圆盘式刀库控制系统的设计与实现

摘要

圆盘式刀库自动换刀系统是实现刀具储存和交换的重要功能部件，能有效缩短加工时间，提高加工精度，适合柔性加工。以德大2型圆盘式刀库为例，利用PMC强大的逻辑处理能力设计了圆盘式刀库的换刀控制系统。论文主要工作如下:
　　(1)研究了国内外在圆盘式刀库方面的发展现状，FANUC数控系统的结构，PMC编程的方法。
　　(2)详细介绍了圆盘式刀库的结构和工作原理，深入分析了硬件线路设计的基础知识，程序设计的基础知识。
　　(3)根据圆盘式刀库的工作原理设计出了气动控制回路和电气控制回路。电气回路包含了主电路、控制电路、PMC的I/O接口电路以及刀库接线图。此外还设计了各种保护电路，采取了抗干扰措施。
　　(4)结合硬件线路，基于换刀工作流程设计出了刀库的PMC控制程序，包括选刀程序和刀具交换程序两大部分。选刀程序是对刀具的预选控制程序，综合考虑了加工中的各种换刀需求;刀具交换程序采用的是步进式程序结构，控制过程清晰。另外，为保障刀库可靠地工作，还设计了刀库保护程序。
　　(5)从应用角度出发，详述了圆盘式刀库的控制参数及设置方法，刀库的调试方法，刀号数据表的操作方法，数控加工程序中自动换刀程序的编制方法。通过安装与调试，系统达到了预期目标，能够满足实际使用要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 圆盘式刀库的国内外研究动态

1．2 课题的研究背景及意义

1．3 课题主要研究内容

第2章 圆盘式刀库控制系统设计基础

2．1 数控系统概述

2．1．1 数控系统的特点

2．1．2 FANUC 0i-MD系统简介

2．1．3 PMC简介

2．2 圆盘式刀库概述

2．2．1 刀库定义

2．2．2 圆盘式刀库

2．3 数控机床电气控制系统的组成

2．3．1 数控机床电气控制系统的基本组成

2．3．2 刀库控制线路常用电气元件

2．4 数控机床PMC的结构及原理

2．4．1 数控机床PMC结构及原理

2．4．2 PMC内部资源

2．5 圆盘式刀库控制系统工作原理

2．5．1 圆盘式刀库换刀动作流程

2．5．2 圆盘式刀库控制系统工作原理

2．6 本章小结

第3章 圆盘式刀库控制系统的硬件电路设计

3．1 需求分析及设计要求

3．1．1 电源要求

3．1．2 气源要求

3．1．3 电机运行

3．1．4 PMC控制接口

3．1．5 保护和抗干扰

3．2 刀库控制系统总体框图设计

3．3 控制回路设计

3．3．1 气动回路设计

3．3．2 电气回路设计

3．4 本章小结

第4章 圆盘式刀库控制系统的软件设计

4．1 总体流程图设计

4．1．1 刀具预选的流程设计

4．1．2 刀具交换的流程设计

4．2 刀具预选各功能模块设计

4．2．1 刀库换刀的反馈信号

4．2．2 刀库容量的控制

4．2．3 刀库计数及定位信号处理

4．2．4 大径刀杯号设置

4．2．5 大径刀杯相邻空刀杯的设置

4．2．6 T码到达准备

4．2．7 非主轴大径刀换T码小径刀的T码处理

4．2．8 主轴小径刀换T码大径刀的T码处理

4．2．9 主轴大径刀换T码小径刀的第一次T码处理

4．2．10 主轴大径刀换T码小径刀的第二次T码处理

4．2．11 刀杯号寻找

4．2．12 刀库旋转控制

4．2．13 刀库就近旋转方向判断

4．2．14 刀库电机运行控制

4．2．15 倒刀／回刀控制

4．3 刀具交换各功能模块设计

4．3．1 自动换刀准备

4．3．2 换刀步骤一：刀臂旋转和扣刀

4．3．3 换刀步骤二：主轴松刀

4．3．4 换刀步骤三：刀具交换

4．3．5 换刀步骤四：主轴紧刀

4．3．6 换刀步骤五：数据交换

4．3．7 换刀步骤六：机械手回原点，结束换刀

4．3．8 换刀机械手电机驱动

4．3．9 主轴松刀驱动

4．3．10 换刀结束

4．3．11 刀库保护程序

4．4 本章小结

第5章 圆盘式刀库控制系统的装调及测试

5．1 圆盘式刀库的安装及调试

5．1．1 刀库相关参数的设置

5．1．2 圆盘式刀库安装调试

5．2 圆盘式刀库控制系统测试

5．2．1 刀库的手动运行测试

5．2．2 刀库的连续空运行测试

5．2．3 自动加工测试

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录