自动回转刀架机电系统设计-课程设计.doc

自动回转刀架机电系统设计-课程设计 数控加工中心自动换刀系统设计 1 摘 要 本文主要对数控加工中心自动换刀系统及控制系统进行设计。传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率效率低，不能适应现代化生产的需要。因此。本文对普通机床的换刀装置进行改进，对一台四工位的立式自动回转刀架进行数控化设计，该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。新的数控换刀装置功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。 关键字：四工位立式刀架 自动回转 主传动部件 电气控制 数控加工中心自动换刀系统设计 2 目录 第一章 引言?3 1.1数控车床自动回转刀架概述?3 1.2设计研究内容?3 1.3研究实际社会意义和应用效果?3 1.4小结?4 第二章 总体机构设计?4 2.1减速传动机构的设计?4 2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计?5 2.3刀架抬起机构的设计?5 第三章 主要传动部件的设计计算?7 3.1蜗杆副的设计计算?6 3.2 蜗杆的设计计算?13 第四章 电气控制部分的设计?15 4.1 硬件电路的设计?15 4.2 控制软件的设计?15 第五章 刀架常规故障分析和排除?18 5.1 刀架不能启动?19 5.2 刀架连续转动到位不停?19 5.3 刀架越位过冲或转不到位?19 5.4 刀架不能正常夹紧?19 第六章 结 论?20 参考文献?21 数控加工中心自动换刀系统设计 3 第一章 引言 1.1数控车床自动回转刀架的概述。 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。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，为了能在工件的一次装夹中完成多个工序加工，缩短加工辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，充分发挥数控机床的效率，采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。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。对于自动回转刀架，据装刀数量的不同， 自动回转刀架分有四工位，六工位和八工位等形式。根据安装的 不同方式，自动回转刀架可分为立式和卧式，而根据机械定位方 式不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型 等，其中端齿盘定位型换刀时需要将刀架抬起，换刀速度较慢且 密封性差，但其结构简单。三齿盘定位叫免抬型，其特点时换刀 时刀架不抬起，因此换刀速度快且密封性好，但其结构复杂。自 动回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工 时的切削抗力，为保证转位之后具有高的重复定位精度，自动回转刀架还需要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀由控制系统和驱动电路来实现的。 1.2设计研究内容 设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于C616或C6132 经济型数控车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。设计控制 刀架自动转位的硬件电路，编写刀架的控制软件，选用电动机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min，换刀时的速度为30r/min 分别对其组成部分即机械总体结构，工作原理，主传动部件，电气 控制部分进行设计、控制，并对自动回转刀架出现的一些常规问题 提出修理意见。 1.3研究实际社会意义及应用效果 传统的车床例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 数控加工中心自动换刀系统设计 4 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。使用这种新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。它能在工件的一次装夹中完成多个工序加工，缩短加工辅助时间，减少多次安装所引起的加工误差，充分发挥数控机床的效率，采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。传统的车床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，为了能在工件的一次装夹中完成多个工序加工，缩短加工辅助时 间，减少多次安装所引起的加工误差，充分发挥数控机床的效率， 采用“工序集中”的原则，采用自动回转刀架。并针对生产过程中 出现的一些常规问题进行了探讨，归纳总结检查修理方法。 1.4小结 对数控车床自动回转刀架的机电系统进行研究和设计，并通过对四工位刀架的设计，分别加强对其组成部分即机械总体结构、工作原理的认识。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。对于自动回转刀架，据装 刀数量的不同，自动回转刀架分有四工位，六工位和八工位等形式。 根据安装的不同方式，自动回转刀架可分为立式和卧式，而根据机 械定位方式不同，自动回转刀架又可分为端齿盘定位型和三齿盘定位型等，其中端齿盘定位型换刀时需要将刀架抬起，换刀速度较慢 且密封性差，但其结构简单。三齿盘定位叫免抬型，其特点时换刀 时刀架不抬起，因此换刀速度快且密封性好，但其结构复杂。自动 回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工时的切削抗力，为保证转位之后具有高的重复定位精度，自动回转刀架还需要选择可靠的定位方案和合理的定位结构。自动回转刀架的自动换刀由控制系统和驱动电路来实现的。 第二章 整体结构设计 2.1减速机构的设计 电动机选择三步异相电动机，额定功率为120W，额定转速为 1500r/min，而刀架转速设定60r/min，由于转速较高不能直接驱 动刀架，因此必须经过适当的减速。采用蜗杆副减速，蜗杆副传动 数控加工中心自动换刀系统设计 5 图2-1 自动回转刀架的传动机构示意图 1-发信盘 2-推力轴承 3-螺杆螺母副 4-端面齿盘 5-反靠圆盘 6-三相异步电动机 7-连轴器 8-蜗杆副 9-反靠销 10-圆柱销 11-上盖圆盘 12-上刀体 可以改变运动的方向，获得较大的传动比，以保证传动精度和平稳性，并具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘。当刀架处于锁紧时，上下端面 齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架中心轴转动，换刀的时，电机 正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可 以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 2.3刀架抬起机构的设计 在上述过程中欲使上下刀体的两个端面齿脱离。就必须设计分 离机构，在此选择螺杆螺母副，并在上刀体内部加工出内螺纹， 当电动机通过蜗杆涡轮带动螺杆绕中心轴转动时，作为螺母的上 刀体，要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体 与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转 动，转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就和 螺杆一同转动，在设计螺杆时要注意螺距的选择，而螺距的选择是否合理非常重要，选择适当以便当螺杆转动一定角度时，使上刀体与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 自动回转刀架的传动机构示意图如图2-1所示。 自动回转刀架的工作原理： 自动回转刀架的换刀流程如图2-2所示： 数控加工中心自动换刀系统设计 6 图2-2 自动回转刀架的换刀流程 锁在自动回转刀架的换刀过程中的位置如图2-3所示： 如图示中，其中弹簧上面的为圆柱销2，弹簧下面为反靠销，两者的位置有非常重要的作用。 当刀架处于两种状态即锁紧和换刀时，两销的工作情况不同。 . 当刀架处于紧缩状态时，两销情况是，反靠销6落在反靠圆盘 7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面处于啮合状 态。要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三相异步电动机 正向转动，通过蜗杆副带动蜗杆的转动，蜗杆的转动带动与之 配合的上刀体4逐渐抬起，抬起后与下刀体4之间的端面齿慢 慢脱开；同时，上盖圆盘1也将随螺杆正向旋转，当它转过一 的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上 盖圆盘1将通过圆柱销2的转动使得上刀体4转动。 . 在上盖圆盘1、圆柱销2以及上刀体4正转过程中，反靠销6 能从反靠圆盘7的十字槽中的左侧坡中滑落出来，不会影响上 刀体4寻找刀位的正向转动。 . 当上刀体4带动磁铁转到需要的刀位时，发信号盘上对应的霍 尔元件输出低电频信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动 反转，上盖圆盘1通过圆柱销2带动上刀体4开始反转，反靠 销6就会落入反靠圆盘7的十字槽内以此以完成精定位，此时 反靠销6在反靠圆盘7的十字槽内，刀体4停止转动，开始下 降，上盖圆盘1继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销2的头 定角度约为170时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆柱销2 数控加工中心自动换刀系统设计 7 图2-3 刀架转位工程中销的位置 1-上盖圆盘 2-圆柱销 3-弹簧 4-上刀体 5-圆柱销 6-反靠销 7-反靠圆盘 部压入上刀体4的销孔内，之后，上盖圆盘1的下表面开始与 圆柱销2的头部滑动，此时上下刀体的端面齿逐渐啮合，实现 精定位，经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀 过程结束。 蜗杆副具有自锁功能，所以可以稳定的工作。 a) 换刀开始时，圆柱销2与上盖圆盘1可以相对滑动 b) 上刀体4连续转动时，圆柱销2落入上盖圆盘1槽内，上盖圆 盘1将带动圆柱销2以及上刀体4一起转动 c) 上刀体4连续转动时，反靠销6可以从反靠圆盘7的槽左侧斜 坡划出 d) 找到刀位时，刀架电动机反转，反靠销6反靠，上刀体停转， 实现粗定位 第三章 主要传动部件的设计计算 3.1蜗杆副的设计计算 本设计中的动力源是三相异步电动机，蜗杆与电动机直连，刀 架转位时，涡轮与上刀体直联，电动机额定功率是P1=120W，额定转速为n1=1500r/min，上刀体设计转速为n2=60r/min，则蜗杆副的传动比i= n1/n2=1500/60=25。刀架从转位到锁紧时要蜗杆反向工作载荷不均匀，启动时冲击较大，令蜗杆副的使用寿命为10000小时，因此对蜗杆的型号材料的选择以及齿面接触疲劳强度计算相当重要。 （1） 蜗杆类型： 数控加工中心自动换刀系统设计 8 按齿面接触疲劳强度进行计算： 蜗轮上的转矩T2： GB/T10085-1988推荐采用渐开线蜗杆（ZI蜗杆）和锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）。 本设计采用结构简单、制造方便的渐开线型圆柱蜗杆（ZI型） （2） 蜗杆副的材料 ： 蜗杆用45钢，其螺旋齿要求淬火，硬度为45-55HRC，以提 高表面耐磨性；蜗轮的转速较低，其材料主要考虑耐磨性，选用铸锡磷青铜ZCuSn10P1采用金属模铸造。 （3） 按齿面接触疲劳强度进行计算： 在计算中先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 齿面接触强度计算公式： a3KT2( ZEZPH ) （3.1）2 式中，a蜗杆副的传动中心距，单位为mm； K载荷系数； T2作用在涡轮上的转矩T2，单位为N.mm； ZE弹性影响系数，单位为MPa1/2 ； Zp接触系数； H许用接触应力，单位为MPa； 注：从上公式（3.1）中算出蜗杆副的中心距离a之后，并根 据已知的传动比i=25，查表3-3选择合适的中心局a的值，以及 相应的蜗杆，蜗轮参数。 确定各参数： 1） 确定作用在蜗轮上的转矩T2： 设蜗杆头数Z1=2，蜗杆副的传动效率=0.8。由电动机额定功率P1=120w，可以算得： P2= P1* = 120w0.8 = 96w （3.2）再由蜗杆转速n2=60r/min。求得作用在蜗轮上的转矩T2T2=9.55 P2n2 P1n2 P2= 96w T2=15280N.m = 9.55= 9.55 120?0.8 60 N.m 2） = 15.28N.m = 15280N.m (3.3) 确定载荷系数： K=KAKBKV （3.4）KA使用使用系数查表3-1取得； KB齿向载荷分布系数； KV动载系数； 数控加工中心自动换刀系统设计 9 载荷系数K： 弹性影响系数ZE： 工作载荷不均匀，启动时冲击较大，则KA取1.15 ； 工作载荷启动和停止时有变化，则KB=1.15 ； 转速不高、冲击不大可以选择 KV=1.05； K= KAKBKV = 1.151.151.05 = 1.39 K= 1.39 工作类型 载荷性质 每小时启动次 数 起动载荷 KA 均匀无冲击 <25 小 1 2550 较大 1.15 >50 大 1.2 Z ZE= 160MPa1/2 E 不均匀，小冲击 不均匀，大冲击 表3-1 使用系数KA 3）确定弹性影响系数ZE： 当铸锡磷青铜蜗杆与钢蜗杆相配合时，查有关手册得弹性影响系数 = 4） 确定接触系数Zp： 接触系 数Zp： 假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值： i = d1/a = 0.35 查表可以得到： Zp=2.9 5）确定许用接触应力H ： 160MPa1/2 Zp=2.9 根据蜗轮材料即铸锡磷青铜ZCuSn10P1、金属模铸造、蜗 杆螺旋齿面硬度大于45HRC,查表3-2，取得蜗轮基本许用应力 为： H'=268MPa ' H=268MPa 蜗杆螺旋面的硬度 蜗轮材料 铸锡磷青铜 ZCuSn10P1 铸锡锌铅青 铜 ZCuSnPb5Zn5 金属摸制造 128 ' 铸造方法 砂磨铸造 金属摸制造 砂磨铸造 45HRC 150 220 113 45HRC 180 268 135 140 表3-2铸锡青铜蜗杆的基本许用接触应力H 数控加工中心自动换刀系统设计 10 应力循环次数N： 许用接触应力H： 确定中心距a： 由于蜗杆为单头，蜗轮每转一转每个轮齿啮合次数j=1；蜗轮转速n2=60r/min；蜗杆副的使用寿命为： Lh=10000h 则应力循环次数 ： N = 60jn2LH = 6016010000 = 3.610 N 7 7 N= 3.6107 寿命系数： KHN = 许用接触应力： 8 =0.852 H= KHNH= 0.852268 MPa = 228.336 MPa 6）. 确定中心距： a1.39?15280?( 160?2.9228.336 ) 2 ' H=228.336 MPa a = 50mm mm = 44.430mm (3.5) 表3-3 普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配表 数控加工中心自动换刀系统设计 11 蜗杆的参数和尺寸: 蜗轮参数与尺寸： 取得a=50mm,蜗杆头数为Z1=2，假设模数m=1.6mm，得蜗杆分 度圆得直径d1=20mm。这时d1/a=0.4，由表3-4可以知道接触 系数Zp=2.74。 因为Zp<Zp,所以以上计算结果可以采用。 表3-4 圆柱蜗杆传动的接触系数Zp 2）蜗轮和蜗杆的参数和几何尺寸 掌握涡轮和蜗杆的基本尺寸和主要参数，算得蜗轮蜗杆 的主要几何尺寸，就可以绘制其工作图。 ）蜗杆的参数和尺寸 ： 头数 ：Z1=2 ， 模数 ：m=1.6 Z1=2 轴向齿距 : Pa=m= 1.6 = 5.027mm m=1.6 轴向齿厚 : Sa=0.5m= 0.51.6 = 2.513mm 分度圆直径 ： d1=20mm d1=20mm 直径系数 ： q=d1/m = 12.50 分度圆导程角 ：= arctan(Z1/q) = 90525 =905取齿顶高系数 ：h25 a*=1 径向间隙系数 ：c*=0.2 齿顶圆直径 ： dda1=d1+2ha*m = 20+211.6mm = 23.2mm a1= 23.2mm 齿根圆直径 ： d f1 =d1-2m(ha*+c*)=20-21.6(1+0.2)=16.16mm d2） 蜗轮参数与尺寸： f1=16.16mm 传动比i=25 模数 : m=1.6 齿数 : Z2= Z1i =50 Z2=50 分度圆直径 ： d2= mZ2=1.650mm = 80mm 变位系数 ： d2=80mm x2=a-( d1+d2)/2/m=50-(20+80)/2/1.6 =0 蜗轮喉圆直径 ： da2=d2+2m(ha*+x2)=80+21.6(1-0)mm=83.2mm da2=83.2mm 蜗轮齿根圆直径： （ 1 数控加工中心自动换刀系统设计 12 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度: 齿形系数： 表3-5 蜗轮的齿形系数YFa2 d f2 =d2-2m(ha*-x2+c*)= 80-21.6d=76.16mm f2 rg2 =8.4mm 蜗轮咽喉母圆半径： rg2 = a-da2 /z=（50-83.2/2）mm = 8.4mm （3）校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度即判别下式是否成立： F= 1.53KT2d1d2m YFa2YB F YFa2=2.34 式中 F -蜗杆齿根弯曲应力，单位为MPa； YFa2 -蜗杆齿形系数； YB -螺旋角影响系数； F -蜗轮的许用弯曲应力，单位为MPa； 由蜗杆头数Z1=2,传动比为i=25,蜗轮齿数Z2= 50 则蜗轮的当量齿数： ZV2 = Z2/cosr = 51.932 根据蜗轮变位系数X2=0,当量齿数ZV2=51.932,从表3-5中可以得到 齿形系数： YFa 2=2.34 3 数控加工中心自动换刀系统设计 13 螺旋角影响系数： 蜗轮的许用弯曲应力： 蜗轮齿根弯曲强度校核： 螺距的确定 ： 灰铸铁 HT150 蜗轮的许用弯曲应力： F 螺旋角影响系数： YB=1-140? = 1-9?05?25?140? = 0.935 YB=0.935 根据蜗轮的材料和制造方法，查表3-6得蜗轮基本许用弯曲应 力 ： H '=56MPa； 10N 6 F 蜗轮的寿命系数： KFN = 9 = 0.672 = F KFN = 560.672 MPa = 37.632 MPa； 铸造方法 砂磨铸造 金属摸制造 砂磨铸造 金属摸制造 砂磨铸造 金属摸制造 砂磨铸造 单侧工作 40 56 26 32 80 90 40 48 F =37.632 涡轮材料 铸锡磷青铜 ZCuSn10P1 铸锡锌铅青铜 ZCuSnPb5Zn5 双侧工作 29 40 22 26 57 64 28 24 MPa HT200 金属摸制造 表3-6 蜗轮的基本许用弯曲应力 将以上的参数代入 F 公式得： 2.340.935 MPa = 27.773 MPaF=27.773 20?80?1.6 MPa 可见F<F,所以蜗轮齿根弯曲强度满足要求。 3.2螺杆的设计计算 F = 1.53?1.39?15280 螺距的确定 ： 由于在刀架转位时，要求螺杆在转动约170的情况时，上刀体的端面齿与下刀体的端面齿完全脱离；在锁紧时要求上下端面齿啮合深度达2mm。 因此螺杆的螺距P应满足：P170/3602mm； 即P4.24mm，取螺距为p=6mm。 p=6mm 数控加工中心自动换刀系统设计 14 其他参数 ： 自锁性校核 ： 其他参数 ： 采用单头梯形螺杆，头数n=1，牙侧角=15，外螺纹大径（公称直径）d1=50mm，牙顶间隙ac=0.5mm。基本牙型高度H1=0.5P=3mm，外螺纹牙高h3= H1+ ac=3.5mm，外螺纹中径d2=47mm，外螺纹小径d3=43mm，螺纹部分长度为H=50mm。 自锁性能校核 ： n=1 =15 d1=50mm ac=0.5mm H1=0.5P=3mm h3=3.5mm 螺杆螺母材料均用45钢，查表3-7，取二者的d2=47mm d3=43mm 摩擦因数f=0.11；再求得 梯形螺旋副的当量摩擦角： V=arctan 蜗杆-螺母的 材料 滑动速度/(m/min) 低速 3.0 钢-青铜 612 >15 淬火钢-青 铜 钢-铸铁 612 钢-钢 低速 47 7.513 0.110.17 612 <2.4 710 12 1013 1318 0.120.15 0.060.08 fcos 6.5 摩擦因数 H=50mm 许用应力/(Pa) 1825 1118 0.080.10 表3-7 滑动螺旋副材料的许用压力P及摩擦因数f 而螺纹升角： = arctan np d2 = arctan 1?63.14?47 =2.33 小于当量摩擦角，因此满足自锁条件。 数控加工中心自动换刀系统设计 15 第四章 电气控制部分设计 4.1 硬件电路设计 自动回转刀架的电气控制部分主要包括收信电路和发信电路两大块，如图4-1所示。 1. 收信电路 上图a中，发信盘上的4只霍尔开关，都有3第一个脚接+12V电源，第二个脚接+12V地，转位时刀架台带动磁铁旋转，当磁铁对准某一个霍尔开关时，其输出端第三脚输出低电平；当磁铁离开时，第三脚输出高电平。4只霍尔开关输出的4个刀位信号T1-T4分别送到图b的4只光耦合器进行处理，处理后经过光隔离的信号送给I/0接口芯片8255的PC4-PC7。 2. 发信电路 上图中c为刀架电动机正反转控制电路，I/0接口芯片8255的PA6与PA7分别控制刀架电动机的正反转。其中KA1为正转继电器线圈， KA2为反转继电器线圈。因刀架电动机的功率只有120W，所以图d中刀架电动机与380V市电的接通可以选用大功率直流继电器，而不必采用继电器-接触器控制电路，以节省成本，降低故障率。图c中正转继电器的线圈KA1与反转继电器的一组常闭触电串联，而反转继电器的线圈KA2又与正转继电器的一组常闭触电串联，这样就形成了正转与反转的互锁电路，以防控制系统失控时导致短路现象。当KA1或KA2的触点接通380V电压时，会产生较强的火花，并通过电网影响控制系统正常工作，因此在图d中布置了3对RC阻容用来灭弧，以抑制火花的产生。 4.2 控制软件设计 在弄清楚自动回转刀架的机械结构和电气控制电路后，就可以着手编制刀架自动转位的控制软件了。对于四工位自动回转刀架来说，它最多装有四把刀具，设计控制软件的任务，就是选择任意一把刀具，让其转到工作位置。图4-2表示让1#刀转到工作位置的程序流程，2#3#刀的转位流程与1#刀相似。 数控加工中心自动换刀系统设计 16 图4-1 自动回转刀架电气控制图 a)发信盘上的霍尔元件 b)刀位信号的处理 d)刀架电动机正反转控制 d)刀架电动机正反转的实现 图4-2 换1#号刀的程序流程 数控加工中心自动换刀系统设计 17 设控制系统的CPU为AT89C51单片机，扩展8255芯片作为自动回转刀架的收信与发信控制，已知8255芯片的控制口地址为2FFFH，则基于图4-1和图4-2的编绘程序清单如下： T01： MOV DPTR,#2FFEH ；指向8255的PC口 MOVX A,DPRT ；读取PC口内容 JNB ACC.4,TEND ；测试PC4=0？若是，则 MOV DPRT,#2FFCH YT01： MOVX A,DPTR JB ACC.4,YT01 CALL DE20MS YT11： JB ACC.4,YT11 CALL DE20MS YT21： JB ACC.4,YT21 MOV DPTR,#2FFCH MOVX A,DPTR SETB ACC.6 MOVX DPRT,A CALL DE150MS CLR ACC.7 MOVX A,DPRT CLR ACC.6 SETB ACC.7 MOVX DPTR,A CALL DE20MS MOVX A,DPTR MOVX A,DPTR SETB ACC.7 说明1#已在工作位置，程序转到TEND ；指向8255的PA口地址；读取PA口锁存器内容 ；令PA6=0，刀架电动机正转有效 ；令PA7=1，刀架电动机反转无效 ；刀架电动机开始正转 ；延时20ms ；指向8255的PC口 ；读取PC口内容 ；PC4=0吗？即1#刀转到工作位置了吗？ ；延时20ms ；指向8255的PC口 ；第二次读取PC口内容 ；PC4=0？ ；延时20ms ；指向8255的PC口 ；第三次读取PC口内容 ；PC4=0？ ；指向PA口 ；读取PA口锁存器内容 ；令PA6=1，刀架电动机正转无效 ；令PA7=1，刀架电动机反转无效 ；刀架电动机停转 ；延时150ms ；令PA7=0，刀架电动机反转有效 MOV DPTR,#2FFEH MOV DPTR,#2FFEH MOV DPTR,#2FFEH 数控加工中心自动换刀系统设计 18 SETB ACC.6 ；令PA6=1，刀架电动机 正转无效 MOVX DPRT,A ；刀架电动机开始反转 CALL DELAY ；延时设定的反转紧锁时 间 SETB ACC.6 ；令PA6=1，刀架电动机 正转无效 SETB ACC.7 ；令PA7=1，刀架电动机 反转无效 MOVX DPRT,A ；刀架电动机停转 TEND：RET ；换1#刀结束 第五章 常规故障分析与排除 5.1刀架不能启动 （1）机械方面的原因： 刀架预紧力过大，当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力的时候时可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动，这种现象的出现，可以确定刀架不能启动的原因是由于预紧力太大，可以通过调小刀架夹紧电流排除它。 刀架机械内部卡死。当从蜗杆端部转动时，顺时针方向转不动，其原因是机械卡死，首先检查夹紧装置的反靠定位销是否处于反靠棘轮槽内，若在则需要将反靠棘轮与蜗杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接。其次，检查主螺母是否锁死，如果锁死，则应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转键研死，此时拆开，观察实际情况，加以润滑处理。 （2）电气方面的原因： 电源不通，电机不转。 检查熔芯是否完好，电源开关是否接通良好，开关位置是否准确。用万用表检测电容时，电压值是否在规定的范围内，可通过更换保险、调整开关位置，使接通部件接触良好。此外，电源不通的原因还可以考虑刀架的控制器断线，刀架内部断线，电刷式霍尔元件位置发生变化，导致不能正常通断。 电源通，电机反转。 可以确定为电动机相序接反。通过检查线路，变换相序。 手动换刀正常，机控不换刀。 应重点检查微机与刀架控制器的引线、微机I/O接口及刀架到位回答信号。 数控加工中心自动换刀系统设计 19 5.2 刀架连续转动、到位不停 由于刀架能连续转动，所以机械方面的故障可能性较小，主要从电气方面检查： （1）检查刀架到位信号是否发出，如果没有到位信号则是发信盘故障。此时可以检查：发信盘弹性触头是否磨损、发信盘地址线是否断路或是否有接触不良和漏接。是否需要更换弹性片触头或重修，针对其线路中的，继电器接触情况、线路连接情况相应的进行线路故障排除。 （2）当仅出现某号刀不能定位时，则一般是由于该号刀线路出现问题。 5.3刀架越位过冲或转不到位 刀架越位过冲故障的主要原因是后靠装置不起作用。 （1）刀架越位过冲的机械原因可能性较大。主要是后靠装置不起作用，首先检查定位销是否灵活，弹簧是否疲劳，此时应修复定位销使其灵活或更换弹簧。 （2）检查后靠棘轮于蜗杆连接是否断开，若断开，需要更换连接销。若此现象还存在，则可能是由于刀具太长太重，应该更换弹性模量稍大的定位销弹簧。 （3）出现刀架运行不到位（有时中途位置突然停止），主要是由于发讯盘触点与弹性片触点错位，即刀位信号胶木盘位置固定偏移所致。此时应重新调整发讯盘与弹性片触头位置并固定牢靠。 （4）若忍不能解决故障，则可能是发讯盘夹紧螺母松动，造成位置移动。 5.4 刀架不能夹紧 出现该故障，首先检查夹紧开关位置是否固定不当。并调整到正确位置；其次用万用表检查相应线路继电器是否能正常工作，触点接触是否可靠。还可以检查内部机械配合