【正文】 設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。2. 復(fù)合化數(shù)控機(jī)床的功能復(fù)合化的發(fā)展以其復(fù)合加工實(shí)現(xiàn)了一次裝夾后完成各種復(fù)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(jī)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。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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器控制系統(tǒng)電路圖的時間要少很多。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍及各行各業(yè)，甚至深入到家庭。這些數(shù)據(jù)可以與儲存在存儲器中的參考值進(jìn)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的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面。這樣，PLC與個人計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，集散控制系統(tǒng)在功能和應(yīng)用方面互相滲透，使控制系統(tǒng)的性能價格比不斷提高。第二章 機(jī)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(xiàng)工作而設(shè)置的儲存及更換刀具的系統(tǒng)統(tǒng)稱為自動換刀系統(tǒng)。刀庫中刀具的數(shù)目可根據(jù)工藝要求與機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局而定，數(shù)量可較多?！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(zhǔn)停）；進(jìn)行新舊刀具的交換；然后松開主軸（消除準(zhǔn)停）、變速、主軸啟動旋轉(zhuǎn)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。圖2—2 方形鏈?zhǔn)降稁焓疽鈭D導(dǎo)向輪一般做成光輪，圓周表面硬化處理。刀位盤上的每個定位槽（或定位孔），對應(yīng)于一個相應(yīng)的刀套，而且定位槽（或定位孔）的節(jié)距要一致。 盤式刀庫在盤式刀庫結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿主軸徑向、軸向、斜向安放，如圖2—3（a）、（b）、（c）。 （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(xì)介紹了。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(jī)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(zhuǎn)式機(jī)械手這種機(jī)械手在有的設(shè)計(jì)中還采用了可伸縮的手臂，如圖2—7所示：圖2—7 雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手（手臂可伸縮式） 雙機(jī)械手這種機(jī)械手相當(dāng)與兩個單臂單爪機(jī)械手，相互配合起來進(jìn)行自動換刀。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。 ATC的組成 刀庫1. 刀庫的功能刀庫的作用是儲備一定數(shù)量的刀具，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)主軸上刀具的互換。刀具編碼選刀方式采用了一種特殊的刀柄結(jié)構(gòu)，并對每把刀具編碼。刀庫的容量、旋轉(zhuǎn)速度、加/減速時間等均可在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定，此種方式不受外界因素影響定位準(zhǔn)確、可靠但成本較高。2. 機(jī)械手的機(jī)械動作機(jī)械動作一般包含：拐臂旋轉(zhuǎn)、手臂伸縮、手臂180度旋轉(zhuǎn)、抓手的松緊。固定爪是指刀臂夾持部能吻合刀柄V形槽的半圓形部分，半圓形夾持部的一端或兩端有彈簧扣，即所謂單夾爪、雙夾爪：由兩個可張開的夾指所組成即活動爪，其夾緊力由彈簧產(chǎn)生的即彈簧爪，通常以直徑方式抓刀松刀；由液壓缸等動力議案控制其張合的為動力爪。其動作過程簡述如下（結(jié)合如下?lián)Q刀過程示意圖43）：刀套下轉(zhuǎn)90176。刀具位置交換如圖e所示，機(jī)械手逆時針轉(zhuǎn)180176。圖211 換刀過程示意圖第三章 可編程序控制器介紹 PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu) PLC的基本概念國際電工委員會在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型PLC編程，或用于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。外界的輸入電路閉合時，對應(yīng)地輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入點(diǎn)的敞開觸電接通，常閉觸點(diǎn)斷開。4. CPU自診斷測試自診斷測試包括定期檢查CPU模塊的操作和擴(kuò)展和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部的工作。 PLC的編程語言與程序結(jié)構(gòu) PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC（國際電工委員會）通于1994年5月公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)（IEC61131），它由以下5部分組成：通用信息、設(shè)備與測試要求、編程語言、用戶指南和通信。標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言——梯形圖和功能模塊圖，還有兩種文字語言——指令表和結(jié)構(gòu)文本，可以認(rèn)為順序功能圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。功能塊用來表示定時器、計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算器等指令。 PLC的程序結(jié)構(gòu)以西門子S7200為例，S7200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。使用子程序可以簡化程序代碼和減少掃描周期時間。這種換刀方式在新刀取出后，刀具不需轉(zhuǎn)動，可立即隨機(jī)存入原先使用的刀具，即換刀、存刀一次完成，縮短了換刀時間。刀庫進(jìn)入換刀位置。主軸松刀。根據(jù)加工要求，自動將指定的刀具轉(zhuǎn)至換刀位置；刀庫盤上共有10刀具供選；為提高換刀效率，要求換刀時按最小旋轉(zhuǎn)角（小于等于180176。1）跟具加工的要求，刀庫應(yīng)該能夠自動地將指定刀具轉(zhuǎn)至目標(biāo)換刀位置。自動換刀定位控制的梯形圖如圖43所示PPMOV_WEN ENOIN OUTVW12+1SUB_IEN ENOIN1IN2 OUTVW12VW10VW14ADD_IEN ENOIN1IN2 OUT+10VW14VW14VW14 1+0 VW14= 1+5SUB_IEN ENOIN1IN2 OUT+20VW14VW14VW10==1VW12VW10==1+11VW14 =1+2VW14 1+5PTNC_WEN ENOIN OUTVW10VW10MOV_WEN ENOIN OUTVW10+10VW10==1+0MOV_WEN ENOIN OUTVW10+1DEC_WEN ENOIN OUTVW14VW14第五章 液壓傳動部分的設(shè)計(jì)液壓傳動系統(tǒng)包括控制執(zhí)行元件運(yùn)動速度的速度控制回路，控制液壓整個系統(tǒng)的壓力控制回路，控制執(zhí)行元件運(yùn)動的換向回路。所以選擇液壓泵就必須根據(jù)主機(jī)的工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求。 液壓系統(tǒng)回路圖 1 油箱,2 濾油器,112 單向閥? 總結(jié) 光陰荏苒，轉(zhuǎn)眼間四年的大學(xué)就要結(jié)束了。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。在自己冥思苦想而不得法，后來去學(xué)校圖書館查找有關(guān)書籍。但是在實(shí)際生產(chǎn)中情況卻遠(yuǎn)要復(fù)雜得多。 Manufacture 1999 , (39) :273～295.[ 18] , . A pneumatic2mechanicallinkage mechanism for toolhandling for an N. C. machine [A] .Proceedings of the Sixth World Congress on Theory of Machinesand Mechenisms[C] . 1983.[19 ] RIVINE，AGAPIOUJ，[J]同時，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了許多同學(xué)的熱情幫助。而實(shí)際操作卻是比理論更復(fù)雜的，因?yàn)樵趯?shí)際操作過程中會遇到許許多多人為因素和社會因素。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。 本次設(shè)計(jì)的題目是加工中心自動換刀裝置的設(shè)計(jì)。這就需要在液壓傳動設(shè)計(jì)中必須考慮如何提高效率。但是在現(xiàn)液壓傳動中，能量損失較大,使得液壓系統(tǒng)溫度升高，影響液壓元件使用壽命和系統(tǒng)工作的可靠性，所以首先應(yīng)該考慮提高效率。差值內(nèi)存差值大于10設(shè)反轉(zhuǎn)輸出標(biāo)志Y 停車減速 正轉(zhuǎn)K反轉(zhuǎn) 圖44 PLC硬件接線圖 PLC接受數(shù)控系統(tǒng)的T指令，經(jīng)譯碼后將設(shè)定值送VW012。當(dāng)前刀號加，當(dāng)前值VW10內(nèi)存，若當(dāng)值VW10等于0，一號刀作為當(dāng)前值VW10內(nèi)存；若當(dāng)前值VW10不等于0，用差值VW14減1，差值VW14內(nèi)存；，當(dāng)前號減，當(dāng)前值VW10內(nèi)存，若當(dāng)前值VW10等于,10號刀作為當(dāng)前值VW10內(nèi)存，若當(dāng)前值VW10不等于0，則用差值VW14減1，差值VW14內(nèi)存。編程的刀具應(yīng)生效，以便系統(tǒng)檢測加上刀具參數(shù)后有無超出軟限位，記錄進(jìn)入程序測試時，主軸上的刀具號，在程序測試結(jié)束后的第一次換刀時，恢復(fù)原主軸的刀具號。還刀的基本過程：Z軸進(jìn)入換刀準(zhǔn)備位置。取刀的基本過程：刀庫將目標(biāo)刀具按就近原則轉(zhuǎn)到換到位置。因?yàn)椴荒茴A(yù)知何時會出現(xiàn)中斷事件，所以不允許中斷程序改寫可能在其他程序中使用的存儲器。2. 子程序子程序可逆的，僅在被其他程序調(diào)用時執(zhí)行。5. 結(jié)構(gòu)文本結(jié)構(gòu)文本是為IE611313標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，例如外部的開關(guān)按鈕等。4） 指令表（Instruction List，IL）。7. 立即I/O處理在程序執(zhí)行過程中使用立即I/O指令可以直接存取I/O點(diǎn)，用立即I/O指令讀輸入點(diǎn)的值時，相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。（2）用戶程序讀寫I/O映像寄存器比讀寫I/O點(diǎn)快得多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。1. 讀取輸入在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映像寄存器。3. 編程器編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。刀套帶著換回的舊刀具向上翻轉(zhuǎn)90176。兩手爪分別抓住刀庫上和主軸上的刀柄。因此，在選定機(jī)床后，選擇刀柄之前必須了解該機(jī)床主軸用的規(guī)格，機(jī)械手夾持尺寸及刀柄的實(shí)際尺寸。（3）機(jī)械手由伺服電機(jī)驅(qū)動，定位精度高，換刀快速穩(wěn)定，但成本較高。（3）刀庫由交流異步電動機(jī)驅(qū)動凸輪機(jī)構(gòu)（馬氏）機(jī)構(gòu)，用接近開關(guān)計(jì)數(shù)，這種方式運(yùn)行穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確可靠，一般與凸輪機(jī)械手配合使用，換刀速度快，定位準(zhǔn)確。4. 刀庫的控制方式（1）刀庫作為系統(tǒng)的定位軸來控制。（2）任意選擇 目前大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都采用任意選刀的方式，其分為刀套編碼、刀具編碼和記憶式等三種。具體來說，它的功能是完成刀具的裝卸和在主軸頭與刀庫之間的傳遞。故我們采用手臂可伸縮式的雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。如圖2—4所示：圖2—4 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手圖2—5 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手這種機(jī)械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手要短，如圖2—5所示。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。一般適用于刀具數(shù)在30～120把的刀庫。因此，刀套的準(zhǔn)停問題將是影響換刀動作可靠性的重要因素之一。主動鏈輪由伺服電動機(jī)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）。采用這種自動換刀方式的刀具主軸或刀架，需要自動夾緊、放松刀具的機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動傳力機(jī)構(gòu)。當(dāng)需要某一刀具進(jìn)行切削加工時，將該刀具自動地從刀庫轉(zhuǎn)置至機(jī)床主軸或刀架中；在切削完畢后，