【正文】 。先給刀具都附上一把裹示該刀具號的編碼鑰匙，當(dāng)把各刀 具存放到刀庫的刀座中時，這樣就把鑰匙的號碼轉(zhuǎn)記道刀座中，將編碼鑰匙插進(jìn)到座旁邊的鑰匙孔中給刀座編上了號碼。 。換刀時刀庫旋轉(zhuǎn)，使每個刀座位依次經(jīng)過識刀器，找到刀座，刀庫便停止旋轉(zhuǎn)。 。例如有六個大小直徑的圓環(huán)便可組成能區(qū)別 63 ( 261=63)種刀具的編碼。采用特殊的刀柄結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼，刀柄后端的拉桿上套裝著等間距的編碼環(huán)，由鎖進(jìn)螺母固定。編碼主要有以下三種。因此，刀具數(shù)量比較少，刀庫也相應(yīng)的較小。當(dāng)?shù)毒叽a與 CNC指令代碼相符時該刀具被選中刀庫旋轉(zhuǎn)將刀具送到換刀位置，等待機(jī)械手來抓取。刀具在刀庫中不必按照工件的加工順序排列，可任意存放 的。必須增加刀具的數(shù)量和刀庫的容量，降低了刀具和刀庫的利用率。采用這種方式，不需要刀具識別裝置，而且驅(qū)動裝置控制也比較簡單，工作可靠，可以直接由刀庫的分度機(jī)械來實現(xiàn)。自動選刀有兩種方法 :順序選刀和隨機(jī)選刀方法。 控制的隨機(jī)選刀方式的研究 3. 1 常見的自動選刀方式 刀庫的自動控制指 CNC 執(zhí)行用戶指令后系統(tǒng)對刀庫的自動控制過程，包括程序找刀和自動換刀 [(63,71]。帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)適用于數(shù)控鉆削中心和加工中心。由于帶刀庫的自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床的主軸箱內(nèi)只有一根主軸，主軸部件的剛度要高，以滿足精密加工要求。 由于前兩種換刀裝置容納的刀具數(shù)量有限不能太多，不能滿足復(fù)雜零件的加工需要，所以自動換刀數(shù)控機(jī)床多采用帶刀庫的自動換刀裝置。首先要把加工過程中使用的全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后，按一定的方式放入刀庫。 帶刀庫的換刀裝置由刀庫、選刀機(jī)構(gòu)、刀具自動裝卸機(jī)械及刀具交換機(jī)構(gòu) (機(jī)械手 )等四部分組成，應(yīng)用廣泛。 圖 所示為刀庫與機(jī)床為分體式數(shù)控機(jī)床的外觀圖。因其換刀時間大部分和加工時間重合，真正換刀時間只需轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位的時間，這種換刀方式主要用于數(shù)控鉆床和數(shù)控銼床等。其原理如下 : 轉(zhuǎn)塔頭 5 上有兩個刀具主軸 3 和 4，當(dāng)用刀具主軸 4 上的刀具進(jìn)行加工時，可由機(jī)械手 2 將下一步需要的 刀具換至不工作的刀具主軸 3 上，待本工序完成后，轉(zhuǎn)塔頭回轉(zhuǎn) 180186。近年來出現(xiàn)了一種用機(jī)械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫進(jìn)行換刀的自動換刀裝置，如圖 所示。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，換刀時間短，僅為 2s 左右?！盎剞D(zhuǎn)式換刀裝置既可用于臥式機(jī)床，也可用于立式機(jī)床。當(dāng)換刀指令被調(diào)用時，傳遞桿將刀具庫的刀具取下，轉(zhuǎn)到機(jī)床前方，并定位于與換刀裝置配合的位置。刀夾錐面上有切屑會造成換刀誤差，甚至有損壞刀夾與主軸的可能。這種換刀裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、涉及的運(yùn)動少、換刀快。接下來，換刀裝置將要換上的刀具與卸下的刀具分別裝入主軸和刀具庫 :最后，換刀 裝置轉(zhuǎn)回原“待命”位置。并將主軸刀具與刀具庫刀具帶走 。拉桿從主軸刀具上卸掉，換刀裝置將刀具從各自的位置上取下 。接到換刀指令后，機(jī)床控制系統(tǒng)便將主軸控制到指定換刀位置 。 在自動回轉(zhuǎn)刀架中最簡單的換刀裝置是 180186?；剞D(zhuǎn)刀架還要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后具有較高的重復(fù)定位精度 (一般為 ~ )?；剞D(zhuǎn)刀架又有立式和臥式兩種，結(jié)構(gòu)比較簡單，適用于經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床。 (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)。但使用一段時間后可能會因為油質(zhì)、油壓、油溫及環(huán)境因素的變化而影響運(yùn)動速度和準(zhǔn)確性。在梯形圖中比較系統(tǒng)存儲的當(dāng)前刀號 (主軸上的刀 )和目標(biāo)刀號 (預(yù)選刀 )并運(yùn)算，再輸出旋轉(zhuǎn)指令，同時判斷按最短路徑旋轉(zhuǎn)到位。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。 (1)刀庫作為系統(tǒng)的定位軸來控制。這樣刀具就可以任意取出并送回。本文采用記憶式選刀，這種方式能將刀具號和刀 庫中的刀套位置對應(yīng)地記憶在數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 中，無論刀具放在哪個刀套內(nèi)，刀具信息都始終記存在 PLC 內(nèi)。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。 (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。每次換刀時，刀庫順序轉(zhuǎn)動一個刀座位置，并取出所需要的刀具，己經(jīng)使用過的刀具可以放回原來的刀座內(nèi)，也可 以順序放入下一個刀座內(nèi)。 刀庫的容量首先要考慮加工工藝的需要，從使用角度出發(fā)，一般為 10~40 把刀，刀庫的利用率會高，而結(jié)構(gòu)比較緊湊。每單個刀庫的儲刀量較小，換刀速度快。由于刀庫位置固定，換刀動作由主軸完成，無需機(jī)械手。僅增加鏈條長度即可增加刀具數(shù)，可以不增加圓周速度其轉(zhuǎn)動慣量不像盤式刀庫增加的那樣大。 雙盤式結(jié)構(gòu)是兩個較小容量的刀庫分置于主軸兩側(cè) ,布局較緊湊 ,儲刀數(shù)量也相應(yīng)增大 ,適用于中小型加工中心 。 刀具數(shù)量一般不多于 32 把 。 見圖 )~c)。 刀庫是存儲刀具的裝置，常見的刀庫主要有以下幾種形式 : (1)轉(zhuǎn)塔式刀庫 包括水平轉(zhuǎn)塔頭和垂直轉(zhuǎn)塔頭兩種，見圖 )與 b): (2)盤式 刀庫 盤式刀庫中刀庫呈盤狀 ,刀具沿盤面垂直排列 (包括徑向取刀和軸向取刀 ),沿盤面徑向排列或成銳角排列的形式的刀庫 。為了使系統(tǒng)定位更準(zhǔn)確 , 采用了 2 只光電開關(guān) , 分別檢測 2 個貨架的 2 只檢測片。 自動控制方式為本系統(tǒng)計算機(jī) (IPC)和控制單元 (變頻器、接觸器等 )組成的一個自動控制系統(tǒng)。而且系統(tǒng)在運(yùn)行時需要幾種速度 , 因此傳動系統(tǒng)需要調(diào)速 , 所以該系統(tǒng)選用了變頻調(diào)速的方法 , 可以采用結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的變頻器和變頻電動機(jī)。控制系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。運(yùn)行控制包括運(yùn)行設(shè)備的啟動、制動控制。抽屜式刀架分 6 個抽屜放置其他刀輔具 , 可分類裝存一些刀輔具 , 如鉆頭、車刀等。插座式刀架分 BT40 刀架和 BT50 刀架 2 種形式。 3)刀架與防護(hù)罩 整庫共有 14 列獨(dú)立刀架。鏈條脹緊機(jī)構(gòu)采用螺紋調(diào)節(jié)脹緊 , 為定期脹緊方式。 2)拖動與傳動系統(tǒng) 采用變頻控制技術(shù)。 1)驅(qū)動機(jī)構(gòu) 該 系統(tǒng)選用了變頻調(diào)速的方法。 機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理 刀具庫由支架、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、刀架、護(hù)罩、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。具有自動庫存管理、刀具入庫管理、刀具出庫管理和統(tǒng)計查詢功能。管理系統(tǒng)采用在線幫助功能。 該系統(tǒng)采用最優(yōu)化技術(shù) , 利用計算機(jī)存 儲的大量庫存信息 , 能及時、準(zhǔn)確、全面地反映刀具庫的庫存情況。傳統(tǒng)的人工記帳管理方式 , 效率低下 , 錯誤率高 , 且信息數(shù)據(jù)不能共享 , 刀具的使用狀態(tài)和壽命周期無法跟蹤 , 不能適應(yīng)當(dāng)前信息化管理需要。自動換刀系統(tǒng)將以較快的速度增長，縮短換刀時間，提高刀具的定位精度是重要的手段，有利于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。刀庫快速換刀利用 STEP7 完成編程，并在實際中得到驗證。s manufacturing environment tool storage and management of new models and methods, practical application of good results in systems integration and optimization, and other aspects of operations will be further explored, so that it has a higher theoretical and practical level. 機(jī)床刀具設(shè)計 課題研究意義 機(jī)床原來的刀庫控制程序是單獨(dú)設(shè)計的，沒有采用刀具管理系統(tǒng)，功能也比較單一，只實現(xiàn)了刀庫刀具的找刀、刀庫最短路徑定位、主軸換刀，而且不支持大型刀具。 Rotary ATC devices can be used horizontal machine, can also be used for vertical machining centers. 2. 2 ATC headturret installed With rotating CNC machine tool often used such ATC devices, with a few turret head spindle, each with a spindle on both knives, the first tower interim process can be automatic tool changerealization. The advantage is simple structure, tool change time is short, only about 2 s. However, due to spatial constraints, the number of spindle can not be too much, usually only apply to processes less, not to high precision machine tools, such as the NC drill, such as CNC milling machine. In recent years there has been a mechanical hand and the turret head with a knife for the automatic tool change ATC devices, as shown in Figure . It is in fact a turret head ATC, and the knifeATC device bination. The principle is as follows: 5 turret on the first two tool spindle 3 and 4, when using the tool spindle 4 processing tool, the manipulator 2 will be the next step to the need for the tool does not work on the tool spindle 3 until after the pletion of this process , the first rotary turret 180 186。 ATC, the Rotary At the same time, the tool refocusing its position to accept Spindle removed from the cutting tool。 ATC, 180 186。 rotary ATC devices, as shown in Figure ATC instructions received, the machine control system put ATC spindle control to the designated location at the same time, the tool movement to the appropriate location, ATC, with the rotary axis and at the same time, the knives matching tool。Design Of Tool Machine Prop Research significance The original knife machine control procedures are designed individually, not used tool management system, features a single parison, the knife only has to find the tool knife, knife positioning the shortest path, axis tool change, but does not support largescale tool. Automatic knife in the knife election, in the puter memory knifeelection on th