数控车床刀架的安装与调试(编辑修改稿)

数控车床刀架的安装与调试(编辑修改稿)内容摘要：

KM KM KM6分别为主轴电动机、伺服电动机、冷却电动机交流接触器 ,由它们的主触点控制相应电动机；KM KM5 为刀架正反转交流接触器 ,用于控制 刀架的正反转。 TCl 为三相伺服变压器 ,将交流380V 变为交流 200V,供给伺服电源模块。 RC RC RC4 为阻容吸收 ,当相应的电路断开后 ,吸收伺服电源模块、冷却电动机、刀架电动机中的能量 ,避免产生过电压而损坏器件。 2．电源电路分析 图 8． 3为 CK6140数控车床电气控制中的电源回路图。 毕业论文 第 18 页 共 48 页 图 图 8． 3中 TC2为控制变压器 ,初级为 AC380V,次级为 ACllOV、 AC220V、 AC24V,其中 ACIlOV给交流接触器线圈和强电柜风扇提供电源； AC24V给电柜门指示灯、工作灯提供电源；AC220V通过低通滤波器滤波给伺服模块、电源模块、 DC24V电源提供电源； VCl为 24V电源 ,将 AC220V转换为 DC24V电源 ,给世纪星数控系统、 PLC输入 /输出、 24V继电器线圈、伺服模块、电源模块、吊挂风扇提供电源； QF QF QF QF QFlO空气开关为电路的短路保护。 （ 1） 主轴电动机的控制 图 8． 图 分别为交流控制回路图。 在图 8． 2中 ,先将 QF QF3空气开关合上 ,在图 8． 5中 ,当机床未压限位开关、伺服未报警、急停未压下、主轴未报警时 ,KA KA3继电器线圈通电 ,继电器触点吸合 ,并且 PLC 输出点 YOO发出伺服允许信号 ,KAl继电器线圈通电 ,继电器触点吸合 ,在图 8． 4中 ,KMl交流接触器线圈通电 ,交流接触器触点吸合 ,KM3主轴交流接触器线圈通电 ,在图 81中交流接触器主触点吸合 ,主轴变频器加上 AC380V电压；若有主轴正转或主轴反转及主轴转速指令时(手动或自动 ),在图 8． 5中 ,PLC输出主轴正转 YlO或主轴反转 Y11有效、主轴转速指令输出对应于主轴转速 的直流电压值 (O～ lOV)至主轴变频器上 ,主轴按指令值的转速正转或反毕业论文 第 19 页 共 48 页 转；当主轴速度到达指令值时 ,主轴变频器输出主轴速度到达信号给 PLC,主轴转动指令完成。 主轴的启动时间、制动时间由主轴变频器内部参数设定。 （ 2）刀架电动机的控制。 当有手动换刀或自动换刀指令时 ,经过系统处理转变为刀位信号 ,这时在图 8． 5中 ,PLC输出 Y06有效 ,KA6继电器线圈通电 ,继电器触点闭合 ,在图 8． 4中 ,KM4交流接触器线圈通电 ,交流接触器主触点吸合 ,刀架电动机正转；当 PLC 输入点检测到指令刀具所对应的刀位信号时 ,PLC输出 Y06有 效撤销 ,刀架电动机正转停止；接着 PLC输出 Y07有效 ,KA7继电器线圈通电 ,继电器触点闭合 ,在图 8． 4中 KM5交流接触器线圈通电 ,交流接触器主触点吸合 ,刀架电动机反转 ,延时一定时间后（该时间由参数设定 ,并根据现场情况作调整 ,PLC输出 Y07有效销 ,KM5交流接触器主触点断开 ,刀架电动机反转停止 ,换刀过程完成。 为了防止电源短路和电气互锁 ,在刀架电动机正转继电器线圈、接触器线圈回路中串入了反转继电器、接触器常闭触点 ,反转继电器、接触器线圈回路中串入了正转继电器、接触器常闭触点。 请注意 ,刀架转位选刀只能一个方向转 动 ,取刀架电动机正转。 刀架电动机反转时 ,刀架锁紧定位。 （ 3） 冷却泵电动机控制 当有手动或自动冷却指令时 ,这时在图 8． 4中 PLC输出 Y05有效 ,KA8继电器线圈通电 ,继电器触点闭合 ,在图 8． 4中 KM6 交流接触器线圈通电 ,交流接触器主触点吸合 ,冷却电动机旋转 ,带动冷却泵工作。 毕业论文 第 20 页 共 48 页 图 8． 4 交流控制电路 8． 5 直流控制电路（ PLC 输出） 图中各器件的作用如下： 序 号 名 称 含 义 1 M3 刀架电动机 2 QF5 刀架电动机带过载保护的电源空开 3 KM KM5 刀架电动机正、反转控制交流接触器 4 KA1 由急停控制的中间继电器 5 KA KA7 刀架电动机正、反转控制中间继电器 6 S1~S4 刀位检测霍尔开关 7 SB11 手动刀位选择按钮 8 SB12 手动换刀启动按钮 9 RC4 三相灭弧器 10 RC RC8 单相灭弧器 毕业论文 第 21 页 共 48 页 自动刀架控制涉及到的 I/O 信号如下： PLC 输入信号： ：刀架电动机过热报警输入； ~： 1~4 号刀到位信号输入； ：手动刀位选择按钮信号输入； ：手动换刀启动按钮信号输入； PLC 输出信号： ：刀架正转继电器控制输出； ：刀架反转继电器控制输出。 我们现在已经清 楚了刀架控制的 I/O 信号，下面我们结合这些信号来分析一下换刀过程，刀架换刀有两种模式，一种是手动换刀，一种是通过 T 指令进行自动换刀。 首先我们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，有的系统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， 的状态应该会改变一次，计数器的数值会发生改变，系统选择的目的刀具也会发生相应的改变。 选择目的刀具完成以后，下面就是将机床刀架的当前刀位转换到目的刀位。 我们按下刀位转换按键 以后。 这时系统 PLC 输出一个刀架正转信号 ， KA6 吸合； KM5 吸合，毕业论文 第 22 页 共 48 页 这是刀架电机开始正向旋转，刀架开始正转。 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，如图 3 所示，每把刀具各有一个霍尔位置检测开关。 各刀具按顺序依次经过发磁体位置产生相应的刀位信号。 （ 4）车床刀架过程分析 以四工位自动刀架为例，刀架电动机采用三相交流 380V供电，正转时驱动刀架正向旋转，各刀具按顺序依次经过加工位置（如图 620 所示），刀架电动机反转时，刀架自动锁死，保证刀具能够承受切 削力。 每把刀具各有一个霍尔位置检测开关。 换刀动作由 T 指令或手动换刀按钮起动，换刀过程如下： （ a）刀架电动机正转； （ b）检测到所选刀位的有效信号后，停止刀架电动机，并延时（ 100ms）； （ c）延时结束后刀架电动机反转锁死刀架，并延时（ 500ms）； （ d）延时结束后停止刀架电动机，换刀完成。 车床刀架不存在刀具交换的问题，刀具选好后即可以开始加工，因此，车床的换刀由 T 指令（选刀指令）完成，而不需要换刀指令（ M06 指令）的参与。 2. 安全互锁 （ a）刀架电动机长时间旋转（如 20 秒），而检 测不到刀位信号，则认为刀架出现故障，立即停止刀架电动机，以防止将其损坏并报警提示； （ b）刀架电动机过热报警时，停止换刀过程，并禁止自动加工； 毕业论文 第 23 页 共 48 页 ①刀架计数检测开关，卡紧检测开关，定位检测开关 出现故障 ②刀具伺服电机及驱动系统不良 ③检测信号输入板不良 故障现象一：电动刀架的每个刀位都转动不停 故障现象二：电动刀架不转 刀架控制原理间图及工作流程简述如下： 手动状态按面板刀架按钮或在录入状态输入 T1 指令 ↓ CNC 根据接受到的相应指令，输出正转信号，输出接口 D7（ 1 脚） =1（ 1＝高电平， 0＝低电平）， KA10 线圈得电吸合 ↓ KA10 触头吸合使 KM4Z 线圈得电吸合，刀架电机 M4 得电正转 ↓ 刀架到位后，码盘传感器 SQ1 闭合，信号进入 CNC，输入接口 D3(1 脚）收到信号后，经 CNC内部出理后，输出接口 D7（ 1 脚） =0， KA10→ KM4Z 线圈断电释放，电机停； 同时输出接口 D6（ 9 脚） =1， KA11 线圈得电吸合 ↓ KA11 触头吸合使 KM4F 线圈得电吸合，刀架电机 M4 得电反转，经 CNC 内部时间继电器延时后，输出接口 D6（ 9 脚） =0， KA11→ KM4F 线圈断电释放，电机停，刀架锁紧； ↓ 完成 毕业论文 第 24 页 共 48 页 、调试 刀架的电气部分分强电和弱电两部分， 强电部分由三相电源驱动三相交流异步电动机正反旋转从而实现刀架的松开、转位、锁紧等动作；弱电部分主要由位置传感器 —— 发讯盘采用霍尔传感器发讯。 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，刀架电机正转，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，刀架电机反转，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。 刀架的控制原理 如上图所示，当手动或自动状态下执行换刀指令时，微机接口输出一组换刀信号（ +24 V），使刀架控制箱的直流继电器 KA1 吸合，把三相正相序交流电送给刀架电机，电机正转并通过减速机构带动刀架上升转位，旋转到所选刀位。 到位后发讯盘发出刀架到位信号，微机得到信号后撤除换刀信号， KA1 失电释放，电机停止正转。 微机输出另一组 +24V电压给刀架控制箱，使另一个直流继电器 KA1 吸合 ，电机得到反相序交流电，电机反转，刀架上刀体下降并固紧，霍尔元件向微机发出回答信号，微机得到回答信号后开始执行下道工序。 毕业论文 第 25 页 共 48 页 刀架正反转控制 如下图所示，当时间继电器 KA4 线圈得电时， KA4 辅助触点闭合，电机正转即刀架正转； 当时间继电器 KA5 线圈得电时， KA5 辅助触点闭合，电机反转即刀架反转。 毕业论文 第 26 页 共 48 页 3 刀架的安装 刀架的安装一般分为两部分： 1 机械安装 2 电气安装 （ 1） 机械安装 一般机械安装是指刀架的上刀体、下刀体、电机、发讯盘等组合。 它一般在厂家出厂 时就安装、调试好的，无需使用者在安装。 使用者只需将其放置平稳、安全的地方将其固定即可。 （ 2） 电气安装 电气安装一般分为： 1 强电电路 2 控制电路 继电。