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数控车床自动回转刀架机电系统设计数控车床自动回转刀架是一种经常用于车削加工中的设备，其主要作用是在切削过程中快速更换刀具。
为了实现自动化操作，我们可以设计一个机电系统来控制刀架的回转动作。
下面是一个关于数控车床自动回转刀架机电系统设计的概述，其中包括系统的组成、工作原理以及关键技术。
一、机电系统组成1.电机：用于驱动刀架的转动，一般采用步进电机或伺服电机；2.传动装置：将电机的旋转运动转化为刀架的回转运动；3.可编程控制器（PLC）：控制刀架的回转运动以及实现自动化操作；4.感应装置：用于检测刀架的位置，一般采用光电开关或接近开关；5.人机界面：用于人机交互的显示屏和按键。
二、工作原理1.工件加工：数控车床自动回转刀架机电系统安装在数控车床上，工作时根据加工工艺确定刀具的种类和数量，并将刀具安装在刀架上。
2.刀具选择：根据加工过程中所需的刀具类型，PLC通过人机界面接收到相关指令后，控制电机将刀架旋转至相应的刀具位置，光电开关或接近开关检测刀架是否到位。
3.切削过程：数控系统控制数控车床进行切削加工，当需要更换刀具时，PLC发送指令，电机带动刀架旋转至指定刀具位置，完成刀具的更换。
然后PLC再次发送指令，使数控车床继续进行切削加工。
4.刀具回收：加工结束后，刀架需要回到回收位置，等待下一次的切削操作。
三、关键技术1.传动装置设计：根据转速和转动力矩的要求，选择合适的传动方式（如齿轮传动、皮带传动等）来实现电机和刀架之间的动力传递及转动控制。
2.位置检测技术：光电开关或接近开关能够实现对刀架位置的准确检测，确保刀架到位后才能进行切削加工，提高工件加工的精度。
3.控制系统设计：PLC控制系统需要根据刀具种类和数量，编写相应的控制程序，实现自动化操作。
同时，可以根据需要增加串口或网络通信功能，方便与上位系统进行数据交互。
4.人机界面设计：人机界面需要简洁、直观、易用，使操作人员能够方便地进行刀具的选择和刀架的控制等操作。
任务一FANUC 编写数控刀架的PMC 程序【任务目标】1掌握 FANUC PMC编程语言。
2培养学员的 PLC编程能力及综合逻辑分析能力。
【任务分析】数控车床对刀时，在 MDI方式下输入刀号完成换刀；在自动加工时，是在加工程序中输入刀号，完成换刀。
这两种换刀方式都是CNC向 PMC发出换刀指令，由 PMC控制外部设备动作。
本次任务是编写用可编程控制器（PMC）实现自动换刀的梯形图。
1．控制要求（1）输入换刀指令后电动刀架能实现正转寻找刀位信号，到达刀位后刀架反转锁紧。
（2）反转时间要适当，时间太短刀架不能锁紧，太长对刀架电机有损害。
2．实训设备（1）SLT-FT-08 型数控车床电气控制维修实训操作台，使用 FANUC0i mate TD 数控系统。
（2）四工位电动刀架。
【相关知识】一FANUC PMC 构成数控系统控制数控机床主要做两类事件，一. 工件与刀具按照事先指定的轨迹和速度做精确相对运动。
二. 完成机械手换刀、工件卡紧、冷却等辅助工作。
事件一由伺服驱动完成，而事件二就应该有PMC和接口电路完成。
这一部分由下面 3 个主要部分组成；① PMC—— Programmable machine controller（可编程控制器），通过PMC程序控制 NC与机床接口的输入输出信号。
可编程控制器在其它工业自动化领域被称之为 PLC，FANUC公司为了将自己数控系统内装式PLC有别于通用的 PLC，将其命名为 PMC。
FANUC PMC主要是以软件的方式嵌入数控系统，而 PMC软件又含两部分内容；一部分是 PMC系统软件——这部分是 FANUC公司开发的系统软件。
另一部分是 PMC用户软件——这部分是机床厂根据机床具体情况要求编辑的梯形图程序。
这两部分程序最终都存储在F-ROM中。
②I/O 接口电路——接收和发送机床输入和输出的开关信号或模拟信号。
是PMC信号输入输出的硬件载体。
③ 执行元件——电磁阀、接近开关、按钮、传感器等。
FANUC数控车床的刀架控制系统设计摘要本次主要是研究FANUC数控车床的刀架控制系统。
其中分析了FANUC数控车床的基本组成，数控车床六工位刀架控制系统的机械机构和电气控制以及六工位刀架的PLC程序；测绘FANUC数控车床六工位刀架部分的电气原理图、接线图；对六工位刀架的动作过程的分析。
关键词：刀架控制原理；刀架电气控制系统目录毕业设计说明书（论文） ...................................................................... 错误!未定义书签。
目录 .......................................................................................................................................... i i 第1章绪论 (1)1.1 FANUC数控刀架研究的背景及现状 (1)1.2 课题的意义 (2)1.3 课题的内容 (2)第2章FANUC数控车床的基本组成 (3)2.1 主控制系统 (3)2.2 FANUC伺服单元 (6)2.3 辅助装置 (7)第3章机械结构 (9)3.1 刀架总述 (9)3.2 刀架的基本结构 (9)3.3 刀架的分类 (10)3.4 刀架的几种典型结构 (10)3.5 FANUC数控车床刀架换刀工作原理 (12)第4章数控车刀架电气控制系统设计 (15)4.1 刀架的控制和接口 (15)4.2 霍尔原理在刀架中运用的简单概述 (15)4.3 六工位刀架PLC接线原理图 (16)4.4 PLC编程的基本步骤及基本编程 (18)4.5 六工位刀架梯形图及调试 (20)第5章结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)附录一 (28)第1章绪论1.1 FANUC数控刀架研究的背景及现状从 2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。
摘要数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度，改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。
它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。
本设计通过对数控车床六工位自动控制刀架工作原理的分析，综合考虑刀架工作过程的优缺点，确定了设计方案，得到了最终设计的结果,也达到了预先设定的目的。
本设计主要包括了数控车床刀架机构的主要部件，其中包括转位机构，刀架的定位机构，驱动伺服电机的选择，蜗轮蜗杆的设计，刀架主轴的结构设计等。
最终得到常用的数控车床六工位刀架应满足的要求。
关键词:六工位；电动刀架ABSTRACTWith its high working accuracy and productivity, the numerical control processing can reduce the operators’ labor intensity, improve labor condition, and is thus advantageous in the modernization of manufacturing management as well as improvement of economic benefit. Hence,the development and the utilization the numerical control processing play a role and become the development direction in the advancement of manufacturing industry.Based on the analysis of operating principle and process of six-station automatic control knife rest of numerically controlled lathe, this paper determines its solution approach and conclusion. The paper first discusses how to choose such critical pieces of the knife rest of numerically controlled lathe as indexing mechanism, positioning mechanism, drive servo motors, and then discusses the design of worm gear, worm drive, and the structure of principle axis of the knife rest, etc.. The paper then concludes the requirements of common six-station automatic control cutter of numerically controlled lathe.Key words: six-location; electronic knife rest第一章引言1.1 毕业设计的背景及目的。
本科毕业设计说明书（论文）题目：FANUC 0i mate-TD数控车床PMC控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：起迄日期：设计地点：毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）英文摘要目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1引言 (2)1.2 FANUC数控系统概述 (2)1.2.1 FANUC数控系统的主要类型 (2)1.2.2 FANUC数控系统的特点 (3)1.2.3 FANUC 0系列的主要功能及特点 (4)1.2.4 FANUC 0i系列的主要功能及特点 (4)1.3 FANUC数控车床的创新与应用 (5)第二章FANUC数控车床电气原理图的设计 (5)2.1 常用电器的选型 (5)2.1.1 低压元器件选择 (5)2.2 电气原路图的基础知识 (7)2.2.1 电气原理图 (7)2.2.2 电气原路图的构成要素 (7)2.2.3 电气原路图的画法规则 (7)2.3 电气原理图的设计原则和设计步骤 (8)2.3.1 电气原理图中的图形符号、文字符号和接线端子标记 (9)2.3.2 电气原理图 (9)2.4 电气原理图电路示例 (12)第三章FANUC PMC程序的设计 (13)3.1 概述 (13)3.2 PMC的地址 (14)3.3 PMC程序的结构 (14)3.4 PMC程序基本指令 (15)3.5 PMC程序功能指令 (16)3.5.1功能指令的格式 (18)3.5.2部分功能指令说明 (19)3.6 FANUC数控车床PMC分析 (23)3.6.1 I/O分配表 (23)第四章系统的调试 (26)4.1 FANUC Oi Mate-TD数控系统操作面板 (26)4.2 参数的显示 (27)4.3 存储卡格式PMC 的转换 (30)4.3.1 M-CARD格式→计算机格式 (30)4.3.2 计算机格式→M-CARD格式 (31)4.4与轴设定相关的NC 参数初始设定 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (36)前言计算机技术的发展、电子技术的发展、自动控制的发展、传感测量的发展、机械制造的发展以及网络通信技术的发展造就了数控机床的飞速发展。
数控车床刀架及其液压系统的设计设计一、引言二、数控车床刀架设计1.结构设计刀架底座是刀架的基础部分，应具有足够的强度和刚性，以支撑刀架的各个部件。
刀架卡盘是刀具的夹持装置，应采用强力夹紧机构，以确保刀具的牢固夹持。
刀杆是刀具的支撑部分，应采用高强度合金材料制造，并具备较大的刚性和韧性。
加工平台是工件的支撑平台，其尺寸应根据实际工件尺寸进行设计，并具备足够的强度和稳定性。
2.运动控制设计快速移动模式是为了提高刀具的运动速度，大大缩短空程时间。
在设计过程中，应采用高速伺服电机和精确的位移传感器，以实现快速而精准的位置变换。
准备移动模式是为了使刀具到达工作区域，并开始进行加工准备。
在设计过程中，刀架的移动速度应比切削移动速度略低，以确保刀具的安全。
切削移动模式是切削加工的过程。
在设计过程中，应根据实际加工要求和工件材料，选择合适的进给速度和切削速度，以实现高效、精准的切削加工。
三、液压系统设计1.刀具夹紧设计刀具的夹紧是数控车床刀架的重要功能之一、在设计过程中，应选择合适的夹紧机构，如弹簧夹紧、液压夹紧或气压夹紧等。
夹紧力应根据刀具的直径和切削力进行计算，以确保刀具的牢固夹持。
2.切削力补偿设计在切削加工过程中，刀具的切削力会导致刀架的变形和振动，影响加工精度和表面质量。
为了补偿切削力对刀架的影响，可以采用液压系统进行切削力的补偿。
液压系统的设计包括液压油泵、液压缸和液压阀等组成部分。
液压油泵应选择高压、高流量的液压泵，并配备合适的液压油箱和滤油器，以确保系统的稳定运行。
液压缸应根据切削力的大小选择合适的设计参数，如缸径、行程和工作压力等。
液压阀应采用比例阀或伺服阀，以实现对切削力的精确控制。
四、总结数控车床刀架及其液压系统的设计是数控车床的核心技术之一、本文对数控车床刀架的结构设计和运动控制设计，以及液压系统的刀具夹紧设计和切削力补偿设计进行了探讨。
通过合理的设计，可以提高数控车床的加工精度和效率，满足工业生产的需求。
第1章系统硬件设计（一）计算机数控（CNC）的组成及作用1．数控（CNC）系统的组成CNC数控系统由程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控制器件（PLC）、主驱动装置和进给驱动装置等组成。
系统的框图如下：CNC系统框图2．CNC装置的结构数控系统的核心是CNC装置，CNC装置由软件和硬件组成，它们的主要功能是：（1）正确识别和解释数控加工程序；（2）对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入输出任务。
CNC装置的软件部分包括管理软件和控制软件，管理软件由零件程序的输入输出程序、显示程序和诊断程序等组成；控制程序由译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和位置控制程序等组成。
硬件部分包括中央处理器、存储器、输入输出接口部分，如图所示：CNC装置硬件组成3．CNC装置的工作过程CNC装置以存储器方式工作，它的工作是在硬件的支持下，执行软件的全过程。
在CNC机床上，加工过程中的操作均由数控系统完成。
其工作过程如下：首先要将加工零件上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹用代码按规定的规则和格式编程加工程序，数控系统则按照程序的要求，进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调运动，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。
（二）件结构及框图系统原理框图系统硬件主要是基于步进电机的控制，通过对步进电机每相线圈中的电流相序的切换使步进电机做步进式回转，因此利用80C51单片机的软件来实现其线圈脉冲的分配，主要是通过硬件扩展并行接口芯片8155的PB口来控制X轴和Z轴，步进电机通过键盘输入数控车床的零件加工程序，并做出相应的显示，然后经过系统程序的编译并调用直线圆弧插补程序发出脉冲信号，经光电隔离放大驱动步进电机，从而使步进电机带动工作台、刀架完成零件的加工。
（三）步进电机的选择步进电机的种类很多，按工作原理分：磁阻式（反应式）步进电机VR型，永磁式步进电机PM型、混合式步进电机HB型。
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毕业设计说明书课题名称：FANUC数控车床的刀架控制系统设计学生姓名学号二级学院（系）电气电子工程学院专业机电一体化技术班级指导教师起讫时间：2012年2月13日～2012 年4月 6 日课题名称:FANUC数控车床摘要六工位简易刀架是经济型车床上最常用的一种自动换刀机构。
刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。
这种刀架只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。
数控车床的刀架是机床的重要组成部分，刀架用于夹持切削用的刀具，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。
因此数控车床的刀架设计的好与坏、效率高与低将直接影响到产品的加工时间和质量，进而影响到制造业的飞速发展。
本设计主要对总体结构设计、主要传动部件的设计和电气控制部分设计。
包括电气电路和控制软件的设计。
本设计的自动回转刀架控制系统电路简单，可靠性高，有效地解决了传统机床换刀主要依靠手工换刀，辅助时间长，精度不高，累积误差大，加工出的产品既费时且质量不如数控加工的问题，也为车床数控改造中的自动换刀问题提供一种有效的解决途径。
关键词：机械设计；刀架控制原理；刀架电气控制系统；自动换刀；自动回转刀架。
目录摘要 (I)第1章机械结构 (2)刀架总述 (2)数控车床刀架的分类 (2)数控车床刀架传动装置的原理与应用 (3)数控车床六工位刀架换刀工作原理 (8)第2章数控车刀架电气控制系统设计 (12)霍尔原理在刀架中运用的简单概述 (12) (13)六工位刀架梯形图 (14)第3章数控车刀架常见故障分析....... (15)数控车刀架机械与电气故障分析排除 (15)数控车床刀架常见故障的实例分析 (16)刀架使用注意事项 (17)第4章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)第1章机械结构刀架总述数控刀架安装在数控车床的滑板上。
它上面可以装夹多把刀具，在加工中实现自动换刀刀架的作用是装夹车刀，孔加工刀具及螺纹刀具并能准确迅速的选择刀具进行对工件的切削。
引言在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。
由于液压对环境的污染以及系统笨重、效率低等原因，电动刀架的发展正在逐步取代传统的液压刀架。
并通过PLC 合理地控制，在NC 机床上得到了应用，换刀时间比液压刀架缩短了1/5，性能良好，工作稳定可靠。
1 电动刀架结构1.1 电动刀架的控制工作程序该刀架采用三联齿盘作为分度定位元件。
由电机驱动后，通过一对齿轮和一套行星轮系进行分度传动。
工作程序为：PLC 控制系统发出转位信号后，刀架上的电机制动器松开，电源接通，电机开始工作，通过齿轮2、3 带动行星轮系4 旋转，这时小齿轮5 为定齿轮，由于与行星轮4 啮合的齿轮5、23 齿数不同，行星轮 4 带动空套齿轮23旋转，空套齿轮带动滚轮架8 转过预置角度，使端齿盘后面的端面凸轮松开，端齿盘向后移动脱开端齿啮合，滚轮架8 受到端齿盘后端面键槽的限制停止转动，这时空套齿轮23 成为定齿轮，行星齿轮4 通过齿轮5 带动主轴11 旋转，实现转位分度，当主轴转到预选位置时，角度编码器21 发出信号，电磁铁17 向下将插销13 压入主轴11 的凹槽中，主轴11 停止转动，预分度接近开关18给电机发出信号，电机开始反向旋转。
通过齿轮2 与3，行星齿轮4 和空套齿轮23，带动滚轮架8反转，滚轮压紧凸轮，使端齿盘向前移动，端齿盘重新啮合，这时锁紧接近开关19 发出信号，切断电机电源，制动器通电刹紧电机，电磁铁断电，插销13 被弹簧弹回，转位工作结束，主机可以开始工作。
图1电动刀架结构1一电机;2一电机齿轮;3-齿轮;4一行星齿轮;5一驱动齿轮;6一滚轮架端齿;7一沟槽;8一滚轮架;9一滚轮;1。
一双联齿轮;11一主轴; 12一弹簧;13-插销;14一动齿盘;1，一定齿盘;16一箱体;17一电磁铁; 18一预分度接近开关;19-锁紧接近开关;2n一蝶形弹簧;2i一角度编码器;22一后盖;23一空套齿轮1.2操作流程图图2操作流程图1.3运行信号说明1.3.1 编码器真值表3.2刀架电器部件分布图1一电机;2一温控开关;3一制动装置电磁铁;4一预分度电磁铁;5预分度接近开关;6一锁紧接近开关;7编码器图3刀架电器部件分布图1.3.3运行过程说明刀架转位必须先松开制动装置，然后才能给电机供电，按选择方向旋转。
毕业设计（论文）任务书指导教师签字：院长（系主任）签字：毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告摘要自动回转刀架是数控机床的重要组成部分，它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。
但是传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。
所以为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。
本文对数控车床自动回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。
此次主要完成自动回转刀架的机械部分和电气部分的设计。
机械部分为对其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。
设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。
关键词: 自动回转刀架，换刀装置，机电系统，电气控制Design of automatic turret mechanical and electrical system ofCNC lathesAbstractThe automatic turret is an important part of CNC lathe. It improved labor productivity and shorten the production time, eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of precision. Though conventional ordinary lathe tool change slowly, low accuracy, low productivity. It cannot adapt to the needs of modern production. Therefore, we must be improved the automatic turret in order to increase productivity, improve product quality and improve working.This rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems related content study, study the composition and working principle of CNC lathes turret and improve the tool changerthe of general machine tools, so that the device has an automatic release, transfer, precision positioning and other functions. This time we should completion of the design of automatic turret’sthe mechanical parts and electrical parts. Mechanical part is composed of various mechanical calculation and selection of parts, electrical parts is preparation of the turret automatically transfer of the control software, automatic indexing turret. Design of more powerful CNC tool changer, tool changer quickly through the automatic positioning tool can improve the efficiency of CNC lathes and shorten the processing time; while its reliability is more stable, the structure is simpler.Keywords: Automatic turret Tool changer Electro-Mechanical Systems Electrical control目录1绪论 (1)1.1自动回转刀架的设计背景 (1)1.2自动回转刀架的市场分析 (2)1.3设计自动回转刀架的意义 (2)2自动回转刀架总体设计 (3)2.1总体方案的确定 (3)2.2减速机传动机构的确定 (6)2.3刀体锁紧与精定位机构的确定 (7)2.4抬起机构的确定 (7)3自动回转刀架机械部分设计 (8)3.1自动回转刀架的工作原理 (8)3.2蜗轮及蜗杆的设计及校核 (11)3.2.1蜗杆的选型 (11)3.2.2蜗杆副的材料 (13)3.2.3按齿面接触疲劳强度进行设计 (14)3.3蜗轮及蜗杆的主要参数与几何尺寸 (16)3.4螺杆的主要参数与几何尺寸 (18)3.4.1螺杆的设计计算 (18)3.5蜗杆轴的设计 (18)3.5.1蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (18)3.5.2按扭转强度初步估算轴的最小直径 (19)3.5.3确定各轴段的直径和长度 (20)3.5.4蜗杆轴的校核 (21)3.6蜗杆轴的轴承选用 (25)4自动回转刀架电气部分设计 (26)4.1硬件电路设计 (26)4.2控制软件设计 (30)4.2.180C31单片机及其引脚说明 (32)4.2.2 静态存储器6264的特性 (34)4.2.3 2764只读存储器的特性 (36)4.2.4 可编程并行I/O接口芯片8255的特性 (37)5结论 (42)6致谢 (43)7参考文献 (45)附录：转配图A0图纸一张、零件图A1、A2各五张（上刀体图、下刀体图上圆盘图、下圆盘图、刀架电气图、蜗轮、蜗杆图、螺杆图、空心轴图、发信盘图）1绪论1.1自动回转刀架的设计背景经济型数控是我国80年代科技发展的产物。
数控车床自动回转刀架机电系统的设计涉及机械结构、电气控制和编程等多个方面。
以下是设计该系统时需要考虑的关键要点：
1. 机械结构设计
-设计回转刀架的结构，包括支撑轴承、回转机构等，确保其稳定可靠地进行自动回转；
-确定回转角度范围和精度要求，根据加工需求设计相应的回转机构。
2. 电气控制系统设计
-选择合适的电机作为驱动源，考虑其扭矩、速度和精度等参数；
-设计控制电路，包括限位开关、传感器等，用于检测刀架位置和控制回转动作；
-配备必要的安全装置，例如急停按钮、防护罩等，确保操作安全。
3. PLC/数控系统编程
-编写程序实现自动回转功能，包括控制电机驱动、位置检测、回转角度设定等；
-考虑编程中的异常情况处理，例如限位保护、电机故障等。
4. 人机界面设计
-如果需要，设计操作界面用于设定回转角度、启动自动回转等操作；-界面设计应直观友好，便于操作员使用。
5. 性能测试与调试
-进行机械部件的装配和调试，确保回转刀架运动平稳、精度满足要求；
-对电气控制系统进行联调和功能测试，验证自动回转功能的准确性和稳定性。
6. 安全考虑
-确保机械结构和电气系统符合相关安全标准和规定；
-检查系统运行过程中可能存在的安全隐患，并采取相应的安全措施。
设计数控车床自动回转刀架机电系统需要综合考虑机械、电气、控制等多个方面，确保系统能够稳定可靠地实现自动回转功能，并且满足加工工艺的要求。
在设计过程中，需要充分考虑系统的易用性、安全性和可靠性。
摘要自动回转刀架是数控机床的重要组成部分，它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等.但是传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低,不能适应现代化生产的需要。
所以为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。
本文对数控车床自动回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。
此次主要完成自动回转刀架的机械部分和电气部分的设计.机械部分为对其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件.设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位,可以提高数控车床的效率，缩短加工时间;同时其可靠性更稳定，结抅简单。
关键词：自动回转刀架，换刀装置，机电系统，电气控制IDesign of automatic turret mechanical and electrical system ofCNC lathesAbstractThe automatic turret is an important part of CNC lathe. It improved labor productivity and shorten the production time，eliminate human error, the improvement of the machining accuracy and consistency of precision. Though conventional ordinary lathe tool change slowly，low accuracy，low productivity。
It cannot adapt to the needs of modern production. Therefore，we must be improved the automatic turret in order to increase productivity, improve product quality and improve working。
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
FANUC数控车床的刀架控制系统设计摘要数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种。
预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。
数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
本部分主要对四工位立式电动刀架的控制系统进行设计。
关键词：数控刀架；四工位；电动回转刀架目录摘要 (1)第1章绪论 (3)1.1 课题的研究背景 (3)1.2 课题的研究意义 (3)1.3 设计内容 (4)第2章数控刀架电气控制系统设计 (5)2.1数控机床的组成 (5)2.2霍尔原理及在刀架中运用的简单概述 (6)2.2.1霍尔效应与工作原理 (6)2.2.2霍尔效应的广泛运用 (6)2.2.3霍尔元件在刀架中运用的简单概述 (7)2.3刀架电气控制 (7)2.3.1 刀架的锁紧时间控制 (8)2.3.2刀架刀位信号的监控 (8)2.3.3换刀时间的监控 (9)2.3.4刀架上电过程 (9)2.4刀架机械结构 (10)第3章数控刀架PLC控制系统设计 (13)3.1四工位刀架PLC梯形图与原理运用 (13)3.3.1 PLC的概述 (13)3.3.2 PLC梯形图运用 (13)3.3.3刀架的操作 (14)3.3.4 数控车床刀架PLC梯形图 (17)3.3.5 程序的调试 (23)小结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第1章绪论数控技术是现代制造技术的核心，是企业现代化水平的标志。
采用数控系统控制的数控机床在机械制造、模具加工、航天航空和造船等领域发挥着极其重要的作用。
本章介绍了本课题的研究背景，意义，基本内容1.1 课题研究的背景FANUC数控系统是由日本富士通公司研制开发，目前在我国得到了广泛的应用。
在中国市场上应用于车床的数控系统主要有FANUC Oi -TA/TB/TC 和FANUC Oi mate- MA等。
数控车床主要由主轴箱、床鞍、尾架、刀架、对刀仪、液压系统、润滑系统、气动系统及数控装置组成。
数控车床的出现对提高生产率改善产品质量以及改善劳动条件等发挥了重要的作用。
为了进一步压缩非切削时间，数控机床正朝着一台机床在一次装夹中完成多工序加工的发展方向。
在这类多工序的数控机床中必须带有自动换刀装置，在多工序数控机床出现之后，又逐步发展和完善了各类回转刀具的自动更换装置，扩大了换刀数量，以便有可能实现更复杂的换刀操作。
在自动换刀数控机床上，自动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储存量，换刀安全可靠等要求。
各类机床的换刀装置主要取决于机床的型式、工艺范围及刀具的数量和种类等。
自动换刀的形式主要有回转刀架换刀、主轴头转位换刀和带刀库的自动换刀系统。
传统的车床例如CA6140的刀架上只能装一把刀，换刀的速度慢，换刀后还须重新对刀，并且精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要，因此有必要对机床的换刀装置进行改进，数控车床上使用的自动回转刀架是一种最简单的换刀装置，自动回转刀架是在一定的空间范围内，能执行自动松开、转位、精密定位等一系列动作的一种机构。
根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。
1.2 本课题的研究意义（1）掌握了刀架的控制原理，熟悉了刀架的工作过程。
（2）了解刀架在工作过程中遇到的一些故障，能对一些简单的故障进行处理。
（3）使自己进一步了解FANUC数控机床，初步掌握了解决机床问题的一些方法，为以后的工作奠定了基础。
1.3 设计内容（1）测绘FANUC数控车床的电气原理图，接线图。
1）主电路原理图.2）电动刀架原理图.3）控制电路原理图.4）机床输入信号原理图.（2）设计FANUC数控车床刀架的控制系统（选型、计算）1）选择四工位刀架.2）刀架电气控制。
刀架电气控制组成部分包括电源、变压器、整流电路、CNC、PLC输入/输出板、接触器和中间继电器。
刀架电气控制通电过程：电源-断路器(QF1)-断路器（QF2）-变压器-整流电路-接触器(KM1、KM2)-刀架正反转。
3）PLC控制。
PLC对控制刀架的I/O进行逻辑处理和运算，以实现刀架的顺序控制。
（3）有关机床参数。
1）换刀超时时间，刀具锁紧时间，正转延时时间的设定。
2）刀架控制相关PMC指令。
CODB刀架刀位信号处理；COMPB一致性比较指令；MOVE逻辑乘数据传送指令。
（4）PLC程序设计1）刀架电动机的转动由PLC数字输出控制。
通过PLC的数字输出，控制直流继电器，继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源，使刀架电动机正转或反转。
2）当PLC应用程序由数控系统的信号接口或从机床控制面板得到换刀指令后，控制刀架电动机正转，同时通过PLC的数字输入监控刀架的实际位置。
如果刀架的实际位置已处于指令位置，PLC应用程序控制刀架电动机反转锁紧，并启动延时控制。
延时时间到达后，刀架反转停止，换刀过程结束。
第2章数控刀架电气控制系统设计2.1 数控机床的组成数控机床是装备了数控系统的机床，既包括NC机床，也包括CNC机床。
数字控制机床（Numerical Controlled Machine Tool），简称NC机床。
数控系统是一种控制系统，它能控制机床的运动和加工过程。
计算机数控机床（Computer-ized Numerical Controlled Machine Tool），简称CNC机床，是利用具有专门存储程序输入到数控装置，再由数控装置控制主运动的变数、起停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及诸如刀具的选择、交换、工件夹紧、松开和冷却的起、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格按数控程序的要求进行。
数控机床由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块，传感器警示灯、电子器件、电源模块、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成。
采用开放式和拆装式设计，可以进行数控机床电气控制部件的组装、接线、PMC编程、故障诊断和调试。
数控车床的组成部件：图2-1 数控车床组成图2.2 霍尔原理及在刀架中运用的简单概述2.2.1霍尔效应与工作原理所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。
金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。
当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。
半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。
由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。
利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。
其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。
若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差与电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH 确定。
利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。
如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。
根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。
若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。
霍尔元件应用霍尔效应的半导体2.2.2霍尔效应的广泛运用霍尔效应在应用技术中特别重要。
如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压(Iv)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。
根据霍尔效应做成的霍尔器件，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。
讫今为止，已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关，等等。
霍尔效应是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。
金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。
当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。
半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。
2.2.3霍尔元件在刀架中运用的简单概述精度是一台数控机床的生命，假如机床丧失了精度也就丧失了加工生产的意义了，数控机床精度的保障很大一部分源于霍尔元件的检测精准性。
在数控机床上常用到的是霍尔接近开光：霍尔元件是一种磁敏元件。
利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。
当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。
这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。
用霍尔开关检测刀位。
首先，得到换刀信号，即换刀开关接通先接通。
随后电机通过驱动放大器正转，刀架抬起，电机继续正转，刀架转过一个工位，霍尔元件检测是否为所需刀位，若是，则电机停转延时再反转刀架下降压紧，若不是，电机继续正转，刀架继续转位直至所需刀位。
接通整个电路电源，将换刀开关置于自动挡，再按下开始开关进行换刀，正传线圈自锁，自动进行换刀。
当转到所需刀位时，刀位对应霍尔元件自动断开，电机停止正转。
并接通反转电路，延时反转，刀架下降并压紧。
从执行图与分析中可以看出霍尔元件在数控机床中的重要作用。
它不但起到了检测与反馈作用，而且也是数控机床精度可靠性的保障。
2.3 刀架电气控制刀架具有很多种类。
下面以霍尔元件检测刀位的简易刀架为例，进行说明。
简易刀架是经济型车床上最常用的一种自动换刀机构。
它机械结构简单，调试和使用方便。
刀架采用三相异步电动机驱动，刀位检测采用霍尔元件。
这种道具只能单方向换刀，电动机正转换刀，反转锁紧。
刀架反转锁紧时刀架电动机实际上是一种堵转状态，因此刀架电动机反转的时间不能太长，否则可能导致刀架电动机的损坏。
刀架上每一个刀位都配备一个霍尔元件，如四工位刀架，需要配备4个霍尔元件。
霍尔元件的常态时截止，当刀具转到工作位置时，利用磁体使霍尔元件导通，将刀架位置状态发送到PLC的数字输入端。
霍尔元件只有导通和截止两种状态，因此对于电平有效地数控系统数字输入接口，应该使用大约1.5千欧姆的上拉电阻将导通和截止的状态变成低电平和高电平。
刀架电动机的转动由PLC数字输出控制。
通过PLC的数字输出，控制直流继电器，继电器再驱动交流接触器接通三相交流电源，使刀架电动机正转或反转。
