數(shù)控機(jī)床安全安全防護(hù)門的自動化改造

1、PAGE29貴州航天職業(yè)技術(shù)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： XK715D立式數(shù)控銑床防護(hù)門的自動化改造 系 別： 機(jī)械工程系專 業(yè)： 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)班 級： 2013級學(xué)生姓名： 李開宇學(xué) 號： A133GZ05指導(dǎo)教師： 韋泰敢摘 要數(shù)控機(jī)床防護(hù)門是對機(jī)床操作者的安全防護(hù)裝置，在數(shù)控機(jī)床的輔助裝置中是一個(gè)不可或缺的配置。本論文針對XK715D立式數(shù)控機(jī)床防護(hù)門進(jìn)行了改進(jìn)，該機(jī)床防護(hù)門體積較大，并且出廠配置時(shí)為手動控制，這給操作人員帶來了很大的勞動強(qiáng)度，操作起來存在安全隱患。本次改造主要分為兩部分：機(jī)械改造和電氣改造。機(jī)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

2、設(shè)計(jì)和報(bào)警提示制作等，也是本次改造的核心部分。經(jīng)過本次改造后機(jī)床將實(shí)現(xiàn)自動化控制，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。增加互鎖裝置和報(bào)警提示。提高機(jī)床操作人員的安全系數(shù)。關(guān)鍵詞：機(jī)床防護(hù)門 數(shù)控改造 立式銑床 自動門 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc20411 前 言 PAGEREF _Toc20411 1 HYPERLINK l _Toc23386 第一章 XK715D銑床的概述 PAGEREF _Toc23386 2 HYPERLINK l _Toc32474 數(shù)控銑床的簡述 PAGEREF _Toc32474 2 HYPERLINK l _Toc259

3、75 數(shù)控系統(tǒng) PAGEREF _Toc25975 2 HYPERLINK l _Toc4532 立式數(shù)控銑床 PAGEREF _Toc4532 2 HYPERLINK l _Toc12910 XK715D簡介 PAGEREF _Toc12910 2 HYPERLINK l _Toc20194 立式數(shù)控機(jī)床的防護(hù)裝置 PAGEREF _Toc20194 2 HYPERLINK l _Toc28877 數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩的作用 PAGEREF _Toc28877 2 HYPERLINK l _Toc2984 數(shù)控機(jī)床防護(hù)裝置的分類 PAGEREF _Toc2984 3 HYPERLINK l _To

4、c17908 第二章 XK715D銑床防護(hù)門的自動化改造 PAGEREF _Toc17908 4 HYPERLINK l _Toc4199 XK715D銑床防護(hù)門的改造背景 PAGEREF _Toc4199 4 HYPERLINK l _Toc14138 XK715D機(jī)床防護(hù)門現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc14138 4 HYPERLINK l _Toc6575 機(jī)床防護(hù)門改造后的優(yōu)勢 PAGEREF _Toc6575 4 HYPERLINK l _Toc28984 XK715D銑床防護(hù)門的改造要求 PAGEREF _Toc28984 4 HYPERLINK l _Toc8916 機(jī)械部分的改

5、造要求 PAGEREF _Toc8916 4 HYPERLINK l _Toc1675 電氣部分的控制要求 PAGEREF _Toc1675 4 HYPERLINK l _Toc20018 設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc20018 4 HYPERLINK l _Toc18827 機(jī)床自動門常見控制方法及方案采納 PAGEREF _Toc18827 4 HYPERLINK l _Toc8323 設(shè)計(jì)方案簡述 PAGEREF _Toc8323 5 HYPERLINK l _Toc16581 第三章 XK715D銑床防護(hù)門的機(jī)械及氣路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc16581 6 HYPERLIN

6、K l _Toc12275 氣壓傳動及特點(diǎn) PAGEREF _Toc12275 6 HYPERLINK l _Toc29755 氣壓傳動 PAGEREF _Toc29755 6 HYPERLINK l _Toc11485 氣壓傳動的特點(diǎn) PAGEREF _Toc11485 6 HYPERLINK l _Toc441 氣缸及控制元件的選型 PAGEREF _Toc441 6 HYPERLINK l _Toc6477 氣缸的分類 PAGEREF _Toc6477 6 HYPERLINK l _Toc6338 磁偶無桿氣缸 PAGEREF _Toc6338 7 HYPERLINK l _Toc280

7、98 磁偶無桿氣缸的特點(diǎn) PAGEREF _Toc28098 7 HYPERLINK l _Toc17114 元器件清單 PAGEREF _Toc17114 7 HYPERLINK l _Toc7358 氣路控制原理 PAGEREF _Toc7358 8 HYPERLINK l _Toc17214 電磁閥換向控制原理 PAGEREF _Toc17214 8 HYPERLINK l _Toc13355 氣缸減速控制 PAGEREF _Toc13355 8 HYPERLINK l _Toc29004 安裝步驟 PAGEREF _Toc29004 10 HYPERLINK l _Toc4770 防護(hù)

8、門傳動原理 PAGEREF _Toc4770 10 HYPERLINK l _Toc19233 安裝前準(zhǔn)備 PAGEREF _Toc19233 10 HYPERLINK l _Toc6157 定位孔的確定 PAGEREF _Toc6157 10 HYPERLINK l _Toc10813 氣缸的安裝 PAGEREF _Toc10813 10 HYPERLINK l _Toc13377 第四章 XK715D銑床防護(hù)門的電氣部分設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc13377 11 HYPERLINK l _Toc4650 主電源及控制電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4650 11 HYPERLINK

9、l _Toc2945 電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2945 11 HYPERLINK l _Toc26636 電氣元件選型 PAGEREF _Toc26636 11 HYPERLINK l _Toc12180 外部連線設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12180 13 HYPERLINK l _Toc10531 手動方式控制原理 PAGEREF _Toc10531 13 HYPERLINK l _Toc30263 PMC輸入信號原理圖 PAGEREF _Toc30263 13 HYPERLINK l _Toc8996 自動控制原理 PAGEREF _Toc8996 13 HYPERLINK

10、l _Toc23437 PMC輸出信號原理圖 PAGEREF _Toc23437 13 HYPERLINK l _Toc16823 PMC程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc16823 14 HYPERLINK l _Toc14905 確定剩余I/O地址 PAGEREF _Toc14905 14 HYPERLINK l _Toc1052 PMC流程圖 PAGEREF _Toc1052 16 HYPERLINK l _Toc12009 I/O地址分配表 PAGEREF _Toc12009 17 HYPERLINK l _Toc27923 程序 PAGEREF _Toc27923 17 HYPERL

11、INK l _Toc12053 報(bào)警信息設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc12053 19 HYPERLINK l _Toc2816 報(bào)警信息的分類 PAGEREF _Toc2816 19 HYPERLINK l _Toc2840 強(qiáng)制開門報(bào)警信息的設(shè)置 PAGEREF _Toc2840 19 HYPERLINK l _Toc8761 致 謝 PAGEREF _Toc8761 21 HYPERLINK l _Toc24014 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc24014 22前 言數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的重要設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)裝備，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也

12、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(jī)床的應(yīng)用因此十分的廣泛應(yīng)用。機(jī)床操作工也成為了一個(gè)新興熱門的職業(yè)，機(jī)床操作時(shí)存在很大的安全隱患，機(jī)床在工作時(shí)工件或刀具高速旋轉(zhuǎn)，數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動軌跡是由編程人員控制的，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤則會出現(xiàn)撞機(jī)等安全事故，在機(jī)床防護(hù)門未關(guān)閉嚴(yán)實(shí)的情況下，工件或刀具很容易飛出機(jī)床工作區(qū)域發(fā)生安全事故，嚴(yán)重則會危及到機(jī)床附近人員的生命安全。數(shù)控機(jī)床防護(hù)門是對機(jī)床操作者的安全防護(hù)裝置，在數(shù)控機(jī)床的輔助裝置中是一個(gè)不可或缺的配置。目前國內(nèi)很大部分機(jī)床廠家生產(chǎn)的機(jī)床是手動拉門，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床安全們對操作人員來說是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)，長時(shí)間工作易產(chǎn)生疲勞，降低工作效率。同

13、時(shí)也有很多潛在的安全隱患，手動防護(hù)門關(guān)門時(shí)沒有鎖緊安全裝置，當(dāng)機(jī)床發(fā)生事故時(shí)工件有撞開防護(hù)門的危險(xiǎn)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)針對XK715D立式數(shù)控銑床防護(hù)門進(jìn)行自動化改造，改造后機(jī)床防護(hù)門可通過程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，使用操作面板按鈕進(jìn)行手動控制，從而降低操作人員的勞動強(qiáng)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(qiáng)制開門的情況設(shè)置報(bào)警。大大提高了機(jī)床的安全性，避免工傷事故的發(fā)生。在機(jī)床自動門改造中有一定參考價(jià)值。XK715D銑床的概述 數(shù)控銑床的簡述數(shù)控系統(tǒng)“CNC”是英文Computerized Numerical Control的縮寫。數(shù)控機(jī)床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進(jìn)行加工。

14、我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機(jī)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(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床是數(shù)控銑床重?cái)?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(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鑄件且樹脂砂造型，組織穩(wěn)定，確保整機(jī)有良好的剛性和精度的保持性。三軸導(dǎo)軌副均采用高頻淬火及貼塑導(dǎo)軌組合，保證機(jī)床運(yùn)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(jī)構(gòu)成，并配有自動潤滑裝置。 XK715D簡介XK

15、 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(jī)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(jìn)行強(qiáng)力切削。主軸軸承采用進(jìn)口軸承，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)精度高、噪聲低、震動小、熱變形小。如圖1-1圖1-1 XK715D機(jī)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)

16、參數(shù) 立式數(shù)控機(jī)床的防護(hù)裝置 數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩的作用數(shù)控機(jī)床防護(hù)裝置按防護(hù)的對象可分為外防護(hù)和內(nèi)防護(hù)。外防護(hù)的作用是從人機(jī)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(jī)床設(shè)置安全防護(hù)裝置。如防護(hù)罩、防護(hù)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(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，或阻止機(jī)床加工過程中的飛濺物，將人隔離在危險(xiǎn)區(qū)之外的裝置，不同的數(shù)控機(jī)床的外防護(hù)的形式也是千差萬別的。內(nèi)防護(hù)的作用是針對數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的零部件進(jìn)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(jī)床所需的高精度、高可靠性的要求。 數(shù)控機(jī)床防護(hù)裝置的分類（1）全封閉防護(hù)是指防護(hù)罩在空間上對機(jī)床主體進(jìn)行全方位包絡(luò)以較好地實(shí)現(xiàn)防護(hù)

17、罩的功能。由于數(shù)控機(jī)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(jī)床的運(yùn)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(jī)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(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、液一體化結(jié)構(gòu)，從而減少機(jī)床占地面積，又便于操作管理，全封閉防護(hù)一般應(yīng)用在對中小型數(shù)控機(jī)床的防護(hù)中。（1）半封閉防護(hù)是指防護(hù)罩在空間上為機(jī)床的某些運(yùn)動部件留出其運(yùn)動空間，或者考慮到工件尺寸、有利于觀察以及防護(hù)罩生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性等因素，對機(jī)床主體或部件作部分的包絡(luò)。也即將機(jī)床的主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的外防護(hù)，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(jī)床輔助設(shè)備沒

18、有設(shè)置任何防護(hù)的措施，半封閉的數(shù)控機(jī)床占地面積小，其優(yōu)勢是生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)，所以經(jīng)濟(jì)類型的數(shù)控機(jī)床常采用此種防護(hù)類型。XK715D銑床防護(hù)門的自動化改造 XK715D銑床防護(hù)門的改造背景 XK715D機(jī)床防護(hù)門現(xiàn)狀XK715D銑床的防護(hù)門體積大比較笨重，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)床安全們對操作人員來說是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)，長時(shí)間工作勞動強(qiáng)度大，工作效率。長時(shí)間疲勞工作存在很多潛在的安全隱患，該防護(hù)門關(guān)門時(shí)沒有鎖緊安全裝置，當(dāng)機(jī)床發(fā)生事故時(shí)工件有撞開防護(hù)門的危險(xiǎn)。 機(jī)床防護(hù)門改造后的優(yōu)勢改造后機(jī)床防護(hù)門通過程序或按鈕控制，能減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，在加工程序中插入開關(guān)門指令，節(jié)省了加工時(shí)間，不在機(jī)床附近時(shí)也可通過觀察

19、防護(hù)門的裝泰判斷零件是否加工完成，提高了生產(chǎn)效率。機(jī)床安全門是用氣缸推動開啟和關(guān)閉，在使用過程中運(yùn)行穩(wěn)定高效，關(guān)門時(shí)氣缸推動防護(hù)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(jī)床安全門自動化改造是符合機(jī)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。 XK715D銑床防護(hù)門的改造要求 機(jī)械部分的改造要求XK715D銑床的防護(hù)門為側(cè)滑式，體積大比較笨重，門寬度為1150mm，關(guān)門時(shí)右側(cè)是CNC裝置。門在移動的過程中慣性大，開關(guān)門時(shí)速度不宜過快，以防與機(jī)床防護(hù)罩和CNC裝置發(fā)生碰撞，影響機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性。機(jī)械方面設(shè)計(jì)要求如下：(1)在運(yùn)行過程中平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。(2)開關(guān)門接近到

20、位時(shí)減速緩慢關(guān)門。(3)開關(guān)門運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)能。 電氣部分的控制要求電氣部分是機(jī)床防護(hù)門動作控制的核心部分，使用信號和PMC控制，機(jī)床動作必須符合機(jī)械部分涉及的要求。當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行狀態(tài)且關(guān)門時(shí)應(yīng)添加互鎖結(jié)構(gòu)，設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警提示，確保安全第一的原則。具體要求如下：（1）當(dāng)機(jī)床防護(hù)門關(guān)閉和打開的過程中，控制節(jié)流閥接通時(shí)間合理，達(dá)到減速開關(guān)門的效果。（2）機(jī)床在自動方式下關(guān)門兩秒后強(qiáng)制打開防護(hù)門時(shí)產(chǎn)生機(jī)床報(bào)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。 設(shè)計(jì)方案機(jī)床自動門常見控制方法及方案采納齒輪傳動控制 通過交流接觸器的吸合和

21、斷開控制電動機(jī)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(yùn)動轉(zhuǎn)換成為直線運(yùn)動，將齒條來回移動的力傳遞到防護(hù)門，實(shí)現(xiàn)開關(guān)門功能。齒輪傳動動作平穩(wěn)，但機(jī)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。皮帶傳動 皮帶傳動能夠生產(chǎn)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，將力從一個(gè)傳動輪傳導(dǎo)到另外一個(gè)上面。通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動皮帶旋轉(zhuǎn)，皮帶將力傳遞到防護(hù)門來回移動。機(jī)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(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，減速控制復(fù)雜、成本高。所以不采納此方案。螺桿傳動 螺旋傳動是靠螺旋與螺紋牙面旋合實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換的機(jī)械傳動。將螺桿正反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向力傳遞到防

22、護(hù)門，控制防護(hù)門的來回移動。螺旋傳動時(shí)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。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(hù)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(shí)會被彈簧抵消一部分推力，這種氣缸前進(jìn)時(shí)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。雙作用氣缸傳動 通過氣缸兩端的進(jìn)氣和出氣控制活塞的來回移動，帶動自動門進(jìn)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

23、方案。 設(shè)計(jì)方案簡述使用電磁閥控制氣缸伸出和縮回，氣缸推動防護(hù)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(yùn)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(jī)床門關(guān)閉，中間繼電器失電時(shí)防護(hù)門打開。開關(guān)門減速利用進(jìn)氣節(jié)流減速，氣缸伸出到減速點(diǎn)和開關(guān)門極限位置使用霍爾磁感應(yīng)器判斷。當(dāng)快速開關(guān)門觸發(fā)限速信號時(shí)關(guān)閉快速進(jìn)氣電磁閥接通單向節(jié)流閥達(dá)到減速效果。如圖2-1圖2-1 方案設(shè)計(jì)效果 XK715D銑床防護(hù)門的機(jī)械及氣路設(shè)計(jì) 氣壓傳動及特點(diǎn) 氣壓傳動氣壓傳動是以壓縮空氣為介質(zhì)來進(jìn)行能量與信號的傳遞，利用空氣壓縮機(jī)將電動機(jī)或其他原動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在?/p>

24、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(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動并對外作功。 氣壓傳動的特點(diǎn)相對液壓和液力系統(tǒng)相比較，啟動系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：（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）由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供氣，適宜遠(yuǎn)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(bǔ)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(hù)，使用安全。（5）工作環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可使用與易燃易爆等危險(xiǎn)場合。氣壓傳動系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)如下：（1）因工作壓力一般為，氣動輸出力較小。(2)因工作介質(zhì)自身

25、不具有潤滑性，使用時(shí)需進(jìn)行潤滑保養(yǎng)。(3)氣動系統(tǒng)排氣噪聲大。 氣缸及控制元件的選型 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。也可按照尺寸來分類，通常將缸徑為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(gè)時(shí)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。 氣缸規(guī)格的選擇 氣缸壓力計(jì)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

26、大于等于該物體的重力即可。推動防護(hù)門的力為70N（實(shí)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)場工作壓力最低為即P=CM2。根據(jù)公式計(jì)算出A。根據(jù)圓的面積計(jì)算公式計(jì)算出缸徑D等于。為保險(xiǎn)起見，通常選擇比理論值大的氣缸，故選擇25MM缸徑氣缸。 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(jī)床的開閉門，機(jī)械手坐標(biāo)的移動定位，無心磨床的零件傳送、組合機(jī)床進(jìn)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(yùn)動。其工作原理是在活塞上安裝一組高強(qiáng)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(qiáng)大的吸力。當(dāng)

27、活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推動時(shí)，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 磁偶無桿氣缸結(jié)構(gòu) 磁偶無桿氣缸的特點(diǎn)（1）安裝尺寸小，軸向作業(yè)空間大，比標(biāo)準(zhǔn)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。 元器件清單 見表3-1。表3-1 元器件選型清單名稱詳細(xì)信息名稱詳細(xì)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：使用溫度范圍：-10至8

28、0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：AC220V額定電流：使用壓力范圍：接管口徑：進(jìn)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：使用壓力范圍：接管口徑：進(jìn)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：使用壓力范圍：材質(zhì)：銅 氣路控制原理 電磁閥換向控制原理氣缸往返運(yùn)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(hù)門關(guān)閉。當(dāng)電磁閥失電時(shí)，閥芯復(fù)位，工作口12接通，排氣孔45接通，機(jī)床防護(hù)門打開。二位五通電磁閥原理圖

29、如圖3-2圖3-2 二位五通電磁閥原理圖 氣缸減速控制氣缸減速可通過進(jìn)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(jìn)行調(diào)節(jié)氣缸的速度原理圖。活塞伸出減速原理：當(dāng)氣壓通過電磁閥5再通過電磁閥1進(jìn)入氣缸A端，B端空氣通過電磁閥4排出，氣缸快速伸出，當(dāng)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(dá)B端，感應(yīng)到到位信號時(shí)復(fù)位。氣缸縮回時(shí)的減速控制：當(dāng)電磁閥5得電時(shí)，氣體通過電磁閥4進(jìn)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(shí)，斷開電磁閥1，氣體從單向節(jié)流閥2排出，氣缸縮回時(shí)開始減速。1 開門減速電磁閥 2 開門單向節(jié)流閥 3 關(guān)門單

30、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 安裝步驟 防護(hù)門傳動原理將磁偶?xì)飧椎牡鬃c機(jī)床罩子相連接，滑塊與防護(hù)門側(cè)面相連，當(dāng)磁偶無桿氣缸一端進(jìn)氣時(shí)推動滑塊向另一端移動，防護(hù)門同步移動。安裝前準(zhǔn)備安裝之前首先應(yīng)將機(jī)床斷電，機(jī)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(hù)措施。安裝時(shí)需準(zhǔn)備工具：M6內(nèi)六角、十字起、手電鉆等。 定位孔的確定正確的定位決定自動防護(hù)門的運(yùn)行效果，安裝錯(cuò)位可能導(dǎo)致防護(hù)門在關(guān)閉或開啟時(shí)出現(xiàn)縫隙或超行程，機(jī)床罩子受力過大可能會導(dǎo)致變形。安裝時(shí)將氣缸滑塊移至左端極限位置，并留有調(diào)節(jié)余量。機(jī)床門保持關(guān)閉狀

31、態(tài)，氣缸底座放置在機(jī)床罩子頂端，滑塊與防護(hù)門的側(cè)面貼合，做好氣缸底座和滑塊的螺栓孔位置標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記位置鉆好安裝定位孔。 氣缸的安裝氣缸部分和機(jī)床部分用M6螺栓連接。安裝時(shí)需確定各安裝面無異物，有異物會發(fā)生影響防護(hù)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(shí)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(yùn)行時(shí)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(hù)門水平方向和垂直方向的平行度，適當(dāng)調(diào)節(jié)氣缸的安裝角度進(jìn)行解決。安裝效果圖3-43-4

32、安裝示意圖 XK715D銑床防護(hù)門的電氣部分設(shè)計(jì) 主電源及控制電路設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)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(jī)床防護(hù)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(jìn)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(jìn)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(yùn)算后輸出Y信號到I/O單元，I/O單

33、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(jī)床防護(hù)門做開關(guān)門和減速的動作。圖4-1 主電源電路 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：觸點(diǎn)最大開關(guān)電壓：AC250V最大開關(guān)電流：5A最小容許負(fù)載：1mA，DC5V圖4-2 中間繼電器2.導(dǎo)線如圖4-3品牌：遠(yuǎn)東電纜型號：RV 平方額定電壓：AC300V500V額定電流：4-8A長度：2m(機(jī)床實(shí)際測量）功率計(jì)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220=。而每平方毫米銅

34、線承載電流范圍4-8A，所以選用平方的銅線即可。圖4-3 導(dǎo)線 外部連線設(shè)計(jì)手動方式控制原理按鈕輸入控制 按下自動門按鈕時(shí)，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(diǎn)亮自動門指示燈，吸合中間繼電器，使相應(yīng)的電磁閥線圈得電。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(shí)，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)

35、生相應(yīng)的動作。 PMC輸入信號原理圖如圖4-4。圖4-4 PMC輸入信號原理圖 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(shí)，接通，對M指令進(jìn)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。 PMC輸出信號原理圖如圖4-5。圖4-5 PMC輸出信號原理圖 PMC程序設(shè)計(jì) 控制要求按下自動門按鈕或執(zhí)行M11指令時(shí)，接通關(guān)門電磁閥防護(hù)門快速關(guān)閉，觸發(fā)到減速關(guān)門信號時(shí)，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(shí)機(jī)床防護(hù)門處于關(guān)閉狀態(tài)，強(qiáng)制開門產(chǎn)生2011號報(bào)警，松開防護(hù)門時(shí)，報(bào)警

36、解除。再次按下自動門按鈕或執(zhí)行M10指令時(shí)，接通開門電磁閥機(jī)床快速開門，觸發(fā)開門減速信號時(shí)，接通減速開門電磁閥，機(jī)床低速關(guān)門，關(guān)門到位2秒后斷開減速開門電磁閥，機(jī)床防護(hù)門處于關(guān)閉狀態(tài)。 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(jī)床廠家提供的電氣原理圖和配電柜分線盤空位進(jìn)行確定。自動門按鈕可通過PMC狀態(tài)表結(jié)合機(jī)床操作面板剩余備用按鍵查找，找到備用按鍵地址后在進(jìn)入PMC編輯界面查找剩余地址，圖4-8為機(jī)床操作面板剩余按鈕。M指令通過SUB25譯碼指令進(jìn)行確定。外部報(bào)警通過報(bào)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

37、分配圖4-8 剩余按鈕圖4-9 報(bào)警剩余地址 PMC流程圖如圖4-10。圖4-10 PMC流程圖 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開關(guān)門電磁閥備用地址開門到位信號關(guān)門減速電磁閥自動門按鈕開門減速信號開門減速電磁閥關(guān)門到位信號備用自動門關(guān)閉指示燈關(guān)門減速信號機(jī)床報(bào)警M11開門指令M10關(guān)門指令程序 （1）譯碼指令 如圖4-11，執(zhí)行M10/M11時(shí)，輔助功能選通，分別將開關(guān)門指令M10/M11譯碼為。圖4-11 譯碼指令（2）開關(guān)門單鍵交替 如圖4-12，按下自動門按鈕或執(zhí)行M10時(shí)，得電自鎖，防護(hù)門打開，關(guān)門到位時(shí)觸發(fā)反饋信號到CNC輔助功能結(jié)束,

38、即M10執(zhí)行完畢。再次按下自動門按鈕或執(zhí)行M11指令時(shí)，失電復(fù)位，防護(hù)門關(guān)閉，開門到位時(shí)觸發(fā)反饋信號到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(jī)床關(guān)門到位延時(shí) 如圖4-13，當(dāng)機(jī)床關(guān)門到位時(shí)觸發(fā)接通40號定時(shí)器，延時(shí)2秒后接通R400線圈。圖4-13 關(guān)門到位延時(shí)（4）機(jī)床開門到位延時(shí) 如圖4-14當(dāng)機(jī)床開門到位時(shí)觸發(fā)接通41號定時(shí)器，延時(shí)2秒后接通線圈。圖4-14 開門到位延時(shí)（3）開關(guān)門減速控制 如圖4-15，關(guān)門時(shí)即為1時(shí)，機(jī)床防護(hù)門關(guān)閉，觸發(fā)到關(guān)門減速信號時(shí)，接通關(guān)門減速電磁閥并自鎖，當(dāng)關(guān)門到位2秒后線圈接通后斷開關(guān)門減速電磁閥。開門時(shí)即為0時(shí)，機(jī)床防護(hù)門

39、打開，觸發(fā)到開門減速信號時(shí)，接通開門減速電磁閥并自鎖，當(dāng)開門到位2秒后線圈接通后斷開開門減速電磁閥，得電即開門未到位時(shí)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(qiáng)制開門報(bào)警信號 如圖4-16，機(jī)床防護(hù)門在關(guān)閉時(shí)狀態(tài)為1，自動門按鈕取常閉狀態(tài)。當(dāng)關(guān)門到位2秒后，線圈接通，機(jī)床關(guān)門到位信號觸發(fā)，常閉觸點(diǎn)斷開，機(jī)床在關(guān)門狀態(tài)強(qiáng)制拉開門時(shí)關(guān)門到位信號復(fù)位，接通觸發(fā)報(bào)警信號。在之后串聯(lián)按鈕和機(jī)床關(guān)門信號常閉時(shí)，是為了人為使用按鈕開門和執(zhí)行程序開門時(shí)產(chǎn)生誤動作導(dǎo)致機(jī)床出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警。圖4-16 報(bào)警信號 報(bào)警信息設(shè)計(jì) 報(bào)警信息的分類FANUC的報(bào)警可以分成兩大類。一類我們可以稱之為內(nèi)部報(bào)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(yùn)行狀態(tài)來產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警文本。這類報(bào)警是系統(tǒng)本身所固有的。另一類我們可以稱之為外部報(bào)警，它主要機(jī)床廠針對所設(shè)計(jì)的機(jī)床外圍的不減的運(yùn)行狀態(tài)通過I/O單元來產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警文本。 外部報(bào)警根據(jù)報(bào)警序號的排列可以分三種.,（1)10001999：此類報(bào)警會中斷當(dāng)前的操作，同時(shí)將報(bào)警文本顯示在系統(tǒng)的報(bào)警畫面。（2)20002999：此類報(bào)警不會中斷當(dāng)前操作，同時(shí)將報(bào)警文本顯示在系統(tǒng)的操作信息畫 面。此類報(bào)警可以用來做機(jī)床的相關(guān)的警告和操作提示。（3)30003200：宏程序報(bào)警