1、貴州航天職業(yè)技術(shù)院 畢 業(yè) 設(shè) 計題 目： XK715D立式數(shù)控銑床防護門的自動化改造 系 別： 機械工程系專 業(yè)： 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護班 級： 2013級學(xué)生姓名： 李開宇學(xué) 號： A133GZ指導(dǎo)教師： 韋泰敢摘 要數(shù)控機床防護門是對機床操作者的安全防護裝置，在數(shù)控機床的輔助裝置中是一個不可或缺的配置。本論文針對XK715D立式數(shù)控機床防護門進行了改進，該機床防護門體積較大，并且出廠配置時為手動控制，這給操作人員帶來了很大的勞動強度，操作起來存在安全隱患。本次改造主要分為兩部分：機械改造和電氣改造。機械改造部分主要包括氣缸，電氣元件的選型和調(diào)試等。電氣改造部分包括PMC程序設(shè)計和報警提示制

2、作等，也是本次改造的核心部分。經(jīng)過本次改造后機床將實現(xiàn)自動化控制，減輕操作人員的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。增加互鎖裝置和報警提示。提高機床操作人員的安全系數(shù)。關(guān)鍵詞：機床防護門 數(shù)控改造 立式銑床 自動門 目 錄前 言1第一章 XK715D銑床的概述21.1 數(shù)控銑床的簡述21.1.1數(shù)控系統(tǒng)21.1.2立式數(shù)控銑床21.1.3 XK715D簡介21.2 立式數(shù)控機床的防護裝置21.2.1 數(shù)控機床防護罩的作用21.2.2 數(shù)控機床防護裝置的分類3第二章 XK715D銑床防護門的自動化改造42.1 XK715D銑床防護門的改造背景42.1.1 XK715D機床防護門現(xiàn)狀42.1.2 機床防護門改

3、造后的優(yōu)勢42.2 XK715D銑床防護門的改造要求42.2.1 機械部分的改造要求42.2.2 電氣部分的控制要求42.3 設(shè)計方案42.3.1機床自動門常見控制方法及方案采納42.3.2 設(shè)計方案簡述5第三章 XK715D銑床防護門的機械及氣路設(shè)計63.1 氣壓傳動及特點63.1.1 氣壓傳動63.1.2 氣壓傳動的特點63.2 氣缸及控制元件的選型63.2.1 氣缸的分類63.2.2 磁偶無桿氣缸73.2.3 磁偶無桿氣缸的特點73.3.4 元器件清單73.3 氣路控制原理83.3.1 電磁閥換向控制原理83.3.2 氣缸減速控制83.4 安裝步驟103.4.1 防護門傳動原理103.4

4、.2安裝前準備103.4.3 定位孔的確定103.4.4 氣缸的安裝10第四章 XK715D銑床防護門的電氣部分設(shè)計114.1 主電源及控制電路設(shè)計114.1.1 電路設(shè)計114.1.2 電氣元件選型114.2 外部連線設(shè)計134.2.1手動方式控制原理134.2.2 PMC輸入信號原理圖134.2.3 自動控制原理134.2.4 PMC輸出信號原理圖134.3 PMC程序設(shè)計144.3.3 確定剩余I/O地址144.3.4 PMC流程圖164.3.5 I/O地址分配表174.3.6PMC程序174.4 報警信息設(shè)計194.4.1 報警信息的分類194.4.2 強制開門報警信息的設(shè)置19致 謝

5、21參考文獻22前 言數(shù)控機床是現(xiàn)代機械工業(yè)的重要設(shè)備，也是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)裝備，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床也得到了飛速的發(fā)展。在工業(yè)領(lǐng)域中起到了非常重要的作用，數(shù)控機床的應(yīng)用因此十分的廣泛應(yīng)用。機床操作工也成為了一個新興熱門的職業(yè)，機床操作時存在很大的安全隱患，機床在工作時工件或刀具高速旋轉(zhuǎn)，數(shù)控機床的運動軌跡是由編程人員控制的，一旦出現(xiàn)錯誤則會出現(xiàn)撞機等安全事故，在機床防護門未關(guān)閉嚴實的情況下，工件或刀具很容易飛出機床工作區(qū)域發(fā)生安全事故，嚴重則會危及到機床附近人員的生命安全。數(shù)控機床防護門是對機床操作者的安全防護裝置，在數(shù)控機床的輔助裝置中是一個不可或缺的配

6、置。目前國內(nèi)很大部分機床廠家生產(chǎn)的機床是手動拉門，這種結(jié)構(gòu)的機床安全們對操作人員來說是一個很大的負擔(dān)，長時間工作易產(chǎn)生疲勞，降低工作效率。同時也有很多潛在的安全隱患，手動防護門關(guān)門時沒有鎖緊安全裝置，當機床發(fā)生事故時工件有撞開防護門的危險。本畢業(yè)設(shè)計針對XK715D立式數(shù)控銑床防護門進行自動化改造，改造后機床防護門可通過程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，使用操作面板按鈕進行手動控制，從而降低操作人員的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。并對關(guān)門后一直處于鎖緊狀態(tài)，并對強制開門的情況設(shè)置報警。大大提高了機床的安全性，避免工傷事故的發(fā)生。在機床自動門改造中有一定參考價值。第1章 XK715D銑床的概述1.1 數(shù)控銑床的簡述1

7、.1.1數(shù)控系統(tǒng)“CNC”是英文Computerized Numerical Control的縮寫。數(shù)控機床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上，然后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。1.1.2立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床是數(shù)控銑床重數(shù)量最多的一種，主體部分主要由底座、立柱、鞍座、工作臺、主軸箱等部件組成，其中主體的五大件均采用高強度優(yōu)質(zhì)鑄件且樹脂砂造型，組織穩(wěn)定，確保整機有良好的剛性和精度的

8、保持性。三軸導(dǎo)軌副均采用高頻淬火及貼塑導(dǎo)軌組合，保證機床運行精度、降低磨擦阻力及損耗，三軸傳動系統(tǒng)由精密滾珠絲桿及伺服系統(tǒng)電機構(gòu)成，并配有自動潤滑裝置。1.1.3 XK715D簡介XK 715D立式數(shù)控銑床主要用于中小型零件模具等多品種加工，工件一次裝夾后，可自動高效、高精度的連續(xù)完成銑、鉆、鏜、鉸等工序。該機床主要構(gòu)件剛度高，主軸轉(zhuǎn)速恒功率范圍寬，低轉(zhuǎn)速扭矩大，可進行強力切削。主軸軸承采用進口軸承，主軸運轉(zhuǎn)時精度高、噪聲低、震動小、熱變形小。如圖1-1圖1-1 XK715D機床技術(shù)參數(shù)見表1-1。型號工作臺尺寸mm工作臺X向行程mm工作臺Y向行程mm工作臺Z向行程mm工作臺最大承重kg主軸最

9、高轉(zhuǎn)速r/min數(shù)控系統(tǒng)電源額定電壓XK75D1200*52088050061010008000FANUC 0i Mate-MODEL CAC380V表1-1 XK715D數(shù)控銑床技術(shù)參數(shù)1.2 立式數(shù)控機床的防護裝置1.2.1 數(shù)控機床防護罩的作用數(shù)控機床防護裝置按防護的對象可分為外防護和內(nèi)防護。外防護的作用是從人機工程學(xué)的角度出發(fā)，以操作者的人身安全為本，對數(shù)控機床設(shè)置安全防護裝置。如防護罩、防護屏、封閉式裝置等都是通過物體障礙方式防止人或人體部分進入危險區(qū)，或阻止機床加工過程中的飛濺物，將人隔離在危險區(qū)之外的裝置，不同的數(shù)控機床的外防護的形式也是千差萬別的。內(nèi)防護的作用是針對數(shù)控機床內(nèi)部

10、的零部件進行防水、防腐蝕、防振動及防磨損而設(shè)置的裝置，以此，保證數(shù)控機床所需的高精度、高可靠性的要求。1.2.2 數(shù)控機床防護裝置的分類（1）全封閉防護是指防護罩在空間上對機床主體進行全方位包絡(luò)以較好地實現(xiàn)防護罩的功能。由于數(shù)控機床的效率高，一般都采用大流量與高壓力的冷卻和排屑措施，機床的運動部件也采用自動潤滑裝置，為了防止切屑與冷卻液飛濺，避免潤滑油外泄，將機床做成全封閉結(jié)構(gòu)，只在工作區(qū)處留有可以自動開閉的門窗，用于觀察和裝卸工件，這樣就實現(xiàn)了機、電、液一體化結(jié)構(gòu)，從而減少機床占地面積，又便于操作管理，全封閉防護一般應(yīng)用在對中小型數(shù)控機床的防護中。（1）半封閉防護是指防護罩在空間上為機床的某

11、些運動部件留出其運動空間，或者考慮到工件尺寸、有利于觀察以及防護罩生產(chǎn)經(jīng)濟性等因素，對機床主體或部件作部分的包絡(luò)。也即將機床的主機進行相應(yīng)的外防護，以防切屑與冷卻液飛濺及不安全因素的發(fā)生，而對數(shù)控機床輔助設(shè)備沒有設(shè)置任何防護的措施，半封閉的數(shù)控機床占地面積小，其優(yōu)勢是生產(chǎn)成本經(jīng)濟，所以經(jīng)濟類型的數(shù)控機床常采用此種防護類型。第2章 XK715D銑床防護門的自動化改造2.1 XK715D銑床防護門的改造背景2.1.1 XK715D機床防護門現(xiàn)狀XK715D銑床的防護門體積大比較笨重，這種結(jié)構(gòu)的機床安全們對操作人員來說是一個很大的負擔(dān)，長時間工作勞動強度大，工作效率。長時間疲勞工作存在很多潛在的安全

12、隱患，該防護門關(guān)門時沒有鎖緊安全裝置，當機床發(fā)生事故時工件有撞開防護門的危險。2.1.2 機床防護門改造后的優(yōu)勢改造后機床防護門通過程序或按鈕控制，能減輕操作人員的勞動強度，在加工程序中插入開關(guān)門指令，節(jié)省了加工時間，不在機床附近時也可通過觀察防護門的裝泰判斷零件是否加工完成，提高了生產(chǎn)效率。機床安全門是用氣缸推動開啟和關(guān)閉，在使用過程中運行穩(wěn)定高效，關(guān)門時氣缸推動防護門關(guān)閉并自鎖，安全可靠，降低了安全事故發(fā)生的概率。機床安全門自動化改造是符合機床加工要求和安全生產(chǎn)要求的裝置，成本底，經(jīng)久耐用，安全性良好。2.2 XK715D銑床防護門的改造要求2.2.1 機械部分的改造要求XK715D銑床的

13、防護門為側(cè)滑式，體積大比較笨重，門寬度為1150mm，關(guān)門時右側(cè)是CNC裝置。門在移動的過程中慣性大，開關(guān)門時速度不宜過快，以防與機床防護罩和CNC裝置發(fā)生碰撞，影響機床運行的穩(wěn)定性。機械方面設(shè)計要求如下：(1)在運行過程中平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。(2)開關(guān)門接近到位時減速緩慢關(guān)門。(3)開關(guān)門運行平穩(wěn)，節(jié)能。2.2.2 電氣部分的控制要求電氣部分是機床防護門動作控制的核心部分，使用信號和PMC控制，機床動作必須符合機械部分涉及的要求。當機床在運行狀態(tài)且關(guān)門時應(yīng)添加互鎖結(jié)構(gòu)，設(shè)置相應(yīng)的報警提示，確保安全第一的原則。具體要求如下：（1）當機床防護門關(guān)閉和打開的過程中，控制節(jié)流閥接通時間合理，達到減速開

14、關(guān)門的效果。（2）機床在自動方式下關(guān)門兩秒后強制打開防護門時產(chǎn)生機床報警。（3）自動方式下使用M11和M10代碼控制開關(guān)門。（4）手動方式使用單鍵交替控制，按一次自動門按鈕關(guān)門，再按一次開門。2.3 設(shè)計方案2.3.1機床自動門常見控制方法及方案采納1. 齒輪傳動控制 通過交流接觸器的吸合和斷開控制電動機的正反轉(zhuǎn)帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動齒條移動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成為直線運動，將齒條來回移動的力傳遞到防護門，實現(xiàn)開關(guān)門功能。齒輪傳動動作平穩(wěn)，但機械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故障率較高，潤滑保養(yǎng)成本高。所以不采納此方案。2. 皮帶傳動 皮帶傳動能夠生產(chǎn)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動，將力從一個傳動輪傳導(dǎo)到另外一個上面。通過電機正反

15、轉(zhuǎn)帶動皮帶旋轉(zhuǎn)，皮帶將力傳遞到防護門來回移動。機床在工作過程中振動幅度大、油污等雜質(zhì)較多，易發(fā)生皮帶打滑和出軌的現(xiàn)象，故障率偏高。同時電機轉(zhuǎn)速較高，減速控制復(fù)雜、成本高。所以不采納此方案。3. 螺桿傳動 螺旋傳動是靠螺旋與螺紋牙面旋合實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動與直線運動轉(zhuǎn)換的機械傳動。將螺桿正反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向力傳遞到防護門，控制防護門的來回移動。螺旋傳動時傳遞速度慢，但扭矩力大，容易發(fā)生夾傷等安全事故，效率低，能耗大。所以不采納此方案。4. 單作用彈簧復(fù)位氣缸傳動 通過氣缸的伸出和縮回控制防護門的來回移動，氣缸一端由壓縮空氣驅(qū)動，另一端與大氣連通，復(fù)位靠彈簧驅(qū)動。單作用氣缸使用彈簧復(fù)位，在氣缸伸出的同時會被彈

16、簧抵消一部分推力，這種氣缸前進時的驅(qū)動力會被彈簧抵消一部分，一般單作用彈簧復(fù)位氣缸行程不能太長。所以不采納此方案。5. 雙作用氣缸傳動 通過氣缸兩端的進氣和出氣控制活塞的來回移動，帶動自動門進行開門或關(guān)門。雙作用氣缸在作迅速、反應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、管路不易堵塞，維修保養(yǎng)方便，成本低，在工業(yè)控制中應(yīng)用十分廣泛。所以采納此方案。2.3.2 設(shè)計方案簡述使用電磁閥控制氣缸伸出和縮回，氣缸推動防護門的打開和關(guān)閉。操作面板按鈕發(fā)送輸入信號到PMC經(jīng)過程序運算后輸出24V接通中間繼電器。中間繼電器常開觸頭接通電磁閥線圈，機床門關(guān)閉，中間繼電器失電時防護門打開。開關(guān)門減速利用進氣節(jié)流減速，氣缸伸出到減速點和開關(guān)

17、門極限位置使用霍爾磁感應(yīng)器判斷。當快速開關(guān)門觸發(fā)限速信號時關(guān)閉快速進氣電磁閥接通單向節(jié)流閥達到減速效果。如圖2-1圖2-1 方案設(shè)計效果第3章 XK715D銑床防護門的機械及氣路設(shè)計3.1 氣壓傳動及特點3.1.1 氣壓傳動氣壓傳動是以壓縮空氣為介質(zhì)來進行能量與信號的傳遞，利用空氣壓縮機將電動機或其他原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過執(zhí)行元件把空氣壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運動并對外作功。3.1.2 氣壓傳動的特點相對液壓和液力系統(tǒng)相比較，啟動系統(tǒng)有如下優(yōu)點：（1）以空氣為工作介質(zhì)，來源方便，用后排氣處理簡單，不污染環(huán)境（2）由于空氣

18、流動損失小，壓縮空氣可集中供氣，適宜遠距離輸送。（3）與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、管路不易堵塞，且存放不存在變質(zhì)、補充和更換等問題。（4）空氣具有可壓縮性，啟動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護，使用安全。（5）工作環(huán)境適應(yīng)能力強，可使用與易燃易爆等危險場合。氣壓傳動系統(tǒng)的主要缺點如下：（1）因工作壓力一般為0.4-0.8MPa，氣動輸出力較小。(2)因工作介質(zhì)自身不具有潤滑性，使用時需進行潤滑保養(yǎng)。(3)氣動系統(tǒng)排氣噪聲大。3.2 氣缸及控制元件的選型3.2.1 氣缸的分類氣缸的種類很多，分類的方法也不同，一般可按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向、結(jié)構(gòu)特征和安裝形式來分類。也可按照尺

19、寸來分類，通常將缸徑為2.5-6mm的氣缸稱為微型氣缸，8-25mm分為小型氣缸，32-320mm為中型氣缸，大于320mm的為大型氣缸。安安裝方式分可分為對那個時氣缸和擺動式氣缸。按潤滑方式分類可分為給油氣缸和不給油氣缸兩種按驅(qū)動方式分為單作用氣缸和雙作用氣缸兩種。3.2.4 氣缸規(guī)格的選擇 氣缸壓力計算公式：F=P*A-f；F為氣缸輸出力；P為工作氣壓；A為氣缸活塞截面積。忽略摩擦系數(shù)，那么氣缸的活塞輸出力只要大于等于該物體的重力即可。推動防護門的力為70N（實測數(shù)值）。無感氣缸的有效輸出力F1為85%，即輸出力F=F1/85%?，F(xiàn)場工作壓力最低為0.45MP即P=4.5Kg/CM2。根據(jù)

20、公式計算出A1.82CM2。根據(jù)圓的面積計算公式計算出缸徑D等于1.6CM。為保險起見，通常選擇比理論值大的氣缸，故選擇25MM缸徑氣缸。3.2.2 磁偶無桿氣缸在氣動系統(tǒng)中為執(zhí)行元件?？捎糜谄?、地鐵及數(shù)控機床的開閉門，機械手坐標的移動定位，無心磨床的零件傳送、組合機床進給裝置以及自動線送料等?；钊ㄟ^永磁環(huán)帶動缸體外部的移動滑塊做同步運動。其工作原理是在活塞上安裝一組高強磁性的永磁環(huán)，磁力線通過薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環(huán)作用，使兩組磁環(huán)磁性相反，有很強大的吸力。當活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推動時，則在磁力作用下，帶動缸筒外的磁環(huán)一起移動。如圖3-1導(dǎo)向桿永磁環(huán)底座氣缸底座滑塊圖3-1 磁偶無桿

21、氣缸結(jié)構(gòu)3.2.3 磁偶無桿氣缸的特點（1）安裝尺寸小，軸向作業(yè)空間大，比標準氣缸更節(jié)省空間。（2）磁偶無桿氣缸沒有活塞桿，活塞完全與外部隔離，不易吸入吸入灰塵雜質(zhì)。發(fā)生漏氣的情況。（3）磁耦無桿氣缸可生產(chǎn)超長行程規(guī)格，滿足長行程使用場合需要。（4）磁耦型外形較小，兩頭帶有安裝螺紋和螺母，安裝方便。3.3.4 元器件清單 見表3-1。表3-1 元器件選型清單名稱詳細信息名稱詳細信息磁偶無桿氣缸品牌：廣方型號：QGCW-SA-25*1200理論作用力：340N工作壓力：6-6.3Kg使用溫度范圍：-10至80度最大行程：2000mm二位五通電磁閥品牌：神馳氣動型號：SNS210-08額定電壓：A

22、C220V額定電流：3.5A使用壓力范圍：0.150.8Mpa接管口徑：進氣=出氣=PT1/4二位二通電磁閥品牌：神馳氣動型號：3V1-06額定電壓：AC220V額定電流：3.5A使用壓力范圍：0.150.8Mpa接管口徑：進氣=出氣=PT1/8節(jié)流閥品牌：神馳氣動型號：JSC8-02種類：快速接頭耐壓：1.0MPa使用壓力范圍：0.150.8Mpa材質(zhì)：銅3.3 氣路控制原理3.3.1 電磁閥換向控制原理氣缸往返運動通過二位五通電磁閥切換，電磁閥線圈得電后工作口14接通，氣缸開始充氣，排氣孔23接通，防護門關(guān)閉。當電磁閥失電時，閥芯復(fù)位，工作口12接通，排氣孔45接通，機床防護門打開。二位五

23、通電磁閥原理圖如圖3-2圖3-2 二位五通電磁閥原理圖3.3.2 氣缸減速控制氣缸減速可通過進氣節(jié)流和排氣節(jié)流控制。如圖3-3是用過排氣節(jié)流的方法進行調(diào)節(jié)氣缸的速度原理圖?；钊斐鰷p速原理：當氣壓通過電磁閥5再通過電磁閥1進入氣缸A端，B端空氣通過電磁閥4排出，氣缸快速伸出，當氣缸感應(yīng)到減速信號后斷開電磁閥4，氣體經(jīng)單向過節(jié)流閥3，氣缸開始減速，活塞到達B端，感應(yīng)到到位信號時復(fù)位。氣缸縮回時的減速控制：當電磁閥5得電時，氣體通過電磁閥4進入氣缸B端，A端氣體通過電磁閥1排出，氣缸快速縮回，感應(yīng)到縮回減速信號時，斷開電磁閥1，氣體從單向節(jié)流閥2排出，氣缸縮回時開始減速。1 開門減速電磁閥 2 開

24、門單向節(jié)流閥 3 關(guān)門單向節(jié)流閥 4 關(guān)門減速電磁閥 5 快速開關(guān)門電磁閥 A 氣缸縮回 B 氣缸伸出圖3-3 氣缸減速控制原理圖3.4 安裝步驟3.4.1 防護門傳動原理將磁偶氣缸的底座與機床罩子相連接，滑塊與防護門側(cè)面相連，當磁偶無桿氣缸一端進氣時推動滑塊向另一端移動，防護門同步移動。3.4.2安裝前準備安裝之前首先應(yīng)將機床斷電，機床罩子打掃干凈，確保各安裝面無異物,做好安裝過程中的防護措施。安裝時需準備工具：M6內(nèi)六角、十字起、手電鉆等。3.4.3 定位孔的確定正確的定位決定自動防護門的運行效果，安裝錯位可能導(dǎo)致防護門在關(guān)閉或開啟時出現(xiàn)縫隙或超行程，機床罩子受力過大可能會導(dǎo)致變形。安裝時

25、將氣缸滑塊移至左端極限位置，并留有調(diào)節(jié)余量。機床門保持關(guān)閉狀態(tài)，氣缸底座放置在機床罩子頂端，滑塊與防護門的側(cè)面貼合，做好氣缸底座和滑塊的螺栓孔位置標記，根據(jù)標記位置鉆好安裝定位孔。3.4.4 氣缸的安裝氣缸部分和機床部分用M6螺栓連接。安裝時需確定各安裝面無異物，有異物會發(fā)生影響防護門與氣缸的平行度。磁性接近開關(guān)支架用螺釘固定在氣缸兩端，在移動過程中檢查磁性接近開關(guān)與氣缸滑塊是否發(fā)生干涉，發(fā)生干涉時應(yīng)調(diào)節(jié)磁性開關(guān)感應(yīng)距離。安裝完成后在氣缸及導(dǎo)向桿表面涂上潤滑脂，保證運行時的潤滑和防銹。手動開關(guān)門，檢查是否開關(guān)門到位，有無卡頓或移動阻力過大的現(xiàn)象，如有此類現(xiàn)象發(fā)生，檢查氣缸與防護門水平方向和垂直

26、方向的平行度，適當調(diào)節(jié)氣缸的安裝角度進行解決。安裝效果圖3-43-4 安裝示意圖第4章 XK715D銑床防護門的電氣部分設(shè)計4.1 主電源及控制電路設(shè)計4.1.1 電路設(shè)計原XK715D銑床控制電源包含空開、變壓器、開關(guān)電源等元件。L1/L2號輸入兩相380V交流電源，經(jīng)過變壓器后輸出220A/220B號為220V交流電。220V交流電為機床防護門改造主電源，為電磁閥線圈和直流控制回路供電。220V交流電進入開關(guān)電源后輸出10/11號為24V直流電源，24V直流電源為PMC中間繼電器等提供電源。如圖4-1在原有電路基礎(chǔ)上進行增加中間繼電器，電磁閥等原件。主電路220V交流電來自控制變壓器，經(jīng)過

27、中間繼電器常開觸頭為電磁閥線圈提供額定電壓。經(jīng)過PMC運算后輸出Y信號到I/O單元，I/O單元輸出24 V中間繼電器線圈得電，中間繼電器常開觸頭閉合，電磁閥線圈得電后使氣路接通，推動機床防護門做開關(guān)門和減速的動作。圖4-1 主電源電路4.1.2 電氣元件選型1.中間繼電器如圖4-2品牌：歐姆龍型號：MY4N-CR-J類型：內(nèi)置CR元件額定電壓：DC24V額定電流：36.9mA觸點最大開關(guān)電壓：AC250V最大開關(guān)電流：5A最小容許負載：1mA，DC5V圖4-2 中間繼電器2.導(dǎo)線如圖4-3品牌：遠東電纜型號：RV 0.75平方額定電壓：AC300V500V額定電流：4-8A長度：2m(機床實際

28、測量）功率計算電流公式：功率除以電壓=電流：即：P/U=I；電磁閥率為3W，額定電壓為220V。即0.003/220=1.36。而每平方毫米銅線承載電流范圍4-8A，所以選用0.75平方的銅線即可。圖4-3 導(dǎo)線4.2 外部連線設(shè)計4.2.1手動方式控制原理（1） 按鈕輸入控制 按下自動門按鈕時，X11.0信號經(jīng)過扁平電纜線傳輸?shù)讲僮髅姘錓/O模塊，I/O單元從I/O LINK 線纜傳輸?shù)絀/O單元，經(jīng)過I/O LINK線纜輸入到PMC，經(jīng)過PMC處理后通過I/O LINK線纜將Y7.0信號輸送到I/O單元，I/O單元分別將Y信號輸送到操作面板I/O模塊和分線盤，點亮自動門指示燈，吸合中間繼電

29、器，使相應(yīng)的電磁閥線圈得電。（2） 電磁接近開關(guān)輸入信號 電磁接近開關(guān)感應(yīng)到信號被觸發(fā)時，X信號通過CB107輸入到I/O單元，I/O單元通過I/O LINK線纜將信號傳送給PMC，PMC經(jīng)過處理后發(fā)生相應(yīng)的動作。4.2.2 PMC輸入信號原理圖如圖4-4。圖4-4 PMC輸入信號原理圖4.2.3 自動控制原理在自動或MDI或自動方式下，在CNC輸入M11/M10指令，按下循環(huán)啟動按鈕時，F(xiàn)7.0接通，對M指令進行譯碼，譯碼后通過R地址將信號傳送到PMC，PMC處理后輸出Y地址，傳輸方式與手動方式輸出相同。4.2.4 PMC輸出信號原理圖如圖4-5。圖4-5 PMC輸出信號原理圖4.3 PMC

30、程序設(shè)計4.3.1 控制要求按下自動門按鈕或執(zhí)行M11指令時，接通關(guān)門電磁閥防護門快速關(guān)閉，觸發(fā)到減速關(guān)門信號時，接通減速電磁閥低速關(guān)門，觸發(fā)關(guān)門到位信號2秒后斷開減速關(guān)門電磁閥，此時機床防護門處于關(guān)閉狀態(tài)，強制開門產(chǎn)生2011號報警，松開防護門時，報警解除。再次按下自動門按鈕或執(zhí)行M10指令時，接通開門電磁閥機床快速開門，觸發(fā)開門減速信號時，接通減速開門電磁閥，機床低速關(guān)門，關(guān)門到位2秒后斷開減速開門電磁閥，機床防護門處于關(guān)閉狀態(tài)。4.3.3 確定剩余I/O地址剩余I/O地址可以通過查看PMC地址分配表如圖4-6、圖4-7。結(jié)合根據(jù)機床廠家提供的電氣原理圖和配電柜分線盤空位進行確定。自動門按

31、鈕可通過PMC狀態(tài)表結(jié)合機床操作面板剩余備用按鍵查找，找到備用按鍵地址后在進入PMC編輯界面查找剩余地址，圖4-8為機床操作面板剩余按鈕。M指令通過SUB25譯碼指令進行確定。外部報警通過報警地址設(shè)置畫面確定剩余地址如圖4-9。圖4-6 X地址分配圖4-7 Y地址分配圖4-8 剩余按鈕圖4-9 報警剩余地址4.3.4 PMC流程圖如圖4-10。圖4-10 PMC流程圖4.3.5 I/O地址分配表見表4-1。表4-1 I/O地址分配表地址含義地址含義地址含義Y7.0開關(guān)門電磁閥Y7.4備用地址X11.3開門到位信號Y7.1關(guān)門減速電磁閥X11.0自動門按鈕X11.4開門減速信號Y7.2開門減速電

32、磁閥X11.1關(guān)門到位信號X11.5備用Y7.3自動門關(guān)閉指示燈X11.2關(guān)門減速信號A1.3機床報警M11開門指令M10關(guān)門指令4.3.6PMC程序 （1）譯碼指令 如圖4-11，執(zhí)行M10/M11時，F(xiàn)7.0輔助功能選通，分別將開關(guān)門指令M10/M11譯碼為R100.0/R100.1。圖4-11 譯碼指令（2）開關(guān)門單鍵交替 如圖4-12，按下自動門按鈕X11.0或執(zhí)行M10時，Y7.0得電自鎖，防護門打開，關(guān)門到位時觸發(fā)X11.1反饋信號到CNC輔助功能結(jié)束,即M10執(zhí)行完畢。X11.2再次按下自動門按鈕或執(zhí)行M11指令時，Y7.0失電復(fù)位，防護門關(guān)閉，開門到位時觸發(fā)X11.3反饋信號到

33、CNC輔助功能結(jié)束，及M11執(zhí)行完畢。圖4-12 開關(guān)門單鍵交替（3）機床關(guān)門到位延時 如圖4-13，當機床關(guān)門到位時觸發(fā)X11.1接通40號定時器，延時2秒后接通R400線圈。圖4-13 關(guān)門到位延時（4）機床開門到位延時 如圖4-14當機床開門到位時觸發(fā)X11.3接通41號定時器，延時2秒后接通R400.1線圈。圖4-14 開門到位延時（3）開關(guān)門減速控制 如圖4-15，關(guān)門時即Y7.0為1時，機床防護門關(guān)閉，觸發(fā)到關(guān)門減速信號X11.2時，接通關(guān)門減速電磁閥Y7.1并自鎖，當關(guān)門到位2秒后R400.0線圈接通后斷開關(guān)門減速電磁閥。開門時即Y7.0為0時，機床防護門打開，觸發(fā)到開門減速信號

34、X11.4時，接通開門減速電磁閥Y7.2并自鎖，當開門到位2秒后R400.1線圈接通后斷開開門減速電磁閥，Y7.0得電即開門未到位時手動關(guān)門也可斷開開門減速電磁閥。圖4-15 開關(guān)門減速控制（4）強制開門報警信號 如圖4-16，機床防護門在關(guān)閉時Y7.0狀態(tài)為1，自動門按鈕X11.0取常閉狀態(tài)。當關(guān)門到位2秒后，R400.0線圈接通，機床關(guān)門到位信號X11.1觸發(fā)，常閉觸點斷開，機床在關(guān)門狀態(tài)強制拉開門時關(guān)門到位信號復(fù)位，X11.1接通觸發(fā)A1.3報警信號。在R40.0之后串聯(lián)按鈕X11.0和機床關(guān)門信號Y7.0常閉時，是為了人為使用按鈕開門和執(zhí)行程序開門時產(chǎn)生誤動作導(dǎo)致機床出現(xiàn)錯誤報警。圖4

35、-16 報警信號4.4 報警信息設(shè)計4.4.1 報警信息的分類FANUC的報警可以分成兩大類。一類我們可以稱之為內(nèi)部報警，如上圖。它主要是FANUC 系統(tǒng)根據(jù)它所控制的對象，如：伺服放大器、串行主軸放大器、NC本體等的運行狀態(tài)來產(chǎn)生相應(yīng)的報警文本。這類報警是系統(tǒng)本身所固有的。另一類我們可以稱之為外部報警，它主要機床廠針對所設(shè)計的機床外圍的不減的運行狀態(tài)通過I/O單元來產(chǎn)生相應(yīng)的報警文本。 外部報警根據(jù)報警序號的排列可以分三種.,（1)10001999：此類報警會中斷當前的操作，同時將報警文本顯示在系統(tǒng)的報警畫面。（2)20002999：此類報警不會中斷當前操作，同時將報警文本顯示在系統(tǒng)的操作信息畫 面。此類報警可以用來做機床的相關(guān)的警告和操作提示。（3)30003200：宏程序報警。機床廠可以根據(jù)一些加工中產(chǎn)生的機床狀態(tài)，在執(zhí)行專用，宏程序當中通過專用語句產(chǎn)生相應(yīng)的報警提示，同時中斷當前的操作。4.4.2 強制開門報警信息的設(shè)置在梯形圖編輯A1.3報警信息后，如果沒有設(shè)置相應(yīng)的報警號以及報警內(nèi)容，A1.3即使在PMC中被觸發(fā)也不會顯示在報警畫面。如圖4-17，可以通過CNC操作面板按鍵參數(shù)PMCEDITMESSAGE進入報警信息設(shè)置畫面輸入報警號和報警內(nèi)容（2011 FO