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1、 *省省*机电工程高等职业学校机电工程高等职业学校毕 业 论 文（2014 届）题题 目目 数控机床刀架自动循环控制学生姓名学生姓名 郭郭 AAAA 学学 号号 123456789123456789 专专 业业 数控技术 班班 级级 高职数控一班 学学 院院 *机电高职 指导教师指导教师 张 C 20142014 年年 4 4 月月1*省*机电工程高等职业学校毕业论文任 务 书系部 专业年级 学生姓名 任任务务下下达达日日期期： 年年 月月 日日毕业论文日期：毕业论文日期： 年年 月月 日至日至 年年 月月 日日毕业论文题目：毕业论文题目：毕业论文专题题目：毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和
2、要求：毕业论文主要内容和要求：系主任签字： 指导教师签字：2*省*机电工程高等职业学校毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日3*机电工程高等职业学校毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日4*
3、机电工程高等职业学校毕业论文答辩及综合成绩答答 辩辩 情情 况况回 答 问 题 提 出 问 题 正 确基本 正确有一般性 错误有原则 性错误没有 回答答辩委员会评语及建议成绩答辩委员会主任签字： 年 月 日系部领导小组综合评定成绩系部领导小组负责人： 年 月 日5本人声明声明内容如下: 我声明, 本论文及其设计工作是由本人在指导教师的指导下独立完成的, 在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。特此声明。作 者：郭 AA日 期：2014 年 4 月 20 日6数控机床刀架自动循环控制丁文莉09 高职数控一班摘要：摘要：目前,可编程控制器（PLC）广泛应用于数控机床等工业控制中。数控机
4、床的控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分,数字控制部分包括对各坐标轴 位置的连续控制,而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧 和松开、冷却、尾架、排屑等辅助动作的控制。现代数控机床采用 PLC 代替继 电器控制来完成逻辑控制,使数控机床结构更紧凑,功能更丰富,响应速度和可靠 性大大提高! 可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子 系统，它采用一种可编程程序的存储器，在其内部存储执行逻辑算、顺序控制、 定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式、模拟式的输入输出来控制 各种类型的机械设备和生产过程。组合机床是针对特定工件，进行特定加工而 设计的一种高
5、效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且 具有自动循环的功能。组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成， 动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环 的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。关键词：关键词：四方位刀架的原理；换刀的机械原理；刀架的自动循环梯形图7目 录第第一一章章机械结构机械结构 .9 91.1 刀架总述 .91.2 换刀的机械原理 .10第第二二章章 数控车床四方工位换刀装置数控车床四方工位换刀装置 .10103.1 数控刀架四方工位原理图 .13第第三三章章 设计电路的步骤设计电路的步骤 .14143.1 设计这类
6、电路时大体遵循以下步骤.163.2 元器件的介绍 .19第第四四章章 PLCPLC 概述与概述与 PLCPLC 的组成的组成.20204.1 PLC 特点.224.2 PLC 概述.234.3 PLC 的组成.244.4 PLC 接口结构.254.5 PLC 程序的执行顺序.274.6 PLC 发展的重点.28第五章刀架的自动循环的梯形图第五章刀架的自动循环的梯形图 .30305.1 梯形图 .34结结 论论 .3535参考文献参考文献 .368第第 1 1 章章 机械结构机械结构1.11.1 刀架总述刀架总述车床的刀架是车床的自动换刀装置。刀架有很多种类，有用霍尔元件检测刀位的经济型刀架，有
7、可双向换刀带位置编码器的自动刀架等，控制刀架的旋转可使用普通异步电机或伺服电机。用霍尔元件检测刀位信号，采用交流电机驱动刀架正转换刀反转锁紧刀架。MDI、AUTO 或 DNC 工作模式下通过执行编程指令 T00(为16)实现换刀。使用刀架换刀时，换刀模块上的刀盘一起换刀，和真实刀架同步。注意：刀架在反转锁紧时，电机处于堵转状态，因此反转时间不可过长。否则刀架电机可能会烧坏。数控刀架安装在数控车床的滑板上。它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。刀架滑板由纵向（Z 轴）滑板和横向（X 轴）滑板组成，纵向滑板安装
8、在床身导轨上，可以沿床身纵向运动，横向滑板安装在纵向滑板上，能沿纵向滑板的导轨进行横向运动，刀架滑板的作用是安装在其上的刀架刀具在加工中实现纵向和横向的进给运动。91.21.2 换刀的机械原理换刀的机械原理按下换刀键或输入换刀指令后，电机正转，通过联轴器，蜗杆带动涡轮，螺纹带动螺母刀架体松开并上抬，转位、找刀刀架体的上方有一发信盘，盘中每一到刀位都安装一霍尔开关刀架体旋转到一刀位时。该刀位的传感器件向数控系统发出信号，数控系统将收到的实际刀位信号与指令刀位信号进行比较，当两信号相同时，说明刀架体已旋转到所选刀位，数控系统控制继电器 KA1 释放，继电器 KA2 得电吸合，换刀电动机反转，粗定位
9、销在在弹簧的作用下进入粗定位盘的凹槽中进行粗定位，由于粗定位槽的限制刀架体不能反转只能在该位置垂直落下，刀架体和刀架底座的端面齿啮合，实现精确定位，电动机做适当的延时。继续反转，当两端面齿增加到一定夹紧力。刀架体被锁紧时。电动机停止转第二章数控车床四工位换刀装置第二章数控车床四工位换刀装置2.12.1 刀架抬起刀架抬起当数控机装置发出换刀指令后，电动机1启动正常，通过套筒连轴器2使蜗杆轴3转动，从而带动蜗轮丝杠4转动。刀架体7的内孔加工有螺纹，与蜗轮丝杠旋合，蜗轮与丝杠为整体结构。蜗轮丝杠内孔与刀架中心轴式间隙配合，在转位换刀时，中心轴固定不动，蜗轮丝杠绕中心轴旋转。当蜗轮开始转动时，由于刀架
10、底座5和刀架体7上的端面齿处在啮合状态，且蜗轮丝杠轴向固定，因此刀架体7抬起。102.22.2 刀架转位刀架转位当刀架体抬至一定距离后，刀架底座5和刀架体7的端面齿脱开，转位套9用销钉与蜗轮丝杠4联接，随蜗轮丝杠一同转动，当端面齿完全脱开时转位套正好转过160（如图所示） ，球头销8在弹簧力的作用下进入转位套9的槽中，带动刀架体转位。2.32.3 刀架定位刀架定位刀架体7转动时带着电刷座10转动，当转到程序指定的刀号时，粗定位销15在弹簧力的作用下进入粗定位盘6的槽中进行粗定位，同时电刷13接触导体使电动机1翻转。由于粗定位槽的限制，刀架体7不能转动，使其在该位置垂直落下，刀架体7和刀架底座5
11、上的端面齿啮合实现精确定位。2.42.4 夹紧刀架夹紧刀架电动机继续反转，此时蜗轮停止转动，涡杆轴3自身转动，当两端面齿增加到一定夹紧力时，电动机1停止转动。译码装置由发信体13.14组成，电刷13负责发信号，电刷14负责位置判断当刀架定位出现过位或不到位时，可松开螺母12，调好发信体11与电刷14的相对位置。11图2-1 数控车床四工位刀架结构1-直流伺服电动机；2-联轴器；3-蜗杆轴；4-蜗轮丝杠；5-刀架底座；6-粗定位盘；7-刀架体；8-球头销；9-转为套；10-电刷座；11-发信号；12-螺母； 13、14-电刷；15-粗定位销图2-1所示为经济型数控机床常用方刀架结构，该刀架可以安装四把不同的刀具转位信号有加工程序指定。其工作过程为：刀架抬起刀架转位刀架定位夹紧刀12第三章设计电路图的步骤第三章设计电路图的步骤为实现刀架自动循环，对电动机的基本要求仍然是启动、停转和反向控制，所不同的是当刀架运动到位置 2 时能自动地改变电动机工作状态。总之控制对象要求控制装置根据控制过程位置来改变或终止控制对象的运动。在实现刀架自动循环过程中，最理想的方法就是由控制装置直接反映控制过程变化参数行程，使刀架在运动到位置 2 或 1 时自动发出控制信
