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加工中心刀库部分PMC控制系统研究设计【无图】

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关键词：: 加工中心部分部份 pmc 控制系统研究钻研设计

资源描述：

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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加工中心刀库部分PMC控制系统设计研究论文.doc

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；

　　　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。

内容简介：: 附录1：中英文资料翻译Appendix1：Translation4.2.24.34.3.3PMC parameter4.3.3.1Input of PMC parameterFrom MDI 4.3.3.2Timer screen（TIMER）4.3.3.3Counter screen (COUNTER)4.3.3.4Keep relay screen(KEEPRL)中文翻译4.2PMC的规格4.2规格功能0i-C/0iMate-c系列0i-C系列PMC-SA1PMC-SB7编程方式梯形图梯形图梯形图级别23第1级执行时间8ms8ms 基本指令处理时间5.0（s/step）0.0033(s/step)程序容量梯形图（步）符号/注释信息最大5，0001128KB0.164KB最大24，00（注1，2）1KB以上（注2）1KB以上（注2）指令（基本指令）（功能指令）12种48种14种69种内部继电器（R）外部继电器（E）信息请求（A）保持型存储器数据表（D）可变定时器（T）固定定时器计数器（C）固定计数器（C）保持型继电器（K）子程序标志符1，100字节200个（25个字节）1，680字节40组（80字节）100组20组（80字节）20字节8，500字节8，000字节2，000个（500字节，2位/个）10，000字节250组（1，000，字节/组）500组（定时器号指定）100组（400字节，4字节/组）100组（200字节，2字节/组）120字节2，000个9，999个输入/输出（I/O Link）最多240点最多1024点存储媒体FLASH-ROM(闪存)128KFLASH-ROM(闪存)128K256K 注1. 最大步数是假定使用基本指令编程。最大步数取决于所使用的功能指令的状态。2. 总的PMC程序大小（有所有的梯形图，符号/注释，和信息）一定不能超出PMC的容量。如果在梯形图，符号/注释，和信息中任意一个超出了，则其他的允许容量就受局限。4.2.2字符符号种类种类0i-B/0i Mate-BPMC-SA1PMC-SB7X机床给PMC的输入信号（MT-PMC）X0X127X0X127X200X327(注1)X1000X1127(注1)YPMC输出给机床的信号（PMC-MT）Y0Y127Y0Y127Y200Y327(注1)Y1000Y1127(注1)FNC给PMC的输入信号（NC-PMC）F0F255 F0F767(注2)F1000F1767(注3)F2000F2767(注3)F3000F3767(注3)GPMC输出给NC的信号（PMC-NC）G0G255G0G767(注2)G1000G1767(注3)G2000G2767(注3)GF3000G3767(注3)R内部继电器R0R999R9000R9099R0R7999R9000R9499(注4)E外部继电器E0E7999(注4)A信息显示请求信号A0A24A0A24信息显示状态信号A9000A9249(注6)C计数器C0C79C0C399C5000C5199(注7)K保持继电器K0K19K0K99K900K919(注8)T可变定时器T0T79T0T499T9000T9499(注9)D数据表D0D1859D0D9999L标志号L1L9999P子程序数P0P2000注1.这个区域给PMC预留。I/O不能分配该区域，这个区域不要用于PMC程序。2.这个包含一个PMC预留区，实际可用的地址范围取决于CNC规格。3.这个区域给PMC预留，不要用于PMC程序。4.该区域是由PMC系统程序管理的特殊的继电器区域。当要使用这个区域时，要搞清每个信号的含。5.在一般系统中，这个区域可用于内部继电器（R）区域。扩展继电器（E）区域是不稳定的，但信号可以作为PMC的参数由存储卡输出和输入。当读PMC参数时，E区域初始化为PMC参数输出的状态。6.信息显示状态信号按信息显示请求信号一一对应。该区域不能写入内容。7.该区域用于固定计数器指令（CTRB指令），定义为一个常数值。8.该区域是由PMC系统软件管理的特殊的继电器区域。当需要使用这个区域时，要搞清每个信号的意义。9.这个区域给PMC预留。这个区域不要用于PMC程序。4.2.3内部继电器的系统寄存区 R9000（功能指令ADD，SUB,MULB,DIVB,COMPB的运算输出寄存器） R9000(功能指令EXIN,WINDR,WINDW,MMCWR,MMCWW的报警输出) R9002R9005(功能指令DIMB的运算输出寄存器)输出执行功能指令DIVB结果的余数 R9091（系统定时器）系统定时器可以使用4点信号各信号规格如下所示。注各信号开始为OFF状态。R9091.0,R9091.1信号在梯形图第一级的开头循环地设定。各信号（ON-OFF信号）的精度有8ms的误差。梯形图执行启动信号，梯形图停止信号，梯形图执行状态信号（PMC-SB7）梯形图执行启动信号和停止信号通过梯形图执行启动信号和停止信号，梯形图程序可知道他的启动和停止。2. 梯形图执行状态信号梯形图的执行状态或PMC语言程序的执行状态可知道，通过参考梯形图执行信号或从如网络板，C执行程序，FOCAS1以太网卡，和HSSB库等的外部或得。4.3PMC画面（PMC-AS1）4.3.1PMC菜单选择使用软件步骤4.3.1梯形图的动态显示显示方法1. 按【SYSTEM】键，再按【PMC】软键。2. 按【PMCLAD】软键，就能动态显示顺序程序。显示信息l 软键检索信号（SEARCH）1.按【SEARCH】软键。2.使用以下所述的软键，检索所需要的信号。l 使用向可以变更显示位置。l 【TOP】:检索梯形图的开头。l 【BOTTOM】:检索梯形图的底部。l 地址位【SRCH】或信号名【SRCH】:l 地址位【W-SRCH】或信号名【W-SRCH】:l 网号【N-SRCH】从指定的网号开始，显示梯形图。l 功能指令【F-SRCH】或功能指令【F-SRCH】。l 【ADRESS】:显示指定信号的地址及位。l 【SYMBOL】:显示指定信号。（编制程序时，若没有输入符号，则显示地址）当出发信号（TRIGER）变化时，关闭监视显示。当预置触发信号发信号时，系统关闭监视显示。通过这个功能的使用，当触发信号变化时就可精确读出所有信号的状态。1. 按【TRIGER】软键。2.按【INIT】软键，用于初始化触发参数。3.指定触发状态。l 位了在信号的上升沿关闭监视显示（如信号从0变化到1），输入所需数据并按以下步骤按所需的键。地址名/地址 EOB 触发检查点 EOM 计数【TRGON】触发检查点: 0: 在第一级梯形图程序之前执行 1：在第一级梯形图程序之后执行2：在第二级梯形图程序之后执行3：在第三级梯形图程序之后执行例：当外部复位信号（ERS）输入3次，就关闭监视显示，设置如下，按如下步骤输入数据和按键：ERS EOB 2 EOB 3 TRGON 指定触发状态显示在画为了在信号的下降沿关闭监视显示（比如信号从1变化到0），输入所需数据并按以下步骤所需的建。信号名/地址 EOB 触发检查点 EOB 计数 TRGOFF 4.按START软件激活出发功能。当触发功能运行时，RTG在屏幕的右下角显示。当满足了触发状态时，TRG消失，监视屏幕锁住。5.要中断触发功能，当此功能有效时按下【STOP】软键。此时，指定触发状态保持有效，按【START】软键保留触发功能。 6.按下【TRGSRC】软键，搜索由于触发功能而停止的指令并闪烁显示。注意：1. 因为参数时保存在断电保护存储器中的，所以即使电源关断后，参数也不会丢失的。2. 在指定采样参数指定后，当保持型K参数K18的第2位设定为1，在开机上电时，触发功能自动启动。分割显示梯形图（WINDOW）梯形图可最多被可分割为6位进行显示。分割的部分同时显示。1. 按软键【WINDOW】。2. 按软键【DIVIDE】，将动态显示画面分为所需的几部分。按一次该键，就分割一次屏幕。3.为了选择所需要的分割画面，按【SELECT】软键几次，直到所需的画面变为紫色的高亮条。分割画面的检查功能可正常使用。4.按【WIDTH】软键，可改变所选的分割画面的宽度。l 按【EXPAND】软键，可在分割画面中增加显示的行数。l 按【SHRINK】软键，可在分割画面中减少显示的行数。 5按【DELETE】软键，可中止所选的分割显示画面。中断画面分割，按【CANCEL】软键。存储显示（DUMP）与梯形图相关的信号状态可以以16进制和梯形图同时显示。1.按【DUMP】软键。当画面被分割后，信号的状态显示在分割画面的底部。l 变换数据符号【BYTE】：以字节为单位显示。例如：G0000 00 16 84 00【WORD】：以两字节为单位显示。例如：G0000 1600 0084【D.WORD】:以两字节或四字节为单位显示。当指定WORD或D.WORD时，数据显示时将高位字节放在前面。l 检索地址使用向下键，向上键和【SRCH】键，同普通检功能一致。显示功能指令参数（DPARA/NDPARA）用于功能指令中的控制参数状态能与梯形图同时显示。1. 按【DPRA】软键。数据注释（二进制或BCD）随功能指令而变化。2. 按软键【NDPARA】,终止参数的显示。编辑正在执行的程序，（ONLEDT:在线编辑）当一个程序正在执行时可以直接编辑梯形图程序，而不用停止程序的执行。该功能只在编辑功能有效时起作用。1. 按【ONLEDT】软键启动在线编辑功能，光标出现在屏幕上。2. 修改程序，按通常的编辑步骤。l 改变触电的类型l 改变触点或线圈的地址。l 改变用于功能指令的控制参数地址。用于在线编辑的操作如改变程序存储容量等时受限制的。执行其他操作，同通常的编辑功能一致。3. 终止在线编辑，按键。在线编辑中的改变时暂时的。为了保存被改变的程序，设定K183为1或从I/O画面使用COPY功能传送程序到DRAM.30:在线编辑后，梯形图程序不传送到RAM。要传送程序，在I/O画面中使用COPY功能按以下步骤操作：【COPY】【EXELAD】【EXEC】1: 在线编辑后，梯形图程序自动传送到RAM中。4.3.3PMC参数画面4.3.3.1从MDI输入PMC参数1. 置于MDI方式或急停方式。2. 将设定画面的“PWE”设为1，或程序保护信号（KEY4）设定为1。3. 按软键，选择显示画面【TIMER】: 定时器画面【COUNTR】: 计数器画面【KEEPRL】: 保持继电器画面【DATA】: 数据表画面4. 按光标键，把光标移到希望的号上。5. 输入数值，按（INPUT）键，数据被输入。6. 数据输入后，把设定画面的“PWE”或【KEY4】复位为O.4.3.3.2定时器画面（TLMER）此功能用于设定功能指令（SUB3）定时器的定时时间。定时器设定时间：18号定时器最多1572.8秒，定时器精度为48msec，940号最多为262.1秒，定时器精度为8msec4.3.3.3计数器画面（COUNTER）设定和显示计数器指令（SUB5）的计数器的当前值和累计。4.3.3.4保持继电器画面(KEEPRL) 电池保护型存储器的控制 7 MWRTF2: 确认保持型存储器的写入状态。 6 MWRTF1: 电池保护型存储器的写入状态。 (ii)PMC系统参数下述保持型继电器K17-K19在系统中使用，在顺序程序中不能使用。 0 （ADMASK） 0: 进行梯形图动态显示（PCLAD）。 1: 不进行梯形图动态显示（PCLAD）。 1 （RGRAM） 0：不使用内装编辑器。（编程菜单也不显示）。 1：使用内装编辑器。（编程菜单显示）。 2 （UTORUN） 0: 接通电源后顺序程序自动被执行。 1：顺序程序用顺序程序执行软键来执行。 4 （EMINP） 0: 强制功能无效。 1：强制功能有效。 5 （RCSTAT） 0: 在信号跟踪功能中，用【EXEC】软键启动跟踪。 1：在信号跟踪功能中电源接通后自动地开始采样。6（NASTAT） 0: 波形信号显示功能用软键执行启动采样。 1：波形信号显示功能当电源接通后自动地开采样。这一位仅在提供信号波形显示功能时才有效。 7 （TBLDSP） 0: 显示PMC参数数据表控制画面。 1：不显示PMC参数数据表控制画面。0 IGNKEY 0: 用户画面中功能键对用户程序有效。 1：用户画面中功能键对用户程序无效。当使用用户程序时这个标志有用，当设定为1时，用户画面不能通过功能键切换到NC画面。所以必须提前在程序中设定该位为0或切换用户画面面到 NC画面。 1 DBGSTAT 0: C语言调试功能在上电时不能自动中断处理。 1：C语言调试功能在上电时自动中断处理。当使用用户程序时这个标志位有用 2 TRGSTAT 0: 接通电源后触发停止功能不能自动被执行。 1：接通电源后触发停止功能自动被执行。 3 TRNSRAM 0: 在线编辑后，梯形图程序不自动传

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