专利名称：动力刀架动力头定位自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控车削中心动力刀架控制系统，尤其涉及在数控中心高速铣削加工时动力刀架动力头定位的自动控制装置。
背景技术：
目前，大多数数控车床刀架采用普通转位刀架，只能实现八工位或十二工位的自动换刀。按要求进行铣削加工时，在数控车床上加工完成车削，然后再转向数控铣床进行铣削，需要人工手动操作工件，致使操作工劳动强度大，辅助工作时间长，工件不易定位，容易产生定位误差，直接影响加工表面质量和加工效率。
发明内容
本实用新型的主要目的是利用数控刀架的动力头旋转来实现在一台机床上完成车削与铣削的加工要求。具体来说，在数控刀架后部装有一检测动力刀架旋转的传感器，置一个PLC可编程序控制器来处理动力头自动定位逻辑控制，为动力头准停的位置设置检测开关，实时监控动力头位置，并按控制程序来实现动力头准停控制，克服了传统加工时的不足。
为实现所述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是动力刀架动力头定位自动控制器包含CNC控制单元，PLC控制器，以及一个由刀架总成、刀具、主轴伺服电机、减速齿轮、零位检测开关、位置检测开关、制动电磁铁组成的刀架组合体，构成了一个完整的自动控制系统。在刀架动力头上设有零位检测开关，以及位置检测开关和制动电磁铁；制动电磁铁与减速齿轮，主轴伺服电机与减速齿轮之间电连接，并通过刀架动力头连接到刀具。工作方式是当主轴伺服电机减速停止时，依靠制动电磁铁的作用，速度开始接近零速，进行制动，再检测零位开关，直至到定位点，在完成一个刀位的定位后，刀架开始换刀，寻找新的刀位，动力刀架开始旋转到下一工位。
控制电路是通过PLC控制器实现刀架定位逻辑控制的；CNC控制单元内置并连接PLC控制器，其输出端口连接主轴伺服电机的输入端，主轴伺服电机的输出端连接减速齿轮输入端，PLC控制器的输出端口连接制动电磁铁输入端，制动电磁铁输出端连接减速齿轮输入端，减速齿轮的输出端通过一个位置检测开关连接到刀架转位电机的输入端，刀架总成的输出1端连接减速齿轮输入端，输出2端通过零位信号连接到CNC控制单元输入端口，输出3端连接零位检测开关输入端，零位检测开关输出端连接PLC控制器的输入端口。
所述的CNC控制单元通过内部总线电缆连接CNC控制单元，把CNC控制单元的信息及时读入PLC内部处理器，按事先编入的逻辑控制程序实时管理刹车电磁铁及电磁铁通电状态，采集零位信号的位置，实时反馈给CNC单元，经CNC内部中央处理器实时控制主轴伺服电机的运行状态。
所述的PLC控制器主要是连接CNC控制单元及制动电磁铁与零位信号开关的桥梁。
CNC控制单元从加工程序中读入新的更换动力刀头的命令，并检测当前刀位位置状态，判断新的刀位是否符合当前刀位，若检测结果为是，则将动力刀架的动力刀具旋转起来，进入下一工序程序；若检测结果为否，主轴伺服电机降速。检测主轴速度是否低于程序确定的转速值，主轴速度低于程序确定的转速值为15rpm，若检测结果为否，延时降速；若检测的结果为是，PLC控制器发出停车命令，按程序降速，寻找位置检测开关的信号。经过PLC中预先设置好的时间延迟后，检测零位开关是否到位，若检测结果为是，动力刀架减速停止，正好停到零位，刀架开始换刀，寻找新的刀位；若检测结果为否，CNC控制单元产生故障报警，并中断下一步执行程序。
本实用新型的有益效果是能够方便可靠的实现动力刀架的定位控制，满足数控机床高效、高速加工的要求，减少了能量消耗，节省了换刀时间，而且减轻了工人劳动强度，提高了工作效率以及刀架工作的可靠性。
图1是动力刀架组合体的结构示意图图2是动力刀架定位控制器的连接示意图具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详述；参见图1，图中刀架总成1，刀具2，主轴伺服电机3，减速齿轮4，零位检测开关5，位置检测开关6，制动电磁铁7；在刀架动力头上安装有零位检测开关5，以及位置检测开关6和制动电磁铁7；制动电磁铁7连接减速齿轮4，主轴伺服电机3连接减速齿轮4并通过刀架动力头连接到刀具2。工作方式是当主轴伺服电机减速停止时，依靠制动电磁铁的作用，速度开始接近零速，进行制动，再检测零位开关，直至到定位点，在完成一个刀位的定位后，刀架开始换刀，寻找新的刀位，动力刀架开始旋转到下一工位。
参见图2，图中CNC控制单元内置并连接PLC控制器，其输出端口连接主轴伺服电机的输入端，主轴伺服电机的输出端连接减速齿轮输入端，PLC控制器的输出端口连接制动电磁铁输入端，制动电磁铁输出端连接减速齿轮输入端，减速齿轮的输出端通过一个位置检测开关连接到刀架转位电机的输入端，刀架总成的输出1端连接减速齿轮输入端，输出2端通过零位信号连接到CNC控制单元输入端口，输出3端连接零位检测开关输入端，零位检测开关输出端连接PLC控制器的输入端口。其工作原理是CNC控制单元从加工程序中读入新的刀具位置，PLC控制器采集当前刀具位置以及检测零位开关的位置状态，并执行PLC程序，判断新的刀具位置是否符合当前刀位情况，若是，控制主轴电机直接转动动力头，升速至新的速度，进入下一工序程序。如果不符合当前的齿轮级，PLC控制器把信息反馈至CNC控制单元，控制主轴伺服电机停车降速。与主轴连接的零位开关实时检测动力头速度是否低于15r/min，若低于15r/min，PLC控制器按程序给制动电磁铁通电。经过PLC程序预先设置好的时间延迟后，PLC控制器实时读取位置检测开关的工作状态，判断是否到零位，如果到零位，CNC控制单元控制动力刀具旋转到新的刀位；如果未啮合到位，CNC控制单元控制主轴伺服电机开始降速到15rmp，重新确认零位是否到位，如果零位到位，整个换刀过程完成。PLC控制器报告CNC控制单元换刀完成，开始启动下一步执行程序，如果零位一直不能到位，CNC控制单元产生故障报警，中断下一步执行程序。CNC控制单元人机界面上显示相应的故障信息以及维修信息。
权利要求1.一种动力刀架动力头定位自动控制器，包括CNC控制单元(8)，PLC控制器(9)以及一个由刀架总成(1)、刀具(2)、主轴伺服电机(3)、减速齿轮(4)、零位检测开关(5)、位置检测开关(6)、制动电磁铁(7)组成的刀架组合体；其特征在于在刀架动力头上设有零位检测开关(5)，以及位置检测开关(6)和制动电磁铁(7)；制动电磁铁(7)与减速齿轮(4)，主轴伺服电机(3)与减速齿轮(4)之间电连接，并通过刀架动力头连接到刀具(2)。
2.根据权利要求1所述的动力刀架动力头定位自动控制器，其特征在于控制电路由CNC控制单元(8)内置并连接PLC控制器(9)，其输出端口连接主轴伺服电机(3)的输入端，主轴伺服电机(3)的输出端连接减速齿轮(4)输入端，PLC控制器(9)的输出端口连接制动电磁铁(7)输入端，制动电磁铁(7)输出端连接减速齿轮(4)输入端，减速齿轮(4)的输出端通过一个位置检测开关(6)连接到刀架转位电机的输入端；刀架总成(1)的输出1端连接减速齿轮(4)输入端，输出2端通过零位信号(10)连接到CNC控制单元(8)输入端口，输出3端连接零位检测开关(5)输入端，零位检测开关(5)输出端连接PLC控制器(9)的输入端口。
3.根据权利要求1所述的一种动力刀架动力头定位自动控制器，其特征在于主轴速度低于程序确定的转速值为15rpm。
专利摘要本实用新型用于数控车削中心高速铣削加工时对动力刀架的动力头定位的自动控制装置，包括CNC控制单元，PLC控制器，一个由刀架总成、刀具、主轴伺服电机、减速齿轮、零位检测开关、位置检测开关、制动电磁铁组成的刀架组合体；在数控刀架的后部装有一零位检测开关，置一个PLC可编程序控制器来处理动力头自动定位逻辑控制，实时管理刹车电磁铁及电磁铁通电状态，采集零位信号的位置，实时反馈给CNC控制单元，经CNC实时控制主轴伺服电机的运行状态；当主轴伺服电机减速停止时，依靠制动电磁铁的作用，速度接近零速进行制动，再检测零位开关，直至到定位点，在完成一个刀位的定位后，刀架换刀，动力刀架开始旋转到下一新工位。
文档编号B23Q3/18GK2865993SQ20052007974
公开日2007年2月7日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者李维谦 申请人:天水星火机床有限责任公司