CA6140車床改造畢業(yè)設計

1、畢業(yè)設計（論文）說明書作 者： 學 號： 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 數控設備應用與維護 題 目： 用sinumerik802ce改造 ca6140車床 單向轉刀架控制部分 指導者：(校內)(企業(yè))評閱者： 畢業(yè)設計（論文）中文摘要 數控刀架是數控機床的重要組成部分。本課題研究了基于sinumerik802ce改造 ca6140車床單向轉電動刀架控制部分的設計。分析了數控機床的基本組成、刀架控制系統(tǒng)的硬件組成和刀架plc程序及機床的有關參數。本文中所做的主要工作如下：對ca6140車床的結構進行了仔細分析，測繪sinumerik802ce數控車床的電氣原理圖、接線圖。對sbwd系列電動刀架

2、的結構進行了深入的了解，清楚刀架上的傳感器信號的輸入輸出，分析刀架的動作過程、順序調試刀架控制的plc程序。繪制了刀架的機械結構圖、控制電路圖plc程序圖。關鍵詞：ca6140；sinumerik802ce；刀架控制；plc畢業(yè)設計（論文）外文摘要cnc turret is an important part of cnc machine tools. this study is based on the sinumerik802ce modified ca6140 lathe turret control of one-way switch electrical part of the de

3、sign. analysis of the basic components of nc machine tools, turret control system hardware and turret machine plc program and the relevant parameters. the main works done in this article are as follows: ca6140 lathe on a careful analysis of the structure, mapping sinumerik802ce cnc lathe electrical

4、schematics and wiring diagram. on the four-power turret structures were understanding, a clear signal sensor turret on the input and output, analysis of knife action process, in order to debug plc programs turret control. draw the knifes mechanical structure diagram, plc program control circuit diag

5、ram. keywords ：ca6140；sinumerik802ce；turret control；plc目錄1 緒論71.1 課題的研究背景7111數控機床與數控技術7112數控機床優(yōu)點8113我國數控機床發(fā)展81.2 課題的來源及意義9121數控化改造及其形勢9122數控化改造實例9123機床數控化改造的優(yōu)點11124機床數控化改造的必要性121.3 本課題的內容132 ca6140機床142.1 ca6140型普通車床在機械加工行業(yè)的作用142.2 ca6140型普通車床的組成142.3 ca6140機床的主要技術性能153 sinumerik802ce系統(tǒng)163.1 cnc系統(tǒng)16

6、3.2 sinumerik 802ce的組成17321硬件組成17322軟件構成183.3 主要接口和連接圖19331接口位置布局19332電纜連接204 刀架控制系統(tǒng)硬件組成214.1 刀架的分類214.2 刀架的幾種典型結構214.3 bwd系列全功能電動刀架23431產品工作原理、動作順序、技術指標23432外形24433安裝與調試、拆裝順序25434電氣部分26435刀架使用注意事項、故障排除及運轉時序圖295 刀架plc程序325.1 plc單向轉刀架程序335.2 子程序turret134結論.34致謝 .35參考文獻.361 緒論數控機床是當代機械制造業(yè)的主流設備，數控機床的技術

7、水平決定著整個國民經濟的發(fā)展水平。數控化加工是機械加工行業(yè)朝高質量、高精度、高成品率、高效率發(fā)展的趨勢。結合我國實際國情，經濟型數控車床是我國從普通車床向數控車床發(fā)展的極其重要的臺階。采用經濟型數控系統(tǒng)對普通機床進行改造，尤其適合我國機床擁有量大，生產規(guī)模小的具體國情。1.1 課題的研究背景111數控機床與數控技術數字程序控制機床一般簡稱為數控機床。它是由數控裝置或計算機進行控制的一種高效能自動化機床，它綜合應用了自動控制技術、計算機技術、精密測量技術、液壓氣動等技術。并在機床結構等方面運用了最新技術。隨著科學技術的發(fā)展，機械產品的形狀和結構不斷改進，對機械零件的加工質量要求也越來越高；單件、

8、小批生產的機械產品所占比重越來越大，特別是在造船、航空、航天、深潛以及國防工業(yè)的各個部門，加工批量少、精度要求高、形狀復雜的零件很多。像這樣的產品，如果采用一般的自動機床或組合機床和自動線來加工，就顯得很不經濟、不合理，一般機床又不能加工。數控機床就是在這樣的條件下產生和發(fā)展起來的，它能有效地適應產品不斷變化、多品種、小批量的自動化生產。 數控機床就是把加工所需要的各種操作，例如變速、松夾工件、進刀、退刀、開車與停車、冷卻液的自動供給等等，以及刀具相對于工件之間的位移。采用數值數據的形式通過計算機的運算，并將輸入的指令變?yōu)闄C床的各種操作，實現零件的自動加工。隨著網絡技術日益普遍運用，互聯網進入

9、車間只是時間問題，這將是數字化制造的主要標志。從另一角度來看，企業(yè)資源計劃如果僅僅局限于業(yè)務管理部門(人、財、物、產、供、銷)或設計開發(fā)等企業(yè)上層的信息化是遠遠不夠的，車間最底層的加工設備數控機床不能夠連成網絡或信息化，就必然成為制造業(yè)信息化的制約瓶頸。所以，對于現代制造工廠來說，除了要提高機床的數控化率外，更要使所擁有的數控機床具有雙向、高速的聯網通訊功能，以保證信息流在車間的底層之間及底層與上層之間通信暢通無阻。112數控機床優(yōu)點數控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：(1)適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現新工

10、件加工。(2)加工精度高；(3)生產效率高；(4)減輕勞動強度，改善勞動條件；(5)良好的經濟效益；(6)有利于生產管理的現代化。數控機床已成為我國市場需求的主流產品，需求量逐年激增。113我國數控機床發(fā)展我國從1958年開始研制數控機床，幾十年來，經歷了發(fā)展、停滯、引進技術、自行開發(fā)等幾個階段。1965年，國內開始研制晶體管數控系統(tǒng)，20世紀60年代中期至70年代初，先后研制成功了cjk-18型晶體管數控系統(tǒng)、x53-1g立式數控銑床及yk53數控非圓齒輪插齒機。從70年代開始，數控技術在車床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機床、電加工機床等領域全面展開，數控加工中心在上海、北京研制成功.但由于

11、電子元器件的質量和制造工藝水平差，致使數控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決，因此未能廣泛推廣。80年代，我國從日本fanuc公司引進了5、7、3等系列的數控系統(tǒng)和直流伺服電機，直流主軸電機技術，以及從美國、德國等國引進了一些新技術。推動了我國數控機床穩(wěn)定的發(fā)展，使我國的數控機床在性能和質量上產生了一個質的飛躍。改革開放以來，我國數控系統(tǒng)的開發(fā)與生產發(fā)展迅速，取得了更為喜人的成果。通過“七五”引進、消化、吸收，“八五”攻關和“九五”產業(yè)化，數控技術取得了長足進步.在與數控主機匹配方面可以說己基本上改變了“拖后腿”的局面，性能和質量顯著提高，功能價格比有優(yōu)勢。我國具有自主版權的數控系統(tǒng)產業(yè)開始形成，

12、在市場上具有一定競爭力，逐步提高了市場占有率。目前我國可供市場的數控機床有2000多種，覆蓋了超重型機床、高精度機床、特種加工機床、鍛壓機床、前沿高技術機床等領域，可與日本、德國、意大利、美國井駕齊驅。數控系統(tǒng)經過多年的市場激烈競爭，己經形成由日本的發(fā)那科公司占市場50%,德國西門子公司占市場25%的壟斷局面。我國從20世紀90年代末開始掌握于通用32位工業(yè)控制機開放式體系結構的數控系統(tǒng)，特別是能夠控制五軸聯動并具各網絡化遠程監(jiān)測、診斷、操作功能的數控系統(tǒng).并開發(fā)出弧齒錐齒輪數控加工、三維激光視覺檢測、螺旋漿七軸五聯動加工和世界獨創(chuàng)的空間曲面插補軟件。目前批量投入市場的國產數控系統(tǒng)，具有性能價

13、格比的優(yōu)勢，正在改變國外強手在中國市場上的壟斷局面。1.2 課題的來源及意義121數控化改造及其形勢所謂機床的數控化改造是指應用現代的數控成熟技術和經驗，以適應生產的具體要求為目的，改變現有機床的結構，給舊機床換上新部件、新裝置和新附件，提高現有機床的技術性指標，使之全部或局部達到新數控機床的水平。機床數控化改造大體上分兩類：一類是在現有的普通機床上加數控裝置或可編程控制器；另一類是采用更先進的數控系統(tǒng)替代現有數控機床的控制裝置。國產數控機床與先進國家的同類產品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有四百多萬臺普通機床。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產值只有

14、先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。隨著數控機床越來越多的普及應用，數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、pc技術改造普通機床，并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床，而我國的舊機床很多，用經濟型數控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的

15、國情。1984年，我國開始生產經濟型數控系統(tǒng)，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產經濟型數控系統(tǒng)。122數控化改造實例數控機床的逐漸普及，數控系統(tǒng)的價格不斷降低，使得舊機床進行數控化改造的優(yōu)點更明顯，促使越來越多的機械加工廠選擇舊機床數控化改造作為設備更新的途徑。世界各國，包括許多工業(yè)發(fā)達的國家相繼成立了機床修復公司、翻新公司或改造公司，承擔舊機床數控改造的任務，并成功地改造了一些大型和重型機床。德國的schiess公司在1981年把一臺加工直徑為19m的超重型立式車床改裝成數控機床。該機床是1929年生產的，當時曾是世界上最大的機床，其改造內容有：工作臺導軌改裝為靜壓導軌，承載能力

16、增加了50；主傳動采用半導體可控硅控制，取代老式機組的傳動；刀架的滑動導軌改為滾動導軌；增加測量顯示裝置，配置數控系統(tǒng)等。該機床的全部改造費用僅為當時同類規(guī)格新機床價格1200萬馬克的28.9，其中大修費用占7.9，數控改造費用占20.8。該公司還改造了一臺最大加工直徑為14m的超重型立式車床，全部改造費用為當時同類規(guī)格新機床價格800萬馬克的19.1。我國常柴股份公司曾改造一臺仿形銑床，改造費用40萬，節(jié)約投資近250萬元，用其加工n485柴油機鑄造用模具，每套外協加工費用270萬元，不到三個月時間，此臺仿形銑床完成了兩套n485模具和20套空調模具的加工。根據常柴股份公司對已完成數控化改造

17、的11臺加工中心和1臺仿形銑床投入運行后統(tǒng)計，新增產值達到3000多萬元，取得了良好的經濟效益。當然，也有許多失敗的例子。如：航天部國營507廠，在八十年代曾經對70年代產品牡丹江廠的一臺c620-l型舊車床進行數控化改造，但由于對機床數控化改造工藝論證不充分，所選用的數控系統(tǒng)性能不穩(wěn)定等原因導致失敗。我國從八十年代初期開始進行機床數控化改造技術研究和推廣，到現在已有二十多年的歷史。這中間取得了不少經驗，但失敗的教訓也不少。究其原因對改造工藝深入研究還不夠，其原因大概有以下幾個方面：(1）在改造以前沒有可行性分析或只定性分析；(2)所設計的數控系統(tǒng)或選擇的系統(tǒng)性能不穩(wěn)定；(3)機床的關鍵部件選

18、擇不合理；(4)接口電路設計不合理。隨著電子技術的高速發(fā)展，許多專門為工業(yè)環(huán)境下應用的電子元器件大量涌現，它們的性能價格比越來越高。在改造中自己設計制造單片機、單板機擴展系統(tǒng)存在許多弊端，如：不易實行規(guī)范化設計，安裝、調試和維護的工作量大，系統(tǒng)不穩(wěn)定等。因此，逐漸被性能價格比高的批量生產的數控系統(tǒng)和可編程控制器等電子元件設備所取代。這樣，對這些元件如何選型越來越引起人們的關注。123機床數控化改造的優(yōu)點采用國內外先進工藝、先進技術對舊機床進行改造有以下優(yōu)點：(1)機床改造針對性強，容易適宜生產的要求。因為機床的改造方案是根據原機床中存在的問題提出的，需要改哪些地方，改到什么程度都有的放矢，能與

19、生產緊密結合，可以直接將科學技術轉化為生產力，使企業(yè)有積極性。(2)機床改造可以充分利用原機床的絕大部分，大大節(jié)約原材料和資金，同時見效快，改造周期短，可滿足生產急需。因為舊機床數控化改造大部分床身、立柱等主要基礎件和許多傳動部分不須更換，與新機床制造相比只需其11015的時間，工期大大縮短，從而節(jié)約了成本，解決了生產急需。(3)改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，機床應用范圍得到擴大，適應多品種、小批量的零件生產。這是因為機床的大型結構件一般是鑄鐵制成的，而鑄鐵件年代越久則時效越充分，精度比新鑄件更加穩(wěn)定。改造不需要改變支撐類大型構件，只需修復或更換若干中小型部件就可獲得與新機床類似效果。改造后的機床

20、功能有較好的提高。除了保留原有功能外，還可以滿足各種復雜型面類零件加工，極大地擴大了機床的應用范圍。(4)經過數控化改造，可以有效提高工件加工精度和生產效率。因為改造時可根據生產技術的發(fā)展要求，及時提高生產設備的自動化水平和效率，提高設備質量和檔次。如某單位西3.4m的立式車床改造后，加工球體軸承座零件，其2m直徑偏差僅為0.035 mm，滿足了設計要求，并且機床改造后的工作效率提高了56倍。(5)可以充分發(fā)揮企業(yè)現有技術力量的作用，調動技術人員的積極性；同時降低對工人技術水平的要求。(6)通過數控化改造，可以掌握設備的構造和性能，為企業(yè)培養(yǎng)了數控技術人才。在改造期間，通過拆解舊機床，裝配新部

21、件等改造過程，間接培養(yǎng)了數控人才，對機床的特性有了較詳細的了解，在操作使用和維護方面培訓時間短見效快。124機床數控化改造的必要性數控機床在現代機械加工中起著舉足輕重的作用，機床數控化率已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。提高機床數控化率有兩個途徑：一是購買新的數控機床，即更新設備；二是改造舊機床，配置數控系統(tǒng)，把舊機床改造成數控機床。（1）微觀來看改造的必要性微觀上看，數控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數控系統(tǒng)所包含的計算機的威力?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件.由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因

22、此可以復合成復雜的曲線或曲面口可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3倍。由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”?？蓪崿F多工序的集中，減少零件在機床問的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現一段時間無人看管加工。由以上五條派生的好處。如:降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床

23、)，減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統(tǒng))以及cims(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。數控技術己經成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。（2）宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)(包括軍、民機械業(yè))進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、fmc, fms外，還包括在產品開發(fā)中推行cad,cae, cam,虛擬制造以及在

24、生產管理中推行mis(管理信息系統(tǒng))、cims等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重(數控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年己達20.8%，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。 1.3 本課題的內容（1）測繪西門子802ce數控車床的電氣原理圖、接線圖；在實驗室里進行實物測繪，同時查閱其相關資料進行西門子8

25、02s數控車床的電氣原理圖、接線圖的繪制。（2）設計刀架控制系統(tǒng)；在原有西門子802ce數控車床的刀架控制系統(tǒng)的基礎上，對其系統(tǒng)進行深入的研究。（3）有關ca6140機床參數、sbwd系列刀架結構； 在實驗室里查閱有關機床的參數，以及sbwd刀架的結構原理圖。（4）有關plc程序設計； 在原有西門子802ce數控車床plc程序的基礎上，加以改進和完善。（5）撰寫有關畢業(yè)設計說明書；2 ca6140機床介紹ca6140 普通車床是普通車床中比較有代表性的機床，目前在國內普通車床中占有率很高。它對我國機械加工行業(yè)的意義重大，產生的影響深遠。2.1 ca6140型普通車床在機械加工行業(yè)的作用在國民經

26、濟各部門、人民的日常生活中，人們廣泛地使用各種機器、儀器和工具等設備與裝備。任何龐大和復雜的機器都是由各種零件組成，凡精度和表面要求較高的零件，一般都需要經過切削加工，即大部分零件必須經過金屬切削機床制造。金屬切削機床就是用切削方法將金屬毛坯加工成機器零件的一種機器，是制造機器的機器。隨著科學技術的不斷發(fā)展，精度鑄造、精密鍛造和電加工等，可以部分地取代切削加工。但由于切削加工具有加工精度高、生產效率高以及加工成木低等優(yōu)點，故大多數零件還必須通過切削加工實現。尤其是要獲得高精度金屬零件，主要還是經過切削加工完成。所以目前金屬切削機床仍是機械制造工廠的主要設備，它所承擔的工作量，在一般生產中約占機

27、器制造總工作量的40%-60%,機床包括車床、銑床、磨床等，在車床中，普通車床是應用最廣泛的一種，約占車床類總數的65%,ca6140型普通車床因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。2.2 ca6140型普通車床的組成ca6140型普通車床的主要組成部件有:主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身（圖2-1）。主要用于車削加工。在車床上可以加工內外圓柱面、圓錐面和成形回轉表面;也可以車削和車環(huán)槽，加工各種常用的米制、英制、模數制和勁節(jié)制螺紋等。主軸箱:又稱床頭箱，它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將

28、運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性古接影響工件的加工質量，一旦主軸的旋轉精度降低，則機床的使用價值就會降低進給箱:又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構，調整其變速機構，可得到所需的進給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削。絲杠與光杠:用以聯接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給淚板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設置的，在進行工件的其他表面車削時，只用光杠，不用絲杠。溜板箱是車床進給運動的操縱箱，內裝有將光杠和絲杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構，通過光杠傳動實現刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，

29、通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。1、 主軸箱 2、 刀架 3. 尾架 4、 床身 5、床腿6、 光杠 7、 絲杠 8、 溜板箱 10、 進給箱圖2-1 ca6140型臥式車床的外形2.3 ca6140機床的主要技術性能床身上最大的工件回轉直徑 400mm 刀架上最大工件回轉直徑 210mm 最大的工件長度 750mm 1000mm 1500mm 2000mm 最大車削長度 650mm 900mm 1400mm 1900mm 主軸中心至床身平導軌距離 205mm 主軸內控直徑 48mm 刀架最大行程：縱向650mm 900mm1400mm 1900mm 橫向320mm 小滑板140

30、mm 主軸內孔錐度 莫氏6號 主軸轉速：正轉24級 101400r/min 反轉12級 141500r/min 進給量：縱向64級 0.0286.33mm/r 3 sinumerik802ce系統(tǒng)sinumerik 802ce是西門子公司專為經濟型數控機床研制的系統(tǒng)。sinumerik 802ce用于一般車床控制十分方便，功能豐富，操作、編程、維修簡單易學。系統(tǒng)預置了標準的車床和銑床plc程序庫及相關參數，存貯在nc中，用戶只須作簡單的初始化工作即可使用。硬件線路連接簡單方便，nc面板帶有液晶顯示器及標準機床操作面板，用戶無須制作機床操作面板。3.1 cnc系統(tǒng)計算機數控系統(tǒng)（computer

31、 numerical control）簡稱cnc系統(tǒng)，是一種用計算機通過執(zhí)行其存儲器內的程序來實現數控功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統(tǒng)。數控機床在cnc系統(tǒng)的控制下，自動地按給定的加工程序加工出工件。所以計算機數控系統(tǒng)是一種計算機在內的數字控制系統(tǒng)。cnc系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)。其控制過程是根據輸入的信息（加工程序），進行數據處理、插補運算、獲得理想的運動軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件。cnc系統(tǒng)的核心是cnc裝置。由于采用了計算機，使cnc裝置的性能提高，促使cnc系統(tǒng)迅速發(fā)展。cnc 裝置的工作流程主要分為輸入、譯碼、刀具補償、進給速度處理、插補和位置控

32、制。cnc 的工作方式一般有兩種，一種是邊輸入邊加工，即在前一個程序段在加工時，輸入后一個程序段的內容；另一種是一次性的將整個工件加工程序輸入到 cnc 裝置的內部存儲器中，加工時再把程序段從存儲器中一個一個的調出來進行處理。cnc數控系統(tǒng)的特點有靈活性、模塊化、可靠性、易于實現多功能程序控制、使用維修方便、具有通信功能。在多微處理器中，各處理部件之間通過一組公用地址和數據總線進行連接。每個 cpu 都可享用系統(tǒng)公用存儲器或 i/o 接口，并分擔一部分數控功能，從而將單微處理器的 cnc 裝置中順序完成的工作，轉變?yōu)槎辔⑻幚砥鞑⑿?、同時完成的工作。多微處理器結構的 cnc采用模塊化結構，根據設

33、備要求選用功能模塊構成 cnc 系統(tǒng)。某個模塊出了故障，其它模塊仍能工作，可靠性高。由于硬件一般是通用的，容易配置，因此只要開發(fā)新的軟件就可以構成不同的 cnc 裝置，便于組織規(guī)模生產，能夠成批量生產并保證質量。3.2 sinumerik 802ce的組成sinumerik802ce是一種微處理數字控制系統(tǒng)，用于控制帶伺服驅動的經濟型機床。它由硬件和軟件兩部分組成。321硬件組成sinumerik 802ce是一種集成的數控系統(tǒng)，它劃分為以下幾個區(qū)域(圖3-1) 圖3-1 sinumerik 802ce硬件組成圖322軟件構成sinumerik 802c base line由以下軟件組成，每個

34、軟件都可以訂購:(1)位于cnc中的永久存儲器flash中的系統(tǒng)軟件:引導軟件(boot軟件)：引導軟件把系統(tǒng)軟件從永久存儲器裝載到用戶存儲器(dram)中并啟動系統(tǒng)。mmc軟件(人機通訊)：執(zhí)行所有操作功能。nck軟件(數控主機)執(zhí)行所有nc功能，該軟件控制一個帶最多三個進給軸和一個主軸的nc通道。plc(可編程邏輯控制器)軟件：循環(huán)執(zhí)行內裝plc用戶程序。內裝plc用戶程序實例：已將sinumerik802c base line與機床功能相組合。(2)工具盒軟盤用于pc/pg的winpcin傳送軟件，可傳送用戶數據和程序；文本管理器；用winpcin可將循環(huán)軟件包裝人控制系統(tǒng)；用戶程序庫；

35、機床數據技術文件；編程工具(3)更新軟盤帶操作提示系統(tǒng)的更新軟件用更新程序可將壓縮的802c base line系統(tǒng)軟件裝入sindmrrfk802c base line。3.3 主要接口和連接圖331接口位置布局 圖3-2 cnc系統(tǒng)后視圖（1）cnc接口部分x1電源接口(dc24v)：3芯螺釘端子塊，用于連接24v負載電源。x2 rs232接口(v24)：9芯d型插座。x3到x5測量系統(tǒng)接口(encoder)：三個15芯d型插頭，用于連接增量式編碼器（rs422)。x6主軸接口(encoder)：15芯d型插座，用于連接一個主軸增量式編碼器。x7驅動接口(axis)：50芯d型插座，用于連

36、接具有包括主軸在內最多4個模擬驅動的功率模塊。xl0手輪接l1 (mpg)：l0芯插頭，用于連接手輪。x20數字輸人(di)：10芯插頭.用于連接nc-ready繼電器。（2）di/o部分x100到x105：10芯插頭，用于連接數字輸人。x200和x201：10芯插頭，用于連接數字輸出。332電纜連接按照圖連接系統(tǒng)的各個組件圖3-3 西門子802ce數控車床系統(tǒng)控制圖連接 4 刀架控制系統(tǒng)硬件組成電動刀架是數控車床重要的傳統(tǒng)結構，由于該類刀架采用全電控制，無需另加液壓或氣動等其它動力源，故對簡化機床控制的復雜程度帶宋好處。合理的選配電動刀架，可以縮短生產準備時間，消除人為誤差，提高加工精度與加

37、工精度的一致性。另外，加工工藝適應性和連續(xù)工作的工作能力也明顯提高;尤其是在加工幾何形狀較復雜的零件時，除了控制系統(tǒng)能提供相應的控制算法，對執(zhí)行機構發(fā)出相應的控制指令外，很重要的一點是數控機床須配備易于控制的電動刀架，以便一次裝夾所需各種刀具，靈活，方便地完成各種幾何形狀的加工。4.1 刀架的分類按刀架的回轉軸線分類，有繞水平軸旋轉分度和繞垂直軸旋轉分度兩大類。按裝刀數來分常見的有四工位電動刀架和六工位電動刀架等。按機械定位方式分，常見的有端齒盤定位，三齒盤定位，斜板圓銷轉位電動刀架等。三齒盤定位電動刀架(又稱為“免抬刀架”)可實現上刀體不抬起而順利地轉位換刀的要求，排除了冷卻液、加工屑對刀架

38、轉位時的影響，較為可靠地解決了刀架的密封問題。斜板圓銷轉位電動刀架結構簡單，工作可靠。4.2 刀架的幾種典型結構（1）排刀式刀架排刀式刀架一般用于小規(guī)格數控車床，以加工棒類為主的機床較為常見，它的結構形式為夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床x坐標軸方向排列在橫向滑板或一種稱為快換臺板上。這種刀架的特點之一是刀具布置和機床調整都較方便，可以根據具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具在一把刀完成車削任務后，橫向滑板只要按程序沿x軸向移動預先設定的距離后，第二把刀就到達加工位置，這樣就完成了機床的換刀動作。這種換刀方式迅速、省時、有利于提高機床的生產效率。（2）數控車床方刀架經濟型數控

39、車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，其功能和普通四方刀架一樣：有四個刀位，能裝夾四把不同的刀具，方刀架回轉90時，刀具變換一個刀位，但方刀架的回轉和刀位號的選擇是由加工程序指令控制的。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉位、刀架定位和刀架夾緊。完成上述動作要求，有相應的機構來實現。（3）般轉塔回轉刀架轉塔回轉刀架適用與盤類零件加工。在加工軸類零件時，可以換用四方回轉刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便?；剞D刀架動作根據數控指令進行，由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥進行控制，其動作過程分為如下四個步驟：刀架抬起；刀架轉位；刀架壓緊；轉位液壓缸復位。如果定位、壓

40、緊動作正常，刀架會發(fā)出信號表示已完成換刀過程，可進行切削加工。（4）盤形自動回轉刀架盤形自動回轉刀架根據刀位又可分為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把刀具。a、b型回轉刀盤的外切刀可使用25mm*150mm標準刀具和刀桿截面為25mm*25mm的可調工具，c型可用尺寸為20mm*20mm*125mm的標準刀具。鏜刀桿直徑最大為32mm。該種刀架更換和對刀十分方便。刀位選擇由刷形選擇器進行，松開、夾緊位置檢測由微動開關控制。整個刀架控制是一個純電氣系統(tǒng)，結構簡單。（5）車削中心的動力刀架車削中心的動力刀架的刀盤上可以安裝各種非動力輔助刀夾（車刀夾、鏜刀夾、彈簧刀

41、夾、莫氏刀柄），夾持刀具進行加工，還可安裝動力刀夾進行主動切削，配合主機完成車、銑、鉆、鏜等各種復雜工序，實現加工程序自動化、高效化。該刀架采用端齒盤作為分度定位元件，刀架轉位由三相異步電機驅動，電動機內部帶有制動機構，刀位由二進制絕對編碼起器識別，并可雙向轉位和任意刀位就近選刀。動力刀具由交流伺服電機驅動，通過同步齒形帶、傳動軸、傳動齒輪、端面齒離合器將動力傳遞到動力刀夾，再通過刀夾內部的齒輪傳動，刀具回轉，實現主動切削。4.3 bwd系列全功能電動刀架bwd6.8-c6140系列電動刀架是繼xwd系列和ldb系列之后開發(fā)的又一新產品。該刀架結構簡單可靠。其特點采用了由銷盤、內外端齒組成的三

42、端齒精定位機構，該機構實現了刀架轉位時刀盤無需軸向移動，使刀架轉位時更平穩(wěn)，并徹底解決了刀架的密封問題。鎖緊采用凸輪機構，使刀架換刀速度更快更可靠。431產品工作原理、動作順序、技術指標bwd電動刀架的工作原理：刀架處于鎖緊狀態(tài)，微機發(fā)出換刀信號，正轉繼電器吸合，電動機正轉，電動機通過鏈輪鏈條帶動蝸桿蝸輪轉動，使鎖緊凸輪松開，銷盤被彈簧彈起，端齒脫開，凸輪帶動刀盤轉位，編碼器（或發(fā)信盤）發(fā)出刀位信號，若刀架旋轉到所要刀位時，則正轉繼電器松開、反轉繼電器吸合，電機帶動蝸桿反轉，蝸輪帶動凸輪帶動刀盤反轉，反靠銷粗定位。凸輪使銷盤壓縮彈簧前移，端齒嚙合，完成精定位，刀架鎖緊電機斷電，發(fā)信桿發(fā)出夾緊信

43、號，加工順序開始刀架動作順序換刀信號-電機正轉-凸輪松開-刀盤轉位-到位信號-電機反轉-粗定位-銷盤前移-端齒嚙合-精定位夾緊-電機斷電-夾緊信號-加工順序進行技術指標型號單工位換刀時間（s）最大允許力矩（nm）最大偏載力矩 (nm)重復定位精度（mm）分度精度電機功率（w）電機轉速（r/min）凈重（kg）bwd6bwd8軸向力矩切向力矩bwd6.8-c61401.81.68002500400.005101201400100432外形圖4-1 bwd電動刀架外形圖433安裝與調試、拆裝順序安裝調試首先測量出刀架安裝面至機床主軸的實際尺寸，并將墊板配磨至合適的厚度。置刀架于機床中拖板上合適位置

44、，校準刀盤側面（搪孔刀座安裝面），打好安裝螺釘及錐銷孔，根據要求接線，通電運轉，此時應注意三相電源的相序是否正確，若刀架通電后不轉，應立即切斷電源，改變相序后重試。刀架運營時應能靈活、輕松，無異常聲音及錯位現象。如刀架連轉或刀架不動，應立即關閉電源。拆裝順序1、 拆卸順序a、 接通電源，手動使刀盤1轉至半個工位（反靠銷3不在銷盤2的槽中）。b、 關閉電源，松開頂套螺釘4，取出彈簧及銷套5、反靠銷3。（注意反靠銷45度斜面方向）c、 拆下側蓋板，松開電動機8上4-m6內六角螺釘，卸下電機8、電機鏈輪、鏈條。d、 拆下結合子、蝸桿鏈輪、軸承蓋、端蓋6，在端蓋6處輕擊出蝸桿7。（拆蝸桿時，刀架必須處

45、于松開狀態(tài)）e、 松開后蓋11上的4-m5內六角螺釘，拆下后蓋11。f、 拆下接近開關9及編碼器或發(fā)訊盤10（注意接線）。g、 拆下刀盤1與內端齒17聯接的m8螺釘及8錐銷，卸下刀盤1。h、 拆下外端齒14上6-m8螺釘及3-8錐銷，敲出刀架核心部分零件。（主軸15、內端齒17、外端齒18、銷盤2、發(fā)訊桿15、右凸輪19、蝸輪20、止退圈21、大螺母22等）（松開大螺母22時應先拆下端面上的2-m4止退螺釘）i、 2、裝配順序j、 裝配前所有零件應清洗上油，傳動部位應上潤滑脂。k、 裝刀架核心部分（按圖），調整大螺母22，保證銷盤2上的三凸臺在右凸輪19的凸輪3度斜面上大約中間部位。（大螺母2

46、2上要裝上止退螺釘）l、 把刀架核心部分裝入箱體18內。（注意相對位置）m、 裝蝸桿7、端蓋6、軸承蓋、蝸桿鏈輪、結合子。n、 裝電機8、電機鏈輪、鏈條、側蓋板。o、 裝接近開關及編碼器，調整發(fā)信機構，使刀架處于要刀位置。（在鎖緊狀態(tài)）p、 裝反靠銷3、銷套5、彈簧及頂套螺釘4（注意反靠銷方向）。q、 裝上刀盤1后，通電試運轉。434電氣部分該刀架刀位發(fā)訊裝置有霍爾編碼器和8421編碼器兩種。1、采用8421編碼器發(fā)訊的刀架接線引出線方式功能8421選通（tp）正位地24v電機過熱保護uvwpe線色黃橙藍白粉紅灰綠紅紫、紫黑黑黑黃綠接線柱方式8421編碼器：使用24vdc電源，其輸出信號8、4

47、、2、1、選通（tp）等都為pnp型常開輸出，高電平有效。最大額定輸出電流25ma。 正位（鎖緊）信號：由接近開關發(fā)出，高電平有效，最大輸出電流200ma。 編碼器、接近開關、電動機為外購件，線色如有變動，恕不另行通知。 2、采用霍爾編碼器發(fā)訊的刀架接線引出線方式刀架信號接口（15芯孔式插頭）引腳123456789101112131415功能t1t2t3t4t5t6t7t8地電源線色黃橙藍白粉紅紫棕灰綠紅刀架電機線接口（4芯針式航空插頭）引腳1234功能peuvw線色黃綠黑黑黑正位（鎖緊）信號：由接近開關發(fā)出，高電平有效，最大輸出電流200ma。該信號在八工位刀架上由一根黑色細線在插頭（15芯

48、孔式插頭）外單獨引出；在六工位刀架上為一根灰色線單獨引出?；魻柧幋a器：采用開關型、單極性霍爾傳感器發(fā)訊。其輸出為npn型常開輸出，低電平有效，最大額定輸出電流25ma。使用電源為24vdc。 上拉電阻：有些cnc系統(tǒng)要求刀位輸入信號高電平有效，此時應加上拉電阻，上拉電阻阻值及功率不可太小，以免損壞霍爾編碼器。建議在24v電源下使用1.5k2.2k，1/2w電阻；在12v電源下使用6201500，1/2w電阻。接線柱方式 六工位刀架接線圖 八工位刀架接線圖 435刀架使用注意事項、故障排除及運轉時序圖 注意事項a、 該刀架電機采用三相380v特殊力矩電機。電機堵轉力矩5nm，堵轉電流3a。該電機內裝過熱保護開關，保護開關為常閉觸點，動作溫度為125。刀架連續(xù)運行時，每分鐘換刀次數不得超過6次，否則會損壞電機。b、 該刀架反轉鎖緊時間為0.81秒。反轉鎖緊時間設置過長會使電機溫升過高而損壞電機。反轉鎖緊時間設置過短會使刀盤不能充分鎖緊。在每臺刀架的合格證上都注明了該臺刀架的準確鎖緊時間。c、 編碼器的調整，松開編碼器壓板上的4-m4螺釘，轉動編碼器位置，使編碼器的刀位信號與系統(tǒng)的刀位信號一致，壓緊4-m4螺釘，試運轉，如刀架過沖太大或不到位，再微調編碼器到合適位置。故障排除