基于plc的加工中心刀库换刀控制系统设计.docx

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1、基于P1C的加工中心刀库换刀控制系统设计摘要本设计的题目是基于P1C加工中心刀库换刀控制系统的设计。通过分析刀库的自动换刀的过程，使刀库在加工中心上能配合换刀机械手的需要能在数控程序的控制下灵活的实现换刀过程每次换新刀只需输入相应换刀号信号即可。在分析控制要求的基础上，设计出相应控制程序。控制程序包含：建立当前刀具库映像、记录请求刀具号、转盘转动方向判断并确定转盘正反转、发出脉冲控制刀盘转动、到位灯及换刀指示灯显示等部分，程序结构性好、可读性强、运行效率高，能很好地满足实用要求。关键词加工中心，刀库换刀，P1CBasedontheP1CMachiningCenterToo1ChangeCont

2、ro1SystemDesignRan1ongjun(ShaanxiInstituteofMechanica1EngineeringCo11egeofmechanica1engineeringandautomationprofessiona1machinefromc1ass082,ShaanxiHanzhoung723003)Teacher:HouHong1ingAbstractjthisdesigntopicisbasedontheP1Cmachiningcentertoo1changecontro1systemdesign.Throughtheana1ysisoftheknifeofthea

3、utomatictoo1changingprocess,sothatthecutterinmachiningcentercanbematchedwiththetoo1changingmanipu1atorneedsinNCprogramunderthecontro1off1exib1eimp1ementationtoo1changingprocesseverytimenewknifeon1yneedstoinputthecorrespondingtoo1changesigna1canbe.Theana1ysisandcontro1onthebasisoftherequirements,desi

4、gnsthecorrespondingcontro1procedure.Thecontro1programinc1udes:estab1ishthe1ibraryimage,recordingrequesttoo1number,therotationoftheturntab1edirectionjudgmentandtodeterminetheturntab1eisreversed,tosendpu1sestocontro1thecutterdisctorotateinp1ace,1ightsandtoo1changeindicatordisp1ayparts,goodprogramstruc

5、ture,readabi1ityisstrong,operationefficiencyishigh,whichcanmeetthepractica1requirements.KeywordsMC,changingtoo1,P1C目录目录I引言11 P1C在加工中心中的应用51.1 数控加工中心组成结构及工作过程51.2数控机床中P1C和NC的关系71.3P1C在数控机床中的应用81.3. IP1C在数控机床中的应用形式91.3.2P1C与数控系统及数控机床间的信息交换913.3P1C与数控机床外围电路的关系102刀库自动选刀系统112.1刀库自动选刀机械系统112.2工C112.3驱动装置步

6、进电机工作原理与控制132. 3.1步进电机工作原理和特性132.3.2基于P1C步进电机的控制原则143选刀控制的P1C系统设计163. 1.1P1C系统组成及各部分的功能163. 1.2P1C的基本工作原理183. 2编程方法与规则203. 2.1编程要求203. 2.2213. 3CNC与P1C的通信223. 4P1C型号的选择分析223. 5P1C夕）酉d*233. 6P1C243. 6.1P1C接线图243. 6.2P1C硬件接线254换刀控制过程274.1换刀总过程274. 2换刀程序过程284.2. 1建立刀具库映像284. 2.2换刀号输入284. 2.3得出换刀号所在的刀座号

7、284. 2.4判断刀盘转动方向并得出控制刀盘转动脉冲数294.2. 5发出脉冲以及控制指示灯294.3三菱FX2N指令使用294.4e不呈335程序梯形图356软件编程436.1GXDeve1oper的特点436.2GXDeVe1OPer的编程环境44致谢46参考文献47毕业设计实物模型48引言进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的良机,也遭遇到加入WTO（世界贸易组织）后激烈的市场竞争压力。从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。装备制造业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度。当今世界各国制造业广泛采用数控

8、技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外,世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行限制政策。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术是现代化工业生产中的一门新型的发展十分迅速的高技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透形成机电一体化产品。其及技术范围所覆盖的范围有，机械制造技术，微电子技术，信息处理，加工，传输技术，自动控制技术，伺服驱动技术，检测监控技术，传感技术，软件技术等。在提高生产率，减低成本保证

9、加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点，特别是在适应机械产品迅速更新换代，小批量，多品种生产方面，各类数控装备是实现制造技术的关键。数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的510倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铳削、镶削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量

10、的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铳床、数控镇床的主要区别。特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工装和专机。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作的数控机床。在加工中心上加工零件的特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、矮孔、钱孔、镇孔、攻螺纹、

11、铳削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心。加工中心是目前世界上产量最高，应用最广泛的数控机床之一，他是适应省力，省时和节能的时代要求而迅速发展起来的自动换刀机床，是综合了机械技术，电子技术等等的高技术产品。加工中心综合能力较强，工件经一次装夹后能完成较多的加工内容其效率是普通机床的五到十倍特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对新装复杂的，精度要求高的单件产品或小批量多品种生

12、产更适用。加工中心不仅提高了共建的加工质量，而且是数控机床中生产率和自动化程度最高的综合性机床。加工中心(MaChiningCenter)简称MC,是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镇、铳、钱、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具

13、有良好的经济效果。加工中心的由来加工中心最初是从数控铳床发展而来的。与数控铳床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铳床，加工中心与数控铳床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镇、钱、攻螺纹、切槽等多种加工功能。加工中心的分类一、加工中心按加工工序可分分镇铳与车铳两大类。(1)镇铳(2)车铳二、按控制轴数可分为：(1)三轴加工中心(2)四轴加工中心(3)五轴加工中心。三、以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万

14、能加工中心。(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。(2)立式加工中心：(VertiCaIMachiningCenter)是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。(3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。多工序集中加工的形式扩展到了其他类型数控机床，例如车削中心，它是在数控车床上配置多个自动换刀装置，能控制三个以上的坐标，除车削外，主轴可以停转或分

15、度,而由刀具旋转进行铳削、钻削、钱孔和攻丝等工序，适于加工复杂的旋转体零件。加工中心按主轴的布置方式分为立式和卧式两类。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。加工中心的发展史第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的