【正文】 獻(xiàn) [1] 機(jī)床設(shè)計手冊編寫組 .機(jī)床設(shè)計手冊（第三冊） .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 [2] 王愛玲主編 .現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 .北京：國防工業(yè)出版社， 20xx [3] 林宋，田建君編 .現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx [4] 沙杰編 .加工中心結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護(hù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [5] 廉元國，張永洪編 .加工中心設(shè)計與應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [6] 向金林 .TH7130 立式加工中心自動換刀系統(tǒng)的設(shè)計 .裝備制造技術(shù)， 20xx [7] 陳芳，李繼中 .盤式刀庫加工中心自動換刀系統(tǒng)控制 .機(jī)械設(shè)計與制造， 20xx [8] 黃澤正，劉沖，陳志輝 .加工中心自動換刀裝置的設(shè)計 .機(jī)械工程與自動化， 20xx [9] 曹秋霞，馬國亮 .小型立式加工中心圓盤式刀庫的設(shè)計 .機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 20xx [10] 依蘭?歐克拉，比京 克 .數(shù)控平面加工中心輪式刀庫自動換刀裝置的設(shè)計 .成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報， 20xx [11] 謝紅 .數(shù)控機(jī)床機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo) .上海：同濟(jì)大學(xué)出版社， 20xx [12] 加工中心應(yīng)用與維修編委會 .加工中心應(yīng)用與維修 .北京：機(jī) 械工業(yè)出版社， 1997 [13] 李佳 .數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用 .北京：清華大學(xué)出版社， 20xx [14] 朱龍根 .簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [15] 王可 .實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊 [M].遼寧 : 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,1999 [16] of automatic tool changer for CNC . 42 thesis,Mechanical EngineeringDepartmet, METU, Ankara, Turkey 1995 [17] . A methodology for creative mechanism design. mechansism and machine,1992 [18] BeomSahng Ryuh, Sang Min Park, Gordon R. automatic tool changer and integrated software for a robotic die polishing station. Mechanism and Machine Theory,20xx 43 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。為了讓自己的設(shè)計更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱 參考文獻(xiàn) 是十分必要的，同時也是必不可少的。 32 PLC 的硬件 I/O 接口原理圖 圖 43 三菱 FX2N PLC 接口電路圖 自動換刀系統(tǒng) PLC 程序的設(shè)計 編程 軟件 采用三菱公司編程軟件 FXGP/WINC,其界面如下所示 33 圖 44 編程軟件界面圖 34 PLC 的控制流程圖 圖 45 自動控制流程框圖 35 梯形圖 圖 46 梯形圖 36 指令表 圖 47 指令表 37 課程設(shè)計心得 緊張而又辛苦的兩周課程設(shè)計結(jié)束了。 ⑦ 右轉(zhuǎn)完成后，機(jī)械手下移。 ② 上移后，機(jī)械手開始右移。 靈活性 PLC 采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能圖、功能模塊和語句描述編程語言。通過氣缸作用，與上述動作相反，刀座帶動刀具夾頭順時針轉(zhuǎn)動，直到水平位置為止，此時滾子銷重新處于支撐板的凹槽中。實(shí)現(xiàn)這個動作靠氣缸 28。不論刀具放入那個地址，均可跟蹤記憶；利用刀庫上裝刀 位置檢測裝置，可測得每一地址。 設(shè)定當(dāng)兩個最大刀具相鄰放置時，其間距為 5 毫米，則相鄰刀套中心距為 85 毫米，夾角為 20 度。此換刀裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，換刀可 靠性較好。 LTCNC1000 數(shù)控立式升降臺銑床的自動換刀裝置，在每次自動裝卸刀具時，都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上。 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開 4)活塞桿推動機(jī)械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具 5)機(jī)械手回轉(zhuǎn) 180176。碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊，液壓缸實(shí)現(xiàn)松開。固定在回轉(zhuǎn)軸上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成 45176。 這次設(shè)計我 選用兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。格子箱式刀 庫可設(shè)在雙工作臺的中間。交換裝置的形式和具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的整體布局、生產(chǎn)率和工作可靠性都有直接影響。這種方式一般運(yùn)用在中型數(shù)控銑床中 當(dāng) PC 接到新刀具的指令 (TXX)后，在模擬刀庫的刀號數(shù)據(jù)表中進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索，檢索到 T 代碼給定的刀號，將該刀具號所在數(shù)據(jù)表中的表號數(shù)存放在一個緩沖存儲單元中，這個表序號數(shù)就是新刀具在刀庫中的目標(biāo)位置。 圖 210 刀庫中刀具位置編號 圖 211 刀庫的刀號數(shù)據(jù)表 16 ②刀具的識別 雖然刀具不附帶任何編碼裝置，且采用任意換刀方式，但是，由于在 PC 內(nèi)部設(shè)置的刀號數(shù)據(jù)表始終與刀具在刀庫中的實(shí)際位置相對應(yīng)，所以對刀具的識別實(shí)質(zhì)上轉(zhuǎn)變?yōu)閷Φ稁煳恢玫淖R別。 ① ATC(自動換刀 )控制和刀號數(shù)據(jù)表 如圖 2— 9 所示，刀庫有 8個刀座，可 存放 8 把刀具。 近年來，“圖像識別”技術(shù)也開始用于刀具識別，刀具不必編碼，而在刀具識別位置上利用光學(xué)系統(tǒng)將刀具的形狀投影到許多光電元件組成的屏板上，從而將刀具的形狀變?yōu)楣怆娦盘?，?jīng)信息處理后存人記憶裝置中。 圖 26 接觸式刀具識別裝置 圖 27 磁性識別裝置 圖 28 識刀裝置原理框圖 ②光學(xué)纖維刀具識別裝置 這種裝置利用光導(dǎo)纖維很好的光傳導(dǎo)特性，采用多束光導(dǎo)纖維構(gòu)成閱讀頭。如編碼環(huán)為非導(dǎo)磁材料，則磁感應(yīng)較弱，在二次線圈中感應(yīng)的電壓較弱。接觸式刀具識別裝置結(jié)構(gòu)簡單，但由于使用中觸針有磨損，故壽 命較短，可靠性較差，且難于快速換刀。不論刀具放入哪個地址，均可跟蹤記憶；利用刀庫上裝刀位置檢測裝置，可測得每一地址。它還可直接在刀庫與刀具主軸之間進(jìn)行換刀而不致增加換刀時間。識別器可通過識別鑰匙上的號碼來選取該鑰匙旁邊刀座中的刀具；編碼鑰匙中除導(dǎo)向 凸起外，共右 16 個凸起和凹下的位置，故有 65535 凹凸組合，可區(qū)別 65535 把刀具。每把刀具 (或刀座 )都編上代碼．自動換刀時，刀庫旋轉(zhuǎn)，每把刀具 (或刀座 )都經(jīng)過“刀具識別裝置”接受識別。 圖 22 盤式刀庫 圖 23 鏈?zhǔn)降稁? 10 圖 24 格子箱式刀庫 圖 25 直線式刀庫 刀具的選擇方式 在自動換刀裝置換刀時，按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫中將所需要的刀具準(zhǔn)確地自動地選出，并轉(zhuǎn)換到取刀位置．稱為自動選刀。如圖 22 所示。這些要求都與加工中心的性能息息相關(guān)。 重復(fù)定位精度 177。 數(shù)控銑床的主軸開啟與停止，主軸正反轉(zhuǎn)與主軸變速等都可以按輸入介質(zhì)上編入的程序自動執(zhí)行。目前小型數(shù)控銑床一般采用這種方式 。如今，世界上出現(xiàn)了立式、臥式、龍門式、落地式等各種加工中心，據(jù)不完全統(tǒng)計，大約有 1000 多個品種規(guī)格。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、 使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 任務(wù)分配 總體方案設(shè)計： 傳動系統(tǒng)設(shè)計： 動力電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計： 控制電路設(shè)計： 軟件編程： 電力供電系統(tǒng)： 附上整體效果圖【圖片】 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。該產(chǎn)品出現(xiàn)后，銷路驚人，引起了日、德、美、英、法、意等先進(jìn)工業(yè)國家的高度重視，競相開發(fā)生產(chǎn)，不斷擴(kuò)大和完善機(jī)床的功能，成為數(shù)控機(jī)床中發(fā)展最快、需求量最大的商品之一。立式數(shù)控銑床一般為三坐標(biāo) （ X 、 Y 、 Z ）聯(lián)動 , 其各坐標(biāo)的控制方式主要有以下兩種： 1 ）工作臺縱、橫向移 5 動并升降，主軸只完成主運(yùn)動。如刀具長度補(bǔ)償功能、靠模加工功能、自動變換工作臺功能、自適應(yīng)功能、 數(shù)控采集功能等。 主要技術(shù)參數(shù)為： 工作范圍 X軸行程 1050mm Y軸行程 650mm Z軸行程 500mm 立柱最前端至主軸中心 650mm 工作臺加工面積（長 寬） 1400 320mm 工作臺承載重量 800kg 主軸最高轉(zhuǎn)速 8000rpm 快速進(jìn)給速度 X 軸 5m/min 快速進(jìn)給速度 Y 軸 5m/min 快速進(jìn)給速度 Z 軸 5m/min 刀庫刀具數(shù) 20 把 定位精度 177。由于加工中心上自動換刀次數(shù)比較頻繁，故對自動換刀裝置的技術(shù)要求十分嚴(yán)格．如要求定位精度高．動作平穩(wěn)，工作可靠以及精度保持性等。此換刀裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，換刀可靠性較好，缺點(diǎn)是換刀時間長，適用于刀庫容量較小的加工中心上采用。如圖 25 所示。 （ 2）任意選擇刀具方式 這種方法根據(jù)程序指令的要求任意選擇所需要的刀具，刀具在刀庫中不必按照工件的加工順序排列，可任意存放。這樣就把鑰匙的號碼轉(zhuǎn)記到刀座中，給刀座編上了號碼。避免了因刀具存放在刀庫中的順序差錯而造成的事故；同時也縮短了刀庫的運(yùn)轉(zhuǎn)時間，簡化了自動換刀控制線路。 ④計算機(jī)記憶式 高檔的數(shù)控加工中心，可將刀具號和刀庫上存刀地址對應(yīng)地記憶在計算機(jī)存儲器內(nèi)或可編程控制器內(nèi)。當(dāng)各繼電器讀出的 數(shù)碼與所需刀具的編碼一致時，由控制裝置發(fā)出信號，使刀庫停轉(zhuǎn)，等待換刀。在檢測線圈 6 的一次線圈 5 中輸入交流電壓時，如編碼環(huán)為導(dǎo)磁材料，則磁感應(yīng)較強(qiáng)，在二次線圈 7 中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓。每讀完一次編碼，延時清零電路經(jīng)一定延時發(fā)出一次消零信號，使刀號寄存器清零復(fù)位，以便寄存下一個刀號。因此，這種識別方法很有發(fā)展前途 。這種方法主要由軟件完成選刀，從而消除了內(nèi)于識刀裝置的穩(wěn)定性、可靠性所帶來的選刀失誤。由于刀號數(shù)據(jù)表實(shí)際上是刀庫中存放刀具位置的 一種映像，所以刀號表與刀庫中刀具的位置應(yīng)始終保持一致。 2 ） 工作臺縱、橫 向移動，主軸升降。 17 圖 212 識別刀具的 PC 程序流程框圖 刀具交換裝置 實(shí)現(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間裝卸和傳遞刀具的裝置稱為刀具交換裝置。直線排列式刀庫可設(shè)在工作臺上方，也可設(shè)在工作臺的一端或兩端。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。所以各種數(shù)控機(jī)床所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。機(jī)械手臂形狀對稱。碟形彈簧及拉桿、杠桿、活動爪來實(shí)現(xiàn)。如 32（ a）所示。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)停。盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多。 考慮到實(shí)際情況比計算時所設(shè)定的條件復(fù)雜，電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩ST應(yīng)為負(fù)載扭矩DT的 ~ 倍。 蝸輪齒形誤差1ff= 確定刀具的選擇方式 刀具的選擇方式為任意選擇方式中的計算機(jī)記憶式，可將刀具號和刀庫上存刀地址對應(yīng)地記憶在計算機(jī)存儲器內(nèi)或可編程控制器內(nèi)。使刀頭朝下。當(dāng)?shù)毒吒鼡Q完畢，該刀座插入從主軸換下的刀具夾頭。采用了精簡化的編程語言，編程出錯率大大降低。 (2)復(fù)位工作控制原理如下： ① 機(jī)械手首先上移，直到運(yùn)動到最上端。 ⑥ 右移完成后，機(jī)械手開始右轉(zhuǎn)，直到右轉(zhuǎn)限位開關(guān)檢測到信號。重新啟動后，由于急停時機(jī)械手位置的不確定性，要進(jìn)行復(fù)位工作。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)數(shù)查閱大量的設(shè)計手冊了。 這次課程設(shè)計使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練 。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均 已在文中以明確方式標(biāo)明。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大