數(shù)控加工中心刀庫(kù)控制PLC設(shè)計(jì)[專業(yè)研究]

1、研究+ 畢業(yè)論文畢業(yè)論文 數(shù)控加工中心刀庫(kù)控制數(shù)控加工中心刀庫(kù)控制 PLCPLC 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 姓姓 名名 學(xué)學(xué) 院院 專專 業(yè)業(yè) 班班 級(jí)級(jí) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 年月日 研究+ 數(shù)控加工中心刀庫(kù)控制 PLC 設(shè)計(jì) 摘要 介紹了某型數(shù)控加工中心刀具庫(kù)的 PLC 控制設(shè)計(jì)， 在分析控制要求的 基礎(chǔ)上， 選用 S7-200 CPU224 控制器和 EM221 （CN） 擴(kuò)展模塊， 并設(shè)計(jì) 出相應(yīng)控制程序?？刂瞥绦虬?紀(jì)錄當(dāng)前刀具號(hào)、請(qǐng)求刀具號(hào)、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng) 方向判斷并確定轉(zhuǎn)盤(pán)正反轉(zhuǎn)、換刀定時(shí)及換刀指示燈閃爍等部分， 程序結(jié)構(gòu) 性好、可讀性強(qiáng)、運(yùn)行效率高。能很好地滿足實(shí)用要求。 關(guān)鍵詞數(shù)控加工中心刀具庫(kù)S

2、7-200可編程控制器 研究+ PLC Control System Design of Pneumatic Experiment Manipulator Abstract The numerical control manufactureing center about tool storeroom of PLC Control is presented ， the simatic S7-200 CPU224 PLC and EM221 （CN） are elected， the control program is projected based on analysis control r

3、equest. The control program is made up of the current tool number recorded、the tool number requested、the turntable turning estimated and direction confirmed、the conversion time and the dicator light glittered about tool， so the program is fine in instructue， good in reading and run faster in efficie

4、ncy. It is very satisfied in application. Keywords the numerical control manufactureing centertool storeroomS7-200 PLCPLC 研究+ 目 錄 引引 言言.1 一、一、 數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程.1 二、二、 數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床 PLCPLC 和和 NCNC 的關(guān)系的關(guān)系.2 三、三、 控制要求控制要求.3 四、四、 編程方法與規(guī)則編程方法與規(guī)則.4 （一）（一） 編程要求編程要求.4 （二）（二） 編程方法編程方法.5 五、五、 PLCPLC 控制系統(tǒng)

5、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).6 （一）（一） I/OI/O 地址分配及地址分配及 PLCPLC 的選擇的選擇.6 （二）（二） PLCPLC 控制程序控制程序.7 六、六、 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向.9 結(jié)結(jié) 論論.11 致致 謝謝.12 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).13 附錄一：英文原文附錄一：英文原文.14 附錄二：英文譯文附錄二：英文譯文.16 研究+ 引 言 某型數(shù)控加工中心小型刀具庫(kù)由八種刀具、換刀轉(zhuǎn)盤(pán)和取放刀機(jī)械手組成。該 刀具庫(kù) SB1SB8 按鈕控制選擇八種刀具， 由霍爾元件構(gòu)成的行程開(kāi)關(guān) ST1ST8 進(jìn)行刀具到位限位， 機(jī)械手進(jìn)行換取刀。 一、 數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 本例數(shù)控

6、機(jī)床有輸入、輸出裝置、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)反饋裝 置和機(jī)床主機(jī)等組成。如下圖所示： 圖 1-1.1 數(shù)控機(jī)床組成機(jī)構(gòu)圖 輸入裝置可將不同加工信息傳遞給計(jì)計(jì)算機(jī)。在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的初期，輸入裝 置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰；目前，使用鍵盤(pán)、磁盤(pán)等，大大方便了信息輸入工 研究+ 作。輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機(jī)床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診 斷參數(shù)等） ，一般在機(jī)床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)做記錄保存，帶工作一段時(shí)間后， 再將輸出與原始資料做比較、對(duì)照，可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。數(shù)控裝置 只數(shù)控機(jī)床的核心與主導(dǎo)，完成所有加工數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算工作，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī) 床個(gè)功能的指揮工作

7、。它包含為計(jì)算機(jī)的電路，各種借口電路、CRT 顯示器等硬件 及相應(yīng)軟件。可編程控制器對(duì)主軸單元實(shí)現(xiàn)控制，將程序中的轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行處理而 控制主軸轉(zhuǎn)速；管理刀庫(kù)，進(jìn)行自動(dòng)刀具交換、選刀方式、刀具累計(jì)使用次數(shù)、刀 具剩余壽命及道具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止、準(zhǔn)停、切削液開(kāi)關(guān)、 卡盤(pán)夾緊松開(kāi)、機(jī)械手取送刀等動(dòng)作；還對(duì)機(jī)床外部開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、 溫控開(kāi)關(guān)等）進(jìn)行控制；對(duì)輸出信號(hào)（刀庫(kù)、機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等）進(jìn)行控制。 檢測(cè)反饋裝置由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，主要是檢測(cè)速度和位移，并將信息反 饋與數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制以保證數(shù)控機(jī)床加工精度。數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程如下 圖所示： 圖 1-1.

8、2 數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程 數(shù)控加工的準(zhǔn)備過(guò)程比較復(fù)雜，內(nèi)容多，含對(duì)零件的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、工藝分析、工 藝方案的制定、加工程序的編制、選用工裝及使用方法等。機(jī)床的調(diào)整主要包括刀 具命名、調(diào)入刀庫(kù)、工件安裝、對(duì)刀、測(cè)量刀位、機(jī)床各部件狀態(tài)等多項(xiàng)工作內(nèi)容。 程序調(diào)試主要是對(duì)程序本身的邏輯問(wèn)題及其設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行檢查和調(diào)整。試切成功 后方可對(duì)零件進(jìn)行正式加工，并對(duì)加工后的零件進(jìn)行結(jié)果檢測(cè)。前三步均為待機(jī)時(shí) 間，為提高工作效率，希望待機(jī)時(shí)間越短越好，越有利于機(jī)床合理使用。該項(xiàng)指標(biāo) 直接影響對(duì)機(jī)床利用率的評(píng)價(jià)即（機(jī)床實(shí)動(dòng)率） 。 二、 數(shù)控機(jī)床 PLC 和 NC 的關(guān)系 研究+ PLC 用于通用設(shè)備的自動(dòng)控制，稱為

9、可編程控制器。PLC 用于數(shù)控機(jī)床的外圍輔 助電氣的控制，稱為可編程序機(jī)床控制器。因此，在很多數(shù)控系統(tǒng)中將其稱之為 PMC（programmable machine tool controller） ?？刂葡到y(tǒng)有兩大部分，一是 NC、 二是 PLC，這兩者在數(shù)控機(jī)床所起的作用范圍是不相同的?？梢赃@樣來(lái)劃分 NC 和 PLC 的作用范圍： （1） 、實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)字控制。這個(gè)任務(wù)是由 NC 來(lái)完成； （2） 、機(jī)床輔助設(shè)備的控制是由 PLC 來(lái)完成。它是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，根 據(jù) CNC 內(nèi)部標(biāo)志以及機(jī)床的各控制開(kāi)關(guān)、檢測(cè)元件、運(yùn)行部件的狀態(tài)，按照程序設(shè) 定的控制邏

10、輯對(duì)諸如刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)、換刀機(jī)構(gòu)、冷卻液等的運(yùn)行進(jìn)行控制。 在數(shù)控機(jī)床中這兩種控制任務(wù)，是密不可分的，它們按照上面的原則進(jìn)行了分 工，同時(shí)也按照一定的方式進(jìn)行連接。NC 和 PLC 的接口方式遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) “ISSO 4336-1981(E)機(jī)床數(shù)字控制數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)備之間的接口規(guī)范”的規(guī) 定，接口分為四種類(lèi)型： （1） 、與驅(qū)動(dòng)命令有關(guān)的連接電路； （2） 、數(shù)控裝置與測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量傳感器間的連接電路； （3） 、電源及保護(hù)電路； （4） 、通斷信號(hào)及代碼信號(hào)連接電路； 從接口分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，第一類(lèi)、第二類(lèi)連接電路傳送的是數(shù)控裝置與伺服單 元、伺服電機(jī)、位置檢測(cè)以及數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置之間的控制

11、信息。第三類(lèi)是由數(shù)控機(jī)床 強(qiáng)電電路中的電源控制控制電路構(gòu)成。通常由電源變壓器、控制變壓器、各種斷路 器、保護(hù)開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器等構(gòu)成。為其他電機(jī)、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件 供電。這些相對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來(lái)講，屬于強(qiáng)電回路。這些強(qiáng)電回路是不能夠和控制系 統(tǒng)的弱電回路直接相連接的，只能夠通過(guò)中間繼電器等電子元器件轉(zhuǎn)換成直流低壓 下工作的開(kāi)關(guān)信號(hào)，才能夠成為 PLC 或繼電器邏輯控制電路的可接受的電信號(hào)。反 之，PLC 或繼電器邏輯控制來(lái)的控制信號(hào)，也必須經(jīng)過(guò)中間繼電器或轉(zhuǎn)換電路變成 能連接到強(qiáng)電線路的信號(hào)，再由強(qiáng)電回路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件工作。第四類(lèi)信號(hào)是數(shù)控裝 置向外部傳送的輸入輸出控制信號(hào) 研究+ 三、

12、控制要求 數(shù)控加工中心小型刀具庫(kù)工作時(shí)， 首先由 PLC 紀(jì)錄當(dāng)前刀號(hào)； 換刀時(shí)， 根 據(jù)所需刀具按下 SB1SB8 中的相應(yīng)按鈕， PLC 紀(jì)錄該刀號(hào)， 然后刀盤(pán)按照請(qǐng)求 刀號(hào)最近的方向轉(zhuǎn)動(dòng)， 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)到相應(yīng)刀位時(shí)， 定位指示燈亮， 機(jī)械手開(kāi)始換刀， 且換刀指示燈閃爍， 5s 后換刀結(jié)束， 換刀指示燈熄滅， 換刀過(guò)程中， 其它換刀 請(qǐng)求信號(hào)均無(wú)效； 換刀完畢， 記錄當(dāng)前刀號(hào)， 等待下一次換刀請(qǐng)求。結(jié)構(gòu)示意如 圖 2-1.1 所示。 四、 編程方法與規(guī)則 可編程控制器主要靠運(yùn)行程序工作，要使可編程控制器充分發(fā)揮作用，除了選 用正確的可編程控制器型號(hào)，合適的檢測(cè)和執(zhí)行裝置，合理規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之外，編

13、 圖圖 2- 1.1 研究+ 制出一個(gè)高質(zhì)量的可編程控制器工作程序也是很重要的。 （一） 編程要求 1、所編的程序要合乎所使用的 PLC 的有關(guān)的規(guī)定主要是對(duì)指令要準(zhǔn)確地理解， 正確地使用。各種 PLC 指令多有類(lèi)似之處，但還有些差異。對(duì)于有 PLC 使用經(jīng)驗(yàn)的 人，當(dāng)選用另一種不太熟悉的型號(hào)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)新型號(hào) PLC 的指令重 新理解一遍，否則容易出錯(cuò)。 2、要使所編的程序盡可能簡(jiǎn)潔簡(jiǎn)短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡(jiǎn)化調(diào)試，而且還可 節(jié)省執(zhí)行指令的時(shí)間，提高對(duì)輸入的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡(jiǎn)短，就要注意編 程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)某種功能，一般而言，在 達(dá)到的目

14、的相同時(shí)，用功能強(qiáng)的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會(huì)少些。 3、要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補(bǔ)充，也便于別人了 解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。特 別是在編制復(fù)雜的程序時(shí)，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗(yàn)， 整理出一些標(biāo)準(zhǔn)的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計(jì)算機(jī)中的常 用的一些子程序一樣，移來(lái)移去都能用，這樣，設(shè)計(jì)起來(lái)簡(jiǎn)單，別人也易了解。 4、要使所編的程序合乎 PLC 的性能指標(biāo)及工作要求所編程序的指令條數(shù)要少于 所選用的 PLC 內(nèi)存的容量，即程序在 PLC 中能放得下，所用的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)要在

15、 所選用 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，PLC 的掃描時(shí)間要少于所選用 PLC 的程序運(yùn)行監(jiān) 測(cè)時(shí)間。PLC 的掃描時(shí)間不僅包括運(yùn)行用戶程序所需的時(shí)間，而且還包括運(yùn)行系統(tǒng) 程序， （如 I/O 處理、自監(jiān)測(cè)）所需的時(shí)間。 5、所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行 PLC 的工作特點(diǎn)是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運(yùn)行同一程 序。運(yùn)行從初始化后的狀態(tài)開(kāi)始，待控制對(duì)象完成了工作循環(huán)，則又返回初始化狀 態(tài)。只有這樣才能使控制對(duì)象在新的工作周期中也得到相同的控制。 （二） 編程方法 常用的 PLC 編程方法有經(jīng)驗(yàn)法、解析法、圖解法。 1、經(jīng)驗(yàn)法即是運(yùn)用自己的或別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前選擇與設(shè)計(jì)要求相類(lèi) 研究+ 似的成功的例

16、子，并進(jìn)行修改，增刪部分功能或運(yùn)用其中部分程序，直至適合自己 的情況。在工作過(guò)程中，可收集與積累這樣成功的例子，從而可不斷豐富自己的經(jīng) 驗(yàn)。 2、解析法可利用組合邏輯或時(shí)序邏輯的理論，并運(yùn)用相應(yīng)的解析方法，對(duì)其進(jìn) 行邏輯關(guān)系的求解，然后再根據(jù)求解的結(jié)果，畫(huà)成梯形圖或直接寫(xiě)出程序。解析法 比較嚴(yán)密，可以運(yùn)用一定的標(biāo)準(zhǔn)，使程序優(yōu)化，可避免編程的盲目性，是較有效的 方法。 3、圖解法圖解法是靠畫(huà)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。常用的方法有梯形圖法、波形圖法及流程 法。梯形圖法是基本方法，無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)法還是解析法，若將 PLC 程序轉(zhuǎn)化成梯形圖 后，就要用到梯形圖法。波形圖法適合于時(shí)間控制電路，將對(duì)應(yīng)信號(hào)的波形畫(huà)出后， 再

17、依時(shí)間邏輯關(guān)系去組合，就可很容易把電路設(shè)計(jì)出。流程法是用框圖表示 PLC 程 序執(zhí)行過(guò)程及輸入條件與輸出關(guān)系，在使用步進(jìn)指令的情況下，用它設(shè)計(jì)是很方便 的。 五、 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 研究+ （一） I/O 地址分配及 PLC 的選擇 根據(jù)數(shù) 控加工中心 小型刀具庫(kù) 的控制要求， 需要輸入 端子 16 個(gè)， 輸出端子 4 個(gè)， 其中 轉(zhuǎn)盤(pán)正轉(zhuǎn) （S） 、反轉(zhuǎn) （Y）由 PLC 輸出直接控 制其驅(qū)動(dòng)設(shè) 備。因此， 選用 S7 - 200 CPU224 PLC 和 EM221（CN ） 擴(kuò)展模 塊。S7-200 CPU224 共有輸入端子 14 個(gè)，輸出端子 10 個(gè)， 采用晶體管直流型， EM

18、221 用 8 輸入端子直流型。PLC 的 I/O 地址分配及控制接線如圖 3-1.1 所示。 此處， 為保護(hù) PLC 正常運(yùn)行， 接 24 V 外部直流時(shí)，需要進(jìn)行過(guò)流保護(hù)、短 路保護(hù)和接地處理， 未接地的直流電源公共端 M 與保護(hù)地 PE 之間用 RC 并聯(lián)電路 連接，電容和電阻值分別為 4700pF 和 1M， 電阻提供靜電釋放通路， 電容提供 高頻噪聲通路。定位指示燈亮和換刀指示燈為 LED 指示燈， 需要分別串接一個(gè) 2.5K 的限流電阻 R1 和 R2。 圖圖 3-1.1 研究+ （二） PLC 控制程序 根據(jù)控制要求， 設(shè)計(jì)出數(shù)控加工中心小型刀具庫(kù)的 PLC 控制梯形圖程序如圖

19、3-2.1（第八頁(yè)） 所示， 程序由紀(jì)錄當(dāng)前刀具號(hào)、請(qǐng)求刀具號(hào)、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷 并確定轉(zhuǎn)盤(pán)正反轉(zhuǎn)、換刀定時(shí)及換刀指示燈閃爍等部分組成。 （1） 網(wǎng)絡(luò) 18 為記錄當(dāng)前刀號(hào)梯形圖。當(dāng) 1 號(hào)刀具處在機(jī)械手的位置時(shí)， 霍爾元件動(dòng)作， 即 ST1 動(dòng)作， 梯形圖中 I1.1 閉合， 將常數(shù) 1 傳入至數(shù)據(jù)寄存 器 VW0 中；當(dāng) 2 號(hào)刀具處在機(jī)械手的位置時(shí)， 霍爾元件動(dòng)作， 即 ST2 動(dòng)作， 梯 形圖中 I1.2 閉合， 將常數(shù) 2 傳入至數(shù)據(jù)寄存器 VW0 中。以此類(lèi)推， 記錄當(dāng)前的 刀具號(hào)。 （2） 網(wǎng)絡(luò) 916 為記錄當(dāng)前請(qǐng)求刀號(hào)的梯形圖。當(dāng)請(qǐng)求選擇 1 號(hào)刀具時(shí)， 按 下 1 號(hào)刀具選

20、擇按鈕 SB1， 將常數(shù) 1 傳入至數(shù)據(jù)寄存器 VW2 中， 同時(shí)使得 M0.5 置位， 其它請(qǐng)求信號(hào)無(wú)效： 同理， 當(dāng)請(qǐng)求選擇 2 號(hào)刀具時(shí)， 按下 2 號(hào)刀具選擇 按鈕 SB2， 將常數(shù) 2 傳入至數(shù)據(jù)寄存器 VW2 中， 同時(shí)使得 M0.5 置位， 其它請(qǐng)求 信號(hào)無(wú)效。以此類(lèi)推， 記錄當(dāng)前的請(qǐng)求刀具號(hào)。 （3） 網(wǎng)絡(luò) 17 為當(dāng)前位置紀(jì)錄刀具號(hào)與請(qǐng)求刀具號(hào)的運(yùn)算比較梯形圖程序， 網(wǎng)絡(luò) 18 為刀具轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷， 網(wǎng)絡(luò) 19、20 為確定刀具轉(zhuǎn)盤(pán)正反轉(zhuǎn)、網(wǎng)絡(luò) 2123 為換刀定時(shí)及換刀指示燈閃爍等。當(dāng) M0.5 置位后， 通過(guò)比較指令使得： 第一， 如果數(shù)據(jù)寄存器 VW0VW2， 則

21、M0. 0 閉合，執(zhí)行減法運(yùn)算 VW0-VW2， 運(yùn)算結(jié)果存入 VW6 中， 然后將 VW6 在網(wǎng)絡(luò) 18 中進(jìn)行比較。若 VW6K4， 則刀具盤(pán) 離請(qǐng)求刀號(hào)順轉(zhuǎn)方向最近， M1.1 閉合， 使得 M2.2 閉合， 繼而 Q0.2 閉合， 電 動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀具盤(pán)順轉(zhuǎn)： 若 VW6=K4， 則刀具盤(pán)離請(qǐng)求刀號(hào)順轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)路徑都相同， 為設(shè)計(jì)編程方便， 均按順轉(zhuǎn)處理， 此時(shí) M1.2 閉合， 使得 M2.3 閉合，繼而 Q0.2 閉合， 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀具盤(pán)順轉(zhuǎn)； 若 VW6K4， 則刀具盤(pán)離請(qǐng)求刀號(hào)逆轉(zhuǎn)方向最近， M1.3 閉合， 使得 M2.4 閉合， 繼而 Q0.3 閉合， 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀具盤(pán)逆轉(zhuǎn)。最后

22、 VW0=VW2 時(shí)， 研究+ 機(jī)械手進(jìn)行換刀。 第二， 如果數(shù)據(jù)寄存器 VW0=VW2， 則 M0.1 閉合，使得 Q0.0 閉合， 到位指 示燈亮， 網(wǎng)絡(luò) 21、網(wǎng)絡(luò) 22 中的 Q0.0 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 機(jī)械手開(kāi)始換刀， 網(wǎng)絡(luò) 21 中在定時(shí)器 T39 和 T40 構(gòu)成的頻閃電路作用下， 由 Q0.1 驅(qū)動(dòng)換刀指示燈按 1 s 頻率閃爍。經(jīng)過(guò) 5 s 后， T37 動(dòng)作，網(wǎng)絡(luò) 24 中 M0.5 復(fù)位， 換刀結(jié)束。 第三， 當(dāng) VW0VW2 時(shí)， M0.2 閉合， 網(wǎng)絡(luò) 17 中的 M0.2 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。 圖圖 3-2.1 研究+ 由于 VW0VW2， 直接相減是一個(gè)負(fù)數(shù)， 結(jié)果出

23、錯(cuò)， 因而將 VW0 加上刀具總數(shù)后減 去 VW2， 將得出的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò) 18 中進(jìn)行比較， 按的原理判定刀具轉(zhuǎn)盤(pán)正轉(zhuǎn)或逆 轉(zhuǎn)， 直到 VW0=VW2 時(shí)， 機(jī)械手進(jìn)行換刀。 六、 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向 我國(guó)目前各種門(mén)類(lèi)的數(shù)控機(jī)床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有 的比國(guó)外落后 10-15 年。近幾年隨著中國(guó)制造的崛起，數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向主要集 中在六個(gè)方面：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化、高精度、符合、環(huán)保。目前德國(guó)和瑞士 的機(jī)床精度最高，綜合起來(lái)，德國(guó)的水平最高，日本的產(chǎn)值最大，美國(guó)的機(jī)床業(yè)一 般，中國(guó)大陸、韓國(guó)、臺(tái)灣屬于同一水平。但就門(mén)類(lèi)、種類(lèi)多少而言，我們應(yīng)該能 進(jìn)世界前 4 名。 目前

24、，世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用， 柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更 高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在朝著一下幾個(gè)方向發(fā)展。 高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加 工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的 基本運(yùn)算速度。同時(shí)，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度，并采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工 作臺(tái)的直線伺服進(jìn)給方式，其高速度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)， 使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的

25、加工精度。 為適應(yīng)超高速加工的要求，數(shù)控機(jī)床采用主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸合二為一 的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了變頻電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸一體化，主軸電機(jī)的軸承采用磁浮軸承、 液體動(dòng)靜壓軸承或陶瓷滾動(dòng)軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開(kāi)始 得到應(yīng)用。 多功能化。配有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)（刀庫(kù)容量可達(dá)把以上）的各類(lèi)加工中心， 能在同一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車(chē)削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種 工序加工，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床還采用了多主軸、多面體切削，即同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的不同 部位進(jìn)行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多結(jié)構(gòu)和分級(jí)中斷控制 研究+ 方式，即可在一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)進(jìn)行零件加工和程序編制，實(shí)現(xiàn)所謂的“前臺(tái)加工

26、， 后臺(tái)編輯” 。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的要求，數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離 串行接口，甚至可以聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對(duì)多臺(tái)數(shù)控 機(jī)床進(jìn)行控制。 智能化。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào) 節(jié)工作參數(shù)，使加工過(guò)程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小 的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自 修復(fù)功能，在整個(gè)工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè) 備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時(shí)，立即采用停機(jī)等措施，并進(jìn)行故障報(bào)警， 提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)，而接通備用模塊

27、，以 確保無(wú)人化工作環(huán)境的要求。為實(shí)現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢(shì)是采用人工 智能專家診斷系統(tǒng)。 數(shù)控編程自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前圖形交互 式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用繪制的 零件加工圖樣，再經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理，從而自動(dòng)生成 零件加工程序，以實(shí)現(xiàn)與的集成。隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng) 前又出現(xiàn)了集成的全自動(dòng)編程方式，它與 系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與， 直接從系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。 可靠性最大化。數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將 采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及

28、混合式集成電路，以 減少元器件的數(shù)量，來(lái)提高可靠性。通過(guò)硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的 要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提 高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)診斷、在線診 斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障 診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示，及時(shí)排除故障；利用容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)重要部件采用“冗 余”設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測(cè)試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干 擾、斷電等各種意外時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。 控制系統(tǒng)小型化。數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。目前主要采 用超大規(guī)模集成元件、多

29、層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高 密度安裝，較大規(guī)?？s小系統(tǒng)的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代 傳統(tǒng)的陰極射線管，將使數(shù)控操作系統(tǒng)進(jìn)一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在 機(jī)床設(shè)備上，更便于對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作使用。 研究+ 結(jié) 論 該數(shù)控加工中心小型刀具庫(kù)采用 PLC 控制， 控制程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想， 將控制程序分為： 紀(jì)錄當(dāng)前刀具號(hào)、請(qǐng)求刀具號(hào)、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷并轉(zhuǎn)位、換刀 定時(shí)及換刀指示燈閃爍等部分， 分別編出各部分程序， 最后集成總控程序， 該控 制程序結(jié)構(gòu)性好、可讀性強(qiáng)、編程與運(yùn)行效率高。該數(shù)控加工中心小型刀具庫(kù) PLC 控制系統(tǒng)經(jīng)使用， 性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適

30、用、效果良好。 PLC 控制的數(shù)控加工中心刀具庫(kù)自動(dòng)選擇的應(yīng)用設(shè)計(jì)， 適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工 中心和普通數(shù)控加工中心的改造。采用該設(shè)計(jì)方案數(shù)控加工中心， 能夠縮短換刀時(shí) 間，優(yōu)化數(shù)控加工中心設(shè)備的加工性能，提高數(shù)控加工中心的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。 研究+ 致 謝 在本次論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)該論文從選題、構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予我 細(xì)心指引與教導(dǎo)，使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、 豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范 是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激 勵(lì)著我。這四年中我還得到眾多老師的關(guān)心支持和

31、幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷 心的感謝和崇高的敬意！ 最后，我還要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的 各位老師表示感謝。 同時(shí)，本篇畢業(yè)論文的寫(xiě)作也得到了許多同學(xué)的熱情幫助。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè) 計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭幕锇閭儯诖?，?再一次真誠(chéng)地向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感謝！ 研究+ 參考文獻(xiàn) 1 楊后川,張學(xué)民,陳勇SIMATIC S7-200 可編程控制器原理與應(yīng)用 M北京：北京航空航 天大學(xué)出版社，2008. 2 羅宇航流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)M北京：西安電子科技大學(xué)大學(xué)出版社，2006. 3 楊后川,等機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用M北京

32、：北京大學(xué)出版社，2005. 4 西門(mén)子 S7-200 可編程控制器選型手冊(cè)Z.2006,6. 5 楊后川,夏成寶,杜曉偉.U 形折板機(jī)的 PLC 控制設(shè)計(jì)J.機(jī)電產(chǎn)品 研究+ 附錄一：英文原文 In the machining of the workpiece, the tool magazine of the CNC machining center to be based on processing requirements tool automatic tool changer, tool changer CNC machine tools in general has two con

33、trol methods, that is, fixed access to the tool changer control and random access tool changer control. Fixed access to the tool changer control, the location of each tool in the tool magazine is fixed. Tool (CNC to the T code) instruction is based on the pocket number of the access address to contr

34、ol the knife kept the knife action. Ie, where the original knives, knife set number after use, still the return of that knife sets. In the control of the random tool change, but also the location of the knife is the random tool selection (CNC T-code) instruction has nothing to do with the pocket num

35、ber is random changes in instruction only tool direct number. This tool change the way in the new knife after removing the tool magazine without rotation, immediately randomly deposit originally used tool, tool changer, kept the knife at once, reducing tool change time.T- function based on the pocke

36、t coding processing diagram. T code of numerical control system sends instructions to the FLC PLC after decoding to retrieve the data in the table, find the address of the T code is specified in a new sword, where the data table, and compared with the current knife, if inconsistent, then the tool ma

37、gazine rotation control The signal sent to the control system of the tool magazine, until the positioning number location to a new knife, tool magazine to stop the rotation, and is ready to tool change. The CNC machining center small tool library adopts PLC control, the control program using a struc

38、tured design ideas, the control program is divided into: record of the current tool, request tool, dial rotation direction judgment and transfer tool change time to time and tool change indicator flashing and other parts, respectively, to compile the various part of the program, and finally integration of the master control program, the control program of structural good, readable, programming 研究+ and operating efficie