fanuc數(shù)控車床刀架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-09-24 11:12本頁面
【正文】 。在中國市場上應(yīng)用于車床的數(shù)控系統(tǒng)主要有FANUC Oi TA/TB/TC 和FANUC Oi mate MA等。數(shù)控車床的出現(xiàn)對(duì)提高生產(chǎn)率改善產(chǎn)品質(zhì)量以及改善勞動(dòng)條件等發(fā)揮了重要的作用。在這類多工序的數(shù)控機(jī)床中必須帶有自動(dòng)換刀裝置，在多工序數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)之后，又逐步發(fā)展和完善了各類回轉(zhuǎn)刀具的自動(dòng)更換裝置，擴(kuò)大了換刀數(shù)量，以便有可能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的換刀操作。各類機(jī)床的換刀裝置主要取決于機(jī)床的型式、工藝范圍及刀具的數(shù)量和種類等。傳統(tǒng)的車床例如CA6140的刀架上只能裝一把刀，換刀的速度慢，換刀后還須重新對(duì)刀，并且精度不高，生產(chǎn)效率低，不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對(duì)機(jī)床的換刀裝置進(jìn)行改進(jìn)，數(shù)控車床上使用的自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡單的換刀裝置，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架是在一定的空間范圍內(nèi)，能執(zhí)行自動(dòng)松開、轉(zhuǎn)位、精密定位等一系列動(dòng)作的一種機(jī)構(gòu)。 本課題的研究意義（1）掌握了刀架的控制原理，熟悉了刀架的工作過程。（3）使自己進(jìn)一步了解FANUC數(shù)控機(jī)床，初步掌握了解決機(jī)床問題的一些方法，為以后的工作奠定了基礎(chǔ)。1）主電路原理圖.2）電動(dòng)刀架原理圖.3）控制電路原理圖.4）機(jī)床輸入信號(hào)原理圖.（2）設(shè)計(jì)FANUC數(shù)控車床刀架的控制系統(tǒng)（選型、計(jì)算）1）選擇四工位刀架.2）刀架電氣控制。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(KMKM2)刀架正反轉(zhuǎn)。PLC對(duì)控制刀架的I/O進(jìn)行邏輯處理和運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)刀架的順序控制。1）換刀超時(shí)時(shí)間，刀具鎖緊時(shí)間，正轉(zhuǎn)延時(shí)時(shí)間的設(shè)定。CODB刀架刀位信號(hào)處理；COMPB一致性比較指令；MOVE邏輯乘數(shù)據(jù)傳送指令。通過PLC的數(shù)字輸出，控制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。如果刀架的實(shí)際位置已處于指令位置，PLC應(yīng)用程序控制刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，并啟動(dòng)延時(shí)控制。第2章 數(shù)控刀架電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，既包括NC機(jī)床，也包括CNC機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，它能控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和加工過程。數(shù)控機(jī)床由數(shù)控系統(tǒng)模塊、主軸控制模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊，傳感器警示燈、電子器件、電源模塊、電動(dòng)刀架模塊、冷卻系統(tǒng)模塊、接線端子等組成。 數(shù)控車床的組成部件： 圖21 數(shù)控車床組成圖 霍爾原理及在刀架中運(yùn)用的簡單概述所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。當(dāng)電流通過金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差。由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。其優(yōu)點(diǎn)是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。根據(jù)脈沖信號(hào)列可以傳感出該運(yùn)動(dòng)物體的位移?；魻栐?yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要。根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是以磁場為工作媒體，將物體的運(yùn)動(dòng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關(guān)的功能。霍爾效應(yīng)是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。當(dāng)電流通過金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差。精度是一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的生命，假如機(jī)床喪失了精度也就喪失了加工生產(chǎn)的意義了，數(shù)控機(jī)床精度的保障很大一部分源于霍爾元件的檢測精準(zhǔn)性。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān)。這種接近開關(guān)的檢測對(duì)象必須是磁性物體。首先，得到換刀信號(hào)，即換刀開關(guān)接通先接通。接通整個(gè)電路電源，將換刀開關(guān)置于自動(dòng)擋，再按下開始開關(guān)進(jìn)行換刀，正傳線圈自鎖，自動(dòng)進(jìn)行換刀。并接通反轉(zhuǎn)電路，延時(shí)反轉(zhuǎn)，刀架下降并壓緊。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。下面以霍爾元件檢測刀位的簡易刀架為例，進(jìn)行說明。它機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試和使用方便。這種道具只能單方向換刀，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)換刀，反轉(zhuǎn)鎖緊。刀架上每一個(gè)刀位都配備一個(gè)霍爾元件，如四工位刀架，需要配備4個(gè)霍爾元件?；魻栐挥袑?dǎo)通和截止兩種狀態(tài)，因此對(duì)于電平有效地?cái)?shù)控系統(tǒng)數(shù)字輸入接口。通過PLC的數(shù)字輸出，控制直流繼電器，繼電器再驅(qū)動(dòng)交流接觸器接通三相交流電源，使刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。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(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊，并啟動(dòng)延時(shí)控制。車床換刀時(shí)要考慮的安全問題是在換刀過程中刀具不能與工作碰撞。換刀完成后，快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，繼續(xù)加工。鎖定零件程序的繼續(xù)執(zhí)行是通過數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)就看中通道信號(hào)“讀入禁止”實(shí)現(xiàn)的；坐標(biāo)軸禁止運(yùn)動(dòng)則是通過通道接口中的“進(jìn)給保持”信號(hào)置位實(shí)現(xiàn)的。由于不同廠商生產(chǎn)的刀架，反轉(zhuǎn)鎖緊的時(shí)間可能不同，因此刀架的鎖緊時(shí)間在PLC應(yīng)用程序中是一個(gè)可變的值?？紤]鎖緊時(shí)間的可變性，可以使用PLC參數(shù)定義刀架的鎖緊時(shí)間。同時(shí)，在PLC初始化時(shí)應(yīng)該檢查輸入的參數(shù)是否在定義的取值范圍之內(nèi)。刀架電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)時(shí)間切忌過長。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(hào)斷線等。這時(shí)應(yīng)通過激活PLC報(bào)警向操作人員提供故障信息，提醒操作人員對(duì)刀架進(jìn)行檢修。如在換刀過程中由于刀位信號(hào)故障或編程錯(cuò)誤，都可能導(dǎo)致找不到目標(biāo)刀位，使換刀過程不能完成。同樣，換刀的監(jiān)控時(shí)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。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。3）刀架電氣控制信號(hào)傳遞過程：外加信號(hào)整流電路CNCPLC輸入CNCPLC輸出中間繼電器（KAKA9）刀架正反轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)扼w轉(zhuǎn)至所需刀位時(shí)，霍爾元件電路發(fā)出到位信號(hào)，電動(dòng)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。電動(dòng)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(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)刀架的松開、轉(zhuǎn)位、鎖緊等動(dòng)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。 (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輸入信號(hào)到X1X1X1X14時(shí)分別對(duì)應(yīng)了1號(hào)刀、2號(hào)刀、3號(hào)刀、4號(hào)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KAKA9來控制刀架的正、反轉(zhuǎn)，輸出最終指令。自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)滿足
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