【正文】 多次測量差值的均值，它是反映機床數(shù)控系統(tǒng)的控制、差補精度和機床自身設定的綜合指標。主要有鏜孔精度、平行孔孔距精度、調(diào)頭鏜孔同軸度、銑削四周面精度、圓弧插補銑削精度等。由于提高進給速度直接關(guān)系到產(chǎn)品的加工時間，以利提高生產(chǎn)效率，因此在高速進給技術(shù)方面，驅(qū)動裝置采用直線電機的機型正在增多。并在主軸上采用雙面約束刀具、主軸轉(zhuǎn)速為 2 萬 r/min、快速進給速度為60 m/min、以盡量縮短重復定位、刀至刀等的非切削時間。最近，對中國出口看好的建設機械廠家對立式車床的需求令人矚目，造船行業(yè)的訂貨則似乎暫告一段落。 　　由于市場在交貨期、質(zhì)量、價格方面的要求越來越高，一些中小規(guī)模的設備用戶為縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，更青睞一次裝卡、可搞多種加工的復合型加工機。 　　現(xiàn)在，市場對于提高了通用性的、低價位的小型數(shù)控立式車床的需求仍在擴大，同時，和臥式數(shù)控車床一樣，帶有加工中心意識的功能型復合機的開發(fā)研制比較活躍。 刀庫的介紹自動換刀數(shù)控機床多采用刀庫式自動換刀裝置。 換刀過程較為復雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在機外進行尺寸預調(diào)整之后，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在刀庫中進行選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側(cè)面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外。換刀機構(gòu)在機床主軸與刀庫之間交換刀具，常見的為機械手。主軸換刀是刀庫固定，主軸靠近刀庫將主軸上刀具放到刀庫中，然后選定刀具更換；也有不帶機械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的，稱無臂式換刀裝置。模塊化刀具是發(fā)展方向。事實上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。在電氣控制設備中高可靠性是關(guān)鍵性能。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。PID處理一般是運行專用的PID子程序?，F(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。在PLC中有多種程序設計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設計語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報表的報印和其他基本程序設計語言無法完成的功能。21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可編程控制器應用。PLC在刀具管理系統(tǒng)中，使系統(tǒng)真正的實現(xiàn)了自動化功能。PLC編譯程序后將每步換刀與取刀結(jié)合起來，這樣與當時的手動操作比，節(jié)省了許多人力、物力，最重要的就是節(jié)省了許多必要的生產(chǎn)時間，提高了工作效率。首先是需要把硬件設備準備齊全，對任務需要的器件一定要有了解。因為在機械手的運動過程中，不能滿足所需要的電機數(shù)量，必須要找到足夠的小燈模擬。本次設計中選用的PLC型號是S7200，S7200是在實驗室最常見的一種PLC設備。在整個設計中把題目分為兩部分，一部分是用圓盤轉(zhuǎn)動進行刀具的選擇；第二部分就是用機械手來完成選刀的過程。2 系統(tǒng)的總體設計方案 系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)主要分兩部分實現(xiàn)，一部分是定位的設計，當選中刀具后通過控制電機的正反轉(zhuǎn)控制圓盤的旋轉(zhuǎn)，按照就近取刀的原則，在最快的時間內(nèi)走到相應刀的位置；另一部分就是取刀的設計，對機械手的設計。這樣就能更好的把整個刀具管理系統(tǒng)的工作方式與工作理念很好的表現(xiàn)出來了。西門子公司生產(chǎn)的PLC主要以S7系列的為主，它的體積小、速度快、標準化具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高。本系統(tǒng)選用的S7200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。 電動機的選擇當選中刀具后通過控制電機的正反轉(zhuǎn)控制圓盤的旋轉(zhuǎn)。因此，正確選擇電動機具有重要意義。電動機結(jié)構(gòu)形式的選擇可以根據(jù)在不同環(huán)境條件中選擇電動機結(jié)構(gòu)形式大概分為：⑴ 在正常環(huán)境條件下，一般采用防護式電動機。若有防護措施，也可采用封閉式或防護式電動機；⑷ 在高溫場所，應根據(jù)周圍環(huán)境溫度，選用相應絕緣等級的電動機，并加強通風以改善電動機的工作條件，加大電動機的工作容量使其具備溫升裕量；⑸ 在有爆炸危險的場所，應選用防爆型電動機。選擇的基本原則歸納如下：⑴ 不需要調(diào)速的機械應優(yōu)先選用籠型異步電動機；⑵ 對于負載周期性波動的長期工作機械，為了削平尖峰負載，一般都采用帶飛輪的電動機；⑶ 需要補償電網(wǎng)功率因數(shù)及獲得穩(wěn)定的工作速度時，優(yōu)先選用同步電動機；⑷ 只需要幾種速度，但不要求調(diào)節(jié)速度時，選用多速異步電動機；⑸ 起制動和調(diào)速要求較高的機械，可選用直流電動機或帶調(diào)速裝置的交流電動機。但是電動機轉(zhuǎn)速的選擇應適合機械的要求，并涉及傳動裝置。如在市電標準頻率下，由于磁極對數(shù)不同，異步電動機的同步轉(zhuǎn)速有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min等幾種?；谏鲜隼碛?，選擇電動機轉(zhuǎn)速的方法是：⑴ 對于不需要調(diào)速的高、中轉(zhuǎn)速的機械，一般選用相應轉(zhuǎn)速的電動機，以便與機械轉(zhuǎn)軸直接相連接；⑵ 對于不需要調(diào)速的低轉(zhuǎn)速的機械，一般選用稍高轉(zhuǎn)速的電動機，通過減速機構(gòu)來傳動；⑶ 對于需要調(diào)速的機械，電動機的最高轉(zhuǎn)速應與機械的最高轉(zhuǎn)速相適應，連接方式可以直接傳動或者通過減速機構(gòu)傳動。真正的直流電動機的繞組是不受力的（有少許雜散磁場可以忽略），也不切割磁力線，否則如此細的漆包線會互相摩擦導致破損的。直流電機是在生產(chǎn)中常見的電機，運用起來相當方便。 位置檢測的選擇在日常的一般都是自動檢測儀主要有微型激光器、矩陣式感應接收器、自動分揀控制、導軌和分揀機構(gòu)等部件組成。工作時，被測件通過接件架自動送人或由人工放入導軌中，進入導軌的被測件以一定的速度沿導軌面下滑，當被測件經(jīng)過檢測位置時，激光束以一定的入射角照射在被測見表面上，所產(chǎn)生的反射光束軌跡由矩陣式感應接收器接收，接收器獲取的曲線軌跡通過微機模糊算法的處理，即得到被測件的彎曲度和扭曲度值。 組態(tài)軟件的選擇專業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件的誕生目的就是對應自動化設備的監(jiān)控問題，使監(jiān)控軟件的制作簡單化、系統(tǒng)化、模塊化，提高運行穩(wěn)定性和工作效率。另外對于大型工程中使用的分布式控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng)，專業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件對其有很好的支持，無須復雜繁瑣的編成即可實現(xiàn)對整套監(jiān)控系統(tǒng)的制作，而且運行穩(wěn)定性高，功能層次清晰。組態(tài)軟件制作大致分為如下幾個內(nèi)容：⑴ 分配內(nèi)部點與I/O點；⑵ 制作機械手監(jiān)控軟件的監(jiān)控畫面；⑶ 制作機械手運行的上行、下行、夾緊等動畫；⑷ 設置通訊方式，選擇所連接PLC的品牌型號；⑸ 連接PLC實現(xiàn)監(jiān)控功能，擴展監(jiān)控軟件的其他附加功能。在選擇國內(nèi)廠商的監(jiān)控組態(tài)軟件時，我選中了北京昆侖通態(tài)公司開發(fā)的MCGS軟件，它是國內(nèi)最著名的通用組態(tài)軟件，實際工程應用數(shù)量相當龐大，顯示出它的性能穩(wěn)定可靠且功能強大，應用MCGS開發(fā)機械手上位機監(jiān)控軟件，將會使我對自動化監(jiān)控應用有一次初步的了解并學習到十分成熟和前沿的監(jiān)控手段。同時對于自動化生成中的各類數(shù)據(jù)，專業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件提供有完善且使用方便的數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)的存儲、調(diào)用和修改極為簡單。通過專業(yè)監(jiān)控軟件提供的網(wǎng)絡功能，監(jiān)控人員可通過局域網(wǎng)或其他網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控，而不必了解繁瑣的網(wǎng)絡協(xié)議及復雜的編成代碼。通過分析與研究，得出使用通用組態(tài)軟件完全可以實現(xiàn)上位機監(jiān)控機械手的運行的結(jié)論。3 刀具管理控制系統(tǒng)的設計 刀具管理控制系統(tǒng)硬件的設計 硬件簡介本次選用的是西門子公司的S7200PLC，CPU選用的CPU224型號。CPU224輸入電路采用了雙向光電耦合器，24V直流極性可任意選擇，系統(tǒng)設置1M