數(shù)控車床刀塔原理及改造

【摘要】本文主要介紹電動刀塔的結構和液壓刀塔的改造。MJ-460數(shù)控刀塔原采用的電動刀塔，發(fā)生故障后，嚴重影響生產(chǎn)，采用國產(chǎn)液壓刀塔成功地實現(xiàn)了進口意大利DUPLOMATIC電動刀塔的國產(chǎn)化改造，而且早期引進的數(shù)控車床刀塔大部分已經(jīng)到達使用壽命，本次改造極大的提高了生產(chǎn)效率。

【關鍵詞】刀塔；控制方式；可編程控制器

1.數(shù)控車床刀塔改造

MJ-460數(shù)控刀塔原采用的電動刀塔故障后，嚴重影響生產(chǎn)的情況，尤其是早期引進的數(shù)控車床刀塔大部分已經(jīng)到達使用壽命，改造極大的提高了生產(chǎn)效率。

1.1 液壓刀塔的工作原理及控制方式

結合圖1.1舉例說明一個8工位液壓刀塔的工作原理。例如由一號刀換到四號刀。電磁閥A通電，刀盤松開。確認刀盤鎖緊信號G沒有感應，（刀盤已松開）電磁閥B通電液壓馬達帶動刀盤開始旋轉。開始刀位信號檢測，當?shù)端竭_四號刀時，通過軟件進行奇偶校驗檢測正確，電磁閥B立即斷電刀塔旋轉停止。

電磁閥A斷電刀盤鎖緊，刀盤鎖緊信號G得到，確認刀盤鎖緊，換刀過程結束[1]。

1.2 液壓刀塔的控制方式

該液壓刀塔的刀號識別：三個接近開關的狀態(tài)排列組合代表不同的刀號，根據(jù)接近開關的狀態(tài)確認當前的刀位。并通過相應電磁閥來執(zhí)行控制的動作。（如表1.2是刀號與接近開關的對應關系表）

2.數(shù)控車床刀塔PMC控制程序編寫

2.1 PMC編寫過程

（1）將數(shù)控機床的PMC程序，使用CF卡從數(shù)控機床的ROM中傳出。

（2）將PMC中原來的刀塔控制部分刪除，重新編寫刀塔的控制程序。

（3）將編寫好的程序重新傳入機床，對機床進行調試。使之符合要求，完成改造任務。

2.2 機床的PMC硬件

FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)的控制單元有內置的I/O卡，用于機床各檢測元件信號的采集和控制各種氣、液壓閥組件，指示燈等的動作。

在控制單元內置的I/O卡，其輸入點的點數(shù)為96點，輸出點點數(shù)為64點。如輸入輸出數(shù)量未能滿足要求時，就需要通過控制單元上的I/O LINK擴展I/O單元來滿足使用的要求，并在編寫PMC程序時，對各I/O設備的地址進行分配。

2.3 FANUC PMC的接口

PMC與控制伺服電動機和主軸電動機的系統(tǒng)部分，以及與機床側輔助電氣部分的接口關系（如圖2.1所示）。

PMC與普通的PLC的主要區(qū)別為：該裝置全稱為可編程機床控制器并且將PMC的信號分別處理后，與數(shù)控系統(tǒng)通信，從PMC送給數(shù)控系統(tǒng)的信號為G信號，從數(shù)控系統(tǒng)讀取的信號為F信號，另外由于該機床未使用I/O LINK，所以機床側輸入到PMC信號從X1000開始，PMC的輸出信號從Y1000開始。

3.梯形圖解讀

圖3.1-3.4為數(shù)控車床刀塔控制梯形圖。

圖3.2程序主要功能是將刀塔的各個接近開關的狀態(tài)，以每個掃描周期為頻率將刀盤的刀號和其他狀態(tài)以數(shù)據(jù)傳送的形式傳送至中間寄存器R0105中，這段程序較好的應用了數(shù)據(jù)傳送這個功能塊，避免將刀塔每個X值以一條程序的方式逐一編寫，簡化了程序的編寫方式。

功能塊中8個1是將X1005的每一位狀態(tài)都傳送至R0105中。并且將R0105的狀態(tài)相應的變化反應給中間寄存器R570中準備下一步工作。

圖3.3程序表明當機床準備好后，將R570的前4位和第7位狀態(tài)傳送給中間寄存器R502同時把R570傳送給R503。

圖3.4程序主要應用的是譯碼功能塊，當中間寄存器R503中的數(shù)據(jù)與譯碼器中設定的值相等時譯碼輸出，R200.1為刀塔一號刀輸出確認。

4.結論

刀塔是數(shù)控機床的重要組成部分，刀塔的改進使制造業(yè)效率提高。

本文以刀塔的組成及功能、PMC程序等為理論基礎，介紹和分析了如何針對MJ-460數(shù)控刀塔的實際情況進行的改造。并將它們與實際應用靈活結合。介紹了很多數(shù)控機床及刀塔的知識，同時也側面講述了一些刀塔故障診斷與維修的經(jīng)驗。

參考文獻

[1]盛伯浩.機床的現(xiàn)狀與發(fā)展[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2005.

[2]關穎.數(shù)控車床[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2005.

[3]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[4]張平格.液壓傳動與控制[M].北京：治金工業(yè)出版社， 2004.

作者簡介：韓慶華（1963—），遼寧沈陽人，高級工程師，副教授，長期從事電工電子技術、PLC控制方面的教學工作和培訓工作。