数控课程设计六工位刀架.docx
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1、天津职业技术师范大学TianJin University of Technology and Education数控课程设计数控车床六工位刀架设计专业:机械修理及检测技术教育班级学号:学生姓名:指导教师: 讲师 系别:2023年 六 月目的为了进一步提高数控机床的加工效率,数控机床正向着工件在一台机床上一次装夹即可完成多道工序或全部工序的方向进展,因此消灭了各种类型的加工中心,如车学中心、镗铣中心、钻穴中心等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具,因此必需有自动换刀装置,以便选用不同的刀具,完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的刀具贮存
2、量、占地面积小、安全牢靠等特性。摘要数控车床的刀架是机床的重要组成局部,刀架用于夹持切削用的刀具,其构造直接影响机床的切削性能和切削效率。因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量,进而影响到制造业的飞速发 展。本次主要是争论数控车床的机械构造和刀架把握系统。其中分析了数控车床刀架的根本种类,数控车床六工位刀架把握系统的机械机构和电气把握以及六工位刀架的PLC程序;测绘数控车床六工位刀架局部的电气原理图、接线图;对六工位刀架的动作过程的分析。关键字:刀架;plc 把握;编码器;数控机床名目第 1 节概述错误!未定义书签。1.1 数控刀架的进展趋势错误!未定义书签
3、。1.2 进展方向错误!未定义书签。1.3 课题争论意义1第 2 节 刀架机械构造22.1 刀架总述22.2 刀架的根本构造22.3 刀架的几种典型构造3第 3 节 换刀工作原理43.1 数控车床编码器刀架换刀工作原理53.2 编码器真值表53.3 编码器的工作原理53.4 刀架转位过程6第 4 节 数控车刀架电气把握系统设计74.1 刀架的把握和接口74.2 六工位刀架 PLC 接线原理图84.3 PLC 编程的根本步骤及根本编程104.4 六工位刀架梯形图错误!未定义书签。第 5 节 结论14参考文献14数控车床六工位刀架设计第一节 概述1.1 数控刀架的进展趋势随着数控车床的进展,数控刀
4、架开头向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向进展。 目前国内数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种。立式刀架有四、六工位两种形式,主要用于简易数控车床;卧式刀架有八、十、十二等工位, 可正、反方向旋转,就近选刀,用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动刀架是数控车床重要的传统构造,合理地选配电动刀架, 能够有效的提高劳动生产率,缩短生产预备时间,消退人为误差,提高加工精度等。国产数控车床今后将向中高档进展,中档承受普及型数控刀架配套,高档承受动力型刀架,兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种,近年来需要量可达1000050000 台。1.2 进展方向目前,行业上应用的数
5、控刀架依据与主机配套场合主要有分如下高、中、低三个档次。低挡数控刀架构造简洁,简洁设计和制造。是我国的特色产品,已经形成规模化生产。中档数控刀架可双向选刀,刚性好,但构造简洁,对制造加工设备要求高,此类刀架在我国初具规模。高档数控刀架包括伺服刀架和动力刀架。伺服刀架把握器是伺服刀架和动力刀架的技术核心。高档刀架承受伺服电机驱动源,实现位置、速度的双闭环把握,简洁加工制造、精度高、转位快等特点。伺服刀架的把握器即伺服刀架的伺服电机把握是高档数控刀架的关键技术。1.3 课题争论意义数控车的刀架把握系统的争论,让我对 FANUC 数控刀架把握系统有了更全面的了解,比方数控系统的组成局部、刀架的机械构
6、造、车床的进给、刀架把握原理等内容。现在通过做 FANUC 数控车床刀架把握的毕业课题更加深入的了解数控车床上刀架局部的学问,更好的加强自己在这方面的专业技能。通过争论,让我在寻常学习的学问在该课题里面得到熬炼,例如:CAD 制图,PLC 等。让我养成自学力气,培育了自己爱思考、分析问题的好习惯。- 10 -其次节 刀架机械构造2.1 刀架总述数控车床的刀架是机床的重要组成局部。刀架用于夹持切削用的刀具,并可作移动或回转的部件,因此其构造直接影响机床的切削性能和切削效率。刀架是直接完成切削加工的执行部件,所以,刀架在构造上必需具有良好的强度和刚度,以承受粗加工时的切削抗力。由于切削加工精度在很
7、大程度上取决于刀尖位置,所以要求数控车床选择牢靠的定位方案和合理的定位构造,以保证有较高的重复定位精度。此外,刀架的设计还应满足换刀的时间短、构造紧凑和安全牢靠等要求2.2 刀架的根本构造数控刀架作为数控车床的动作执行部件,其根本构造:(1) 驱动装置 主要有电机、液压电动机、齿轮、齿条。(2) 分度装置 通过机械液压传动构造到所需工位间的转动。构造主要分为间歇分度构造和连续分度机构。快速换刀一般选用双向旋转的连续分度机构。(3) 预定位装置 到达所需的工位后,停顿分度运动,以便于齿盘正确啮合。伺服电机驱动刀架,利用伺服电机编码器作为预定位。(4) 松开、刹紧装置 齿盘副的松开刹紧。为了完成快
8、速杀紧和得到的杀紧力,松开和刹紧一般选用液压和机械等来实现松开和刹紧。(5) 精定位装置 刀具在切削时需要很高的刚性和定位精度,因此刀架都选用齿盘副做的精度定位元件。(6) 发信装置 包括工位信号编码器和动作把握信号。(7) 装刀装置 包括刀盘、刀夹及夹刀装置。目前刀盘有 2 种模式:欧式VDI、日式槽刀盘。德国标准 VDI 刀盘 DIN69880 和 DIN69881 标准。(8) 数控刀架换刀动作 系统发出指令齿盘松开刀架旋转分度到达目标工位并发信号给系统预定位齿盘锁紧精定位系统确认后工件切削。为满足不同工件的加工要求,数控刀架分为 4、6、8、10、12 工位,形式为立式和卧式。2.3
9、刀架的几种典型构造1螺旋转位刀架如图 3-1 所示,电机经弹簧安全离合器至蜗轮副带动螺母旋转,螺母举起刀架使端齿盘的上盘与下盘分别,随即带动刀架旋转到位,然后发信号使电机反转锁紧,使刀架换位,进展切削加工。螺母升降式零件多,但加力牢靠,精度较高,很多刀架都利用这种原理设计。图3-1 螺旋转位刀架1-内装信号盘 2-刀架 3-端齿盘 4-电机 5-安全离合器2数控车床方刀架经济型数控车床方刀架是在一般车床四方刀架的根底上进展的一种自动换刀装置,其功能和一般四方刀架一样:有四个刀位,能装夹六把不同的刀具,方刀架回转 90时,刀具变换一个刀位,但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令把握的。换刀
10、时方刀架的动作挨次是:刀架抬起、刀架转位、刀架定位和刀架夹紧。完成上述动作要求,有相应的机构来实现。3转塔回转刀架转塔回转刀架适用与盘类零件加工。在加工轴类零件时,可以换用四方回转刀架。由于两者底部安装尺寸一样,更换刀架格外便利。回转刀架动作依据数控指令进展,由液压系统通过电磁换向阀进展把握,其动作过程分为如下四个步骤:1、刀架抬起,2、刀架转位、3、刀架压紧,4、转位液压缸复位。假设定位、压紧动作正常,刀架会发出信号表示已完成换刀过程,可进展切削加工。4盘形自动回转刀架盘形自动回转刀架依据刀位又可分为 A 型、B 型和 C 型,其中A 型和 B 型刀架可配置 12 把刀具,C 型可配置 8
11、把刀具。A、B 型回转刀盘的外切刀可使用25mm*150mm 标准刀具和刀杆截面为 25mm*25mm 的可调工具, C 型可用尺寸为20mm*20mm*125mm 的标准刀具。镗刀杆直径最大为 32mm。该种刀架更换和对刀格外便利。刀位选择由刷形选择器进展,松开、夹紧位置检测由微动开关把握。整个刀架把握是一个纯电气系统,构造简洁。5车削中心的动力刀架车削中心的动力刀架的刀盘上可以安装各种非动力关心刀夹车刀夹、镗刀夹、弹簧刀夹、莫氏刀柄,夹持刀具进展加工,还可安装动力刀夹进展主动切削,协作主机完成车、铣、钻、镗等各种简洁工序,实现加工程序自动化、高效化。该刀架承受端齿盘作为分度定位元件,刀架转
12、位由三相异步电机驱动,电动机内部带有制动机构,刀位由二进制确定编码起器识别,并可双向转位和任意刀位就近选刀。动力刀具由沟通伺服电机驱动,通过同步齿形带、传动轴、传动齿轮、端面齿离合器将动力传递到动力刀夹,再通过刀夹内部的齿轮传动,刀具回转,实现主动切削。第三节 换刀工作原理数控车床的刀架是车床自动换刀的机构,是车床上一个重要的部件。刀架具有很多种类。有霍尔元件检测刀位的简易刀架,有带位置编码可双相换刀的自动刀架,有可带动刀具的自动刀架,把握刀架旋转有的使用一般异步电动机,有的使用伺服电极。有很多刀架的把握厂为车床供给各种各样的刀架。每个厂家生产的刀架把握方法有所差异,就是同一厂家供给不同型号的
13、刀架,其把握时序也不是百分百一样。3.1 数控车床编码器刀架换刀工作原理在本课题中以六工位刀架为例,首先需要依据当前的刀具位置确定出刀架就近旋转到目标刀位的方向,并启动刀架电机按该方向旋转,同时检测有刀架位置编码器信号发出的实际刀位和选通信号。当检测到实际刀位等于目标位,且选通信号的下降沿消灭时,PLC 应用程序则把握预定位电磁铁动作。这时 PLC 应用程序连续监控预定位传感器的下降沿,在下降沿消灭后,把握电机方向相反方向转动,这时刀架进入锁紧过程。锁紧过程启动后,PLC 应用程序监控当前刀位以及选通信号的上升沿。一旦当前刀位等于目标刀位,且选通信号的上升沿消灭时,把握预定位电磁铁关闭,刀架电
14、机停顿,整个换刀过程完成。另外应削减把握回路中滞后的中间环节,如刀架电机的正转、反转不应在PLC 数字输出和接触器之间通过继电器接力把握,应承受 24V 直流接触器直接把握,见图 3.1 支流接触器直接把握刀架电机。这样才能保证预定位电磁铁的动作时间和刀架正转、反转的切换时间。KM2M3刀架电机380V ACKM1KM2数KM1字输出24V 直流接触器直流接触器直接把握刀架电机图 3.1 支流接触器直接把握刀架电机对于六工位自动回转刀架来说,它最多装有六把刀具,微机系统把握的任务,就是选中任意一把刀具,让其回转到工作位置。3.2 编码器真值表位置1234562 0101010210110012
15、 2000111选通111111奇偶校验1101003.3 刀架编码器工作原理码盘、狭缝、发光组件和接收器组合在一起,就实现了刀架工位编码器的光电转换。发光管与接收器分别布置在狭缝两侧,三者相对固定,发光管发出的红光穿过狭缝上对应的小孔接收器接收,转变为光电流输出,但由于狭缝和接收器之间还安装有可转码盘,接收器能否被红外光照耀还取决与码盘上透光的一段段圆环所处的角度位置。当码盘上的透光去恰好位于狭缝上小孔位置时,接收管才能被光的照耀输出电流。接收器上是否有电流输出只取决与码盘上的码道和码盘角度位置。而码盘由于刀架同步运动,这样就将刀架工位位置转换为刀架编码器的与刀架工位位置一一对应的BCD 码
16、输出。3.4 刀架转位过程经济型数控车床刀架式在一般车床六方位刀架的根底上进展的一种自动换刀装置,其功能和一般六方位刀架一样:有 6 个刀位,能夹持六把不同功能的刀具,方刀架回转 60时,刀架交换一个刀位,但方刀架回转和刀位号的选择是由加工程序指令把握的。下面就以六工位刀架为例来说明其构造与原理,如以以以下图3.2 所示。图 3.2 盘行自动回转刀架构造示意图1刀架; 2、3鼠牙盘; 4滑块; 5蜗轮; 6轴; 7蜗杆 8,9,10 传动齿轮; 11电动机; 12微动开关; 13小轴;14圆盘;15压板; 16调整锲铁该刀架的工作过程为:刀架松开-刀架转位-刀架定位锁紧-刀架转位完毕。1 刀架
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