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1、課 程 設(shè) 計 任 務 書
專 業(yè) 姓 名 學 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
2、系統(tǒng)使生產(chǎn)過程自動化、連續(xù)化，使得一個復雜的、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
換刀機械手是實現(xiàn)自動換刀的主要機構(gòu)。換刀機械手由手爪、換刀臂、中臂、支架、底座、安裝板、汽缸、步進電機等幾部分組成。機械手手爪，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)動機械手運動；支架上的汽缸用來彌補刀庫和刀架的高度差
3、，還可以避免干涉；旋轉(zhuǎn)步進電機帶動中臂上的軸轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)機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)計的機械手結(jié)構(gòu)示意圖如圖1
1. 底座 2. 安裝板 3.中臂 4. 汽缸 5. 換刀臂 6、7 汽缸
8.手爪部分 9. 軸承座 10. 電機架 11. 旋轉(zhuǎn)步進電機
三、指導教師評語
4、
5、
四、成 績
指導教師 (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家族中先進的系列。有高速處理及可擴展大量
6、滿足單個需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強，可擴展到256點。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錄入當前刀閘上的刀具號。
3） 然后，按下刀具檢測按鈕SB1檢測當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前刀號的大小并驅(qū)動步進電機執(zhí)
7、行相關(guān)操作。例如選擇的刀號為3（即設(shè)定值為D1=3）當前刀閘上的刀號為6即D2=6。當按下啟動按鈕后因為D1＜D2（設(shè)定值小于當前值）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，隨后比較器進行第二次比較。結(jié)果同上刀盤反轉(zhuǎn)，進入循環(huán)。……當?shù)谒拇伟聪耂B1后D2=3此時D1=D2刀閘指示燈亮，刀閘打開選刀過程結(jié)束。SB2為復位按鈕用來復位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/
8、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PB1
M101
正轉(zhuǎn)指示燈
X002
二號刀選擇按鈕PB2
M102
刀閘開啟指示燈
X003
三號刀選擇按鈕PB3
M103
反轉(zhuǎn)指示燈
X004
四號刀選擇按鈕PB4
Y001
步進電機正轉(zhuǎn)
X005
五號刀選擇按鈕PB5
Y002
刀閘開啟
X006
六號刀選擇按鈕PB6
Y004
步進電機反轉(zhuǎn)
X007
刀號錄入按鈕PB7
D1
所選刀號寄存器
X010
啟動按鈕PB8
D2
當前刀號寄存器
X000
刀具
9、檢測按鈕SB1
X011
復位按鈕SB2
Y003
脈沖電路
主機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)計的程序達不到預期的效果。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，希望老師和同學給予指正與建議。
參考文獻
[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)及應用(歐姆龍機型)(第二版)機械工業(yè)出版社
2012 年 5 月 24 日
基于PLC的換刀控制系統(tǒng)
