加工中心刀库部分PMC控制系统研究设计【无图】

加工中心刀库部分PMC控制系统设计研究

52页 23000字数+说明书+开题报告+外文翻译+中期报告

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基于可编程控制器自动换刀系统的设计与实现硕士论文.PDF

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摘    要

　　　数控机床的发展与应用极大的提高了生产率。随着数控机床的普及，机械加工的自动化程度大大提高。加工中心带有自动换刀装置，能对工件按预定的程序进行多工序加工，从而缩短了零件加工的辅助时间。自动换刀装置应当满足换刀时间短和刀具存储量足够，加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和自动换刀的控制。

　　　本次研究对象为VMC630立式数控加工中心刀库部分PMC控制系统设计。该机床刀库容量为60把刀的链式刀库，刀库驱动采用带抱闸的三相异步电机，设计和研究的内容主要包括以下几点：

　　　1.加工中心刀库和机械手的研究；

　　　2.内置式PMC-SA1的相关技术；

　　　3.加工中心选刀方式和PMC实现的随机选刀的方法；

　　　4.基于PMC-SA1刀库控制系统的随机换刀程序设计。

　　　通过本设计完成对该机床刀库部分PMC控制系统的设计，使数控装置和PMC能协调共同完成随机自动换刀。

关键词：机械手；刀库；PMC；随机换刀；

目    录

　　　1 绪论1

　　　1.1加工中心和自动换刀装置概述1

　　　1.2 FANUC 0i系统中的PMC概述2

　　　1.2.1 PMC概述2

　　　1.3 本文的主要研究内容5

　　　2 加工中心自动换刀装置的研究6、

　　　2.1 加工中心自动换刀装置的主要类型和特点6

　　　2.1.1转塔头式自动换刀装置6

　　　2.1.2 有刀库的转塔头式换刀装置6

　　　2.1.3 刀库式自动装置7

　　　2.2刀库式自动换刀装置的作用及其组成8

　　　2.2.1刀库8

　　　2.2.2刀具交换装置11

　　　2.2.3 机械手的驱动与控制方式：12

　　　3 PLC控制的随机换刀方式的研究14

　　　3.1 常见的自动选刀方式14

　　　3.1.1 顺序选刀14

　　　3.1.2 随机选刀14

　　　3.2 PLC的随机换刀15

　　　3.2.1 计算机记忆式选刀方式的方法15

　　　3.2.2 计算机记忆式选刀的软件设计16

　　　3.3 PLC的选择与FANUC 系统内装式PMC18

　　　3.3.1 可编程控制器机型选择的一般原则18

　　　3.3.2 FANUC 0i系统内装式PMC介绍20

　　　3.3.3 PMC控制程序数据区地址的分布23

　　　4 刀库、机械手与主轴间的自动换刀25

　　　4.1 自动换刀程序示意图及整个实现过程25

　　　4.1.1刀库工作原理25

　　　4.1.2 刀库机械手换刀过程26

　　　4.1.3、机械手工作程序及对电气系统的要求27

　　　4.2 刀库部分PMC控制系统设计28

　　　4．2．1 用PMC-SA1实现随机换刀的方法28

　　　4.2.2 随机换刀程序设计30

　　　4.2.3刀库、机械手与主轴间换刀程序设计35

　　　结  论37

　　　参考文献38

　　　附录1： 中英文资料翻译39

　　　附录2： 自动换刀程序69

　　　致    谢76

　　　本课题研究对象为CMC630立式加工中心刀库部分PMC控制系统的设计研究，其中包括对刀库和机械手的研究；加工中心换刀方式的研究；以及对该机床自动换刀PMC程序的设计。

　　　该机床本身配置的是FANUC 0iMB系统，其PLC是系统内置式的，型号为PMC-SA1，刀库安装在机床的右侧，容量为60把刀的链式刀库，刀柄规格为ISO7:24JT50，最大刀具长度为400mm，刀对刀换刀时间为2s，机床占地空间4790×4600mm，机械手是采用单臂双爪式机械手，其驱动装置是采用液压缸来完成机械手的动作。

　　　换刀方式采用目前较为先进的随机换刀方式。对其换刀过程大致如下:刀库在主轴加工过程中完成转动到固定换刀位的动作，并使刀套翻转90°。→主轴完成加工动作后，使其主轴线与换刀机械手的轴线在同一水平线上.→机械手顺时针转动90°，同时抓新刀、取旧刀。→机械手向外移动拔刀→机械手顺时针转动180°，向内移动还旧刀，插新刀，→机械手退回原位.刀套翻转到原来位置。2 加工中心自动换刀装置的研究

2.1 加工中心自动换刀装置的主要类型和特点

　　　加工中心自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺范围、使用刀具和数量。目前加工中心使用的自动换刀装置主要有转塔式自动换刀和刀库式自动换刀两种。

2.1.1转塔头式自动换刀装置

　　　一般数控车床的转塔刀架，数控钻锉床的多轴转塔头等常采用转塔头式换刀装置。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，当数控系统发出换刀指令时，各种主轴头依次地转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其它处于不同加工位置的主轴都与主运动脱开。转塔头式换刀方式的主要优点在于省去了自动松夹、卸刀、装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作，缩短了换刀时间，提高了换刀可靠性，它适用于工序较少、精度要求不高的数控机床。如图2-1 为水平砖塔头和垂直砖塔头。