【正文】 3,011 臺；國產(chǎn)數(shù)控機床擁有量約 50 萬臺，進口約 20 萬臺。同時中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標準的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應(yīng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。 數(shù)控機床 技術(shù) 的發(fā)展 趨勢 高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。如：自動調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區(qū)斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能 和品質(zhì)。超精密數(shù)控機床的微細切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達到 ，形狀精度可達 左右。全數(shù)字交流伺服電機和驅(qū)動裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單 元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機床的技術(shù)水平。加工中心適用于零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換 頻繁的中小批量生產(chǎn)。這些大件可以是鑄鐵件，也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們 是加工中心體積和質(zhì)量最大的部件。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對加工中心的性能有很大影響。 （ 4） 數(shù)控系統(tǒng)（ CNC）。 自動換刀系統(tǒng)是由刀庫、機械手等部件組成。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起 著保障作用，因此也是加工中心不可缺少的部分。 ② 機床的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，傳遞精度高，速度快。 ③ 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無齒輪箱變速系統(tǒng)（特殊的也只保留 1～ 2 級齒輪傳動）。 ⑤ 設(shè)置有刀庫和換刀機構(gòu)。這些刀具通過換刀機構(gòu)自動調(diào)用和更換，也可以通過控制系統(tǒng)對刀具壽命進行管理。 （ 2）加工特點 ① 全封閉防護，加工精度高。加工中心帶有刀庫和自動換刀裝置，在一臺機床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，使機床的切削利 用率（切削時間和開動時間之比）高于普通機床 3～ 4 倍，達 80%以上。 ④ 加工中心能自動改變機床主軸 轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助機能。加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對特殊要求的快速反應(yīng)上，而且能快速實現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場競爭能力。這些特點有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 利用刀庫換刀，是目前加工中心中大量使用的換刀方式。當需要某一刀具進行切削加工時，將該刀具自動地從刀庫轉(zhuǎn)置至 機床 主軸或刀架中；在切削完畢后，又將用過的刀具自動的從 機床 主軸或刀架移回刀庫中。 刀庫不承受切削加工的作用力，它的工作條件比較 好 。另外，還常需要清潔刀柄及刀孔 、 刀座的裝置，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換刀時間一般也比較長。主動鏈輪由伺服電動機通過蝸輪減速裝置驅(qū)動（根據(jù)需要，還可以經(jīng)過齒輪副傳動）?；亓阕矇K可以裝在鏈條的任意位置上，而回零開關(guān)則安裝在便于調(diào) 整的位置上。因此，刀套的準停問題將是影響換刀動作可靠性的重要因素之一。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 （ 2） 鏈式刀庫要選用節(jié)距精確度較高的套筒滾子鏈和鏈輪，而且在把套筒裝在鏈條上時，要用專用夾具來定位，以保證刀套節(jié)距一致。一般適用于刀具數(shù)在 30～ 120 把的刀庫。在刀庫容量較大時，為在存取 方便的同時保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采取彈倉式結(jié)構(gòu)，但是較其他形式復(fù)雜。這種盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多，適用于刀庫容量較小的情況。 單片機： 單片機控制器 使用方便 ；可靠性高，可工作到 10^6 ~10^7 小時無故障； 處理功能強，速度快 、 低電壓 、 低功耗 、 控制功能強環(huán)境適應(yīng)能力強。 順序選刀方式是將刀具按加工工序順序依次放入刀庫的每一個刀座中。沒把刀具均編上代碼，自動換到時，刀庫旋轉(zhuǎn)，沒把刀具都要經(jīng)過“刀具識別器”接受識別。清除了由于識別裝置的移動性和可靠性所帶來的選刀失誤，大大提高了選刀精度并簡化了控制裝置。例如，立式加工中心的主要工藝為鉆、銑。 刀庫的 轉(zhuǎn)位 刀庫的轉(zhuǎn)位機構(gòu)由伺服電機通過消隙齒輪 2 帶動蝸桿 3，通過蝸輪 4 使刀庫轉(zhuǎn)動，如圖 3— 1 所示。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 圖 3— 1 刀庫轉(zhuǎn)位機構(gòu) 2— 齒輪； 3— 蝸桿； 4— 蝸輪； 5— 壓蓋； 6— 套； 7— 螺母 刀庫的最大轉(zhuǎn)角為 ?180 ，根據(jù)所換刀具的位置決定正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、由控制系統(tǒng)自動判別，以使 找刀路徑最短。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3— 2 所示。 PLC 接線圖 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 節(jié)點類型 節(jié)點名稱 節(jié)點作用 輸 入 X001 機械手位置檢測 X002 機械手位置檢測 X003 機械手位置檢測 X004 機械手位置檢測 X005 機械手位置檢測 X006 機械手位置檢測 X0011 刀具號選擇 X0012 刀具號選擇 X0013 刀具號選擇 X0014 刀具號選擇 X0015 刀具號選擇 X0016 刀具號選擇 輸 出 Y000 刀具到位指示 Y001 刀盤旋轉(zhuǎn)指示 Y002 刀盤順轉(zhuǎn) Y003 刀盤逆轉(zhuǎn) Y004 換刀閃爍 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 梯形圖 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 系統(tǒng)改進 在加工中心上使用的刀庫主要有兩種，一種盤式刀庫，一種是鏈式刀庫。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 總 結(jié) 本次設(shè)計的題目是加工中心自動換刀裝置的設(shè)計。設(shè)計主要針對自動換刀PLC 的程序設(shè)計，程序由功能指令編寫更加簡單。課程設(shè)計是讓我對于課題不斷深入了解，進行自主的學(xué)習(xí)掌握知識。只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，以后自己在這些方面一定要努力學(xué)習(xí)去克服。 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 參考文獻 [1]李繼中 .盤式刀庫加工中心自 動換刀系統(tǒng)控制 .機械設(shè)計與制造， 2020 [2]黃澤正 .加工中心自動換刀裝置的設(shè)計 .機械工程與自動化， 2020 [3]曹秋霞 .小型立式加工中心圓盤式刀庫的設(shè)計 .機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2020 [4]廖常初 .PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用 . 機械工業(yè)出版社 ,2020 [5]湯自春 .PLC 原理及應(yīng)用技術(shù) . 高等教育出版社 ,2020 。在此向幫我的所有人表示由衷的感謝，感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中提供熱情幫助。在自己冥思苦想而不得法，后來有老師給我的幫助。要正確分析控制要求，繪制程序控制流程圖，寫出 I\O 分配 表，并進行 PLC 電氣控制的元器件選型。剛拿到題目對于刀庫換刀不是很了解，通過查閱資料對于自動換刀有了初步的了解。 本設(shè)計主要是小型加工中心，所以在刀庫選擇上選