引言
在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短，刀具重复定位精度高足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。由于液压对环境的污染以及系统笨重、效率低等原因，电动刀架的发展正在逐步取代传统的液压刀架。并通过 PLC 合理地控制，在 NC 机床上得到了应用，换刀时间比液压刀架缩短了 1/5，性能良好，工作稳定可靠。
1 电动刀架结构
1.1 电动刀架的控制工作程序
该刀架采用三联齿盘作为分度定位元件。由电机驱动后，通过一对齿轮和一套行星轮系进行分度传动。工作程序为：PLC 控制系统发出转位信号后，刀架上的电机制动器松开，电源接通，电机开始工作，通过齿轮 2、3 带动行星轮系 4 旋转，这时小齿轮 5 为定齿轮，由于与行星轮 4 啮合的齿轮 5、23 齿数不同，行星轮 4 带动空套齿轮 23旋转，空套齿轮带动滚轮架 8 转过预置角度，使端齿盘后面的端面凸轮松开，端齿盘向后移动脱开端齿啮合，滚轮架 8 受到端齿盘后端面键槽的限制停止转动，这时空套齿轮 23 成为定齿轮，行星齿轮 4 通过齿轮 5 带动主轴 11 旋转，实现转位分度，当主轴转到预选位置时，角度编码器 21 发出信号，电磁铁 17 向下将插销 13 压入主轴 11 的凹槽中，主轴 11 停止转动，预分度接近开关 18给电机发出信号，电机开始反向旋转。通过齿轮2 与 3，行星齿轮 4 和空套齿轮 23，带动滚轮架 8反转，滚轮压紧凸轮，使端齿盘向前移动，端齿盘重新啮合，这时锁紧接近开关 19 发出信号，切断电机电源，制动器通电刹紧电机，电磁铁断电，插销 13 被弹簧弹回，转位工作结束，主机可以开始工作。
图1电动刀架结构
1一电机;2一电机齿轮;3-齿轮;4一行星齿轮;5一驱动齿轮;6一
滚轮架端齿;7一沟槽;8一滚轮架;9一滚轮;1。一双联齿轮;11一主轴; 12一弹簧;13-插销;14一动齿盘;1，一定齿盘;16一箱体;17一电磁铁; 18一预分度接近开关;19-锁紧接近开关;2n一蝶形弹簧;2i一角 度编码器;22一后盖;23一空套齿轮 1.2操作流程图
图2
操作流程图
1.3运行信号说明 1.3.1 编码器真值表
3.2刀架电器部件分布图
1一
电机;2一温控开关;3一制动装置电磁铁;4一预分度电磁铁;5 预分度接近开关;6一锁紧接近开关;7编码器 图3刀架电器部件分布图 1.3.3运行过程说明
刀架转位必须先松开制动装置，然后才能给电机供电，按选择方向旋转。当编码器前一工位的选通信号下降沿到达时，则预分度电磁铁立即供电(选通信号下降沿到达至电磁铁供电最大延迟须小于60m s )。电磁铁得电后，待预定位电磁铁插销插入主轴等分键槽内，回转被迫停止，预分度接近开关发出信号(由“0\上跳为“1\收到此信号后，使电机立即停止，以SOms暂停后，电机反向旋转使刀架锁紧定位。刀架锁紧定位后，锁紧接近开关输出有“0”跳变到“1\该信号发出立即使电机停止，制动装置线圈得电(锁紧接近开关发出信号至电机停止，制动最大延迟小于60m s )。锁紧开关发出锁紧信号后，PLC控制系统应进行位置检测，以发出允许刀架进行切削加工工件的指令。200ms后预分度电磁铁断电。 特别注意:1)刀架电机的保护:(1)刀架转位过程中，一定时间(约6秒)内找不到工位时，电机断电;(2)预分度电磁铁通电1.5秒后，如果见不到预分度传感器信号，应立即给电机断电;(3)刀架电机反转锁紧过程中，2秒钟之内见不到锁紧传感器信号，应立即给电机断电。2)如果刀架在转位过程中电控部分故障急停，再次启动时必须沿停止前的运动方向重新开始。 2 PLC控制系统的确定及线路设计 2.1 PLC I/O地址分配
1)输入信号设有:自动状态按钮SB1 (X40.0) ;手动状态按钮SB2(X42.5);手动选刀按钮
SB3(X44川;急停按钮SB4 (X8.4);编码器信号20(X5.0)，2' (X5.1)，22 ( X5.2 )，23 ( X5.3 )，奇偶校验信号(X5.4)，选通信号(X5.5 );预定位检测开关SQ29 (X5.6);电机过热检测开关SQ27(X6.0 );刀架锁紧检测开关SQ28 (X6.7) ;
2)输出信号设有:刀架电机正转控制KA1(Y4.4);刀架电机反转控制KA2 (Y4.5);刀架电机制动电磁铁控制KA3 (Y4.6);刀架预分度电磁铁控制KA4 (Y5.7);自动状态指示灯ELl (Y8.0) ;手动状态指示灯EL2 (Y10.5);手动选刀指示灯EL3 (Y12.4); 2.2控制线路图
图4
控制线路图 2.3控制说明
在编制一个PLC程序之前，要详细了解机械结构及动作控制过程，才能设计合理的PLC程序。理想的PLC程序除能满足控制要求外，还要考虑问题全面，系统设有自动和手动两种工作状态。当SB1按钮接通时，LE1指示灯亮，自动工作状态有效，通过输入T代码来自动选刀，1工位一1 2工位的代码为T 0100一T
1200。当SB2按钮接通时，LE2指示灯亮，手动工作状态有效，通过按手动选刀按钮可进行调整工作。
内设备，箱外进出线接在接线端子排上;交流指示电铃接在控制箱内，直流电喇叭接在值班室内。浮球液位控制仪安装在机房积水坑内，用角钢支架固定支称，按装时要求自动抽水高度在离积水坑平面有700mm的距离，报警高度离积水坑平面有SOOmm的距离。安装完毕认真核对控制设备接线，核对无误后进行试验，第一步手动试验:手动按下启动、停止按钮，接触器起动、停止都很正常;第二步自动试验:人为控制浮球，当浮球在规定的抽水高度时，自动启动接触器，当水位下降到规定停止位置时，接触器自动复位，当到达报警水位时，控制箱内电铃和值班室电喇叭发出报警信号。第三步自动抽水试验:接入潜水泵，放水到积水坑进行反复试验，都能进行自动抽水、自动停止，在抽水设备发生故障时水位上升到报警位
置时发出报警警报，值班员能及时排除安全隐患。 6结束语
该类自动抽水设备，我在四川达县老林窖电站成功地进行干簧管的自动抽水应用改造后(没有设计报警功能)，已无故障运行了三年多，自动抽、停水稳定性和可靠性高。在四川宣汉大海电站经过自己动手加工制作的浮球液位控制仪及相应的配套设备，其制作成本低于500元，和厂家同类设备比较，节约支出成本2000元左右，并可根据实际的需要进行改造设计，和厂家成型的同类设备相比更加具有实用性。该自动抽水控制仪及配套设备在电站已经运行了几个月，反馈信息较好。该类自动抽水控制设备可广泛应用于水塔、水厂、电站、排污、煤矿井下等生产生活区域的给排水，建议大家推广使用。
理想的PLC程序除能满足控制要求外，还要考虑问题全面，防止误操作及突发故障，应根据步步检索，处处保护的原则，即上一个动作未完成，下一个动作不得执行。程序中各种 安全保护措施要到位，并且应具有步数少，顺序处理时间短和易于理解的特点。 参考文献:
}1}王立权机电控制与可编程序控制器中央广播电视大学 [2]谭定忠，等传感器与测试激技术中央广播电视大学 C3」刘文波机床数控技术东北大学 f41王柄实机床电气控制技术济南大学
应用发那科系统实现电动刀架在数控车床的应用
