本均可以用中文來(lái)編寫(xiě)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)機(jī)械零件的加工質(zhì)量要求也越來(lái)越高；單件、小批生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品所占比重越來(lái)越大，特別是在造船、航空、航天、深潛以及國(guó)防工業(yè)的各個(gè)部門，加工批量少、精度要求高、形狀復(fù)雜的零件很多。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的研究成果。 數(shù)控機(jī)床就是把加工所需要的各種操作，例如變速、松夾工件、進(jìn)刀、退刀、開(kāi)車與停車、冷卻液的自動(dòng)供給等等，以及刀具相對(duì)于工件之間的位移。隨著數(shù)控機(jī)床的飛速發(fā)展，機(jī)床設(shè)計(jì)已由傳統(tǒng)的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)發(fā)展到模塊化設(shè)計(jì)，即按照機(jī)床的功能化分模塊，因此這些功能部件的性能已成為整機(jī)性能的決定因素。它們的價(jià)格也是構(gòu)成數(shù)控機(jī)床整機(jī)價(jià)格的主要成分，粗略計(jì)算數(shù)控機(jī)床數(shù)控刀架等功能部件價(jià)格已占整機(jī)成本構(gòu)成的左右。通過(guò)分度盤(pán)的運(yùn)動(dòng)及相關(guān)檢測(cè)元件組的邏輯組合，可使每個(gè)刀套準(zhǔn)確停在換刀位置。（4）有關(guān)PLC程序設(shè)計(jì)；在原有西門子802S數(shù)控車床PLC程序的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)和完善。從 CNC 系統(tǒng)的總體安裝結(jié)構(gòu)看，有整體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)兩種。變頻器特點(diǎn)：VVVF 通用型變頻（）， 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小， ISPM 專利技術(shù)，集成了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率器件和控制電路元件， 抗電磁干擾能力強(qiáng) ，速度調(diào)節(jié)旋鈕標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置 ，電網(wǎng)電壓自動(dòng)穩(wěn)壓，保持輸出穩(wěn)定 ，瞬時(shí)失電重起動(dòng)， CE；UL；cUL；CTick amp。德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文8 進(jìn)給控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)西門子 802S 數(shù)控車床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器其實(shí)是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)配合使用，來(lái)控制機(jī)床工作臺(tái) X 軸移動(dòng)的一個(gè)系統(tǒng)。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)工作的工作能力也明顯提高?；剞D(zhuǎn)刀架動(dòng)作根據(jù)數(shù)控指令進(jìn)行，由液壓系統(tǒng)通過(guò)電磁換向閥進(jìn)行控制，其動(dòng)作過(guò)程分為如下四個(gè)步驟：（1）、