【導(dǎo)讀】機(jī)床的發(fā)展與應(yīng)用,大大降低了零件加工的輔助時間,極大的提高了生產(chǎn)率。新、更先進(jìn)的制造設(shè)備即加工中心。加工中心帶有刀庫和自動換刀裝置,能對工件按預(yù)定程。序進(jìn)行多工序加工的高度自動化的多功能的數(shù)字控制機(jī)床。加工中心的關(guān)鍵在于CNC對刀庫的自動選刀和刀庫、機(jī)械手與主軸間的自動換。利用PLC控制液壓傳動機(jī)構(gòu),使液壓傳動更加穩(wěn)定和精確。本設(shè)計(jì)的題目是基于PLC加工中心刀庫換刀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。刀過程每次換新刀只需輸入相應(yīng)換刀號信號即可。在分析控制要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出相應(yīng)控?？勺x性強(qiáng)、運(yùn)行效率高，能很好地滿足實(shí)用要求。用，他能縮短產(chǎn)品的制造周期，提高產(chǎn)品的加工精度，適合柔性加工。刀庫，機(jī)械手和驅(qū)動裝置組成。刀庫容量可大可小，其裝刀數(shù)在20—180把之間。當(dāng)?shù)稁烊萘看髸r，常遠(yuǎn)離主抽配置且整體移動不易，這就需要在主軸和刀庫之間配。完成此功能的機(jī)構(gòu)包括送刀臂、擺

　　

【正文】 刀動作。編程的刀具應(yīng)生效，以便系統(tǒng)檢測加上刀具參數(shù)后有無超出軟限位，記錄進(jìn)入程序測試時，主軸上的刀具號，在程序測試結(jié)束后的第一次換刀時，恢復(fù)原主軸的刀具號。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 裝 置 刀 庫 回 轉(zhuǎn) 指 令 刀 號 復(fù) 合 判 斷 刀 具 檢 索 譯 T 指 令 代 碼 刀 庫 回轉(zhuǎn)控制 位置反饋 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 31 根據(jù)加工要求，自動將指定的刀具轉(zhuǎn)至換刀位置；刀庫盤上共有 10刀具供選；為提高換刀效率，要求換刀時按最小旋轉(zhuǎn)角（小于等于 180176。）轉(zhuǎn)動：為提高定位精度，當(dāng)指定刀具號轉(zhuǎn)至離取刀具號位置時減速。若設(shè)定值為 8，現(xiàn)值為 2，則 82=65，置正轉(zhuǎn)標(biāo)志；若設(shè)定值為 4，現(xiàn) 值為 2，則 42=25，則置反轉(zhuǎn)標(biāo)志；若定之為 1，現(xiàn)值為 2,則 12=1， 1+10=95置正轉(zhuǎn)標(biāo)志；由于 95，經(jīng)小于半數(shù)處理： 109=1，置減速標(biāo)志。 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(shè)定新刀號內(nèi)存。用設(shè)定值 VW12減去當(dāng)前值 VW10，得到差值 VW14內(nèi)存，若 VW14為負(fù)值，取補(bǔ)后內(nèi)存，若差值大于當(dāng)前刀號的一半 5，則設(shè)正轉(zhuǎn)輸出標(biāo)志 ，若小于 5，設(shè)反轉(zhuǎn)輸出標(biāo)志 ；設(shè)正轉(zhuǎn)輸出標(biāo)志后使差值 VW14小于一半（也 就是 10減去差值 VW14，然后差值 VW14 內(nèi)存）。若差值 VW14 小于或等于 2，設(shè)減速標(biāo)志 。然后進(jìn)行刀具檢測 ，若是正轉(zhuǎn) ，當(dāng)前刀號加，當(dāng)前值 VW10內(nèi)存，若當(dāng)值 VW10等于 0，一號刀作為當(dāng)前值 VW10 內(nèi)存；若當(dāng)前值 VW10 不等于 0，用差值 VW14減 1，差值 VW14內(nèi)存；若不是正轉(zhuǎn) ，當(dāng)前號減，當(dāng)前值 VW10內(nèi)存，若當(dāng)前值 VW10等于 ,10 號刀作為當(dāng)前值 VW10 內(nèi)存，若當(dāng)前值 VW10 不等于 0，則用差值 VW14 減 1，差值VW14內(nèi)存。然后看設(shè)定值 VW12是否等于現(xiàn)值 VW10，等 于，則停車標(biāo)志 ，停車結(jié)束 ；不等于的話，停車標(biāo)志 ，正傳標(biāo)志 ，輸出正轉(zhuǎn) ，反轉(zhuǎn)標(biāo)志 有效，輸出反轉(zhuǎn) ，減速標(biāo)志 有效，輸出減速 ，然后返回差值 VW14是否小于等于 2，反復(fù)循環(huán)，直至停車標(biāo)志 ，停車 。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 32 動作要求 1）跟具加工的要求，刀庫應(yīng)該能夠自動地將指定刀具轉(zhuǎn)至目標(biāo)換刀位置。 2）刀庫盤上共有 10 把刀。 3）為提高換刀效率，要求換刀時按最小旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動。 4）為提高換刀效率，當(dāng)指定刀具號轉(zhuǎn)至距取到位置相差兩個刀號位置時，刀庫要減速。 2. 輸入 /輸出及內(nèi)部繼電器地址分配 利用西門子 S7200可編程控制器對自動選刀和刀庫運(yùn)動定位進(jìn)行控制，其輸入 /輸出及內(nèi)部繼電器地址見表 42. 序號 輸入 輸出 數(shù)據(jù) 內(nèi)部繼電器 1 2 3 4 5 6 7 — 刀具檢測 — 復(fù)位按鈕 — 正轉(zhuǎn) — 反轉(zhuǎn) — 減速 — 停車 VW010— 現(xiàn)值 VW012— 設(shè)定值 VW014— 差值 — 換刀指令 — 啟動微分 — 復(fù)位微分 — 正轉(zhuǎn)標(biāo)志 — 反轉(zhuǎn)標(biāo)志 — 減速標(biāo)志 — 停止信號 表 43 PLC 輸入 /輸出及內(nèi)部繼電器地址分配 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 33 設(shè)減速標(biāo)志 檢測刀具 是正轉(zhuǎn) ? 當(dāng)前刀號加 1 當(dāng)前刀號減 1 當(dāng)前值 =0? 當(dāng)前值 =21? 20當(dāng)前內(nèi)存 1當(dāng)前值內(nèi)存 差 值減 1?差值內(nèi)存 N N N Y N N Y N Y N Y Y Y 設(shè)定值 =現(xiàn)值 設(shè)停車標(biāo)志 停車有效 ? 正傳有效 輸出正傳 停車 反轉(zhuǎn)有效 輸出反轉(zhuǎn) 設(shè)正傳輸出標(biāo)志 使差值小于一半 差值 =2 啟動換刀 換刀號設(shè)定值減當(dāng)前值 差值為負(fù) 負(fù)值取補(bǔ) ?差值內(nèi)存 差值大于 10 設(shè)反轉(zhuǎn)輸出標(biāo)志 Y 圖 43 自動換刀 PLC 流程圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 34 硬件接線圖 圖 44 PLC 硬件接線圖 正轉(zhuǎn)K 反轉(zhuǎn) 減速 停車 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 35 梯形圖 PLC 接受數(shù)控系統(tǒng)的 T 指令，經(jīng)譯碼后將設(shè)定值送 VW012，并發(fā)出刀庫回轉(zhuǎn)指令脈沖。當(dāng)復(fù)位按鈕按下后， 1送 VW012，發(fā)出 1換刀命令。自動換刀定位控制的梯形圖如圖43所示 P P MOV_W EN ENO IN OUT VW12 +1 SUB_I EN ENO IN1 IN2 OUT VW12 VW10 VW14 ADD_I EN ENO IN1 IN2 OUT +10 VW14 VW14 VW14 1 +0 VW14 = 1 +5 SUB_I EN ENO IN1 IN2 OUT +20 VW14 VW14 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 36 VW10 ==1 VW12 VW10 ==1 +11 VW14 =1 +2 VW14 1 +5 P TNC_W EN ENO IN OUT VW10 VW10 MOV_W EN ENO IN OUT VW10 +10 VW10 ==1 +0 MOV_W EN ENO IN OUT VW10 +1 DEC_W EN ENO IN OUT VW14 VW14 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 37 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 38 第五章 液壓傳動部分的設(shè)計(jì) 液壓傳動系統(tǒng)包括控制執(zhí)行元件運(yùn)動速度的速度控制回路，控制液壓整個系統(tǒng)的 壓力控制回路，控制執(zhí)行元件運(yùn)動的換向回路。對于功能強(qiáng)大的液壓傳動系統(tǒng)由好幾個功能不同的回路組成，這些個回路共同完成機(jī)械的各種運(yùn)動及控制功能。液壓控制系統(tǒng)控制的每一個運(yùn)動過程都是按順序?qū)崿F(xiàn)的，工作部件主要是液壓缸、馬達(dá)等，它們都是按照預(yù)定的順序?qū)崿F(xiàn)的。由各種開關(guān)提供控制信號，這些個信號通過 PLC轉(zhuǎn)化為控制信號。 液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械，工業(yè)建筑及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動化、高效率、高精度方向的發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機(jī)械傳動競爭的關(guān)鍵。但是在現(xiàn)液壓傳動中，能 量損失較大 ,使得液壓系統(tǒng)溫度升高，影響液壓元件使用壽命和系統(tǒng)工作的可靠性，所以首先應(yīng)該考慮提高效率。 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。所以選擇液壓泵就必須根據(jù)主機(jī)的工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求。液壓泵的選擇時泵的定量不能過大，這樣可降低能耗，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量的大小選擇其型號規(guī)格，特別注意其定量泵不能過大，這樣可以降低能耗。 功能復(fù)雜的 液壓傳動系統(tǒng)有多個不同功能的基本液壓回路組成，這些個回路組成的傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備所需的各種運(yùn)動及控制功能。通過對液壓傳動系統(tǒng)的工作過程和特點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行的。在液壓傳動中，由于能量損耗較大，使得液壓傳動效率低。而液壓系統(tǒng)的這些能量損耗都變成了熱量，是系統(tǒng)的溫度升高，影響液壓元件的正常工作。這就需要在液壓傳動設(shè)計(jì)中必須考慮如何提高效 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 39 率。這就需要在液壓傳動回路設(shè)計(jì)上下功夫 ，由于液壓部分不是我們設(shè)計(jì)所要研究的，所以不做簡述。 1 油箱 ,2 濾油器 , , , , 1 12 單向閥 ? 圖 液壓系統(tǒng)回路圖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 40 總 結(jié) 光陰荏苒，轉(zhuǎn)眼間四年的大學(xué)就要結(jié)束了。作為畢業(yè)之前的最后一次練兵，也為了把所有的知識串聯(lián)起來。我們進(jìn)行了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。為我們的大學(xué)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(jī)會、 加工中心刀庫的設(shè)計(jì)，是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新。提高精度、效率和自動化程度，降低經(jīng)濟(jì)成本，節(jié)約工裝費(fèi)用，也減輕了工人勞動強(qiáng)度。因此，它特別適合對國 內(nèi)現(xiàn)有的加工中心的改造。 本次設(shè)計(jì)的題目是加工中心自動換刀裝置的設(shè)計(jì)。關(guān)于盤式刀庫的自動換刀。剛拿到題目對于刀庫換刀不是很了解，通過查閱資料對于自動換刀有了初步的了解。自動刀庫作為加工中心的重要部分應(yīng)用廣泛。設(shè)計(jì)主要針對自動換刀 PLC的程序設(shè)計(jì)，程序由功能指令編寫更加簡單。其中用到的傳送指令，運(yùn)算指令等功能指令是這次實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容。要正確分析控制要求，繪制程序控制流程圖，寫出 I\O分配表，并進(jìn)行 PLC電氣控制的元器件選型，還要畫出電氣原理圖。最后分析調(diào)試程序。課程設(shè)計(jì)是讓我對于課題不斷深入了解，進(jìn)行 自主的學(xué)習(xí)掌握知識。自動換刀的換刀取存是整個設(shè)計(jì)過程中困擾我的問題。在自己冥思苦想而不得法，后來去學(xué)校圖書館查找有關(guān)書籍。給了我很大的啟發(fā)，在以后的日子里循序漸進(jìn)抽絲剝繭的慢慢完成程序。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我有如下幾方面的感觸： 首先，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中，通過自己的努力和請教老師和同學(xué)，我收獲很大，不但比較系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了以前所學(xué)習(xí)的所有關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì) ,機(jī)械原理，機(jī)械制圖以及相關(guān)制圖軟件操作的知識而且加深了對以前那些枯燥公式的理解。 其次，以前我總是以為我什么東西都懂了，但到了實(shí)際設(shè)計(jì)過程中才發(fā)現(xiàn)自己是那么的膚 淺，所以設(shè)計(jì)過程中我逐漸克服了自己眼高手低的缺點(diǎn)。通過此次實(shí)習(xí)，把自己所學(xué)習(xí)的知識運(yùn)用到實(shí)際中解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題，增強(qiáng)了我的理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，提高了自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力。理論是對實(shí)際操作的一個提煉和升華，是一個被理想化了的實(shí)際操作的模型，將實(shí)際操作簡單化了。而實(shí)際操作卻是比理論更復(fù)雜的，因?yàn)樵趯?shí)際操作過程中會遇到許許多多人為因素和社會因素。比如理論上只要一部機(jī)器各個機(jī)構(gòu)或者部件滿足所需的運(yùn)動要求和力學(xué)性能，那么這樣的設(shè)計(jì)方案就是可行的。但是在實(shí)際生產(chǎn)中情況卻遠(yuǎn)要復(fù)雜得多。我們不但要會學(xué)習(xí)知識，更要會將 所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際工作中，那樣才能學(xué)以致用，才能造福自己和別人。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 東華理工大學(xué)長江學(xué)院（論文） 41 致 謝 在本次論文