基于PLC的刀库控制系统研究

刀库及自动换刀装置作为加工中心的重要功能部件,其性能直接影响加工效率。对刀库及自动换刀装置控制逻辑进行分析,从总体方案设计、刀库控制逻辑和程序设计等方面阐述了对PLC控制系统的应用研究。重点研究了刀库换刀动作时序及控制系统进行刀库就近选刀定位、刀套翻转及机械手快速换刀等的逻辑控制。刀库通过PLC程序实现刀库就近选刀与自动换刀控制。经实际应用验证该系统性能稳定,结构简单,操作方便,动作快速,准确能够满足应用要求。     

链式刀库本体模态分析和优化设计

简要介绍运用Pro/E和AnsysWorkbench进行链式刀库本体的有限元分析的方法。为了达到设计轻量化、低成本的产品的目标,对本体进行了有预应力的模态分析,得到了本体应力、应变、固有频率等的仿真参数,对本体结构的机械强度和固有频率进行了校核,分析得到了本体的危险位置,并且根据分析的结果对本体进行了轻量化设计。结果表明,在保证满足本体设计要求的情况下,显著减轻了本体的质量,同时给出了本体的优化方案,为同类结构的设计和改进提供了参考。     

刀库ATC505弧面凸轮有限元分析与研究

利用空间回转变换张量、最小距离法和微分几何基本理论推导出了刀库ATC505关键部件弧面分度凸轮的廓面方程,借助VC++6.0和Pro/E 5.0对弧面分度凸轮机构进行了实体造型,基于ANSYS Workbench 12.0对弧面分度凸轮进行了静力学分析和无预应力的模态分析,得出弧面分度凸轮机构工作时的接触应力、应变、振型和固有频率等仿真参数。从应力、应变云图中可得出弧面分度凸轮机构工作时强度的薄弱部位,对此采取措施可避免弧面分度凸轮薄弱部位被压溃,大大提高了弧面分度凸轮机构整体的强度。对振型和固有频率的分析结果可以为系统更好的动力学设计提供理论参考。     

盘式刀库控制系统设计与开发

刀库及自动换刀装置控制系统的稳定运行对加工中心有重要意义。在分析盘式刀库运动原理及机械手具体换刀过程的基础上,完成了基于PLC和上位机的刀库及自动换刀装置的控制系统的设计与开发。利用PLC实现了对刀库运动、自动选刀、刀套翻转以及机械手换刀的控制;上位机能够实现对自动换刀装置换刀过程进行实时监控以及对刀库运行进行模拟和相关参数设置,通过多套PLC控制程序,控制刀库及自动换刀装置不同的运动过程等操作。将PLC、上位机及其它电气元件集中于控制柜中,保证控制系统和加工中心的稳定运行。经实验证明,该控制系统性能稳定、控制精确、操作简单、监控方便,具有良好的实用价值。     

斗笠式刀库关键零件的有限元分析与研究

运用ANSYS Workbench 12.0对斗笠式刀库关键性零件夹刀爪进行了静力结构分析和无预应力的模态分析,得出了夹刀爪的应力值、应变值、振型和固有频率等仿真参数。从应力云图中可得出夹刀爪工作时强度的薄弱部位,对薄弱部位采取相应的措施可提高夹刀爪以及整个刀库的强度,减小夹刀爪变形,避免断裂、掉刀等严重问题的发生。对振型和固有频率的分析可以对斗笠式刀库的换刀频率提供参考,可以预先避免可能引起的共振,而且为系统更好的动力学设计提供理论参考。     

盘式刀库电机电流监控系统设计

针对圆盘式刀库电机电流过载而失效的问题,设计了圆盘式刀库电机电流监测试验台,搭建采集电路,运用VC++编写采集软件。该试验台实现了对刀库电机工作时的电流实时监控,动态模拟刀库正常工作的状态,达到实时电流与各个刀号的对应,并且按照刀号建立数据库,记录每个刀号的过载电流和实时电流,找到了电机电流与刀库机械位置的关系。通过试验找出刀库转动时的故障位置,发现引起电机电流过载的机械原因,提高了圆盘式刀库的工作可靠性。     

刀库及自动换刀装置换刀精度检测研究

刀库及自动换刀装置(ATC)的主要功能是存储刀具和在数控系统的控制下把目标刀具准确地送到取刀位置,其性能直接影响着机床整机的性能和可靠性。为探明刀库的性能尤其是刀柄的定位精度,开发了刀库及ATC性能检测系统,设计了抗干扰的检测电路及判向计数方案。采用VC6.0编写了检测程序,利用Access2007建立性能检测数据库。系统对精度数据进行了实时采集和自动存储,捕捉了刀柄的位置轨迹,分析了刀库换刀精度的变化规律。检测方法和实验结果对于刀库及ATC性能研究尤其是定位精度研究具有实际意义。     

刀库ATC凸轮的设计与仿真

针对刀库自动换刀装置中的凸轮,通过传统的空间包络共轭原理设计计算弧面凸轮,根据平面四连杆运动特性设计计算了平面槽凸轮,利用VC6.0编写凸轮设计程序,生成两种凸轮的加工数据与凸轮廓面数据,将廓面数据导入Pro/E,对自动换刀机构中凸轮实体进行建模与装配,装配过程中,及时修改了装配错误,重新绘制了零件图,特别是针对凸轮Pro/E建模,能够验证设计凸轮加工数据的正确性,分析了设计过程中出现的弧面凸轮的薄脊问题,运用Pro/E对自动换刀机构的运动仿真,检测了凸轮机构干涉,最终得出符合运动学特性的ATC凸轮。