FX-3U四方刀架控制系统设计.docx

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1、毕业设计说明书（论文）设计题目:FX-3U四方刀架控制系统设计专业:班级：2019级机电一体化3班学号:姓名:指导教师：2021年7月5日目录第1亘机械结构11.1 刀架总述11.2 换刀的机械原理1第2章电动刀架的电气控制12.I刀架拆卸顺序22.1.1拆卸顺序22.1.2装配顺序22.2工作原理32.3电动刀架的电气控制32.3.15/3T型42.3.215T型5第3堂数控车床刀架P1.C控制73.1过程分析73.2安全互锁73.3刀架控制逻辑73.3.1控制逻辑73.3.2信号地址、名称和意义83. 3.3自动换刀系统9第4章数控机床的开机调试154. 1刀架不能启动1641.I机械方面

2、的原因164.1.2电器方面得到原因174.27J名关2f?.-.-.-.-.-.-.-.-174.3刀架越位过冲或转不到位174. 4刀架不能正常夹紧18第5章故障现象分析194.1 常见的故障194.2 刀架使用的注意事项20总结26致谢26参考文献29摘要数控刀架是数控机床的重要组成部分，主要是完成零件加工过程中的换刀过程，它能在一次装夹中完成多工序的加工，有效地减少/刀具多次装夹带来的加工误差。随着制造工业的不断发展，对自动刀架的功能及性能要求也越来越高。数控刀架系统本身及相关结构比较史杂，会对整机的成本造价产生直接的影响.，本课题对数控车床的四工位刀架进行了研究设计。分析了刀架的基本

3、组成、对刀架的典型结构以及刀架的机械结构等进行了研究设计，由于刀架的整个机械结构比较精密第杂，为了方便我们队刀架进行设计研究，我们对试的台上的四工位刀架进行了拆装并绘制了草图，对其主要的传动部件进行选择计算，还对刀架的电气控制部分进行分析，熟悉并掌握了四工位刀架的控制电路以及四工位刀架的控制程序。数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套,高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种。预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。本部分主要对四工位立式电动刀架的控制系统进行设计。

4、关键词：电动刀架：自动换刀；P1.C控制第1章机械结构1.1 刀架总述数控车床为了能在工作的一次装夹中完成多工序加工，缩短辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，必须带有自动回转刀架。根据撞到数增的不同，自动回转刀架分有四工位六工位和八工位等多种形式。根据安装方式的不同，自动回转刀架课分为立式和卧式两种.根据机械定位方式的不何，自动回转刀架又可分为端齿定位型和三齿盘定位至等。其中端齿东为型换刀时刀架需抬起,换刀速度较慢11密封性较差，但其结构较简单。三齿定位型乂叫免抬型，其特点是换刀时刀架不抬起，因此换刀时速度快且密封性好，但其结构较爱杂。自动回转刀架在结构上必须有良好的强度和刚性，以承受粗加

5、工是的切削抗力。为J保证转位具有高的重组定位精度，自动回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架自动换刀时由控制系统和驱动电路来实现。1.2 换刀的机械原理按下换刀键或输入换刀指令后，电机正转，并经联轴器，由滑键带动蜗杆、涡轮、轴、釉套转动。轴套的外国上有两处凸起，可在套筒内孔中的螺旋槽内滑动，从而举起与套筒相连的刀架及上端齿盘，使齿盘与下端齿盘分开，完成刀架抬起动作。刀架抬起后，轴套仍在继续转动，同时带动刀架转过90（如不到位，刀架还可继续转位180。、270。、360。）,并由微动开关发出信号给数控装置“刀架转到位后，由做动开关的信号使电动机反转，利用销使刀架定位而不再随

6、轴套回转，于是刀架向卜移动，上卜端齿盘合拢压紧。期杆继续转动并产生轴向位移,压缩弹簧，套筒的外国曲面压缩开大使电动机停止旋转从而完成一次转位。换刀时方刀架的动作顺序是：刀架抬起、刀架转位、刀架紧。第2章电动刀架的电气控制2.1刀架拆卸顺序2.1.1拆卸顺序（1）拆下闷头，用内六角扳手顺时针转动蜗杆，使离合盘松开，其外形结构（2）拆下铝盖，罩座。（3）拆下刀位线，拆下小螺母，取出发讯楸。（4）拆卜大螺母，止退圈，取出键，轴承。（5）取下离合盘，离合销（球头销）及弹簸.（6）夹住反靠销逆时针旋转上刀体，取出上刀体。（7）拆下电机罩，电机，联接座，轴承施，期杆。拆下螺钉，取出定轴,蜗轮，螺杆，轴承.

7、（8）拆卜反靠盘,防护圈。9）拆下外齿圈。2.1.2装配顺序（1）装配时所有零件清洗上油，传动部位上涧滑脂。（2）按拆卸反顺序装配.（3）刀架在啮合状态时，上刀体II与下刀体13应四面平行，反舞俏10应在反靠盘17槽中，离合销8应在离台盘7平面上，大约离槽125度左右。（4）用内六角扳手转动蜗杆，使刀架端齿处于松开状态，拧紧大螺母5,然后稍稍松开-一点大螺母5,使大螺母5.上的螺孔与止退圈6.上的螺孔对准，装上2-M5防松螺钉，在转动蜗杆使刀架锁紧.（5）使刀架锁紧，调整磁钢21与植尔元件（发讯盘3中）的相对位巴，使刀架处于要刀位置。图2.1拆装顺序及结构图2. 2工作原理对数控车床进行操作的

8、工作人员向数控系统输入换刀指令信号，并通过内部的逻轼电路或者是控制软件等使数控装置进行一系列的编译、运算以及处理等过程:待输出换刀指令的信号后，数控车床通过对网路进行控制，以使继电器动合触点进行闭合，刀架电动机正转的过程中，通过蜗杆、蜗轮等使刀架上的刀体升高到合适的高度，定位梢在离介盘的带动下，能够带动上刀架体进行转位，当其转至所需的位置后，在磁钢的作用下，由霍尔元件向数控系统刀架刀位发出开发信号，数控系统接收到信号之后反转对继电器勖合触点闭合状态进行控制，电动机反转后，对反靠销进行定位，同时齿牙盘啮合，刀架锁紧,从而能够精确的完成各种操作2. 3电动刀架的电气控制电动刀架的电气控制分强电和弱

9、电两部分，强电部分有三相电源联动：.相交流异步电动机正、反向旋转，从而实现电动刀架的松开、转位、锁紧等动作弱电部分主要由位置传感器一发讯盘构成.发讯盘采用呢尔传感器发讯.根据数控系统的不同，发讯盘及相应控制也不相同，现分别说明：换刀时，数桎系统将相应刀位线（IF）接地，然后等待回答信号，刀架松开、转位、锁紧动作.图2.2电气控制图表2.1刀架信号接口（15芯孔式插口引脚123456789101112131415功能T1T2T3T4T5T6到位电源线色黄橙蓝白粉红紫绿打衣2.2刀架电机找接口4芯式航母插头）引脚1234功能PEUVW线色黄绿黑黑黑2.3.215T型数T2T3控T4微WGND电动刀

10、架T1T2T3T4:三相交流接触器Ht三相电源三相电源图2.3刀架电机控制图换刀时，数控系统将低电平仃效的正轴信号送H1.然后检测相应刀位信号线TkT4）,当所要刀位信号线有效（低电平）后,撤消正转信号，同时给出反转信号，系统以设定反转时问.反转时间到，撤消反转信号。该种方式我厂也配有控制箱，可代替交潦接触话，用户可根据实际情况选用。表2.3刀架信号接口（】5芯孔式插口引脚123456789101112131415功能T1T2T3T4T5T6到位电源线色黄橙蓝白粉红紫绿红表2.4刀架电机戏接口-1芯式航母插头引脚1234功能PEUVW线色黄绿黑黑黑（1）正位（锁进）信号：有些立式刀架提供正位（

11、锁进信号，亩裕尔传感器发讯，低电平有效。（1.DI-O625刀架，正位信号由微动开关发信，低电平有效）该信号由根灰色线在插头（15芯孔式插头）外单独引出。（2）雷尔发讯盘：采用开关型、单id性极性雷尔传感器发讯.其输出为PN型常开输出，低电平有效，最大额定输出电流25mA,使用电源为12V/24VDC。3）有的发讯盘设计有限流保护电路，如果发讯盘的输出电流大于额定输出电潦则保护电路启动，切断所有刀位信号输出电潦（刀架连转）.此时需断开发讯盘电源，排除电路故障，重新上电即能正常工作,因此刀架接线时应确认发讯盘的负数电潦是否符合要求.例如不能用发讯盘直接带继电器等大负载器件，另外加上拉电阻时上粒电

12、阻阻值不可太小。带保护的发讯盘有12V和24YDC两种规格，使用前应确认所使用发讯盘的电源规格，（41上拉电阻：有些CNC系统要求刀位输入信号高电平有效，此时应加上拉电阳，上拉电阻阻值及功率不可太小,以免损杯发讯盘.建议在24V电源卜-使用1.5K2.2K,1/2W电阻:在12电源下使用6201500.1/2窜电K1.第3章数控车床刀架P1.C控制3. 1过程分析以四工位自动刀架为例，刀架电机采用三相交流380V供电，正转是驱动TJ架正向旋转，各刀具按顺序依次经过加T位置，刀架电机反转时，刀架F1.动锁死，保证刀具能锅承受切削力。每把刀具备有一个布尔位置检测开关.换刀动作由T指令或手动换刀按组

13、启动，换刀过程如下：1）刀架电机正转：（2）检测到所选刀位的有效信号停止刀架电机，并延时（100S）：3）延时结束后刀架电机反转锁死刀架，并延时（500s）：（4）延时结束后停止刀架电机，换刀完成。3.2安全互锁（D刀架电机长时间旋转（如20s）而检测不到刀位信号，则认为刀架出现故障.立即停止刀架电机，以防止将其损坏并报警提示；过热报警时，停止换刀过程，并禁止自动加工：3.3刀架控制逻辑3.3.1控制逻辑衣3.1刀架控制龙辑分类条件结果执行T代码自动方式下零件加工成功程序中T代码与实际刀位不符时刀架正转信号有效，信号直保持到实际刀位与编程中T代码一致，然后刀架反转信号自动生效.反转信号的保持时

14、间由机床参数设定连续换刀手动方式卜按卜换刀键，直至刀架转到所需位置刀架正转信号有效，宜至换刀健松开，然后刀架反转信号自动生效。反转信号的保持时间由机床设定点动换刀手动方式卜短促按卜手动换刀健刀架正转信号有效，直至刀架转过个刀位，然后刀架反转信号自动生效3.4.2 信号地址名称和意义表3.2刀架控制的有关信号地址、名称和意义输入信号类型地址及名称意叉I/OP1.C信号10.0.10.H10.2.10.3JJ位反馈刀架在T1.位时10.0为ONCK-P1.C信号V25002000.0、V25002000.1.V25002000.2.V25002000.3零件程序中的T1.T2、T3、T4读入编程指令TI,则V25002000.o为ON31000000.2.效运动方式“I动”OFF时为自动方式KCP-P1.C信号V1000000.3换刀键(K4)按下K4,V1000000.3为0输出信号类型地址