【正文】 1. 刀庫的功能刀庫的作用是儲備一定數(shù)量的刀具，機械手實現(xiàn)主軸上刀具的互換。當?shù)稁烊萘看髸r，常遠離主軸配置且整體移動不易，這就需要在主軸和刀庫之間配置換刀機構來執(zhí)行換刀動作。自動換刀裝置是指能夠自動完成主軸與刀具儲存位置之間刀具交換的裝置。整個機械手可沿導軌或絲杠作直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現(xiàn)刀庫與主軸之間的運送刀具工作，如圖2—9所示：圖2—9 雙臂往復交叉式機械手 雙臂端面夾緊式機械手這種機械手只是在夾緊部位上和前幾種不同，上述幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓住刀具，而此種機械手則是夾緊刀柄的兩個端面，如圖2—10所示：圖2—10 雙臂端面夾緊式機械手由于雙臂回轉式機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫上的刀具，換刀時間較短，故我們選用雙臂回轉式機械手。之后有同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短，如圖2—6所示：圖2—6 雙臂回轉式機械手這種機械手在有的設計中還采用了可伸縮的手臂，如圖2—7所示：圖2—7 雙臂回轉式機械手（手臂可伸縮式） 雙機械手這種機械手相當與兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進行自動換刀。由于加工中心機床的刀庫和主軸，其相對位置距離不同，相應的換刀機械手的運動過程也不盡相同，它們由各種形式的機械手來完成。 （a） （b） （c）其他的刀庫形式還有格子盒式刀庫，由于篇幅的限制這里就不再詳細介紹了。在刀庫容量較大時，也有安裝在單獨的地基上的，以隔離刀庫轉動造成的振動。 盤式刀庫在盤式刀庫結構中，刀具可以沿主軸徑向、軸向、斜向安放，如圖2—3（a）、（b）、（c）。消除反向間隙方法有以下幾種：電氣系統(tǒng)自動補償方式，在鏈輪軸上安裝編碼器，單頭雙導程蝸桿傳動方式，使刀套單方向運行、單方向定位以及使刀套雙向運行、單向定位方式等。刀位盤上的每個定位槽（或定位孔），對應于一個相應的刀套，而且定位槽（或定位孔）的節(jié)距要一致。刀庫回零時，只能從一個方向回零，至于是順時針回轉回零，還是逆時針回轉回零，可由機電設計人員商定。圖2—2 方形鏈式刀庫示意圖導向輪一般做成光輪，圓周表面硬化處理。這種“換刀時間”，一般約為5秒?！白詣訐Q刀過程時間”包括下述動作的時間：一個工序加工完畢后，刀具快速退離工件，從加工位置退到換刀位置（同時主軸準停）；進行新舊刀具的交換；然后松開主軸（消除準停）、變速、主軸啟動旋轉并快速趨近加工位置，用更新的新刀具開始下一工序的加工。機床的主軸或刀架的尺寸不象刀塔那樣的受限制，這樣就有可能提高主軸或刀架的剛度。刀庫中刀具的數(shù)目可根據(jù)工藝要求與機床的結構布局而定，數(shù)量可較多。獨立的刀庫大大增加了刀具的儲存數(shù)量，有利于擴大機床的功能，并能較好地減少各種影響加工精度的干擾。第二章 機械手的自動換刀裝置研究加工中心要完成對工件的多工序加工，必須要在加工過程中自動更換刀具，為完成這項工作而設置的儲存及更換刀具的系統(tǒng)統(tǒng)稱為自動換刀系統(tǒng)。刀具夾持元件的結構特性及它與機床主軸的聯(lián)絡方式，將直接影響機床的加工性能。這樣，PLC與個人計算機，工業(yè)控制計算機，集散控制系統(tǒng)在功能和應用方面互相滲透，使控制系統(tǒng)的性能價格比不斷提高。某些PLC的過程控制還具有自適應，參數(shù)自整定功能，使調(diào)試時間減少，控制精度提高。PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面。1 體積小型化。這些數(shù)據(jù)可以與儲存在存儲器中的參考值進行比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將他們打印制表。PLC通過模擬量I/O模塊，實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換，并對模擬量實行閉環(huán)PID（比例積分微分）控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應用領域已遍及各行各業(yè)，甚至深入到家庭。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模式的方法可以迅速的排除故障。對于復雜的控制系統(tǒng)，設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器控制系統(tǒng)電路圖的時間要少很多。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比，PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。PLC之所以高速發(fā)展除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還有許多獨特的優(yōu)點。 可編程控制技術的現(xiàn)狀及發(fā)展狀況 可編程控制器的特點可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic controller），是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。2. 復合化數(shù)控機床的功能復合化的發(fā)展以其復合加工實現(xiàn)了一次裝夾后完成各種復雜零件的全部加工，從而減少了不創(chuàng)造價值的輔助時間，提高了機床的效率和加工精度，降低了生產(chǎn)制造成本，提高了生產(chǎn)的柔性。高速、高精度加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭力。在20余年間，數(shù)控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓額一批設計、制造使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進零部件，數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應國內(nèi)市場需求，但對關鍵技術的實驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今未第二階段。T公司研制出帶ATC（自動刀具交換裝置）的加工中心。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實是緊迫而又艱巨的任務。由于數(shù)控加工中心的刀庫容量、換刀可靠性及換刀速度直接影響到加工中心的效率，而自動換刀就是進一步壓縮非切削時間，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件。完成此功能的機構包括送刀臂、擺刀站和換刀臂、總稱為機械手。自動換刀系統(tǒng)一般由刀庫，機械手和驅動裝置組成。在分析控制要求的基礎上，設計出相應控制程序。加工中心的關鍵在于CNC 對刀庫的自動選刀和刀庫、機械手與主軸間的自動換刀,加工中心出現(xiàn)故障80%都在上述方面本課題就是針對現(xiàn)有的自動換刀裝置進一步減少換刀時間,利用PLC 對刀庫的選刀控制和刀庫、機械手與主軸間的自動換刀控制以及刀庫精確定位。 東華理工大學長江學院（論文）東華理工大學長江學院畢 業(yè) 設 計 題 目 加工中心智能換刀系統(tǒng)設計 學生姓名： 翁 志 義 學 號： 09312124 專 業(yè)： 自動化 系 別： 機械與電子工程系 指導教師： 職稱： 講師 二零一三年六月 東華理工大學長江學院（論文） 東華理工大學長江學院（論文）摘 要 機床的發(fā)展與應用,大大降低了零件加工的輔助時間,極大的提高了生產(chǎn)率。自動換刀裝置應當滿足換刀時間短、刀具存儲量足夠、刀具的安置空間小以及安全可靠等基本要求。通過分析刀庫的自動換刀的過程，使刀庫在加工中心上能配合換刀機械手的需要——能在數(shù)控程序的控制下靈活的實現(xiàn)換刀過程每次換新刀只需輸入相應換刀號信號即可。s capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unitto implement the changeover work between the principal axis and tool magazine. The framework of this function include the robot, tools rotation station and changeover control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to more stable and accurate. this design topic is based on the PLC machining center tool change control system design. Through the analysis of the knife of the automatic tool changing process, so that the cutter in machining center can be matched with the tool changing manipulator needs in NC program under the control of flexible implementation tool changing process every time new knife only needs to input the corresponding tool change signal can be. The analysis and control on the basis of the requirements, designs the corresponding control procedure. The control program includes: establish the library image, recording request tool number, the rotation of the turntable direction judgment and to determine the turntable is reversed, to send pulses to control the cutter disc to rotate in place, lights and tool change indicator display parts, good program structure, readability is strong, operation efficiency is high,which can meet the practical requirements.Key words: MC , ATC，tool magazine，PLC，tool exchange at random?Hydraulic transmission緒 論 國內(nèi)外數(shù)控機床的發(fā)展情況隨著數(shù)控技術的發(fā)展，帶有自動換刀系統(tǒng)的加工中心在現(xiàn)代制造起著愈來愈重要的作用，他能縮短產(chǎn)品的制造周期，提高產(chǎn)品的加工精度，適合柔性加工。當?shù)稁烊萘看髸r，常遠離主抽配置且整體移動不易，這就需要在主軸和刀庫之間配置換刀機構來執(zhí)行換刀動作。機械手完成刀庫里的刀（新刀）與主軸上的刀（舊刀）的交換工作。長期以來，歐、美、亞在國際市場上互相展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨著電子、計算機技術的進步，數(shù)控機床在20世紀80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多要求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。1958年美國Kamp。中國1958年研制出第一臺數(shù)控機床以來，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在第二階段從日本、德、美、西班牙先后引