加工中心刀库捷径方向选择控制
电气控制课程设计
专业：自动化
班级：动1502
姓名：军辉
学号：201509421
指导教师：香菊
交通大学自动化与电气工程学院
2018 年 7月6日
加工中心刀库捷径方向选择控制
1 设计目的
本次PLC课程设计，强调实际应用技能训练，要求我们能够自主地设计一个综合系统，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。其主要目的是将所学的基础知识运用到实际中，让我们能够灵活运用所学的知识。在本次课程设计中，用到的软件有step7 (Simatic Manager)和它的仿真软件（S7-300PLCSIM），通过仿真来验证程序的正确性，可行性和可靠性。
2 课程设计的基本容
2.1 设计容
数控加工中心的刀库由步进电机或直流电机控制，回转式刀库加工中心刀库工作台上面设有8把刀具，分别在1，2，……，8个刀位，每个刀位设有霍尔开关一个。刀库由小型直流减速电机带动低速旋转，转动时，刀盘上的磁钢检测刀位信号，反映当前刀号的位置，同时换刀指示灯亮，反映当前的旋转方向。
2.2 设计要求
开机时，刀盘置于1号检测刀位，到位指示灯亮，此时操作者可以任意选择刀号。比如，现在选择3号刀位，程序判别最短路径，是正转还是反转，那这时，刀盘应该正转到3号刀位，到位后，到位信号灯亮，此时，表明已完成选刀。同理，如选择6、7、8号刀，情况相反。
3设计基本步骤
3.1 问题分析及解决方案
刀库捷径方向选择的原则是采用最近的方向选择，即选择时都要向距离换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间，提高加工中心的工作效率和经济效益。
按照设计要求，初始状态下PLC记录1号检测刀位，当刀位选择信号输送给PLC时，PLC记录该请求刀号，然后PLC通过控制继电器-接触器来控制电机，使其按照距请求刀号<180°方向旋转，同时旋转指示灯亮。在刀具旋转过程中，请求选择的刀位与当前检测到的刀位一致时，电机停转，到位指示灯亮，换刀结束。
在该设计中，输入设备是开关量，所以输入模块选择为直流数字量输入模块，电压等级为24V；输出设备指示灯和电机都是由直流供电的，所以输出模块选择为直流数字量输出模块，电压等级为24V。
3.2 PLC选型及硬件配置
电源模块：PS 307 10A，占用1号槽。CPU模块：CPU315-2PN/DP，占用2号槽。数字量输入模块：DI16×DC24V，占用4号槽。数字量输出模块：DO16×
DC24V/0.5A，占用5号槽。因为没有接口模块，将3号槽空置。
3.3 分配I/O口地址表
PLC的I/O地址分配表如表1所示。
表1 I/O地址分配表
3.4 硬件PLC外部电路接线图
PLC外部接线图如图1所示。
图1 PLC外部接线图
3.5主电路接线图
加工中心刀库捷径方向选择控制系统的主电路如图2所示。
图2 主电路
3.6控制流程图
控制流程图见附录1。
3.7梯形图程序设计
基于S7-300 PLC的加工中心刀库捷径方向选择控制系统的梯形图见附录2。
3.8系统运行调试及仿真
编写完梯形图程序之后，单击STEP7的SIMATIC管理器选项中的模块仿真，打开S7-PLCSIM仿真窗口，对程序进行仿真PLC调试。接通仿真PLC电源，令仿真PLC处于STOP状态下，将块对象下载到仿真PLC中，然后将方式开关置于RUN 状态下，运行程序。
（1）初始状态：开机时，刀盘应置于1号检测刀位，到位指示灯亮，如图3所示，此时可以进行选刀。
（2）电机正转选刀实例：若选择刀位为3号，电机正转，正转指示灯亮，如图4所示。当检测刀位与3号选择刀位匹配时，电机停转，到位指示灯亮，如图5所示，此时选刀结束。
（3）电机反转选刀实例：若选择刀位为6号，电机反转，反转指示灯亮，如图6所示。当检测刀位与6号选择刀位匹配时，电机停转，到位指示灯亮，如图7所示，此时选刀结束。
图3 初始状态下的仿真图
图4 电机正转选刀时的仿真图
图5 电机正转选刀结束时的仿真图
图6 电机反转选刀时的仿真图
图7 电机反转选刀结束时的仿真图
4心得体会
通过本次课程设计使我对《电气控制与PLC应用项目教程》这门课程有了进一步的认识并且在一定程度上开阔了自己的思维。将书本上的理论知识和软件的实际使用结合起来，更好的巩固了书本上的理论知识。同时通过理论知识，对step7软件的学习起到了促进和推动的作用。
本设计利用PLC实现了加工中心刀库捷径方向自动选择的控制，通过合理的软件设计、仿真和程序调试，实现了它们的可靠运行。对于梯形图的编程，经历了由手稿到软件编程，再到仿真验证的过程。在设计的过程中，熟悉了更多PLC 的功能，很大程度提高了自己的动手实践能力，并学到了许多解决实际问题的宝贵经验，让自己对于知识的了解不再局限于理论，同时对控制设计产生了更大的兴趣。
参考文献
[1] 顾桂梅,王庆贤.电气控制与PLC应用项目教程[M].:机械工业,2010.
[2] 万忠.电器与PLC控制技术[M].:化学工业,2003.
[3] 廖长初.S7-300/400PLC应用技术[M].: 机械工业,2005.
[4] 华满香,小春.电气控制与PLC应用[M].:人民邮电,2009.
附录1
1.1控制流程图
控制流程图如下图所示。
开始刀盘置于1号检测位，到位指示灯亮
一号刀位？
当前检测刀位距换刀位置≤180o？
电机不动
电机正转，正转指示灯亮
电机反转，反转
指示灯亮
选择刀位号
到位指示灯亮
结束
完成选刀
N
Y
Y
N
附录2
2.1系统的梯形图程序
基于S7-300 PLC 的加工中心刀库捷径方向选择控制梯形图程序如下所示。
关于加工中心刀库的基本知识知识
刀库-概述 刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置； 其自动换刀机构及 可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。 藉由电脑程式的控制，可以完 成各种不同的加工需求， 如铳削、钻孔、镗孔、攻牙等。大幅缩短加工时程， 降低生产成本； 这是刀库系统的最大特点。 近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色， 在其特有的技术领域中发展出符合工具机 高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣， 关系到工具机的 整体效能表现。 刀库-主要构件 刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换； 换刀机构则是执行刀具交换的动作。 刀库必须与换刀机构同时存在， 若无刀库则加工所需刀 具无法事先储备；若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换， 而失去降低非切削 时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。 刀库-分类 刀库的容量、布局，针对不同的 工具机，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀 方式可概分为以下几种： 1斗笠式刀库 一般只能存16~24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。 当主轴上的刀具进入 刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主 轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。 2、 圆盘式刀库 圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。 ”圆盘刀库"一般俗称”盘式刀库”，以便和” 斗笠式刀库”、”链条式刀库”相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配 自动换刀机构ATC(Auto Tools Change)进行刀具交换。 3、 链条式刀库 链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具， 一般都在20把以上，有些可储放120把以上。 它是藉 刀库
数控加工中心刀库设计论文_本科论文
1前言 1.1数控加工中心简介 加工中心是一种可以对工件进行多工序加工的数字控制机床，它装备有刀库，并可以自动更换里面的刀具。工件经过一次装夹之后，数字控制系统能控制机床按照不同的工序，自动选择刀具或者更换刀具，自动地改变机床主轴的转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹，并且可以完成很多其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。减少了工同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放的时间，大大缩短了生产的周期，具有显明经济效益。 一种功能较全的数控加工机床就是数控加工中心。目前数控加工中心是世界上生产产出的数量最高、最广的应用数控类机床之一。它综合加工的能力特别强，工件一次装夹后能够完成很多的加工内容，加工工件质量比较高，就要求中等加工难度和批量生产的工件，其加工效率是普通类机床的6～10倍，特别的是：它还能够完成许多普通机床所不能完成的加工，对要求精度高，单件加工或中小批量多品种生产形状较复杂的尤为适和。它把削铣、钻、攻等功能加在一个装置上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有储存刀具的刀库，刀库中存放着各种不同数量和规格的刀具或量具，在加工过程中利用程序来实现自动地更换和选用。这就是加工中心与数控铣、镗的差异。加工中心是一种综合的加工能力比较强的设备，工件一次装夹之后就能完成很多的工步，加工精度很高，就批量的中等的工件而言，其加工效率是普通制造机器和设备的7～12倍多，尤其是它能够实现很多普通机床所不能完成的加工，就像一些特别的行面等。这将会使新产品的研制和更新换代节省大量的人力和物力，从而使得企业具有特别强的竞争力。 1.2数控加工中心刀库系统简介 刀库系统是一种可以提供自动化加工过程中所需的换刀及储刀需求的装置。藉由电脑程式（PLC）的控制，可以实现各种不同的加工的需求，如攻、削、
加工中心刀库装置设计_时雨
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!! 5计算及试验情况5.1 疲劳仿真分析 2010年4月，委托北京交通大学采用AAR 机务标准M-1001-97“货车设计制造规范”中确定载荷谱和“BS EN 1993-1-9： 2005Euro code 3：钢结构设计规范”中的疲劳寿命预测方法及S-N 曲线，对CW1型米轨敞车设计方案进行了疲劳仿真分析计算，结果表明该车体各部位结构的疲劳寿命均大于600万km 。5.2 动力学性能仿真分析 2010年4月，委托西南交通大学对CW1型米轨敞车设计方案进行了动力学性能仿真计算，结果如下： （1）空车工况车辆的临界速度为101km/h ，重车临界速度为108km/h ，空重车临界速度均高于最高运行速度80km/h 的110%；能够满足运行要求，并且稳定性具有一定的裕量。 （2）在所计算的速度范围和曲线工况下，轮轴横向力最大值、脱轨系数最大值和轮重减载率最大值都能够满足GB5599-85的要求，能够保证安全运行。 （3）在美国五级谱的激励下，速度在90km/h 以下范围内，空、重车的横向、垂向平稳性指标和平均最大加速度均为优，车体振动最大加速度垂向均小于0.7g ，横向均小于0.5g 。 5.3 静强度试验 2011年6月委托青岛四方车辆研究所，在包头对CW1型米轨敞车样车进行了车体静强度试验，分别对车体在纵向载荷、 垂向载荷、侧向力、顶车载荷和翻车机工况作用下的强度进行了试验验证。试验结果表明：CW1型敞车车体强度满足TB/T1335-1996的要求，并具有一定的强度储备。 车体刚度试验与垂向静载荷试验同时进行，测量中梁中央处和心盘处的位移值，并计算中梁中央处相对于心盘处的挠度。中梁中央处相对于心盘处挠度为3.52mm ，挠跨比为0.49/1500＜1/1500，满足设计和用户要求。5.4 线路运行试验 2011年11月，首批CW1型米轨敞车在印度尼西亚用户指定线路上进行了车辆线路运行试验，运行性能稳定、状态良好，符合运用要求。6 结论 通过样车试制及相关试验，以及运用考验，CW1型米轨敞车符合标准及用户使用要求，效果良好。 （编辑立 明） 作者简介：高宏强（1974-），男，高级工程师，从事产品研发营销管理工作。 收稿日期：2０１２－１１－１９ 加工中心刀库装置设计 时雨 （哈尔滨市国际工程咨询中心，哈尔滨150000 ）1引言随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快。形状复杂的零件越来越多，对精度的要求也越来越高。多品种、中小批量的生产方式逐渐占据了工业市场。激烈的市场竞争使得产品研发生产周期逐渐缩短。传统的加工设备和制造方法已难以满足这种多样化、柔性化的高效高质量零件加工要求。近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批多变零件的数控加工技术，在加工设备中大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术［1］。加工中心就是一种这样应运而生的数控设备［2］。 目前我国加工中心技术水平同发达国家相比仍存在巨大差距，本设计力求在刀库及换刀装置方面最大限度地改进并设计出相对可靠、高效率的刀库装置［3］。2 刀库的综述 首先我们要对刀库进行一次系统的定义。刀库是储存加工工序所需的各种刀具的机构，可以按程序指令，把即将使用的刀具迅速、准确地送到换刀位置，并接受计算机指令将使用过的刀具复位。因此，刀库不单单是储存刀具的单一机构，而是能够按程序运作的一个精确机构［4］。 常见刀库形式可分为三种：圆盘式刀库，链条式刀库以及斗笠式刀库，具体对比见表1。 对于每种刀库，它们各自的结构也不同，这里主要介绍设计中所选择的圆盘式刀库结构［5］。传统圆盘式刀库通摘要： 在全面了解数控加工中心的结构、工作原理和控制方法的基础上，设计出加工中心的刀库装置。根据加工中心刀库的工作原理，确定结构与技术参数并给出结构设计方案，设计出一套符合技术要求的刀库，具有工作效率高、刚性好、使用寿命长等特点。 关键词：数控加工中心；刀库；刀座 中图分类号：T G659文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2013）01－0138－02 解决方案 SOLUTION 工艺／工装／模具／诊断／检测／维修／改造 机械工程师2013年第1期 138
电气控制与PLC应用(三菱FX3U系列)课程教案情境6
《电气控制与PLC应用》课程教案 授课班级： 学习情景刀库捷径方向选择PLC控制 项目名称数控加工中心刀具库选择的PLC控制实现 授课时数2学时教学地点多媒体实训室E-221 教学目标1、了解FX2N系列可编程序控制器的各类功能指令； 2、掌握传送比较功能指令的使用规则及应用； 3、能针对控制要求正确选用功能指令实现控制要求； 4、熟练掌握程序的运行与调试，实现任务所提出的要求。 教学重点功能指令 教学难点功能指令执行方式、数据长度教学媒体PPT与FLASH动画等多媒体课 教学方法教学内容教学 时间 学生 行动 1、问：提出问题课件展示（1）控制要求 回转式刀库装置示意图如图所示，上面设有8把刀，每把刀均有相 应的刀号地址，分别为1、2、…、8。刀库由小型直流电动机驱动，转 动时，将由电感式接近开关检测信号，反映刀号位置。 在图所示的加工中心刀库模拟装置 中，分别有控制直流电动机旋转的CW／ CCW即正、反转信号输入端，有刀库到位 显示信号FH输入端，有检测刀库位置开 关的T输出信号端。 设当前刀号(如7号)在A位置，即在 图所示电感式接近开关的刀号测量位置 上。所取刀号B(希望下次取的刀号位置) 假设为2，当启动信号发出后，该刀库中 心圆盘应从B转向A，以逆时针方向转动 （最短路径），转动到位后，电动机停转。 20 分钟 疑:
2、引：解析任务（2）分析有多少输入和输出信号，写出I/O分配： 回转式刀库的PLC控制I/O分配表 （3）由（2），可以画出输入输出接线图 输入信号输出信号 名称输入点编号名称输出点编号 送数开关SB0 X0 刀号符合FH Y0 启动按钮SB1 X1 电动机正转CW Y1 刀库计数开关T X2 电动机反转CCW Y2 所需刀号设置 X10 X11 X12 X13 15 分钟 思：
刀库的种类及特点(仅限借鉴)
加工中心刀库种类及特点 加工中心的自动换刀装置由存放刀具的刀库和换刀机构组成。刀库种类很多，常见的有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。 换刀机构在机床主轴与刀库之间交换刀具，常见的为机械手；也有不带机械手而由主轴直接与刀库交换刀具的，称无臂式换刀装置。 加工中心刀库分为圆盘式刀库及机械手刀库两种 一、圆盘式刀库 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。 1. 制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘，只要这两样零件加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”，前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便，维护简单。一般机床制造厂家都能自制。 2. 每次机床开机后刀库必须“回零”，刀库在旋转时，只要挡板靠近（距离为0.3mm左右）无触点开关，数控系统就默认为1号刀。并以此为计数基准，“马氏机构”转过几次，当前就是几号刀。只要机床不关机，当前刀号就被记忆。刀具更换时，一般按最近距离旋转原则，刀号编号按逆时针方向，如果刀库数量是18，当前刀号
位8，要换6号刀，按最近距离换刀原则，刀库是逆时针转。如要换10号刀，刀库是顺时针转。 机床关机后刀具记忆清零。 3. 固定地址换刀刀库换刀时间比较长国内的机床一般要8秒以上（从一次切削到另一次切削）。 4. 圆盘式刀库的总刀具数量受限制，不宜过多，一般40#刀柄的不超过24把，50#的不超过20把，大型龙门机床也有把圆盘转变为链式结构，刀具数量多达60把。 二、机械手刀库 机械手刀库换刀是随机地址换刀。每个刀套上无编号，它最大的优点是换刀迅速、可靠。 1. 制造成本高。刀库有一个个刀套链式组合起来，机械手换刀的动作有凸轮机构控制，零件的加工比较复杂。装配调试也比较复杂，一般由专业厂家生产，机床制造商一般不自制。 2. 刀号的计数原理。与固定地址选刀一样，它也有基准刀号：1号刀。但我们只能理解为1号刀套，而不是零件程序中的1号刀：T1。系统中有一张刀具表。它有两栏。一栏是刀套号，一栏是对应刀套号的当前程序刀号。假如我们编一个三把刀具的加工程序，刀具的放置起始是1号刀套装T1（1号刀），2号刀套装T2，3号刀套装T3，我们知道当主轴上T1在加工时，T2刀即准备好，换刀后，T1换进2号刀套，同理，在T3加工时，T2就装在3号刀套里。一个循环后，
GE实训指导书
安全注意事项 1.使用时注意直流电源的220V电源进口处，一定不要用手触摸，每次上电之前查看 是否脱落，以防触电！ 2.保证网孔板上有一个实验模块，并把24V+（红色电源线）、24V-（黑色电源线） 接进模块，以防设备直流电源短路。 3.在本系统中，所有的实验模块输入都采用外正内负（外部共正，给PLC提供负电 源）的接线方法，输出模块都采用外负内正的接线方法；所有的控制对象输入、输出都采用外负内正的接线方法。如有接错，会损坏PAC模块或设备上传感器等元器件。 4.在确认接线正确的情况下接通电源。 5.请使用额定电压，以防发生意外事故。 6.必须使用带有接地端子的多功能插座, 确认主要插座的接地端子有没有漏电。 7.设备在安装或移动时，请切断电源。 使用注意事项 1.长时间不使用设备时请切断电源。 2.在光线直射, 灰尘, 震动, 冲击严重的场所请勿使用。 3.请勿用湿手触摸电源插头.防止触电或火灾。 4.用户在任意分解, 修理, 改造下无法享有正常的保修权利。 目录 第一章 PROFICY MACHINE EDITION编程软件.............................. - 1 - 1.1 PROFICY MACHINE EDITION概述 ............................................................................... - 1 -1.2 PROFICY MACHINE EDITION组件 ............................................................................... - 1 -1.3软件安装 ....................................................................................................................... - 1 -1.4 工程管理 ...................................................................................................................... - 3 -1.4.1打开V ERSA M AX N ANO/M ICRO PLC工程.. (3) 1.4.2创建V ERSA M AX N ANO/M ICRO PLC工程 (4) 1.5 输入梯形图程序........................................................................................................... - 5 -1.6 上传/下载 .................................................................................................................... - 5 - 第二章实训内容..................................................... - 8 - 实训一电机正反转控制..................................................................................................... - 8 -实训二多种液体混合模拟控制......................................................................................... - 9 -实训三舞台灯光控制....................................................................................................... - 10 -实训四交通信号灯自动控制........................................................................................... - 11 -
加工中心刀刀库(链式刀库)机械毕业设计方案
第一章绪论 本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。 引言 1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。1958年第一台加工中心问世，它将多工序<铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能<自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化<或长时间无人操作）加工成为现实。90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域，其结构复杂、精度高、封闭性强，价格昂贵。加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。 加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。 加工中心简介 加工中心的发展简史 1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程
度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。数控机床能实现两坐标以上联动的功能，其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。 1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克 南京交通职业技术学院自动生产线的安装与调试 实训报告 班级： 姓名： 学号： 日期： 三种液体混合装置示意图 实训1 多种液体混合模拟实训 一 实训目的 1. 复习PLC 的基本指令 2. 掌握PLC 与外部电路的实际接线 3. 掌握PLC 演示指令的运用 4. GE QP 应用 二 实训原理及电路 图为三种液体混合装置。L1、L2、L3为液面传感器，液面淹没时接通。T 为温度传感器，达到规定温度后接通。液体A 、B 、C 与混合液体阀由电磁Y1、Y2、Y3、Y4控制，M 为搅匀电动机，H 为加热炉，其控制要求如下： 初始状态： 装置投入运行时，液体A 、B 、C 阀门Y1、Y2、Y3关闭，混合液体阀门Y4打开一定时间容器放空后关闭。 启动操作 按下启动按钮START ，装置开始按下列给定规律运转： ①液体A 阀门Y1打开，液体A 流入容器，当液面到达L3时，L3接通，关闭液体A 阀门Y1，打开液体B 阀门。 ②当液面到达L2时，关闭液体B 阀门Y2，打开液体C 阀门Y3。搅匀电机启动，开始对液体进行搅匀。 ③当液面到达L1时，关闭阀门Y3。并开启加热器。 ④当温度传感器到达设定温度时，加热器停止加热。 ⑤通过一段时间的延时，搅匀电机停止工作，出水阀门Y4打开，将搅匀的液体放出。 ⑥当液面下降到L3时，液面传感器L3由接通变断开，再过3S 后，容器放空，混合液体阀门Y4 关闭，开始下一周期。 停止操作 按下停止按钮STOP 后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态）。 PLC 进行三种液体混合控制的I/O 地址分配如下表所示： 输入 输出 地址 说明 地址 说明 液体混合电气接口图： `` GE FANUC RX3i I1I2I3I4I5I6 Q1Q2Q3Q4Q5Q6 COM ` 18 启动停止L1L2L3T Q1Q2Q3Q4Q5Q6 17 三 实训步骤 1. 编写PLC 程序，可参照参考程序，并检查，保证其正确。 2. 按照电气接口图接线。 3. 下载程序。 4. 置PLC 于运行状态，按下启动键，按顺序拨动液位开关。 关于加工中心刀库的基 本知识知识 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 刀库-概述 刀库 刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库；改变了传统以人为主的生产方式。藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如、、镗孔、等。大幅缩短加工时程，降低生产成本；这是刀库系统的最大特点。 近年来刀库的发展已超越其为工具机配件的角色，在其特有的技术领域中发展出符合工具机高精度、高效能、高可靠度及多工复合等概念之产品。其产品品质的优劣，关系到工具机的整体效能表现。 刀库-主要构件 刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作。刀库必须与换刀机构同时存在，若无刀库则加工所需刀具无法事先储备；若无换刀机构，则加工所需刀具无法自刀库依序更换，而失去降低非切削时间的目的。此二者在功能及运用上相辅相成缺一不可。 刀库-分类 刀库的容量、布局，针对不同的机，其形式也有所不同，根据刀库的容量、外型和取刀方式可概分为以下几种： 1、斗笠式刀库 一般只能存16~24把刀具，斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。 2、圆盘式刀库 圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。"圆盘刀库"一般俗称"盘式刀库"，以便和"斗笠式刀库"、"链条式刀库"相区分。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀。需搭配自动换刀机构ATC(AutoToolsChange)进行刀具交换。 3、链条式刀库 链条式刀库的特点是可储放较多数量之刀具，一般都在20把以上，有些可储放120把以上。它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机加工中心使用的刀库最常见的形式是圆盘式刀库和机械手换刀刀库。 刀库-特点 刀库 一、圆盘式刀库特点？ 圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库，即每个刀位上都有编号，一般从1编到12、18、20、24等，即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后，不管该刀具更换多少次，总是在该刀位内。？ 本项目主要对加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数加以概述，使初学者对加工中心有一个基本认识。 项目一加工中心 同类型的加工中心与数控铣床的结构布局相似，主要在刀库的结构和位置上有区别，一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成，如图 5-1 所示。加工中心的基本组成： 项目二加工中心分类 加工中心的品种、规格较多，这里仅从结构上对其作一分类。 一、立式加工中心 指主轴轴线为垂直状态设置的加工中心。其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工盘、套、板类零件。一般具有三个直线运动坐标，并可在工作台上安装一个水平轴的数控回转台，用以加工螺旋线零件。 立式加工中心装夹工件方便，便于操作，易于观察加工情况，但加工时切屑不易排除，且受立柱高度和换刀装置的限制，不能加工太高的零件。 立式加工中心的结构简单，占地面积小，价格相对较低，应用广泛。 二、卧式加工中心 指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。通常都带有可进行分度回转运动的工作台。卧式加工中心一般都具有三个至五个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标，它能够使工件在一次装夹后完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工，最适合加工箱体类零件。 卧式加工中心调试程序及试切时不便观察，加工时不便监视，零件装夹和测量不方便，但加工时排屑容易，对加工有利。 与立式加工中心相比，卧式加工中心的结构复杂，占地面积大，价格也较高。 三、龙门式加工中心 龙门式加工中心的形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，除自动换刀装置外，还带有可 更换的主轴附件，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于加工大型或形状复杂的零件，如飞机上的梁、框、壁板等。 项目三加工中心主要加工对象 加工中心适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的具有适当批量的零件。其主要加工对象有以下四类： 一、箱体类零件 箱体类零件是指具有一个以上的孔系，并有较多型腔的零件，这类零件在机械、汽车、飞机等行业较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头箱、主轴箱，柴油机缸体，齿轮泵壳体等。 箱体类零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床 60 ％～ 95 ％的工序内容，零件各项精度一致性好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低成本。对于加工工位较多，工作台需多次旋转角度才能完成的零件，一般选用卧式加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。 二、复杂曲面 在航空航天、汽车、船舶、国防等领域的产品中，复杂曲面类占有较大的比重，如叶轮、螺旋桨、各种曲面成型模具等。 就加工的可能性而言，在不出现加工干涉区或加工盲区时，复杂曲面一般可以采用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率较低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。 三、异形件 异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加工，如支架、基座、样板、靠模等。异形件的刚性一般较差，夹压及切削变形难以控制，加工精度也难以保证，这时可充分发挥加工中心工序集中的特点，采用合理的工艺措施，一次或两次装夹，完成多道工序或全部的加工内容。 四、盘、套、板类零件 带有键槽、径向孔或端面有分布孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，还有具有较多孔加工的板类零件，适宜采用加工中心加工。端面有分布孔系、曲面的零件宜选用立式加工中心，有径向孔的可选卧式加工中心。 项目四加工中心主要技术参数 加工中心的主要技术参数包括工作台面积、各坐标轴行程、摆角范围、主轴转速范围、切削进给速度范围、刀库容量、换刀时间、定位精度、重复定位精度等，其具体内容及作用详见表 5 - 1 。 项目五自动换刀装置 加工中心上的自动换刀装置由刀库和刀具交换装置组成，用于交换主轴与刀库中的刀具或工具。 一、对自动换刀装置的要求 加工中心对自动换刀装置有如下具体要求： 1、刀库容量适当 2、换刀时间短 3、换刀空间小 4、动作可靠、使用稳定 5、刀具重复定位精度高 6、刀具识别准确 二、刀库 附录9：实现刀库控制功能 目录 相关知识与技能 1．与刀库相关的电气连接 2．刀库控制的相关信号及其功能 2．1 主轴准停控制信号ORCMA 2．2 宏程序所用的系统变量 2．2．1 用户宏程序输入信号 2．2．2 宏程序报警变量 2．2．3 模态信息变量（#4003、#4006） 3．宏程序调用及刀库相关系统参数 3．1 指定调用宏程序的M代码值参数PRM#6080～6089 3．2 主轴准停位置设置参数（PRM#4031） 3．3 主轴定向速度参数（PRM#4038） 3．4 换刀点设置参数（PRM#1241） 3．5 其他相关参数 4．换刀宏程序 5．PMC控制程序 思考题 实训项目3.8 实现刀库控制功能 以FANUC 0i系统加工中心或调试台为例，介绍一种通过宏程序调用实现斗笠式刀库换刀控制的方法。刀库容量为16（装16把刀），利用伺服主轴电动机的内置编码器进行定向/准停。 实训学时：10学时。 实训目的: （1）加工中心斗笠式刀库的操作与控制程序的编制。 （2）掌握调用宏程序实现刀库控制的编程方法。 （3）掌握调用宏程序实现刀库控制的相关参数设置。 实训内容： （1）斗笠式刀库的操作。 （2）控制刀库的宏程序设计。 （3）刀库梯形图程序的设计与调试。 （4）梯形图功能的调试。 （5）宏程序调用实现刀库控制的相关参数设置。 实训设备: （1）配置FANUC 0i数控系统的加工中心/综合调试台。 （2）个人计算机（PC）。 （3） FANUC公司的梯形图编辑软件（FLADDER Ⅲ版本）。 实训要点： （1）用FLADDER Ⅲ软件对PMC离线编程。 （2）FANUC 0i PMC操作。 （3）FANUC 0i 系统PMC程序传输与功能调试。 （4）刀库控制用宏程序设计与加载。 （5）PMC功能指令的应用。 （6）刀库梯形图程序设计。 （7）调用宏程序控制刀库的相关参数设置。 （8）刀库控制功能验证。 实训具体要求： （1）规范实训，按操作规范操作机床。 （2）机床工作时，严禁用手或导体去触碰各通电电器，确保人身和设备安全。 （3）操作刀库之前，必须保证机床执行手动回零操作。 （4）验证刀库功能时，可采用单程序运行模态或单独执行相关的刀库辅助功能指令（M指令）操作，密切关注机床的动作，确保刀库与主轴不撞机。 （5）具备加工中心的基本操作能力和应用水平。 （6）熟悉FANUC 0i系统参数的设置方法与操作。 组织形式： 教师：演示与指导，组织学生训练、演示、讨论与评估。 学生：根据设备数量，可在课内分组定时训练，也可预约训练，采取组长负责制，负责指导、提问与考核各组员。 相关知识与技能： 1．与刀库相关的电气连接 假设加工中心刀库的主电路如图附9-1所示。 加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试 一、实训目的 （ 1 ）了解加工中心的各种刀库形式； （ 2 ）了解机械手换刀的基本动作组成； （ 3 ）掌握加工中心自动换刀程序的编写与调试运行； 二、预习要求 认真阅读加工中心组成、换刀装置、自动换刀程序的编写等章节内容。 三、实训理论基础 1 ．加工中心的刀库形式 加工中心刀库的形式很多，结构各异。常用的刀库有鼓轮式和链式刀库两种。 图 11-1 鼓轮式刀库 （ a ）径向取刀形式（ b ）轴向取刀形式（ c ）径向布置形式（ d ）角度布置形式鼓轮式刀库结构简单，紧凑，应用较多。一般存放刀具不超过 32 把。见图 11-1 。 径向取刀形式（ a ）多用于使用斗笠式刀库的立式加工中心和使用角度布置的机械手换刀装置的加工中心；形式（ b ）应用比较广泛，可用于立式和卧式加工中心，换刀可用机械手或直接主轴移动式换刀。由于从布局设计方面的考虑，鼓轮式刀库一般都采用侧向安装的结构形式，若用于机械手平行布置的加工中心时，刀库中的刀袋（座）通常在换刀工作位可作 90 o 翻转。形式（ c ）多用于小型钻削中心；形式（ d ）一般用于专用加工中心。 链式刀库多为轴向取刀，适于要求刀库容量较大的加工中心。见图 11-2 。 图 11-2 链式刀库 2 ．自动换刀装置及其动作分解 斗笠式刀库换刀装置我们已经在实训 4 中接触过，在此就不再赘述。 对于刀库侧向布置、机械手平行布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-3 。换刀时， Txx 指令的选刀动作和 M6 指令的换刀动作可分开使用。 图 11-3 平行布置机械手的换刀过程 图 11-4 角度布置机械手的换刀过程 对于刀库侧向布置、机械手角度布置的加工中心，其换刀动作分解见图 11-4 。 机械手换刀装置的自动换刀动作如下： （ 1）主轴端：主轴箱回到最高处（ Z 坐标零点），同时实现“主轴准停”。即主轴停止回转并准确停止在一个固定不变的角度方位上，保证主轴端面的键也在一个固定的方位，使刀柄上的键槽能恰好对正端面键。 刀库端：刀库旋转选刀，将要更换刀号的新刀具转至换刀工作位置。对机械手平行布置的加工中心来说，刀库的刀袋还需要预先作90 o的翻转，将刀具翻转至与主轴平行的角度方位。（ 2）机械手分别抓住主轴上和刀库上的刀具，然后进行主轴吹气，气缸推动卡爪松开主轴上的刀柄拉钉。 目录 摘要 (2) 1、课程设计概述 (3) 1.1 PLC概述 (3) 1.2 SIEMENS S7-200简介 (4) 3、PLC 实现智能交通灯控制 (4) 3.1设计要求 (4) 3.2系统运行过程分析 (5) 3.3系统时序图 (6) 3.4 输出地址分配 (7) 3.5 PLC 实现智能交通灯控制程序梯形图 (7) 4、基于PLC的刀库捷径方向选择控制 (11) 4.1刀库捷径方向选择的设计要求 (11) 4.2刀库捷径方向选择的设计思路 (12) 4.3I/O分配 (12) 4.4 PLC 实现刀库捷径方选择自动控制程序梯形图 (13) 5、课程设计总结 (17) 参考文献 (18) 摘要 个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller （PLC）。 上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。特别在四层电梯、智能交通灯和水塔水位控制中应用广泛。 关键词可编程控制器PLC 控制应用 1、课程设计概述 1.1 PLC概述 由于PLC在不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的。1980年PLC 问世后，由美国电气制造商协会(National Electric ManufacturerAssociation NEMA)对PLC下过如下的定义: PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。 1982年，国际电工委员会(International Electrical Committee IEC)颁布了PLC标准草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。 目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。 总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内。因此，它已经 1常见的过载报警及解决方法 故障现象：某配套FANUC-0M系统的数控立式加工中心，在加工中经常出现过载报警，报警号为434，表现形式为Z轴电动机电流过大，电动机发热，停上40min左右报警消失，接着再工作一阵，又出现同类报警。 分析及处理过程：经检查电气伺服系统无故障，估计是负载过重带不动造成。 为了区分是电气故障还是机械故障，将Z轴电动机拆下与机械脱开，再运行时该故障不再出现。由此确认为机械丝杠或运动部位过紧造成。调整Z轴丝杠防松螺母后，效果不明显，后来又调整Z轴导轨镶条，机床负载明显减轻，该故障消除。 2数控机床转台分度不良的故障维修 故障现象：一台配套FANUCOMC，型号为XH754的数控机床，转台分度后落下时错动明显，声音大。 分析及处理过程：转台分度后落下时错动明显，说明转台分度位置与鼠齿盘定位位置相差较大；如果回零时位置同时也有错动，则可调节第4轴栅格偏移量(参数0511)来解决：如果转台传动有间隙，则可调节第4轴间隙补偿(参数0538)；如果机械螺距有误差，则 相应调整第4轴螺补。本例中发现转台回零后也有错动，调整0511数值后解决 3刀库不停转的故障维修 故障现象：一台配套FANUC0MC系统，型号为XH754的数控机床，刀库在换刀过程中不停转动。 分析及处理过程：拿螺钉旋具将刀库伸缩电磁阀手动钮拧到刀库伸出位置，保证刀库一直处于伸出状态，复位，手动将刀库当前刀取下，停机断电，用扳手拧刀库齿轮箱方头轴，让空刀爪转到主轴位置，对正后再用螺钉旋具将电磁阀手动钮关掉，让刀库回位。再查刀库回零开关和刀库电动机电缆正常，重新开机回零正常，MDI方式下换刀正常。怀疑系干扰所致，将接地线处理后，故障再未出现过。 4换刀不能拔刀的故障维修 故障现象：一台配套FANUC0MC系统，型号为XH754的数控机床，换刀时，手爪未将主轴中刀具拔出，报 警。 分析及处理过程：手爪不能将主轴中刀具拔出的可能 原因有： ①刀库不能伸出；②主轴松刀液压缸未动作；③松刀 毕业设计(论文) 题目：数控加工中心盘式刀库设计 摘要 90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛使用。自动换刀刀库的发展俨然已超越其为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。刀库作为加工中心最重要的部分之一，它的发展也直接决定了加工中心的发展。本论文完成的是盘式刀库的总体设计、传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，换刀时间短，定位精度高；总体结构简单、紧凑，动作准确可靠；维护方便，成本低。本刀库减速传动部分分两级减速，一级传动部分采用齿轮减速装置，二级传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，此种设计方案可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。本刀库满载装刀24把，采用单环排列方式排放，按就近选刀原则选刀。 关键词：加工中心；刀库；数控加工 ABSTRACT Since the 1990s, CNC machining technology made the rapid and universal development, as a new era of the representatives of NC machine tools, High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools. The development of automatic Tool Change,s tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technology in their unique areas of development to meet the high-precision machine tools, high efficiency and reliability, and more complex tasks, such as the concept of unique products . The tool house as a processing center one of the most important part, it has a direct bearing on the development of the processing center's development.This paper completed the overall design,transmission design,structure design and the transmission part's movement and dynamic design of the disc tool house. Such a tool house in the CNC Machining Center is widely used, the tool change is simple, tool change time is short, high-precision positioning; overall structure is simple and compact , Action is accurate and reliable; convenient maintenance and low cost.The slowdown part in the transmission of the tool house includes two parts, the first part of the transmission is gear deceleration device, the second transmission part of the transmission is Worm Gear deceleration device, such design can increase the output shaft of the transmission smooth performance, improve the smooth functioning of the tool house. The tool house which can load with the maximum of 24 tools use single-ring arrangement of emissions and according to the principle of the nearest to election tools.自动生产线的安装与调试实训报告
关于加工中心刀库的基本知识知识
加工中心的特点、种类、功能和主要技术参数
实现刀库控制功能
加工中心的刀库形式与自动换刀程序的调试
最新用plc实现交通灯和刀库的设计
常见的加工中心刀库问题及解决方法
数控加工中心盘式刀库设计