【正文】 3,011 臺(tái)；國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約 50 萬臺(tái)，進(jìn)口約 20 萬臺(tái)。同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)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(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。 數(shù)控機(jī)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(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測和自動(dòng)補(bǔ)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(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能 和品質(zhì)。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到 ，形狀精度可達(dá) 左右。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)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(jī)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(dòng)換刀系統(tǒng)是由刀庫、機(jī)械手等部件組成。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，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(jī)床的傳動(dòng)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(jí)齒輪傳動(dòng)）。 ⑤ 設(shè)置有刀庫和換刀機(jī)構(gòu)。這些刀具通過換刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)用和更換，也可以通過控制系統(tǒng)對刀具壽命進(jìn)行管理。 （ 2）加工特點(diǎn) ① 全封閉防護(hù)，加工精度高。加工中心帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，在一臺(tái)機(jī)床上能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件半成品的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利 用率（切削時(shí)間和開動(dòng)時(shí)間之比）高于普通機(jī)床 3～ 4 倍，達(dá) 80%以上。 ④ 加工中心能自動(dòng)改變機(jī)床主軸 轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助機(jī)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(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場競爭能力。這些特點(diǎn)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(dāng)需要某一刀具進(jìn)行切削加工時(shí)，將該刀具自動(dòng)地從刀庫轉(zhuǎn)置至 機(jī)床 主軸或刀架中；在切削完畢后，又將用過的刀具自動(dòng)的從 機(jī)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(shí)間一般也比較長。主動(dòng)鏈輪由伺服電動(dòng)機(jī)通過蝸輪減速裝置驅(qū)動(dòng)（根據(jù)需要，還可以經(jīng)過齒輪副傳動(dòng)）?；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(zhǔn)停問題將是影響換刀動(dòng)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(jì)論文 （ 2） 鏈?zhǔn)降稁煲x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(shí)，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(shí)，為在存取 方便的同時(shí)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(jī)： 單片機(jī)控制器 使用方便 ；可靠性高，可工作到 10^6 ~10^7 小時(shí)無故障； 處理功能強(qiáng)，速度快 、 低電壓 、 低功耗 、 控制功能強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。 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(gè)刀座中。沒把刀具均編上代碼，自動(dòng)換到時(shí)，刀庫旋轉(zhuǎn)，沒把刀具都要經(jīng)過“刀具識(shí)別器”接受識(shí)別。清除了由于識(shí)別裝置的移動(dòng)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(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)通過消隙齒輪 2 帶動(dòng)蝸桿 3，通過蝸輪 4 使刀庫轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)論文 圖 3— 1 刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)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(dòng)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(jì)論文 節(jié)點(diǎn)類型 節(jié)點(diǎn)名稱 節(jié)點(diǎn)作用 輸 入 X001 機(jī)械手位置檢測 X002 機(jī)械手位置檢測 X003 機(jī)械手位置檢測 X004 機(jī)械手位置檢測 X005 機(jī)械手位置檢測 X006 機(jī)械手位置檢測 X0011 刀具號(hào)選擇 X0012 刀具號(hào)選擇 X0013 刀具號(hào)選擇 X0014 刀具號(hào)選擇 X0015 刀具號(hào)選擇 X0016 刀具號(hào)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(jì)論文 梯形圖 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 系統(tǒng)改進(jìn) 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?zhǔn)降稁臁? 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)的題目是加工中心自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要針對自動(dòng)換刀PLC 的程序設(shè)計(jì)，程序由功能指令編寫更加簡單。課程設(shè)計(jì)是讓我對于課題不斷深入了解，進(jìn)行自主的學(xué)習(xí)掌握知識(shí)。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(jì)論文 參考文獻(xiàn) [1]李繼中 .盤式刀庫加工中心自 動(dòng)換刀系統(tǒng)控制 .機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2020 [2]黃澤正 .加工中心自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì) .機(jī)械工程與自動(dòng)化， 2020 [3]曹秋霞 .小型立式加工中心圓盤式刀庫的設(shè)計(jì) .機(jī)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(jī)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(jìn)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(dòng)換刀有了初步的了解。 本設(shè)計(jì)主要是小型加工中心，所以在刀庫選擇上選