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1、課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號 20098180 開題日期： 2012 年 5 月 7 日 完成日期： 2012 年 5月 14 日題 目 換刀控制系統(tǒng) 一、設(shè)計的目的一個零件一般都需要多工序的加工，而單功能的數(shù)控機(jī)床只能完成單工序的加工。因此，在制造一個零件的過程中，大量的時間用于更換刀具上。為了縮短非切削時間，自動換刀系統(tǒng)的作用就顯得越來越重要 。這種自動換刀系統(tǒng)使生產(chǎn)過程自動化、連續(xù)化，使得一個復(fù)雜的、需要多種刀具切削加工的零件可以一次完成，節(jié)省了換刀所需要的時間，提高了加工效率，同時減少了多次安裝造成的誤差，可有效提高加工精度 二、設(shè)計的內(nèi)容及要求換刀機(jī)械手是實現(xiàn)自動
2、換刀的主要機(jī)構(gòu)。換刀機(jī)械手由手爪、換刀臂、中臂、支架、底座、安裝板、汽缸、步進(jìn)電機(jī)等幾部分組成。機(jī)械手手爪，用來夾持刀具的刀柄；換刀臂上的伸縮缸在取刀和便防止機(jī)械手和刀庫等發(fā)生干涉；手爪處的氣缸放刀前后以及裝刀和卸刀前后使用，以用來驅(qū)動完成手爪夾持刀具，保證轉(zhuǎn)換刀具時的夾緊，防止脫落等；中臂上的汽缸用在裝刀和卸刀時驅(qū)動機(jī)械手運(yùn)動；支架上的汽缸用來彌補(bǔ)刀庫和刀架的高度差，還可以避免干涉；旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)帶動中臂上的軸轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)機(jī)械手換刀臂在刀架與刀庫之間的來回擺動；底座，用來支撐整個機(jī)械手。零部件之間全部采用螺栓連接的方式來固定。本研究設(shè)計的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖如圖11. 底座 2. 安裝板 3.中臂
3、4. 汽缸 5. 換刀臂 6、7 汽缸 8.手爪部分 9. 軸承座 10. 電機(jī)架 11. 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)三、指導(dǎo)教師評語 四、成 績 指導(dǎo)教師 (簽章) 硬件設(shè)計 本設(shè)計的控制器采用日本三菱公司生產(chǎn)PLC，選用FX2N-32MR（見圖4-1），F(xiàn)X2N系列是三菱PLCFX家族中先進(jìn)的系列。有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)，可擴(kuò)展到256點(diǎn)。三菱PLC編程叫采用編程軟件GX-Developer，簡單易懂。三菱FX2N系列PLC的外形圖刀庫自動選刀系統(tǒng)分析1） 首先按下PB1到PB6其中的一個按鈕選擇所需要的刀具。2） 接著按下PB7錄入當(dāng)前刀閘上的刀具號。3）
4、 然后，按下刀具檢測按鈕SB1檢測當(dāng)前刀閘上的刀號是否與所選刀號相符，并發(fā)射脈沖信號。（注：以后刀盤每轉(zhuǎn)動一次按一次檢測按鈕SB1）4） 最后按下啟動按鈕PB8通過比較指令比較寄存器記錄的D1,D2錄入的選擇刀號與當(dāng)前刀號的大小并驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行相關(guān)操作。例如選擇的刀號為3（即設(shè)定值為D1=3）當(dāng)前刀閘上的刀號為6即D2=6。當(dāng)按下啟動按鈕后因為D1D2（設(shè)定值小于當(dāng)前值）刀盤反轉(zhuǎn)。此時第二次按下刀具檢測按鈕SB1，且因為刀盤反轉(zhuǎn)所以寄存器D2自動減1結(jié)果保存在D2即D2=5，隨后比較器進(jìn)行第二次比較。結(jié)果同上刀盤反轉(zhuǎn)，進(jìn)入循環(huán)。當(dāng)?shù)谒拇伟聪耂B1后D2=3此時D1=D2刀閘指示燈亮，刀閘打開
5、選刀過程結(jié)束。SB2為復(fù)位按鈕用來復(fù)位M0,M1,M2內(nèi)的比較結(jié)果。第一次按SB1第二次按下SB1第三次按SB1第四次按下SB1簡易流程圖I/O分配PLC的I/O分配如下：PLC端子功能說明PLC端子功能說明X001一號刀選擇按鈕PB1M101正轉(zhuǎn)指示燈X002二號刀選擇按鈕PB2M102刀閘開啟指示燈X003三號刀選擇按鈕PB3M103反轉(zhuǎn)指示燈X004四號刀選擇按鈕PB4Y001步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)X005五號刀選擇按鈕PB5Y002刀閘開啟X006六號刀選擇按鈕PB6Y004步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)X007刀號錄入按鈕PB7D1所選刀號寄存器X010啟動按鈕PB8D2當(dāng)前刀號寄存器X000刀具檢測按鈕SB1
6、X011復(fù)位按鈕SB2Y003脈沖電路主機(jī)COM0、COM1、COM2、COM3、COM4等接電源GND換刀控制系統(tǒng)硬件連接圖梯形圖程序圖總 結(jié)大學(xué)生涯馬上就將結(jié)束，面對這次課程設(shè)計，我從一開始的無從下手，到現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計完成，整個過程讓我更加熟悉了從理論到實踐的跨越。才真正體會到理論知識要完美的運(yùn)用到現(xiàn)實的設(shè)計中來，我還存在很多的問題。讓我明白我們的知識面不應(yīng)該只是停留在書本上。在設(shè)計過程中，我也遇到了很多的問題。主要問題出現(xiàn)在軟件設(shè)計方面，最開始的梯形圖設(shè)計過程中不斷的報錯，設(shè)計的程序達(dá)不到預(yù)期的效果。設(shè)計過程中我不斷的檢查錯誤，使程序完整化。雖然很多困難被克服了，但是系統(tǒng)中難免還有很多不足之處，希望老師和同學(xué)給予指正與建議。參考文獻(xiàn)1閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)高等教育出版社2戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用(歐姆龍機(jī)型)(第二版)機(jī)械工業(yè)出版社 2012 年 5 月 24 日
基于PLC的換刀控制系統(tǒng)
