【文章內(nèi)容簡介】 有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通 或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。 用霍爾開關(guān)檢測刀位。首先，得到換刀信號，即換刀開關(guān)接通先接通。隨后電機(jī)通過驅(qū)動放大器正轉(zhuǎn)，刀架抬起，電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，刀架轉(zhuǎn)過一個工位，霍爾元件檢測是否為所需刀位，若是，則電機(jī)停轉(zhuǎn)延時再反轉(zhuǎn)刀架下降壓緊，若不是，電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，刀架繼續(xù)轉(zhuǎn)位直至所需刀位。 接通整個電路電源，將換刀開關(guān)置于自動擋，再按下開始開關(guān)進(jìn)行換刀，正傳線圈自鎖，自動進(jìn)行換刀。當(dāng)轉(zhuǎn)到所需刀位時，刀位對應(yīng)霍爾元件自動斷開，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)。并接通反轉(zhuǎn)電路，延時反轉(zhuǎn)，刀架下降并壓緊。 從執(zhí)行圖與分析中可以看 出霍爾元件在數(shù)控機(jī)床中的重要作用。它不但起到了檢測與反饋?zhàn)饔?，而且也是?shù)控機(jī)床精度可靠性的保障 。 刀架電氣控制 刀架具有很多種類。下面以霍爾元件檢測刀位的簡易刀架為例，進(jìn)行說明。簡易刀架是經(jīng)濟(jì)型車床上最常用的一種自動換刀機(jī)構(gòu)。它機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試和使用方便。刀架采用三相異步電動機(jī)驅(qū)動，刀位檢測采用霍爾元件。 這種道具只能單方向換刀，電動機(jī)正轉(zhuǎn)換刀，反轉(zhuǎn)鎖緊。刀架反轉(zhuǎn)鎖緊時刀架電動機(jī)實(shí)際上是一種堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)的時間不能太長，否則可能導(dǎo)致刀架電動機(jī)的損壞。刀架上每一個刀位都配備一個霍爾元件 ，如四浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 工位刀架，需要配備 4 個霍爾元件?；魻栐某B(tài)時截止，當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)到工作位置時，利用磁體使霍爾元件導(dǎo)通，將刀架位置狀態(tài)發(fā)送到 PLC的數(shù)字輸入端。 霍爾元件只有導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)，因此對于電平有效地?cái)?shù)控系統(tǒng)數(shù)字輸入接口，應(yīng)該使用大約 千歐姆的上拉電阻將導(dǎo)通和截止的狀態(tài)變成低電平和高電平。刀架電動機(jī)的轉(zhuǎn)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(qū)動交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 當(dāng) PLC 應(yīng)用程序由數(shù)控系統(tǒng)的信號接口或從機(jī)床控制面板得到換刀指令后，控制刀架電 動機(jī)正轉(zhuǎn)，同時通過 PLC 的數(shù)字輸入監(jiān)控刀架的實(shí)際位置。如果刀架的實(shí)際位置已經(jīng)處于指令位置， PLC 應(yīng)用程序控制刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，并啟動延時控制。延時時間到達(dá)后，刀架反轉(zhuǎn)停止，換刀過程結(jié)束。 車床換刀時要考慮的安全問題是在換刀過程中刀具不能與工作碰撞。換刀時，零件程序首先控制各坐標(biāo)軸退至安全位置，再執(zhí)行換刀指令 TX。換刀完成后，快速移動到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，繼續(xù)加工。就是說在換刀指令完成之前， PLC要鎖定零件程序的繼續(xù)執(zhí)行，同時要禁止坐標(biāo)軸的運(yùn)動。鎖定零件程序的繼續(xù)執(zhí)行是通過數(shù)控系統(tǒng)信號就看中通道信號“讀入禁止” 實(shí)現(xiàn)的；坐標(biāo)軸禁止運(yùn)動則是通過通道接口中的“進(jìn)給保持”信號置位實(shí)現(xiàn)的。 刀架鎖緊是，刀架電動機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以刀架的鎖緊時間不能太長。由于不同廠商生產(chǎn)的刀架，反轉(zhuǎn)鎖緊的時間可能不同，因此刀架的鎖緊時間在PLC 應(yīng)用程序中是一個可變的值。刀架鎖緊所需的時間，應(yīng)該以刀架生產(chǎn)廠商的技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn)?？紤]鎖緊時間的可變性，可以使用 PLC 參數(shù)定義刀架的鎖緊時間。如果使用了 PLC 參數(shù)，必須在 PLC 應(yīng)用程序的技術(shù)說明書中定義該參數(shù)的單位和取值范圍，這樣在機(jī)床的生產(chǎn)過程中，操作人員可以根據(jù) PLC 技 術(shù)說明書設(shè)定 PLC 參數(shù)。同時，在 PLC 初始化時應(yīng)該檢查輸入的參數(shù)是否在定義的取值范圍之內(nèi)。如果小于地限值；如果超出高限，則令其等于高限值。刀架電動機(jī)的反轉(zhuǎn)時間切忌過長。 架刀位信號的監(jiān)控 如果刀位檢測信號出現(xiàn)問題，將使換刀過程不能結(jié)束，因此 PLC 應(yīng)用程序永遠(yuǎn)不能找到零件程序中的目標(biāo)刀具。這種情況在機(jī)床使用過程中是有可能出現(xiàn)的，如果冷卻液進(jìn)入刀架，使霍爾元件損壞或刀位信號斷線等。從刀架的時浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 序圖中可以看出，刀架的位置檢測信號在任何時候都沒有全“ 0”或都為“ 1”，則說明刀架硬件故障。這時應(yīng)通過激活 PLC 報警向操作人員提供故障信息，提醒操作人員對刀架進(jìn)行檢修。 所謂時間監(jiān)控是監(jiān)控從啟動換刀到找目標(biāo)刀具的時間。如在換刀過程中由于刀位信號故障或編程錯誤，都可能導(dǎo)致找不到目標(biāo)刀位 ，使換刀過程不能完成。監(jiān)控?fù)Q刀時間的 PLC 應(yīng)用程序可利用換刀指令激活一個定時器，如果在定時器規(guī)定時間內(nèi)無法找到目標(biāo)刀位， PLC 程序激活報警，操作人員通過報警提示進(jìn)行檢修。同樣，換刀的監(jiān)控時間可以通過 PLC 參數(shù)設(shè)定，并在 PLC 技術(shù)說明書中定義參數(shù)單位和取值范圍。 刀架電氣控制圖如圖 23所示。 1）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。 2）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(zhuǎn)。 3）刀架電氣控制信號傳遞過程：外加信號 整流電路 CNCPLC輸入 CNCPLC輸出 中間繼電器（ KA KA9） 刀架正反轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)發(fā)出換刀信號，控制繼電器動作，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，通過蝸輪、蝸桿、螺桿將刀架體上升一定高度后，端面齒脫開，轉(zhuǎn)位套通過銷釘與蝸輪絲杠一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)端面齒完全脫開，轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過 160 度，此時球頭銷在彈力的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套的槽中，帶動刀架體旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)扼w轉(zhuǎn)至所需刀位時，霍爾元件電路發(fā)出到位信號，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，由于粗定位槽的限制，刀架體不能旋轉(zhuǎn)，使其在該位置 垂直落下，刀架體和刀架端面上的端面齒嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。同時，電動機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)一定時間（由 PLC 或參數(shù)決定），緊力增加，刀架鎖緊。 電動刀架的電氣控制分強(qiáng)電和弱電兩部分，強(qiáng)電部分由三相電源驅(qū)動三相交流異步電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電動刀架的松開、轉(zhuǎn)位、鎖緊等動作 如圖23（ a）所示 ；弱電部分主要由位置傳感器 發(fā)信盤構(gòu)成，發(fā)信盤采用霍爾傳感器發(fā)信。該數(shù)控電動刀架的電動機(jī)采用三相異步電動機(jī)，功率 90W，轉(zhuǎn)速1300r/min。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 M3～PEL1L2L3QF0U1V1W1QF116AU11 V11 W11KM1U12 V12 W12KM2KM1 KM2RC1RC2KM2 KM1KA8 KA9Y05Y04Y01Y00Y01Y00KA5KA4KA9KA8KA2KA1輸出輸入PLC PLC (a)強(qiáng)電控制 （ b） PLC 輸入 /出 （ c）交流控制回路 圖 23 刀架電氣控制 數(shù)控刀架的控制 主要由 PLC 來完成。 PLC 輸入 /輸出如圖 23(b)所示。 PLC輸入信號到 X1 X1 X1 X14 時分別對應(yīng)了 1 號刀、 2 號刀、 3 號刀、 4 號刀， PLC 接到指令后作出相關(guān)的反應(yīng)并傳到 PLC 輸出模塊 Y00、 Y01,由中間繼電器 KA KA9來控制刀架的正、反轉(zhuǎn)，輸出最終指令。 刀架機(jī)械結(jié)構(gòu) 為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，以縮短輔助時間，減少多次安裝工件引起的誤差，數(shù)控車床必須帶有自動換刀裝置。自動換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足 換刀時間短、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具存儲以及安全可靠等基本要求。 數(shù)控車床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡單的自動換刀裝置。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。回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝四把、六把或更多刀具，并按照數(shù)控裝置的指令換刀。 回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，