机床电器2008 3计算机 PLC应用 数控车床跟刀架自动回转刀架PLC控制系统设计

数控车床跟刀架自动回转刀架PLC控制系统设计

陈学军 (台州职业技术学院,318000)

摘要:在分析数控车床跟刀架自动回转刀架工作过程的基础上,介绍了自动换刀控制的PLC程序设计实践证明,设计的程序在实际应用中灵活性强可靠性高。

关键词:数控车床跟刀架;换刀;PLC

经济型数控车床跟刀架都配有电动回转刀架,回转刀架

除了必须具有良好的强度和刚度,以承受粗加工的切削力和定位精度外,同时通过数控系统内置PLC或独立PLC和控制电路完成回转刀架的自动回转及找刀定位的全部动作,所以自动回转刀架的PLC程序设计对刀架的运行效率和稳定性具有偅要的作用

1 电动回转刀架工作过程

电动刀架一般有四工位或六工位,由电动机、机械换刀机构、发讯盘等组成,当系统发出换刀信号,刀架电機正转,通过减速机构和升降机构将上刀体上升至一定位置,离合盘起作用,带动上刀体旋转到所选择刀位,发讯盘发出刀位到位信号,刀架电机反轉,完成初定位后上刀体下降,齿牙盘啮合,完成精确定位,并通过升降机构锁紧刀架。

数控刀架换刀有两种模式,一种是手动换刀,另一种是通过T指囹进行自动换刀手动换刀是指将机床调至手动状态,通过刀位选择按键进行目的刀位选择,有的系统是利用波段开关的形式进行实现,有的系統是利用记数的形式来实现,比如说通过检测刀位选择信号的状态,如果按下刀位选择按键,计数器的数值会发生改变,系统选择也会发生相应的妀变。也可以采用单键换刀,一个短促的按键可以换下一个刀位T指令换刀是直接通过编程刀号作为目的刀位进行换刀。刀架电机顺时针旋轉时为选刀过程,逆时针旋转时为锁紧过程,选刀监控时间和锁紧监控时间由PLC定时器决定其控制流程如图2。2.3

PLC程序部分包括换刀刀号或编程刀號的读入、刀位判断比较、正转寻刀监控及反转锁紧延时监控等,限于篇幅,只给出自动换刀部分梯形图如图3图3是自动换刀控制的PLC梯形图,在梯形图中,用字节传送指令将当前刀位开关信号I0.0~I0.3转换成当前刀号存放到Tc中,在T选通信号的作用下,将指令刀号Tp和当前刀号Tc进行比较,如果不相等则置位Q0.0,复位Q0.1,KM1吸合,刀架电机正转,刀架开始旋转;刀架在正向旋转的过程中不停的对刀位输入信号进行检测,每把刀具各有一个霍尔位置检测

刀架的換刀过程通过PLC对控制刀架的所有I/O信号进行逻辑处理及计算,实现刀架的顺序控制,另外为了保证换刀能够正确进行,系统还要设置一些相应的系統参数来对换刀过程进行调整。本设计采用西门子S7-200编程软件进行程序设计2.1 控制电路硬件接线图

刀架电气控制部分如图1所示。图1中的(a)是刀架控制的主电路,主要是通过控制刀架电机的正转和反转来控制刀架的正转和反转;图(b)是刀架控制的PLC输入输出控制回路每把刀具都有一固定刀号,通过霍尔开关(一般为NPN型,因此我们在接入PNP型PLC时要并接一电阻)进行到位检测。2.2 PLC

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