【正文】 2）本次設計，由于本人知識的局限，對單片機的駕馭還有待提高，數(shù)控運用還有很多需要提高。3) 通過霍爾開關(guān)來檢測刀位信號，這樣可使刀架轉(zhuǎn)位更加的精確。）； —脈沖當量，mm； s—絲杠螺距，㎜； 取s=6㎜。傳動方案1的結(jié)構(gòu)簡單，但是消除由步進電動機引起的振動等現(xiàn)象能力較差，故在本次設計中不采用方案1；傳動方案2采用同步帶傳動保持恒定傳動比，傳動精度高工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，無噪聲，有良好減振性能，但制造工藝比較復雜，傳遞功率較小，壽命較低，故在本次設計中不易采用。確定設計任務后，初步擬定三種傳動方案 即 1 電機直接與絲杠相連；2 電機通過同步帶的傳動帶動絲杠轉(zhuǎn)動；3電機通過齒輪傳動帶動絲杠轉(zhuǎn)動。 伺服進給系統(tǒng)分類數(shù)控私服進給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋進行分類，有以下三種：(1)開環(huán)伺服系統(tǒng)(2)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)(3)閉環(huán)伺服系統(tǒng) 伺服進給系統(tǒng)的基本要求 (1)精度要求 (2)響應速度 (3)調(diào)速范圍 (4)低速、大轉(zhuǎn)矩 傳動方案擬定數(shù)控機床按控制方式分為開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)，由于采用直流式交流伺服電機的閉環(huán)控制方案，結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難，造價也高。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高[4]。4） 電機應能隨頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)。2） 電機應具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。要使它成為一個既能使各部件互相配合協(xié)調(diào)工作，又能滿足相當高的技術(shù)性能指標的控制系統(tǒng)，的確是一個相當復雜的任務。伺服系統(tǒng)接受來自CNC裝置的進給脈沖，經(jīng)變換和放大，再驅(qū)動各加工坐標軸按指令脈沖運動。數(shù)控機床集中了傳統(tǒng)的自動機床、精密機床和萬能機床三者的優(yōu)點，將高效率、高精度和高柔性集中于一體。數(shù)控機床是典型的數(shù)控化設備，它一般由信息載體、計算機數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機床四部分組成。當由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時，應采用帶刀庫的自動換刀裝置?；剞D(zhuǎn)刀架的換刀動作可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位和刀架鎖緊等幾個步驟。這種刀架在刀具布置和機床調(diào)整等方面都較為方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具，一把刀具完成車削任務后，橫向滑板只要按程序沿X軸移動預先設定的距離后，第二把刀就到達加工位置，這樣就完成了機床的換刀動作。 　　7）刀具裝卸、調(diào)整、維修方便，并能得到清潔的維護[4]。 　　3）刀具重復定位精度高。加工中心則進一步采用了刀庫和換刀機械手，定現(xiàn)了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能，這種刀庫安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動交換刀具的時間從十幾秒減少到幾秒甚至零點幾秒。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的動作循環(huán)為：T指令（換刀指令——刀盤旋轉(zhuǎn)——刀位檢測——預分——精確定位——刀盤鎖緊——結(jié)束信號。編輯本段數(shù)控刀架的開發(fā)應用　　數(shù)控刀架是以回轉(zhuǎn)分度實現(xiàn)刀具自動交換及回轉(zhuǎn)動力刀具的傳動。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。第二種精度更低，在實現(xiàn)時還要加上變頻器、時間繼電器等投資。 數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。 為了滿足上述四點要求，對進給伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件－－伺服電動機也提出了相應的要求，它們是： 1）電動機在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能平滑地運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，特別在低速時應仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。 （2）快響應 為了保證輪廓切削形狀精度和加工表面粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要求系統(tǒng)有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，位置跟蹤誤差（位置跟蹤精度）要小。為了提高數(shù)控機床的性能，對機床用進給伺服系統(tǒng)提出了很高的要求。故障現(xiàn)象：刀架越位。根據(jù)故障現(xiàn)象，若當角度編碼器最低位634號線信號恒為1時，則刀架信號將恒為奇數(shù)，而無偶數(shù)信號，故產(chǎn)生報警。故障現(xiàn)象：刀架奇偶報警。所以往往要多次調(diào)整其位置才能使刀架準確定位。除此之外采用以下兩種方法均可使刀號調(diào)整正常；（1）讓刀架固定在某刀具號A上，脫開編碼器與刀架驅(qū)動電動機之間的齒輪連接。后定位。刀具號在原刀具號上增加了“3”。在此情況下，無論刀架是轉(zhuǎn)位還是夾緊符合信號，使的機床在運行程序時邊走直線運動、邊轉(zhuǎn)刀的危險現(xiàn)象，這里是要特別注意的。這可能是中間繼電器有問題，換上備用繼電器后，試車發(fā)現(xiàn)故障仍然存在。由數(shù)控柜發(fā)出的信號經(jīng)由PLC來控制刀架電動機，因此，引起刀架失控的原因可能有以下幾個方面：（1）CNC通過PLC發(fā)出誤動作信號，CNC來的信號通過PLC內(nèi)部運算后，由輸出端輸出控制中間繼電器，再由中間繼電器控制接觸器來控制刀架電動機，用PC編程機觀察可編程控制器PLC的輸入/輸出點均正常說明CNC并沒有發(fā)出信號。故障現(xiàn)象：換刀時，刀架轉(zhuǎn)幾周后才能換到所需的刀號位置。②手動換刀鍵失靈；更換手動換刀鍵。此時，應重新調(diào)整發(fā)訊盤與彈性片觸頭位置并固定牢靠。此時應修復定位銷使其靈活或更換彈簧。 ③機械鎖緊機構(gòu)故障:拆開刀架，調(diào)整機械，并檢查定位銷是否折斷。此時需要更換彈性片觸頭或重修，針對其線路中的繼電器接觸情況、到位開關(guān)接觸情況、線路連接情況相應地進行線路故障排除。 ②此刀位信號線斷路，造成系統(tǒng)無法檢測到位信號:檢查該刀位信號與系統(tǒng)的連線是否存在斷路，正確連接即可。 ②.變頻器的正轉(zhuǎn)輸入端子和反轉(zhuǎn)輸入端子斷線。 (2).電氣方面的原因 ①. 電源不通、電機不轉(zhuǎn)。此種現(xiàn)象出現(xiàn)，可確定刀架不能啟動的原因是預緊力過大，可通過調(diào)小刀架電機夾緊電流排除之。 現(xiàn)以目前使用較多的端齒盤式四工位自動刀架可能出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象加以分析，確定其排除方法。由于刀架生產(chǎn)廠家無統(tǒng)一標準，因此，其結(jié)構(gòu)、尺寸各異。（4）順序程序的輸入、調(diào)試，如果有仿真器可在仿真器上對程序進行先期的調(diào)試。可以任意將整個存儲區(qū)域劃分成用于定時器、計數(shù)器、保持繼電器和數(shù)據(jù)表及內(nèi)部繼電器存儲區(qū)。這些信號已由CNC廠家定義，名稱和含義均已固定，用戶不得增刪和修改。所有輸出信號名稱由設計者定義，并用縮寫英文字母表示。少數(shù)輸入信號的地址由CNC生產(chǎn)廠家定義，、。輸入和輸出信號插座和插腳編號，或連接端子編號及其信號名稱、在PC中的地址。編制文件的設計員除需要掌握所用CNC裝置和PC的技術(shù)性能外，還需要具備一定的電氣設計知識。所選擇PC的處理時間，指令功能，定時器、計數(shù)器、內(nèi)部繼電器的技術(shù)規(guī)格、數(shù)量等指標也應滿足要求。輸出點包括向機床側(cè)繼電器、指示燈等輸出信號接口。不同型號的PC具有不同的硬件組成和性能指標。PLC在數(shù)控機床中有三種不同的配置方式。PLC處于CNC和MT之間，對NC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號進行處理。C 獨立型PLC的I/O接口點數(shù)和規(guī)模可以通過I/O模塊的增減靈活配置，有的獨立型PLC還可以通過多個遠程終端聯(lián)接器構(gòu)成由大量輸入、輸出點的網(wǎng)絡，實現(xiàn)大范圍的集中控制。內(nèi)裝型PLC一般單獨制成一塊電路板，插裝到CNC系統(tǒng)主機上，使用CNC本身的I/O接口完成輸入輸出功能。PLC與機床則通過I/O接口電路實現(xiàn)信號傳送，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖。在數(shù)控機床上使用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使得數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)更加緊湊，功能更豐富，響應速度更快，工作更可能。 圖a 強電回路 圖b 接觸器電路圖c PLC的輸入輸出 圖中各元器件的名稱序號字母名稱1M電動機2PE接地線也就是零細線3QS4空氣開關(guān)4KMKM6交流接觸器5KAKA3支流繼電器6RC阻容吸收裝置7PMC計算機可編程控制器8HL2指示燈9SQ1~SQ6微動開關(guān)圖中各器件的作用如下：序號名稱含義1M刀架電動機2QS4刀架電動機帶過載保護的電源空開3KMKM6線圈刀架電動機正、反轉(zhuǎn)控制交流接觸器4KA4由急?？刂频闹虚g繼電器5KAKA3刀架電動機正、反轉(zhuǎn)控制中間繼電器6SQ1~SQ6刀位檢測霍爾元件開關(guān)7PMC控制刀架系統(tǒng)8U61單相滅弧器9RC阻容吸收裝置起到過載保護作用10KMKM6常閉對刀架正反轉(zhuǎn)起到互鎖作用11 KAKA3常開對刀架正反轉(zhuǎn)起到起到自保作用12COM接地線自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：PLC輸入信號：~：1~6號刀到位信號輸入；PLC輸出信號：：刀架正轉(zhuǎn)繼電器控制輸出；：刀架反轉(zhuǎn)繼電器控制輸出。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。數(shù)控機床刀架是由機床PLC來進行控制，對于普通的四工位刀架來說，控制比較簡單，一般用于普通的車床。、轉(zhuǎn)換及控制功能。因此，好的機電控制系統(tǒng)都應具備方便，簡潔親和的人機界面。檢測裝置的功能是利用各種傳感器從被控對象提取所要求的信號，并將該信號轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換電路對信號進行放大，轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)龋员氵M行顯示，記錄或處理。機電設備的電氣控制系統(tǒng)的硬件部分一般由控制顯示輸入、輸出的人機界面、控制器和檢測裝置構(gòu)成，圖如下：圖23 電氣控制系統(tǒng)的基本組成控制器是一個以計算機為核心的系統(tǒng)，控制過程實質(zhì)上是控制器對預定指令信息與檢測到得執(zhí)行信息進行分析，比較再將其差值進行處理，放大及綜合運算并轉(zhuǎn)換后，經(jīng)功率放大元件將處理后的信號放大，傳向執(zhí)行元件，控制執(zhí)行元件按指令信號執(zhí)行，完成要求的運動。 （3）刀架定位 刀架體7轉(zhuǎn)動時帶著電刷座10轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到程序指定的刀號時，粗定位銷15在彈簧力的作用下進入粗定位盤6的槽中進行粗定位，同時電刷13接觸導體使電動機1翻轉(zhuǎn)。蝸輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸式間隙配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，蝸輪絲杠繞中心軸旋轉(zhuǎn)。2．1．2數(shù)控車床四工位換刀裝置圖22 數(shù)控車床四工位刀架結(jié)構(gòu)1直流伺服電動機；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)為套；10電刷座；11發(fā)信號；12螺母； 114電刷；15粗定位銷圖12所示為經(jīng)濟型數(shù)控機床常用方刀架結(jié)構(gòu)，該刀架可以安裝四把不同的刀具轉(zhuǎn)位信號有加工程序指定。最后電動機斷電，同時軸6右端的小軸13壓下微動開關(guān)12，發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號。轉(zhuǎn)位開始時，電磁制動器斷電，電動機11開始轉(zhuǎn)動，通過齒輪10帶動蝸桿7旋轉(zhuǎn)，從而使蝸輪內(nèi)孔有螺紋，與軸6上的螺紋配合。