基于plc的气动换刀装置设计

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1、万方数据50液压与气动2009年第1期基于PLC的气动换刀装置设计许为民DesignofthePneumaticToolChangeSystemBasedonPLCXUWd．min(江苏信息职业技术学院，江苏无锡214153)摘要：根据加工中心自动换刀装置的动作要求，确定实施方案，并完成气动系统和PLC控制系统的设计。关键词：自动换刀装置；气动系统；PIE控制中图分类号：THl38文献标识码：B文章编号：1000-4858(2009)01-0050-03引言在加工中心中，为了实现全自动加工，除数控系统外，还需要配备液压和气动装置等来完成自动运行功能，如自

2、动换刀装置，它是加工中心上必不可少的部分，自动换刀装置的换刀时间和可靠性直接影响到整个加工中心的质量。本文介绍的换刀系统通过气压传动来传递动力。通过PIE来控制换刀的各个动作。气压传动作为一种易于推广普及的实现工业自动化的应用技术，其气源容易获得，环境污染小，工作速度快，动作频率高，工程实现容易。PIE是一种功能强、编程简单、可靠性高的自动控制产品，两者在工业生产上都得到了广泛的应用。用气动自动化控制技术实现生产过程自动化，是工业自动化的一种重要技术手段，也是一种低成本自动化技术。1气动换刀工作过程如图l所示为加工中心上常用的转盘式自动换刀装置结构示意图

3、。当发出换刀指令后，主轴准停，主轴向上滑动，退至换刀点，实现主轴定位；接着机械手顺时针转动90。，两手爪分别抓住刀库中和主轴上的刀图1转盘式自动换刀装置柄，当机械手抓住主轴刀具的刀柄后，刀具的自动夹紧机构松开刀具，机械手拔刀，同时拔出两把刀具，接着向主轴锥孔吹气，吹走可能残留在主轴锥孔中的铁屑，接着机械手反转1800，交换两刀具的位置，然后机械手插刀，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具，最后机械手复位。2气动系统设计气动原理图如图2所示，该气动系统主要实现主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气和插刀动作。机械手的回转运动通过气缸活塞带动齿轮齿条传动来实现，并且通过活塞的

4、不同行程来保证机械手臂的不同回转角度。而为了保证主轴的刚性和定位精度，主轴定位则通过丝杠螺母传动来实现。压缩空气由气源通过电磁换向阀等供给气缸和吹气口，电磁阀主要采用二位五通双电控电磁阀，可避免在动作过程中因突然断电造成的机械部件冲击损伤；为了调节气缸或气流的速度，在进气口或排气口设置了单向节流阀；为了控制气缸到达行程终点时发出相应的信号来完成预定的动作，气缸采用了磁性气缸，分别用磁性传感器来控制气缸的工作行程，而主轴的定位采用了电容式接近开关来控制。3PLC控制设计根据本气动系统的特点和预定的动作可知，有9个行程开关信号的输入和换刀指令发出的1个信号的

5、输入以及9个电磁铁的输出，现选用三菱Fx州．XX可编程控制器。PIE控制系统的I／O地址分配表如表l所示。收稿日期：2008-09-16作者简介：许为民(19r70一)，男，江苏无锡人，讲师，主要从事机械制造的教学与研究工作。万方数据2009年第1期液压与气动51表1VO地址分配表图2气动换刀系统原理图输入部分地址符号说明X000指令发出换刀信号X00lCl主轴定位X002B1气缸A退回位置X003B2气缸A伸出位置X004B3气缸B退回位置xI∞5B4气缸B伸出位置X006B5气缸C退回位置)彻B6气缸C伸出位置XOl0R7气缸D退回位置XOll髓气缸

6、D伸出位置输出部分地址符号说明Y000YAl控制吹气电磁阀Y00lYA2控制缸A伸出Y002YA3控制缸A缩回Y003YA4控制缸B伸出Y004YA5控制缸B缩回Y005YA6控制缸C伸出Y006、蜩控制缸C缩回砌YA8控制缸D伸出YolOYA9控制缸D缩回与之对应的PLC硬件接线图如图3所示。舳。位l·叫叫髻{挈{挈{喾{譬{挈{譬{lXOXIX2X3X4X5X6X7X10XllCOMFXm-)o(Y0YlY2Y3Y4Y5Y6Y7Y10COM辛树木槲一⋯图3PILe硬件接线图编制的换刀系统的PLC控制程序如图4所示。该程序采用吼指令的设计方法。吼指令是

7、Ⅸ：。系列PLc为编制顺序控制程序而专门设计的步进梯形指令，步、转换和动作是组成SFC的三大要素。STL指令的操作元件是编号s0一s499的状态寄存器(S0一s9用于初始步)。转换条件满足时，代表下一步序的状态寄存器被置位，代表当前步序的状态寄存器自动复位。U黄广骅x92¨?24嵩{38xQQ3，q口T：10S2l’。”“o^上XQQ5，。。，：5s2．2”哺川：8x9Q7，。Pt：10s．2．3叫。嗡刚：Z3XOX004‘1”118S24—1。。。‘3EI：3l；3X．OJl．。。，：}6$。25叫。。SEI!}8$26。1。-3cll’：llxQQ4

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