【正文】 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。自動(dòng)換刀系統(tǒng)本省及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度又會(huì)對機(jī)床的成本造價(jià)產(chǎn)生直接影響。個(gè)人計(jì)算主要用作PLC的編程器、操作站或人/機(jī)接口終端，其發(fā)展是使PLC具備計(jì)算機(jī)的功能。現(xiàn)代PLC無論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)于早期的PLC有了很大的不同，PLC體積被大幅度縮小。PID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成形機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的的配線少很多，股可以節(jié)省大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。PLC的梯形圖程序一般用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。高精度化：精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，隨著高新技術(shù)的發(fā)展對機(jī)電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機(jī)床用戶對機(jī)床加工精度的要求也越來越高，數(shù)控加工機(jī)床的加工精度提高了一倍，達(dá)到15微米。主要存在的問題時(shí)盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。1956年，日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國IBM公司同期研制成功了“APT”（刀具程序控制裝置）的加工中心。驅(qū)動(dòng)裝置則是使刀庫和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)其功能的裝置，一般由步進(jìn)電機(jī)或液壓（或氣壓機(jī)構(gòu)）或凸輪機(jī)構(gòu)組成。 關(guān)鍵詞：? 加工中心 ATC?刀庫?PLC?自動(dòng)選刀?液壓傳動(dòng)Abstract With the development of NC, the automatic tool changer system is More and more important in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the cycle time of product manufacturing, improve the precision of product machining. The latest requirements of machine tool user prise of diversification of control object,plexity of process, flexible of application and high reliability. The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the next manufacturing process to the right changeover position and robot will finish the change over tool When the tool magazine39。加工中心帶有刀庫和自動(dòng)換刀裝置,能對工件按預(yù)定程序進(jìn)行多工序加工的高度自動(dòng)化的多功能的數(shù)字控制機(jī)床。利用PLC 控制液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu),使液壓傳動(dòng)更加穩(wěn)定和精確。刀庫容量可大可小，其裝刀數(shù)在20—180把之間。所以數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序，縮短輔助時(shí)間，減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動(dòng)換刀裝置。1967年出現(xiàn)了FMS，1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置。至今許多重要功能部件，自動(dòng)化刀具，數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床水平差距很大。復(fù)合功能的機(jī)床是今年來發(fā)展快的機(jī)種，其核心是在一臺機(jī)床上要完成車、銑、鉆、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種操作工序。它較好的解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中的可靠、安全、靈活、方便經(jīng)濟(jì)等問題。4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察出信號的狀態(tài)。2. 運(yùn)動(dòng)控制PLC使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加工控制，可以實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、三軸和多軸位置控制，是運(yùn)動(dòng)控制欲順序控制有機(jī)地結(jié)合在一起。5. 通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。智能I/O模塊式以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件。改善和發(fā)展新的編程語言、高性能的外部設(shè)備和圖形監(jiān)控技術(shù)構(gòu)成的人/及對話技術(shù)，除梯形圖、流程圖、專用語言指令外，還增加了BASIC、C語言的編程功能和容錯(cuò)功能。自動(dòng)換刀系統(tǒng)中的刀庫，換刀的可靠性，即換刀速度直接影響到加工中心的工作效率。刀庫的儲存量一般在8～64把范圍內(nèi)，多的可達(dá)10～200把。由于這種自動(dòng)換刀裝置是用于多工序零件加工，換刀頻繁，如果每一次的“自動(dòng)換刀過程時(shí)間”稍長一點(diǎn)，多次換刀所積累的結(jié)果就會(huì)相當(dāng)可觀，就不能顯著提高生產(chǎn)效率，因此，在設(shè)計(jì)條件允許的情況下，應(yīng)盡可能縮短“自動(dòng)換刀過程時(shí)間”。兼起張緊輪作用的左側(cè)兩個(gè)導(dǎo)論，其輪座必須帶有導(dǎo)向槽（或?qū)蜴I），以免松開安裝螺釘時(shí)，輪座位置歪扭，對張緊調(diào)節(jié)帶來麻煩。這種準(zhǔn)停方式的優(yōu)點(diǎn)是能有效地消除傳動(dòng)鏈反向間隙的影響，保護(hù)傳動(dòng)鏈，使其免受換刀撞擊力，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可不用制動(dòng)自鎖裝置。刀具軸向安裝的結(jié)構(gòu)最為緊湊，但為了換刀時(shí)刀具與主軸同向，有的刀庫中的刀具需要在換刀位置作翻轉(zhuǎn)。經(jīng)過對上述兩種刀庫形式的比較，以及結(jié)合的實(shí)際情況，在本設(shè)計(jì)中采用盤式刀庫這種結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行拔“舊刀”歸回刀庫，另一個(gè)機(jī)械手執(zhí)行從刀庫取“新刀”插入機(jī)床主軸上，如圖2—8所示：圖2—8 雙機(jī)械手 雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手這種機(jī)械手兩臂可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并交叉成一定角度。ATC的主要組成部分是刀庫、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置。刀具的類型有盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁斓榷喾N形式，刀庫的形式和容量要根據(jù)機(jī)床的工藝范圍來確定。每把刀具都有自己的代碼，因而刀具可在不同的工序中多次重復(fù)使用，換下的刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也可相應(yīng)減少。（2）刀庫由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，有快/慢速之分，用接近開關(guān)計(jì)數(shù)并定位。3. 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)與控制方式:（1）機(jī)械手用液壓驅(qū)動(dòng)，靠接近開關(guān)檢測位置。 刀柄自動(dòng)換刀裝置的工作質(zhì)量表現(xiàn)為換到時(shí)間和故障率，刀柄的選擇直接影響到機(jī)床的開動(dòng)率和設(shè)備的投資大小，因此對刀柄的選擇十分重要。如上圖a所示刀庫位于立柱左側(cè)，刀具軸線在刀庫中的安裝方向與主軸垂直。使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。4. 電源PLC使用AC 220V 電源或 DC 24V 電源。外接的輸入電路斷開時(shí)，對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。5. 改寫輸出CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送大輸出模塊并鎖存起來，梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時(shí)，對應(yīng)的輸出過程映像寄存器為1狀態(tài)。其中的第三部分（IEC 611313）是編程語言的標(biāo)準(zhǔn)。1. 序功能圖這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制流程。3. 功能塊圖這是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易讀懂。1. 主程序主程序是程序的主體，每一個(gè)項(xiàng)目都必須并且只能有一個(gè)主程序。設(shè)計(jì)的好的子程序容易移植到其他別的項(xiàng)目中。數(shù) 控 裝 置 刀 庫 回 轉(zhuǎn) 指 令刀 號 復(fù) 合 判 斷刀 具 檢 索譯 T 指 令 代 碼刀 庫回轉(zhuǎn)控制位置反饋圖41 T功能處理示意圖數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出T代碼換刀指令給PLC，經(jīng)譯碼后在數(shù)據(jù)表中檢索，找到代碼指定的新刀號所在的數(shù)據(jù)表地址，并與實(shí)現(xiàn)刀號對照，如果不相同，則將刀庫回轉(zhuǎn)控制信號送至刀庫控制系統(tǒng)，直到定位到新刀號位置，刀庫才停止回轉(zhuǎn)，并準(zhǔn)備換刀。主軸準(zhǔn)停，主軸松刀。z軸返回到換刀準(zhǔn)備為位置。）轉(zhuǎn)動(dòng)：為提高定位精度，當(dāng)指定刀具號轉(zhuǎn)至離取刀具號位置時(shí)減速。2）刀庫盤上共有10把刀。對于功能強(qiáng)大的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由好幾個(gè)功能不同的回路組成，這些個(gè)回路共同完成機(jī)械的各種運(yùn)動(dòng)及控制功能。液壓泵的選擇時(shí)泵的定量不能過大，這樣可降低能耗，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量的大小選擇其型號規(guī)格，特別注意其定量泵不能過大，這樣可以降低能耗。作為畢業(yè)之前的最后一次練兵，也為了把所有的知識串聯(lián)起來。自動(dòng)刀庫作為加工中心的重要部分應(yīng)用廣泛。給了我很大的啟發(fā)，在以后的日子里循序漸進(jìn)抽絲剝繭的慢慢完成程序。我們不但要會(huì)學(xué)習(xí)知識，更要會(huì)將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際工作中，那樣才能學(xué)以致用，才能造福自己和別人。Annals of the CIRP，1995，49(2):383～387[20] AOURNALT， of HSK tool interfaee under high Rotationspeed[J]在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！最后，我還要向百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。理論是對實(shí)際操作的一個(gè)提煉和升華，是一個(gè)被理想化了的實(shí)際操作的模型，將實(shí)際操作簡單化了。最后分析調(diào)試程序。因此，它特別適合對國內(nèi)現(xiàn)有的加工中心的改造。而液壓系統(tǒng)的這些能量損耗都變成了熱量，是系統(tǒng)的溫度升高，影響液壓元件的正常工作。而其向自動(dòng)化、高效率、高精度方向的發(fā)展，是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競爭的關(guān)鍵。差值內(nèi)存NNNYNNYNYNYYY設(shè)定值=現(xiàn)值設(shè)停車標(biāo)志停車有效?正傳有效 輸出正傳停車反轉(zhuǎn)有效 輸出反轉(zhuǎn)設(shè)正傳輸出標(biāo)志使差值小于一半差值=2啟動(dòng)換刀換刀號設(shè)定值減當(dāng)前值差值為負(fù)負(fù)值取補(bǔ)224。若差值VW14小于或等于2。程序測試時(shí)要求：刀庫無換刀動(dòng)作。Z軸返回到換刀準(zhǔn)備位置。換刀是主軸上有刀具，先將主軸上的刀具還回刀庫中對應(yīng)的位置上，然后目標(biāo)刀具由刀庫取到主軸上。中斷程序是用戶編寫的。因?yàn)楦鱾€(gè)程序都放在獨(dú)立的程序塊中，各程序結(jié)束時(shí)不需要加入無條件結(jié)束指令或無條件返回指令。語句表比較適合熟悉PLC和程序設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的功能塊組成。3） 功能塊圖（Function Block Diagram，F(xiàn)BD）。6. 中斷程序處理如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時(shí)，CPU停止正常的掃描工作方式立即執(zhí)行中斷程序，中斷功能可以提高到PLC對某些事件的相應(yīng)速度。程序運(yùn)行時(shí)，對輸入、輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實(shí)際的I/O點(diǎn)，這樣做有以下兩點(diǎn)好處：（1）程序執(zhí)行輸入點(diǎn)的狀態(tài)是固定不變，程序執(zhí)行完以后再輸出過程映像寄存器的值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。為了使PLC得輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后PLC要反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)如圖3—1，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。2. I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡稱為I/O模塊，它們相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU模塊的橋梁?；氐皆嘉恢?。如圖c所示，換刀機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)75176。目前國內(nèi)機(jī)床上使用的刀柄規(guī)格很多，而且使用標(biāo)準(zhǔn)有美國的、德國的、日本的。但對主軸拉松刀及爪刀位置的準(zhǔn)確性要求較高，常用于需頻繁換刀的中小型加工中心。一般用于不需頻繁換刀的大中型機(jī)床。刀庫上還沒有機(jī)械遠(yuǎn)點(diǎn)，使每次選刀時(shí)就近選取。但由于刀庫中刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用，必須增加刀庫的容量，降低了利用率。 完成此功能的機(jī)構(gòu)包括送刀臂、擺刀站、和換刀臂，總稱為機(jī)械手。如果我們采用不能伸縮的機(jī)械手，由于機(jī)械手回轉(zhuǎn)時(shí)其手部回轉(zhuǎn)半徑較大，如刀庫中刀具排得較密，可能