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1、課 程 設(shè) 計(jì) 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(jì)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
2、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(jì)的內(nèi)容及要求
換刀機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)自動換刀的主要機(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
3、，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(shí)現(xiàn)機(jī)械手換刀臂在刀架與刀庫之間的來回?cái)[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(jì)的機(jī)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(jī)架 11. 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)
三、指導(dǎo)教師評語
4、
5、
四、成 績
指導(dǎo)教師 (簽章)
硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)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
6、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） 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)
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(dāng)前刀閘上的刀號為6即D2=6。當(dāng)按下啟動按鈕后因?yàn)镈1＜D2（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?yàn)榈侗P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)?！?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/
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(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)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(dāng)前刀號寄存器
X000
刀具
9、檢測按鈕SB1
X011
復(fù)位按鈕SB2
Y003
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(jì)，我從一開始的無從下手，到現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，整個過程讓我更加熟悉了從理論到實(shí)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(shí)的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)方面，最開始的梯形圖設(shè)計(jì)過程中不斷的報(bào)錯，設(shè)計(jì)的程序達(dá)不到預(yù)期的效果。設(shè)計(jì)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)
