数控车床电动刀架设计.docx
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数控车床电动刀架设计.docx
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数控车床电动刀架设计
摘要
数控车床今后将向中高当发展,中档采用普及型数控刀架配套,高档采用动力型刀架,兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种,预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。
数控刀架的发展趋势是:
随着数控车床的发展,数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
本部分主要对四工位立式电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。
并对以上部分运用AUTOCAD做图,对电动刀架有更直观的了解。
最后的提出了对电动刀架提出了意见和措施。
关键词:
数控刀架;电动刀架;四工位
Abstract
Numericalcontrolthereisinthefuturelathetoinwilldevelop,themiddle-gradetoadoptpopularnumericalcontrolkniferestformacompleteset,adoptthemotiveforcetypekniferesttop-gradly,havesuchvarietiesaskniferestofhydraulicpressure,servokniferest,verticalkniferest,etc.concurrently,itisestimatedthatwillincreasetonumericalcontrolkniferestdemandgreatlyinrecentyears.Thedevelopmenttrendofthenumericalcontrolkniferestis:
Withthedevelopmentofnumericalcontrollathe,numericalcontrolkniferestbegintochangeonehundredsheets,electricliquidisiturgeandurgedirectiondevelopwhilebeingservotomakeupfast.Someoriginallydesignandisitcontinueelectricitytousetofourworkerlocationverticalelectronicmachineryofkniferestmainly-exposedtocontrolsystemcontrolsomedesigns.AnduseAUTOCADtopursuetotheabovepart,haveanmoreocularknowledgeofelectronickniferest.Thelastpropositionhasputforwardthesuggestionandmeasuretotheelectronickniferest.
Keyword:
Numericalcontrolkniferest;Electronickniferest;Fourengineeringlocation
绪论
数控刀架的发展趋势是:
随着数控车床的发展,数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
目前国内数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种。
立式刀架有四、六工位两种形式,主要用于简易数控车床;卧式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋转,就近选刀,用于全功能数控车床。
另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。
电动刀架是数控车床重要的传统结构,合理地选配电动刀架,并正确实施控制,能够有效的提高劳动生产率,缩短生产准备时间,消除人为误差,提高加工精度与加工精度的一致性等等。
另外,加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高:
尤其是在加工几何形状较复杂的零件时,除了控制系统能提供相应的控制指令外,很重要的一点是数控车床需配备易于控制的电动刀架,以便一次装夹所需的各种刀具,灵活方便地完成各种几何形状的加工。
数控刀架的市场分析:
国产数控车床今后将向中高档发展,中档采用普及型数控刀架配套,高档采用动力型刀架,兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种,近年来需要量可达1000~1500台。
数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需的功能部件,直接影响机床的性能和可靠性,是机床的故障高发点。
这就要求设计的刀架具有具有转位快,定位精度高,切向扭矩大的特点。
它的原理采用蜗杆传动,上下齿盘啮合,螺杆夹紧的工作原理。
第1章数控自动刀架总体介绍
1.1数控自动刀架的设计背景
电动刀架是数控车床重要的传统结构数控刀架的高、中、低档产品市场数控刀架作为数控机床必需的功能部件,直接影响机床的性能和可靠性,是机床的故障高发点。
随着数控车床的发展,数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
目前国内数控刀架以电动为主,分为立式和卧式两种。
立式刀架有四、六工位两种形式,主要用于简易数控车床;卧式刀架有八、十、十二等工位,可正、反方向旋转,就近选刀,用于全功能数控车床。
另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。
在本次设计中我主要负责设计一只四工位立式电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。
1.2设计准则
我们的设计过程中,本着以下几条设计准则
1)创造性的利用所需要的物理性能和控制不需要的物理性能
2)判别功能载荷及其意义
3)预测意外载荷
4)创造有利的载荷条件
5)提高合理的应力分布和刚度而重量达到最轻
6)应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸
7)根据性能组合选择材料
8)在储备零件与整体零件之间精心的进行选择
9)进行功能设计以适应制造工艺和降低成本的要求
1.3主要技术参数
(1)最大许用力矩(Nm)Mq100Mx200Ms100
(2)重复定位精度:
(mm)<0.005
(3)电机功率(w)20
(4)电机转速(rpm)1250
1.4本章小结
初步了解了设计题目(电动刀架)及发展概况,设计背景,对刀架有了一些印象,对整理设计思路安排设计时间有很好的辅助作用。
对一些参数的进行了解
同时按准则要求来完成设计。
1-1第2章自动刀架电气说明书
2.1电动刀架系统
现结合图2-1来讨论电动刀架的相关问题。
图2-1电气原理图
2.1.1电动刀架及其工作原理
电动刀架的机械部分类似于蜗轮机构,实现刀具的抬升、旋转(交换刀具位置)及下降锁紧,这里着重讨论实现上述动作所必须的硬件条件和电路原理。
在图2-1中,继电器KA1,KA2实现电动刀架的动作切换控制,主要完成刀架
电机的正、反转切换。
在刀架旋转过程中,每个工位上的霍尔元件会依次切换为有效状态,系统根据T1,T2,T3及T4状态的变化,可以推断出目前的刀号,并判断是否为当前所选用刀具,一旦符合,则电机反向旋转,锁紧刀具。
电动刀架各时序的切换及间隔是系统控制的关键,反向锁紧所用时间取决于电动刀架生产厂家有推荐指标,过长会引起电机发热甚至烧毁。
为保证电动刀架安全运动,在电动刀架交流380V进线处加装快速熔断器和热继电器。
2.1.2电动刀架动作过程
数控系统调刀代码开始执行时,或行动调刀时,首先输出刀架正转信号,使刀架旋转,当接收到指定的刀具的到位信号后,关闭刀架正转信号,延迟50ms时间后,刀架开始反转而进行锁紧,并开始检查锁紧信号,当接收到该信号后,关闭刀架反转信号,延迟时间,并对电机制动。
换刀结束。
程序转入下一程序段继续执行。
如执行的刀号与现在的刀号(自动记录)一致时,则换刀指令立刻结束,并转入下一程序段执行。
我根据上述描述的换刀动作过程,做了如下动作流程图2-2
图2-2自动换刀流程图
动作流程图2-2
2.1.3技术说明
在设计过程中要求自动刀架能够按事先编定的程序动作,也能按照手动脉冲信号的给定依次动作。
这次设计的是四工位刀架,其动作如下:
1,微机要刀:
要刀信号——PLC设备响应——电机正转-刀架上升——旋转——霍尔元件发出信号——电机反转——刀架锁紧——电机过流——发出中断信号——应答——加工——ΩCP
其中应用8位单片机实现PLC的控制,其它有关技术要求,规范在其它章节有详细说明
2,手动要求
ΩCP——电机正转——刀架上升——刀架旋转——霍尔元件发出信号——电机反转——刀架下降锁紧——电机过流——发出中断信号——应答——加工——ΩCP
程序调试
1)按文字标记记在电气箱插头上电动刀架插头和接口电源插头。
所接的2根电缆管内有4根线。
3根线接车床总开关后的三相电源。
一根黄绿线接系统地线,另管内7根导线定义如下:
棕:
1#绝对要刀蓝:
2#绝对要刀
红:
3#绝对要刀黄:
4#绝对要刀
绿:
微机柜+12~24V白:
回刀信号
黑:
微机柜+12~24V5
橙:
5#绝对要刀紫:
6#绝对要刀
2)刀架电气箱固定在车床操作人员可能触及的部位,先将SA2置于手控位,按一下按钮,SB3刀架转位90度,如刀架不动,红灯长亮,表示电源反相序了,需要到正相序再次试车,用户要求将代暖气箱安装杂机床内部,参看2#电路原理图
2.1.4接口注意事项
使用绝对要刀时,如微机不具备收到回答信号再启动下道程序功能,编程信号宽度应大于最大可能运动时间
2.1.5在装调中,可能出选的异常现象及原因
1孔壳带电,烧断保险丝
原因:
火地线反。
插头松动,电机短路
2.红灯亮,不动作
原因:
三相电源反相序或缺相
3.手动或微机信号,刀架不动
原因:
检查开关位置是否准确
4.刀架定位不准
原因:
刀架发讯盘松动,移动
5刀架运转不停
原因:
开关位置错误,按钮短路,探头断线
6某刀位不动
原因:
接口烧坏或接口断线
7绿灯不亮
原因:
保险丝断或未拧紧,或插头插反
8电气控制失灵
原因:
夹刀过紧,刀台变形
霍尔元件的选取
根据工作所需要及其它方面的具体要求:
选型:
HK831
其工作电压:
4.4V~9V
截止电源电流:
〈6MA
输出低电压:
〈0.4V
高电平输出电流:
〈10A
其工作温度范围:
-20~55
如下:
图2-3微机送出信号控制手控硅二极管的控制级
图2-4电机过流时信号采集电路
表2-1元件明细表:
序号
名称
型号
图表
数量
备注
1
继电器
JQX-11F-002
KA7,KA8
2
无座
2
继电器
HF4098DCDV
KA1~KA6
7
3
保险管座
BH003-5
4
4
保险管
5X20MM12.5A
FU1
3
5
保险管
5X20MM11.0A
FU2
1
6
钮子开关
KN6-102
SA1,SA2
2
7
按钮
AN4
SB3
1
8
稳压器
LM7812
IC
1
9
发光二极管
BT325PG
H1
1
绿色
10
二极管
BT225
H2
1
红色
11
二极管
IN4002
V9~V12
7
12
雪崩二极管
BZX8.2
V13
1
13
电容器
01F/40V
C4
1
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