毕业设计（论文）数控车床四工位刀架电路的PLC控制设计.doc

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1、第1章 机械结构1.1刀架总述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。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，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

2、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。电动机停止转动，换刀结束。第2章 电动刀架的电气控制2.1刀架拆卸顺序A、使刀架处于松开状态，拆下上盖1，拆下发讯盘2上的电线，然后拆下小锣母3、发讯盘2、磁钢

3、座4。B、取出大螺母5内两只M4螺钉，卸下大螺母5及止退圈6、平面轴承、离合盘7。C、取下上刀体11，拆下外端齿16、螺杆19、螺母18、离合削8、反靠销10（注意外端齿16、螺母18相对于上刀体11的位置。D、拆下电机、联接座12、端盖22。E、从端改22端，向联接座12端敲出蜗杆23以轴承。F、卸下中轴14，取出蜗轮15及平面轴承，卸下反靠盘17。2、装配顺序A、装配时所有零件清洗上油，传动部位上润滑脂。B、按拆卸反顺序装配。C、刀架在啮合状态时，上刀体11与下刀体13应四面平行，反靠销10应在反靠盘17槽中，离合销8应在离合盘7平面上，大约离槽125度左右。D、用内六角扳手转动蜗杆，使刀

4、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2M5防松螺钉，在转动蜗杆使刀架锁紧。E、使刀架锁紧，调整磁钢21与霍尔元件（发讯盘3中）的相对位置，使刀架处于要刀位置。图6-1拆装顺序及结构图2.2工作原理微机发出换刀信号，控制继电器动作，电机正转，通过蜗轮、蜗杆、螺杆将销盘上升至一定高度时，离合销进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合销带动销盘，销盘带动上刀体转位，当上刀体转到所需刀位时，霍尔元件电路发出到位信号，电机反转，反靠销进入反靠盘槽，离合销从离合盘槽中爬出，刀架完成粗定位。同时销盘下降端齿啮合，完成精定位，刀架锁紧。（15T

5、）反转时间到，继电器动作，电机停止。（5/3T）延时绩电器动作，切断电源，电机停转，并向微机发出回答信号，加工程序开始。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电两部分，强电部分有三相电源驱动三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发讯盘构成。发讯盘采用霍尔传感器发讯。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：2.3.1 5/3T型换刀时，数控系统将相应刀位线（T1T4）接地，然后等待回答信号，刀架的松开、转位、锁紧动作均由控制箱完成。图2-2电气控制图 引脚123456789101112131415功能T1

6、T2T3T4T5T6到位电源线色黄橙蓝白粉红紫绿红表6-1刀架信号接口（15芯孔式插头）引脚1234功能PEUVW线色黄绿黑黑黑表2-2刀架电机线接口（4芯针式航空插头）2.3.2 15T型图2-3刀架电机控制图换刀时，数控系统将低电平有效的正转信号送出，然后检测相应刀位信号线（T1T4），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，系统已设定反转时间，反转时间到，撤消反转信号。该种方式我厂也配有控制箱，可代替交流接触器，用户可根据实际情况选用。引脚123456789101112131415功能T1T2T3T4T5T6地电源线色黄橙蓝白粉红紫绿红表2-3刀架信号线接口（1

7、5芯孔式插头）引脚1234功能PEUVW线色黄绿黑黑黑表2-4刀架电机线接口（4芯针式航空插头）A、正位（锁进）信号：有些立式刀架提供正位（锁进）信号，由霍尔传感器发讯，低电平有效。（LD4-0625刀架，正位信号由微动开关发信，低电平有效）该信号由一根灰色线在插头（15芯孔式插头）外单独引出。B、霍尔发讯盘：采用开关型、单记性极性霍尔传感器发讯。其输出为NPN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。C、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流则保护电路启动，切断所有刀位信号输出电流（刀架连转）。此时需断开发讯盘电源，排除电路故

8、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载电流是否符合要求。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拉电阻阻值不可太小。带保护的发讯盘有12V和24VDC两种规格，使用前应确认所使用发讯盘的电源规格。D、上拉电阻：有些CNC系统要求刀位输入信号高电平有效，此时应加上拉电阻，上拉电阻阻值及功率不可太小，以免损坏发讯盘。建议在24V电源下使用1.5K2.2K，1/2W电阻；在12电源下使用6201500，1/2W电阻。第3章 数控车床刀架PLC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，正转是驱动刀架正向旋转，各刀具按顺序依次经过加

9、工位置，刀架电机反转时，刀架自动锁死，保证刀具能够承受切削力。每把刀具各有一个霍尔位置检测开关。换刀动作由T指令或手动换刀按纽启动，换刀过程如下：(a)刀架电机正转；(b)检测到所选刀位的有效信号，停止刀架电机，并延时（100s）；(c) 延时结束后刀架电机反转锁死刀架，并延时（500s）；(d) 延时结束后停止刀架电机，换刀完成。3.2安全互锁(1)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程序设计3.3.1 车床刀架用T指令换刀的C语言PLC处理程序if(X2&ox80

10、)=4 /若电机过热（X2.7为0） *sys_ext_alm()|=4; /则显示2号外部报警：刀架电机过热mod_T_code(0)=-1; /强制T指令完成return; /从T指令处理程序返回到PLC主程序 （以下简称“返回”）eles /否则 *sys_ext_alm()&=4; /清楚2号外部报警T_NO=mod_T_code(0)/100; /由T指令获得所要选的刀号 /列如T121，指选1号刀具，刀偏值取21号If(T_stage_dwellplcl_time); /若设定的换刀延时时间未完成 T_stage_dwell-=plcl_time; /则延时时间减去本程序执行周期的

11、扫描时间 reture; /并且返回else /否则T_stage_dwell=0; /清零为下次延时准备 /进入switch结果，执行换刀顺序的下一步Switch(T_stage) /读取换刀顺序标记case 0: /换刀第0步 Y0|=ox40; /输出Y0.6步，刀架正转 Break; /退出switch结构（以下简称“退出”）case 1: /换刀第1步if(X3&oxf)!=(18 000) /若超过8s没有找到目标刀位*sys_ext_alm()|=8; /则显示3号外部报警：换刀超时Y0&= ox40; /停止电机mod_T_code(0)=-1; /T指令强制完成break;

12、/退出Else *sys_ext_alm()&=8; /否则清楚3号外部报警Break; /退出Y0&=ox40; /否则，表示以到达所选刀位，Y0.置零，停止刀架正转T_stage_dwell=100; /设定停止延时=100msBreak; /退出case 2; /换刀第2步Y0|=ox80; /Y0.7置1，刀电机反转锁死刀架T_stage_dwell=500; /反转时间为500msBreak; / 退出Case 3; /换刀第3步Y0&=ox80; /Y0.7置0，刀架电机停止旋转Mod_T_code(0)=-1; /置T指令完成标记Break; /退出T_stage+; /换刀顺序

13、标记加1 /若顺利，下面的程序扫描周期中 /待延时时间完成后自动进入换刀顺序过程的下一步3.4刀架控制逻辑3.4.1控制逻辑刀架控制逻辑见表2-1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，信号一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。反转信号的保持时间由机床参数设定连续换刀 手动方式下按下换刀键，直至刀架转到所需位置 刀架正转信号有效，直至换刀键松开，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下短促按下手动换刀键刀架正转信号有效，直至刀架转过一个刀位，然后刀架反转信号自动生效表2-13.4.2信

14、号地址、名称和意义刀架控制的有关信号地址、名称和意义见表2-2输入信号类型地址及名称意义I/OPLC信号I0.0、I0.1、I0.2、I0.3刀位反馈信号刀架在T1位时I0.0为ONNCKPLC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T1,则V25002000.0为ONV31000000.2有效运动方式“手动”OFF时为自动方式MCPPLC信号V1000000.3换刀键（K4）按下K4，V1000000.3为ON输出信号类型地址及名称意义PLCI/O信号Q0.4、Q0.5刀架正反转输出刀架正

15、反转信号PLCMCPV11000000.3刀架运动状态显示刀架正反转时，LED4亮表2-23.4.2自动换刀系统1.自动换到系统I/O口定义（1）输入I口I0.0、I0.1、I0.2、I0.3:刀位检测信号；I0.4:锁紧到位检测信号；I2.1：机床面板上的手动换刀键；I2.2：零件程序中的T指令正转信号；I2.3：零件程序中的T指令反转信号。（2）输出O口Q0.4：刀架正转；Q0.5:刀架反转；Q0.6:换刀故障指示灯。2.自动换刀系统自动控制图2-1刀架电路外部连接图（1） 自动换刀系统工作原理手动方式下，当短促或长时间按手动换刀键SB1后，网络1单元I2.1为1，使辅助输出M1.1闭合，

16、并由其自身的常开自锁，同时控制网络5中的Q0.4接通中间继电器KA1线圈，刀架正转到与其相邻的一个工位或刀架正转一直保持按键松开。由网络2中的工位检测判断其有无旋转到该工位上，分别由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4五个工位位置输入信号检测控制辅助继电器M0.1，当到达该工位后，M0.1闭合，从而断开网络1中的M1.1,使网络5中的Q0.4断开，刀架停转。自动方式下、网络3中当零件加工程序T正转信号I2.2接通后，使辅助继电器M1.2闭合，并由其自身的常开自锁，同时控制网络5中的Q0.4接通中间继电器KA1线圈，刀架正转一直保持到刀位与编码T相等。由网络2中的工位检测判断其有无旋

17、转到该工位上，分别由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4五个工位位置输入信号检测控制辅助继电器M0.1，当到达该工位后，M0.1闭合，从而断开网络1中的M1.1,使网络5中的Q0.4断开，刀架停转；反转同理，在网络4中，当闭合M1.3并由其自身常开自锁，同时控制网络6中的Q0.5接通中间继电器KA2线圈，刀架反转一直保持到刀位与编码T相等。由网络2中的工位检测判断其有无旋转到该工位上，分别由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4五个工位位置输入信号检测控制辅助继电器M0.1，当到达该工位后，M0.1闭合，从而断开网络1中的M1.1使网络6中的Q0.5断开，刀架停转。图2-

18、2（2） 自动换刀系统出现故障时监控 在网络7中，由T37设定值控制刀架转动时间，若长时间刀架转不到位，则使输出Q0.6闭合控制HL2闪烁报警。第4章 数控机床的开机调试机床的各个部分安装就绪后应做好一下工作一、在手动方式下调试X轴Z轴方向上的进給与后退二、在手动方式下完成机床的回零三、在手动与指令输入的方式下。调试主轴的正反转与无级调速四、在手动与指令输入方式完成道具的自动换刀经济型数控车床一般都配有四工位自动回转刀架，它是根据微机数控系统改造传统机床设备的需要，同时兼顾刀架在机床上能够独立控制的需要而设计的。现有自动回转刀架，其结构主要有插销式和端齿盘式。由于刀架生产厂家无统一标准，因此，

19、其结构、尺寸各异。而无论是哪一类刀架，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。一旦出现某种故障现象，则可能是机械原因，也可能是电气、控制系统方面的原因。因此，应根据不同故障类型，找准原因，准确迅速确定故障点，方能及时排除故障。现以目前使用较多的端齿盘式四工位自动刀架可能出现的各种故障现象加以分析，确定其排除方法。其它类型的刀架，虽其结构、尺寸、元器件类型号各有差异，但故障原因大多雷同，也可参照此法加以排除。4.1刀架不能启动4.1.1机械方面的原因 刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。此种现象出现

20、，可确定刀架不能启动的原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机夹紧电流排除之。 刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件研死，此时，应拆开，观察实际情况，加以润滑处理。4.1.2电器方面的原因 电源不通、电机不转。检查溶芯是否完好、电源开关是否良好接通、开关位置是否正确。当用万用表测量电容时，电压值是否在规定范围内，可通过更换保险、调整开关位置、使接通部位接触良好等相应措施来

21、排除。除此以外，电源不通的原因还可考虑刀架至控制器断线、刀架内部断线、电刷式霍尔元件位置变化导致不能正常通断等情况。 电源通，电机反转，可确定为电机相序接反。通过检查线路，变换相序排除之。 手动换刀正常、机控不换刀，应重点检查微机与刀架控制器引线、微机i/o接口及刀架到位回答信号。4.2刀架连续运转、到位不停由于刀架能够连续运转，所以，机械方面出现故障的可能性较小，主要从电气方面检查：检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障。可检查：发讯盘弹性触头是否磨坏、发讯盘地线是否断路或接触不良或漏接。此时需要更换弹性片触头或重修，针对其线路中的继电器接触情况、到位开关接触情况、线路连接

22、情况相应地进行线路故障排除。当仅出现某号刀不能定位时，则是由于该号刀位线断路所至。 4.3刀架越位过冲或转不到位刀架越位过冲故障的机械原因可能性较大。主要是后靠装置不起征作用。首先检查后靠定位销是否灵活，弹簧是否疲劳。此时应修复定位销使其灵活或更换弹簧。其次，检查后靠棘轮与蜗杆连接是否断开，若断开，需更换连接销。若仍出现过冲现象，则可能是由于刀具太长过重，应更换弹性模量稍大的定位销弹簧。出现刀架运转不到位(有时中途位置突然停留)，主要是由于发讯盘触点与弹性片触点错位，即刀位信号胶木盘位置固定偏移所至。此时，应重新调整发讯盘与弹性片触头位置并固定牢靠。若仍不能排除故障，则可能是发讯盘夹紧螺母松动

23、，造成位置移动。 4.4刀架不能正常夹紧出现该故障时，首先检查夹紧开关位置是否固定不当，并调整至正常位置；其次，用万用表检查其相应线路继电器是否能正常工作，触点接触是否可靠。若仍不能排除，则应考虑刀架内部机械配合是否松动。有时会出现由于内齿盘上有碎屑造成夹紧不牢而使定位不准，此时，应调整其机械装配并清洁内齿盘。 第5章 故障现象分析5.1常见的故障1. 按下启动按钮机床未动作分析：用万用表测量后发现伺服启动按钮的常开与常闭按钮接错解决的办法，按正确的接线结好即可2. 急停报警分析：产生此故障由两个：一X6接口未接好。二x6上的15、16管脚上的急停没有和机床面板上的急停按钮相连，解决的办法，X

24、6上的15、16脚外接急停键信号，开路表示“急停状态”常态时与0V接通。例如15、16脚短接3. 按下主轴按钮主轴运行正常但继电器指示灯不亮分析：指示灯未一发光二极管由正负，解决的办法倒一下继电器线圈的两根线即可。类似故障解决的办法也一样。4. 去掉电动刀架后主轴正反转不能输出，现象： KA3、KA4不吸合灯不亮分析：不能和L1、M1构成回路解决的办法找到X4 接口上的2号管脚和10号管脚把系统的24V和开关电源上的24V连上能实现系统对主轴电机的控制。5. 进給轴报警。解决的办法，选择手动工作方式按与限位方向的手动进給键即可推出行程限位6. 驱动器报警，在屏幕右上角提示Z轴驱动器报警：程序停

25、止运行并关闭所有输出信号解决的办法检查驱动器即排除故障重新上电5.2刀架使用的注意事项A、刀架电机采用三相380V特殊刀架电机，刀架连续运行时，每分钟换刀次数不得超过6次，否则会烧坏电机。该刀架反转锁紧时间为1.21.3秒。反转锁紧时间设置过长会使电机温升过高而损坏电机。反转锁紧时间设置过短会使刀架不能充分锁紧。在每台刀架的合格证上都注明了该刀架的准确锁紧时间。故障现象可能原因排除方法1、电机起不动或上刀体不转动1）电机三相电源线相序接反2）电源电压偏低1）立即切断电源，调整电机相序。2）电源电压正常后在使用。2、上刀体连转不停或刀台在某刀位不停1）发讯盘电源故障2）发讯盘某刀位信号线接触不良

26、3）某霍尔元件断路或短路4）磁钢磁极装反5）磁与霍尔元件高度位置不准6）某霍尔元件与磁钢无信号去掉上罩壳，检查发讯盘接线是否有短路或开路现象；发讯盘电源电压是否正常；检查机床相关接线是否良好；调整磁钢磁极方向；调整磁钢与霍尔元件位置；更换霍尔元件。3、刀架锁不紧1）刀架电机反转时间不够2）刀架电机正发转接触器的接线接触不良3）用刀架锁紧信号关断电机反转接触器重设刀架反转锁紧时间；检查机床相关控制程序是否正确；不能用刀架锁紧信号控制反转接触器4、刀台换刀位时不到位或过冲太大1）磁钢在圆周方向相对霍尔元件太前或太后2）机床动作控制程序中，在刀架电机正转停止和反转开始之间，插入较长延时。调整磁钢在圆

27、周方向相对于霍尔元件的位置；修改程序，删除在刀架电机正转停止和刀架电机反转开始之间的延时。5、工件的加工表面出现波纹1）刀架没有充分锁紧2）车刀固定不牢固或刀杆太细适当延长锁紧时间。（合格证上注明了该刀架的准确锁紧时间）表5-5常见故障及排除方法数控回转刀架是数控车床重要部件之一，它在一定程度上标志着数控车床的技术水平，并且与加工精 度和生产效率密切相关。因此，国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和转位速度， 以适应高质量、高效率生产的要求。目前具有世界先进水平的数控车床，其转位速度已达到1s以 内，重复定位精度可保证小于0.002mm。数控车床回转刀架按结构分有转塔型和转塔刀库 型

28、两种。目前转塔型的较多，转塔上一般有412个工位，水平式转轴占绝大多数。现在采用较 多的数控回转刀架有：德国的SAUTER（肖特）、意大利的DU-PLOMATUC（杜普洛 马蒂克）和BARUFFALDI（巴鲁法迪）等，它们都有自己的系列型式、规格和专利。下面 仅介绍德国的肖特公司的数控回转刀架。其结构见附图。刀架的分度过程是以普通三相交流电动机 驱动，通过三级行星齿轮降速，借助电动机正反转来完成转塔刀架的松开、升起、转位、落下和夹紧肖特刀架结构图1.刀盘体 2.缓冲橡胶块 3.缓冲盘（粗定位盘）4.壳体5.下端齿盘 6.固定端齿盘 7.连接销钉 8.上端齿盘（下部离合器） 9.上部离合器 10

29、.碟形弹簧11.一级压紧环 12.开关传动齿轮 13.轴齿轮 14.升起圆柱形弹簧 15.电机 16.粗定位盘 3.上的定位孔 17.预分度销钉 18.预插销连杆固定动作。主要动作顺序是：回转刀架被锁紧在某 一原位上时，驱动电动机与电磁铁均处于断电状态。离合器9和8处于锁紧状态。当电动机15正 转时，行星轮机构的最后一级驱动压紧环11和齿形离合器上部9一起旋转，约转20角，上部离合器9的凸起部分落入下部离合器8的凹槽部分。在圆柱形弹簧14的作用下使下部离合器8升 起而脱开双层端齿盘5（与刀盘1连接）和固定于壳体4上的固定端齿盘6，完成刀架的升起动作 。由于采用双层端齿盘结构，使刀盘体1无轴向运

30、动。当齿形离合器9继续旋转时，离合器9带动 离合器8一起旋转，而离合器8可通过圆周上的三个销钉7使已脱开的下层端齿盘5旋转，带动刀 盘体1转动，实现分度动作。在刀架分度到预定位置时，由件5的内齿轮经轴齿轮13，带动8421位置编码器发出指令给电磁铁S1，使两个预分度销钉17迅速插入缓冲盘3的定位孔16中 ，行程约为5。在销钉17的插入过程中，约1/2行程时，其连杆18作用无触点开关b7 （注：由于在同一圆周上设计有2套预分度销钉17，所以S1和b7也各有2件），断开三相电 动机15的正向旋转，并随即进入反向旋转。即结束了刀架的分度动作而转入端齿盘的啮合与夹紧 动作。当电动机15反转时，由于销钉

31、17已经插入刀盘体1，则件8、5均不能转动，这就迫使 离合器8、9借助单向斜齿面使已处于升起位置的上端齿盘8被压下，压合在下端齿盘5上，并使 均布在件11和件9之间的碟形弹簧10产生大于20KN的锁紧力作用于三件齿盘8、5和6之 间。由于电动机15反转带着压紧环11反转，位于其上的感应片作用无触点开关b5而使电动机 停止转动，至此完成全部分度动作过程。这种回转刀架结构的优点是：（1）采用行星传动机构，结构紧凑传动轴均为同一方向，没有象蜗轮副降速机构的交叉轴设计，易于一体化布置。例如：在肖 特回转刀架的设计中，把动力电动机标准外壳去掉，只保留电动机的转子和定子与行星机构形成机 电一体化的整体，推

32、入回转刀架壳体4之中，使整个刀架外形设计紧凑美观，拆卸方便。可是，电 动机散热不够好。（2）行星机构传动效率高据有关资料介绍这种行星机构的传动效率在0.970.99之间，大大高于蜗轮副降速装置（蜗轮副约为0.50.6）。故采用这种机构有助 于动力电动机功率的减小。（3）松开和夹紧动作快由于采用牙嵌式齿形离合器升起和夹紧机构， 空行程转角小，只有20，比BARUFFALDI螺旋升降方式结构的效率高，且自锁功能可 靠。（4）采用缓冲装置，吸收了惯性冲击在预分度销钉17插入粗定位盘（缓冲盘）3时，缓冲 装置起作用。即位于刀盘体1中的缓冲盘3的外圆周上为多齿形结构，在件1的内周槽内有对应的 凹槽，其两

33、侧各装有一个缓冲橡胶块2。这个具有弹性阻尼的橡胶块2可以吸收由于销钉17硬性 插入时而引起的惯性冲击，并迫使刀盘体1立即停止而不会越位。（5）由于采用双层（复合式） 定位端齿盘结构，对齿盘的脱开与啮合动作均在刀架壳体内部进行，因而回转刀架的转位主轴或是 工作台面在分度时均无伸缩动作，这样就易于保证分度精度，又便于回转刀架的密封。几种回转刀 架在升起与降下和分位时间的比较如下表。厂家升降方式螺纹导程（mm）以完成4mm距离时所 要转过的工作角（）所需升起与夹紧（降下）时间（）刀架转1/4位时，所需分位时间分 位（）大连机床厂螺纹20360204=7221.03.25巴鲁法迪螺纹25360254=

34、5220.722.69肖特离合器2020.28x1.81一个回转刀架的分位 时间分位升起分度降下如果刀架都是以相同的转位速度分度时，则式中的分度是 相同的。因而一个回转刀架分位时间的长短就取决于升起和降下时间了。由表中可知：所升起 的行程和所转过的工作角度越小，则所需分位时间就越短。在螺纹升降方式中，加大螺纹导程会缩 短升起和降下时间，但不要忽略螺纹在夹紧时所承受的自锁功能。由于作为刀架驱动动力源的普通 交流电动机，有特性硬的缺点，近来也有些厂家采用液压马达作为驱动动力源的回转刀架。液压马 达具有转速低，速度可控的优点。如美国辛辛那提公司的CINTURN系列数控车床用的回转刀 架就是这种结构型

35、式。还有的厂家使用了带有动力刀具的回转刀架，多为采用了伺服直流电动机作为驱动动力源一种数控回转刀架的结构与性能, 回转刀架 , 行星传动,分度结构,性能都是以相同的转位速度分度时，则式中的分度是相同的。因而一个 回转刀架分位时间的长短就取决于升起和降下时间了。由表中可知：所升起的行程和所转过的 工作角度越小，则所需分位时间就越短。在螺纹升降方式中，加大螺纹导程会缩短升起和降下时间 ，但不要忽略螺纹在夹紧时所承受的自锁功能。由于作为刀架驱动动力源的普通交流电动机，有特 性硬的缺点，近来也有些厂家采用液压马达作为驱动动力源的回转刀架。液压马达具有转速低，速 度可控的优点。如美国辛辛那提公司的CIN

36、TURN系列数控车床用的回转刀架就是这种结构型式。还有的厂家使用了带有动力刀具的回转刀架，多为采用了伺服直流电动机作为驱动动力源一种数控回转刀架的结构与性能。数控车床利用CNC技术对头架、尾各轴进给进行自动控制，达到对零件快捷。优质的加工，其刀架 作为最终加工的执持者，亦是数控车床的核动部件。数控车床九架无论是采用蜗轮、蜗杆进行分 度，还是马氏机构进行分度，或者采用行星齿轮系进行分度，作为高度机、电一体化部件，对其维 修无论从机械角度，或者电气角度都有很大局限性，只有机、电一体化综合考虑，才能收到事半功 倍的效果，这里就意大利公司产品进行介绍：一、主要结构和工作原理本刀架采用瑞齿 盘作为分度和

37、定位元件，由电机驱动，通过一对齿轮和一套行星轮系进行分度传动。工作程序为： 当主机控制系统向刀架出转位信号后，电机上的制动器松开，电源接通使电机开始工作，通过轮O I、11带动行星轮明旋转。这时小齿轮10为定齿轮，由于同与行星轮02啮合的齿轮Ic和阴 齿数不同，行星轮OZ带动空套齿轮明旋转，空套齿轮端齿带动滚轮架03转盘过一个预置角度， 使后的端面凸轮松开，端齿盘向后移动脱开端齿咽合，滚轮架明受到端齿盘后端面键槽的限制停止 转动这时空套齿轮明成为定齿轮，则行星齿轮OZ通过小齿轮IO带动主轴OS旋转，实现转位分 度，当主轴转到预选位置时，角度编码器12发出信号，电磁铁OS向下将插销07压人主轴O

38、S 凹槽中，主轴OS停止转动，预计度传感器O6给OI与11行星齿轮OZ和空套齿轮Og带动滚 轮架03反转，滚轮压紧凸轮，使瑞齿盘向前移动瑞齿重新啮合，这时锁紧传感器仍发出信号，切 断电机电源，制动器刹紧电机，电磁铁断电，插销m被弹簧弹回，转位工作结束，主机可以开始工作。二、运行信号波形图从位置2到位置11。编码器前一工位的选通信号下降沿到达时，则预分度电磁铁立即供电。电磁铁接电吸合，预分度 接近开关发出信号，电机停止，经SOms暂停后，电机反转使刀架定位。刀架定位后，锁紧接 近开关发出信号，电机停转，刹紧线圈通电。致 谢本设计基本上达到了设计目的。利用通用PLC实现了对刀架的控制，通过合理的设

39、备选型、参数设置和软件设计。当然，由于时间仓促，本人水平有限，本次设计还有存在许多不足之外，例如在软件的设计的过程中，对于刀架电路的检修功能的设计不够，对于电梯的换速不够合理，在硬件的设计与软件的设计在某写方面衔接不上。但由于时间有限，本人没有考虑。另外，由于实际条件的限制，本设计进行实验调试调试不够，因此，这些问题在以后的工作过程中都有待于工作进行提高。毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾作用，并对其加以进一步的消化和巩固。通过本次设计，我的知识领域得到了进一步扩展，专业技能得到了进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。它培养了我严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。而且培养

40、了吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识，同学之间的友谊互助也充分的在毕业设计当中体现出来了。在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节，是我们步入社会的一次极好的演示，我十分有幸能提早把毕业设计和以后的实际工作结合起来。此次能够顺利的完成我的毕业设计离不开老师和同学的帮助.尤其是我的指导老师他给予了我很多帮助,由于这是我初次开始此方面的设计有很多方面都不懂他总是不厌其烦的耐心的给我讲解,指导,还利用放假时间给我讲解.还有就是我的各位认课老师他们的帮助。参考文献1 李华志主编.数控加工工艺与装备.武汉：清华大学出版社2 徐宏海主编.数控加工工艺.2003年第1版.北京：北京化学工业出版社, 20

41、01.3 杨伟群主编.数控工艺培训教程（数控铣部分）.北京：清华大学出版社，2002.4 王卫兵主编.模具设计与数控编程实例教程.北京：清华大学出版社，2005.5 李华主编.机械制造技术.北京:高等教育出版社，2000.6 王永华.现代电气及可编程控制技术.北京航空航天大学出版社,2002,9:32-54 7 廖常初.PLC基础及应用.北京:机械工业出版社,2003,6:54-86 8 吴爱萍.PLC控制的设计技巧.工业控制计算机,2003(2):61-62 9 赵跃华.可编程控制器及其应用.四川:电子科技大学出版社,1998,7:43-74 10周万珍.PLC分析与设计应用.北京:电子工业出版社,1999,6:46-72 11郑忠.新编工厂电气设备手册.北京:兵器工业出版社,1994:23-46