引言
可編程多軸運動控制器( Programmable Multi-Axis
Controller,PMAC) 是由 Delta Tau 公司設(shè)計制造的低成本、高精度的多軸運動控制器,是工業(yè)領(lǐng)域最常用的運動控制器之一,廣泛應(yīng)用于各數(shù)控系統(tǒng)中。本文基于 PMAC 的 VNCZT-545 加工中心的刀庫采用的是由
10 把刀組成的斗笠式刀庫,該刀庫主要由三相異步電動機、限位開關(guān)、氣缸和刀盤等組成[1]。換刀時,根據(jù)目標刀具號和當前刀具號的差值判斷刀庫電動機正反轉(zhuǎn),實現(xiàn)就近找刀[2]; 通過氣缸裝置使刀庫伸出或縮回,與主軸相配合進行換刀,由氣動打刀缸來實現(xiàn)主軸的抓刀和松刀; 在刀庫上設(shè)有刀具計數(shù)開關(guān),刀庫每轉(zhuǎn)過一個刀位,便產(chǎn)生一個脈沖信號,根據(jù)脈沖信號的個數(shù)判斷刀庫轉(zhuǎn)過幾個刀位,以此實現(xiàn)刀庫準 停[3]。該刀庫采用固定刀位管理,刀套的編號即是刀具的號碼。
1 斗笠式刀庫自動換刀過程
斗笠式刀庫換刀時,首先比較刀庫中當前刀具號是否與主軸刀具號一致,若不一致,先旋轉(zhuǎn)刀庫,使整個刀庫向主軸方向平行移動,取下主軸上原刀具,當主軸上的原刀具進入刀庫的卡槽時,主軸向上移動脫開刀具,主軸移動到安全位置后,這時刀庫轉(zhuǎn)動,當目標刀具對正主軸正下方時,主軸下移,使刀具進入主軸錐孔內(nèi),刀具夾緊后,刀庫退回遠離主軸位置,換刀過程結(jié)束[9]; 若當前刀具號與主軸刀具號一致,則換刀過程結(jié)束 [9] 。圖 1 所示為斗笠式刀庫換刀過程動作圖。刀庫具體換刀動作過程如下。
步驟 1: 刀庫控制系統(tǒng)進行初始化。刀庫的 1 號刀位應(yīng)該停在刀庫的換刀位置上,如果刀庫沒有零點檢測信號,需要首先用手動方式將刀盤轉(zhuǎn)到 1 號刀位位置,然后才能執(zhí)行初始化命令。初始化后刀盤停在
1 號刀位置上且不裝刀,刀盤其他位置裝刀,主軸裝 1
號刀,將主軸刀具號設(shè)置為 1,PLC 刀庫計數(shù)器直接置
1。在不發(fā)生亂刀、刀盤旋轉(zhuǎn)至當前主軸刀具號中斷和刀盤旋轉(zhuǎn)至目標刀具號中斷的時候,只需初始化一次即可。
刀庫處于初始位置如圖 1a 所示,此時刀庫遠離主軸。刀庫氣缸的磁性接近開關(guān) A 閉合后發(fā)送信號到數(shù)控機床的 PLC 中,對刀庫狀態(tài)確認無誤后,將每個步驟存儲在一個中間變量 P 中,令 P = 1。
步驟 2: 數(shù)控系統(tǒng)接到換刀指令之后,將發(fā)給 PLC一個內(nèi)部信號,啟動自動換刀程序。對指令中的目標刀具號和當前主軸刀具號進行比較,如果一致,直接發(fā)出換刀完成信號; 如果不一致,啟動換刀程序,進入步驟 3,中間變量 P = 2。
步驟 3: Z 軸運動到第一參考點位置如圖 1c 所示 ( Z 軸脫離刀柄的安全位置,一般為 Z 軸的第一參考點位置) ,同時主軸準停,中間變量 P = 3[4]。
步驟 4: 判斷主軸有沒有刀。若沒刀,則刀庫不用進行取刀過程,可直接進入換取新刀過程,中間變量P = 4,跳轉(zhuǎn)到步驟 5 執(zhí)行換取新刀程序; 若主軸有刀,則要先取下舊刀再更換新刀,中間變量P = 5,跳轉(zhuǎn)到步驟 4. 1 執(zhí)行取下舊刀程序。
步驟 4. 1: 主軸有刀時,需要進一步判斷當前主軸刀具號與當前刀具號是否相同,若不相同,調(diào)用刀庫就近換刀子程序,命令刀盤旋轉(zhuǎn)如圖 1d 所示,直到當前主軸刀具號與當前刀具號相同,刀盤停止旋轉(zhuǎn),中間變量 P = 6。
步驟 4. 2 : Z 軸運動到第二參考點位置如圖 1e 所示( 主軸和刀卡槽配合好的位置) ,將當前主軸上的刀具退回到刀庫中對應(yīng)的刀位上[5],中間變量 P = 7。
步驟 4. 3: 刀庫整體前進到換刀位置如圖 1b 所示,到位后刀庫氣缸的磁性接近開關(guān) B 閉合后發(fā)送信號到數(shù)控機床的 PLC 中,對刀庫狀態(tài)確認無誤后,中間變量 P = 8。
步驟 4. 4: 刀庫抓刀確認后,主軸上的打刀缸電磁閥通電,主軸吹氣松刀。主軸松刀后打刀缸伸出限位開關(guān) C 閉合后發(fā)送信號到數(shù)控機床的 PLC 中,確認本步動作執(zhí)行完成,允許下一步動作開始,中間變量 P = 9。
步驟 4. 5: Z 軸運動到第一參考點位置如圖 1c 所示。中間變量 P = 10,跳轉(zhuǎn)到步驟 6 繼續(xù)執(zhí)行換取新刀程序。
步驟 5: 主軸無刀時,刀庫整體前進到換刀位置如圖 1b 所示,到位后刀庫氣缸的磁性接近開關(guān) B 閉合后發(fā)送信號到數(shù)控機床的 PLC 中,對刀庫狀態(tài)確認無誤后,中間變量 P = 11。
步驟 6: 調(diào)用刀庫就近換刀子程序,刀盤旋轉(zhuǎn)如圖1d 所示,中間變量 P = 12。
步驟 7: Z 軸運動到第二參考點位置,如圖 1e 所示,氣動打刀缸電磁閥斷電,主軸抓刀。主軸抓刀后打刀缸收回限位開關(guān) D 閉合后發(fā)送信號到數(shù)控機床的 PLC 中,中間變量 P = 13。
步驟 8: 刀庫整體后退到初始位置,如圖 1f 所示,到位后刀庫氣缸的磁性接近開關(guān) A 閉合后發(fā)送信號到數(shù)控機床的 PLC 中,對刀庫狀態(tài)確認無誤后,中間變量 P = 14。
步驟 9: Z 軸運動到第一參考點位置,如圖 1c 所示,換刀結(jié)束,主軸定位解除,向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送換刀完成信號[5],中間變量 P = 0。
圖 1 斗笠式刀庫換刀過程動作圖
編程方法的重點是將刀庫換刀的動作進行分步[6]。每個步驟存儲在一個中間變量 P 中,刀庫換刀時,每一個動作正確完成后,中間變量 P 的值都會改變,成為下一個動作啟動的必要條件,整個換刀動作完成以后將中間變量 P 置零,下一個換刀命令到來后又從步驟 1 開始執(zhí)行。這樣不僅使 PLC 程序簡單、直觀,還能避免信號之間的互相干擾,保證了刀庫換刀的安全可靠,并可對每一個動作的執(zhí)行情況進行監(jiān)控,避免出現(xiàn)事故[7]。
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容由PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用!
3 結(jié)語
本文研發(fā)了一種基于 PMAC 運動控制器構(gòu)成的開放式數(shù)控系統(tǒng),以常用加工中心斗笠式刀庫自動換刀系統(tǒng)為例,對刀庫控制系統(tǒng)進行了分析研究。該刀庫控制方法簡單,巧妙利用“中間變量”使 PLC 程序的編寫達到事半功倍的效果,方便調(diào)試及維修,編制的的控制程序已在 VNCZT-545 加工中心上應(yīng)用,換刀動作準確,可靠。
2024-11
本文以組合式六角亭模型為實例,分析工藝難點與加工可行性,指出該模型的加工難點是模型形狀不規(guī)則和整體剛性差,并通過設(shè)計新的工藝方案解決加工難點,完成了模型整體的加工。新的加工工藝有助于提高加工效率和精度,為五軸數(shù)控加工提供了一個典型案例,對于五軸加工中心數(shù)控加工也具有指導(dǎo)作用和重要… [了解更多]
2024-11
宇匠數(shù)控 備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容由PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用!本文摘要:通過對混聯(lián)五軸加工中心自適應(yīng)深度學習控制方法的 研 究,可 知 此 方 法 的 創(chuàng) 新 之 處 在 于:1)建 立 了 機 床 的 運 動 學 … [了解更多]
2024-11
在機測量技術(shù)由于其成本低、檢測效率高、無需二次裝夾等優(yōu)勢被廣泛用于零件加工測量當中,使得五軸加工中心和五軸鉆攻中心,同時又兼具測量功能。在機測量系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示,硬件部分主要是由高精度探頭、信號接收器、機床整個本體,軟件部分由機床控制系統(tǒng)、測量軟件等組成[8]。待零件加工完成… [了解更多]
2024-11
?加工精度是影響機床性能和產(chǎn)品質(zhì)量的主要難題,也是制約國家精密制造能力的重要因素。本文以五軸加工中心為對象,針對提升機床精度進行了研究。并且隨著科技的發(fā)展,精密的儀器和零件在生產(chǎn)實踐中占據(jù)的分量逐漸增加,在數(shù)控機床這種精密機器精度不斷提高的同時,必須控制內(nèi)外界環(huán)境的隨機影響因素在… [了解更多]