1 引言
自動(dòng)刀架用于完成自動(dòng)換刀功能，是數(shù)控車床的關(guān)鍵執(zhí)行部件。每一臺(tái)刀架需要作上千次的可靠性運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)才可出廠。為了提高生產(chǎn)效率，提出plc實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刀架例行試驗(yàn)系統(tǒng)項(xiàng)目，項(xiàng)目可以同時(shí)對(duì)c616-c620型數(shù)控機(jī)床多臺(tái)多工位的立式、臥式刀架做試驗(yàn)。
2 原理設(shè)計(jì)
項(xiàng)目要求plc自動(dòng)刀架試驗(yàn)系統(tǒng)，可完成一至多臺(tái)，四工位、八工位或十二工位的立式、臥式刀架做循環(huán)的可靠性換刀運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。
2.1 自動(dòng)刀架工作原理
不管是哪一類刀架，其工作原理基本是一致的。刀架電機(jī)得電，電機(jī)正轉(zhuǎn)，刀架完成上升、正向轉(zhuǎn)位（刀盤前凸、正向轉(zhuǎn)位：臥式刀架）功能，轉(zhuǎn)至所需刀位（由探頭檢測(cè)），電機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架完成旋轉(zhuǎn)到位后的刀臺(tái)下降鎖緊（刀盤縮回鎖緊：臥式刀架）功能，鎖緊后鎖緊開關(guān)接通，電機(jī)斷電，至此刀架一個(gè)換刀運(yùn)動(dòng)周期結(jié)束。
2.2 自動(dòng)刀架電控原理
以四工位自動(dòng)刀架為例，自動(dòng)刀架電氣原理圖如圖1所示。根據(jù)刀架電氣原理圖和刀架探頭的結(jié)構(gòu)，可分析，刀架探頭刀位的檢測(cè)相當(dāng)于一個(gè)一刀四位的波段開關(guān)，換刀控制電路由k1、k2及刀架探頭組成，k1檢測(cè)刀架是否旋轉(zhuǎn)到位，k2及探頭刀位分別與t0～t3四個(gè)刀號(hào)的信號(hào)并聯(lián)，達(dá)到區(qū)分刀架旋轉(zhuǎn)到位后檢測(cè)是否與信號(hào)的刀號(hào)一致。四個(gè)二極管并聯(lián)達(dá)到區(qū)分不同刀號(hào)有用同一繼電器k2檢測(cè)目的。
刀架電機(jī)順序控制器受k2觸點(diǎn)控制接通，km1得電令電機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)km1常開觸點(diǎn)閉合，k3得電，k3常開觸點(diǎn)閉合，保證電機(jī)正反轉(zhuǎn)期間延續(xù)閉合，一旦k2斷開，電路順序轉(zhuǎn)入km2線圈得電閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架鎖緊后斷電，刀架運(yùn)動(dòng)才能終結(jié)。
3 plc電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于試驗(yàn)系統(tǒng)控制對(duì)象是四工位、八工位或十二工位的刀架，先由plc產(chǎn)生循序脈沖，提供四工位、八工位或十二工位的刀位信號(hào)；根據(jù)刀架的工作原理和刀架刀位檢測(cè)電路及電機(jī)順序控制的繼電器電路。采用plc取代繼電器控制電路，組合成plc自動(dòng)刀架試驗(yàn)系統(tǒng)。本系統(tǒng)以四工位自動(dòng)刀架為例，八工位、十二工位可根據(jù)四工位系統(tǒng)增加循序脈沖信號(hào)和刀位檢測(cè)電路。
3.1 循序脈沖的產(chǎn)生
循序脈沖發(fā)生器的脈沖信號(hào)波形如圖2所示。脈沖信號(hào)的寬度可根據(jù)刀架一個(gè)換刀周期來定，由于c616-c620數(shù)控車床一個(gè)換刀周期為3.5s，在本系統(tǒng)中脈沖信號(hào)的寬度設(shè)定為5s。
3.2 循序脈沖發(fā)生器編程設(shè)計(jì)
圖3為循序脈沖發(fā)生器的梯形圖。用習(xí)慣的繼電器來描述，當(dāng)輸入繼電器x0閉合時(shí)，輸出繼電器mo、m1、m2、m3按順序產(chǎn)生脈沖信號(hào)；當(dāng)x0斷開時(shí)，所有輸出復(fù)位。工作過程如下：
（1）當(dāng)x0接通時(shí)，計(jì)時(shí)器t0開始計(jì)時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生m0脈沖，計(jì)時(shí)時(shí)間到，t0常閉觸點(diǎn)打開，m0線圈斷電；m0常開觸點(diǎn)閉合，m1開始計(jì)時(shí)，同時(shí)m1輸出脈沖。
（2） t1計(jì)時(shí)時(shí)間到，常閉觸點(diǎn)打開，m1斷電；同時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，t2開始計(jì)時(shí)，同時(shí)m2輸出脈沖。
（3） t2計(jì)時(shí)時(shí)間到，常閉觸點(diǎn)打開，m2斷電；同時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，t3開始計(jì)時(shí)，同時(shí)m3輸出脈沖。
（4）t3計(jì)時(shí)時(shí)間到，m3輸出斷開。接著重新開始產(chǎn)生順序脈沖，即為循序脈沖發(fā)生器的工作機(jī)理。對(duì)于5s的輸出脈沖寬度，以三菱fx2n微型可編程序控制器，t0～t199定時(shí)器的時(shí)鐘脈沖是100ms，須對(duì)定時(shí)器進(jìn)行累加至50次。
3.3 plc試驗(yàn)系統(tǒng)
（1）換刀控制梯形圖：循序脈沖換刀信號(hào)m0～m3加在刀位檢測(cè)電路端口與刀架探頭各刀位處，換刀控制檢測(cè)構(gòu)成了與或關(guān)系，與電機(jī)順序控制電路轉(zhuǎn)換成plc的梯形圖如圖4所示。
（2） plc試驗(yàn)系統(tǒng)梯形圖：即將循序脈沖發(fā)生器梯形圖與換刀控制梯形圖串接，就構(gòu)成plc自動(dòng)刀架試驗(yàn)系統(tǒng)的梯形圖。
3.4 plc電控圖設(shè)計(jì)
plc產(chǎn)生的循序脈沖換刀信號(hào)為內(nèi)部繼電器或輔助繼電器，不占用輸入輸出接點(diǎn)，對(duì)于四工位刀架的plc外部接線如圖5所示。
4 結(jié)束語
選用輸入24點(diǎn)的plc微型可編程控制器，就可同時(shí)對(duì)四臺(tái)四工位刀架做試驗(yàn)，取代以555時(shí)基器為信號(hào)源的單臺(tái)刀架試驗(yàn)儀。可大大提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品可靠性，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，這是設(shè)計(jì)plc自動(dòng)刀架試驗(yàn)系統(tǒng)的目的。
