【正文】 這次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂：有2 次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能毫不情意地重來。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這2 周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感 悟。我們是工程師， 理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級(jí)為設(shè)計(jì)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)數(shù)查閱大量的設(shè)計(jì)手冊(cè)了。在已度過的三年的時(shí)間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)我快要完成老師下達(dá)給我的任務(wù)的時(shí)候，我仿佛經(jīng)過了一次翻山越嶺，登上了高山之顛，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。重新啟動(dòng)后，由于急停時(shí)機(jī)械手位置的不確定性，要進(jìn)行復(fù)位工作。正常停車時(shí)，要求機(jī)械手回到初始位置時(shí)才能停車。 ⑩ 到達(dá)最上端后，機(jī)械手開始左轉(zhuǎn)，真到左轉(zhuǎn)限位開關(guān)檢測(cè)到信號(hào)，此時(shí)機(jī)械手已加到初始位置。 ⑧ 運(yùn)行到最低位置后，機(jī)械手把工件松開，一直到放松限位開關(guān)檢測(cè)到信號(hào)。 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(cè)到信號(hào)。 ④ 機(jī)械手開始向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到最上端。 ② 運(yùn)行到最左端后，機(jī)械手開始向下運(yùn)動(dòng)。 ③ 右移完成后，機(jī)械手開始左轉(zhuǎn)，至此，復(fù)位工作完成。(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(dòng)到最上端。機(jī)械手移動(dòng)刀具通過PLC平控制，可以實(shí)現(xiàn)這6個(gè)過程全自動(dòng)依次運(yùn)行。經(jīng)過各方面分析比較，本課題采用三菱FX2N系列PLC作為控制器，并配有相應(yīng)的控制模塊，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械手的控制功能。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單、應(yīng)用而拓展。采用了精簡(jiǎn)化的編程語言，編程出錯(cuò)率大大降低。易操作性PLC 有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。PLC 控制有以下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高PLC不需要大量的活動(dòng)元件和連接電子元件，它的連線大大減少。圖34 刀套結(jié)構(gòu)圖第4章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)控制器的選擇上可以有多種方案，目前在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中主要有三種：?jiǎn)纹瑱C(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、可編程控制器（PLC）。當(dāng)?shù)毒吒鼡Q完畢，該刀座插入從主軸換下的刀具夾頭。后刀具不會(huì)下落。滾子銷退出支撐板的凹槽，刀座轉(zhuǎn)至垂直位置，等待機(jī)械手換刀。氣缸28的活塞桿帶動(dòng)撥叉59上升，由剖視圖中可以看到，最下面的一個(gè)刀套右尾部的滾子正好進(jìn)入撥叉59的缺口。使刀頭朝下。平時(shí)，由彈簧將滾子銷壓在刀套的凹槽中，使刀座定位在水平位置。刀座的滾子在不旋轉(zhuǎn)的刀盤的槽中受到限位，刀盤在最下端的換刀位置開了一個(gè)缺口。這樣刀具可以任意存取，無需編碼元件，這種刀具任選方式使換刀控制大為簡(jiǎn)化。蝸輪齒形誤差= 刀具的選擇方式為任意選擇方式中的計(jì)算機(jī)記憶式，可將刀具號(hào)和刀庫上存刀地址對(duì)應(yīng)地記憶在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)或可編程控制器內(nèi)。蝸輪蝸桿其他計(jì)算參數(shù)：蝸桿導(dǎo)程角r=arctan蝸桿齒形角為20176。蝸桿材料選用35CrMo，表面淬火硬度45~55HRC,表面粗糙度Ra≤。可知刀套放置半徑為mm，圓整為245mm?？紤]到實(shí)際情況比計(jì)算時(shí)所設(shè)定的條件復(fù)雜，~。按加工中心規(guī)格規(guī)定的最大刀具質(zhì)量算，而其重心則設(shè)定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心半徑處。刀庫負(fù)載扭矩的計(jì)算圓盤式刀庫負(fù)載扭矩估算方法：這種刀庫的負(fù)載扭矩主要用來克服刀具質(zhì)量的不平衡，估算按如下兩種情況進(jìn)行：第一，用平均重量的刀具插滿圓盤的半個(gè)圓，如圖41（a）所示，根據(jù)工藝要求所需的各種刀具，確定每個(gè)刀具的（包括刀柄）平均重量，而其重心則設(shè)定為離刀庫回轉(zhuǎn)中心2/3半徑處。整個(gè)換刀過程時(shí)間大約為4秒。盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多。刀庫容量設(shè)為20把。2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對(duì)于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。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。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時(shí)，為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中，必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上。1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式2)取模數(shù)M=。交換刀具位置，6)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具8)機(jī)械手松開主軸和刀庫上的刀具9)當(dāng)機(jī)械手松開具后，限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開始加工或其他程序動(dòng)作。如32（a）所示。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準(zhǔn)備，換刀即是機(jī)械手把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。在活動(dòng)爪中有兩個(gè)銷子，當(dāng)夾緊刀具時(shí)，插入刀柄凸緣的孔內(nèi)，確保安全、可靠。碟形彈簧及拉桿、杠桿、活動(dòng)爪來實(shí)現(xiàn)。的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸中的齒條輪通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。角，安裝在殼體上，有手臂托，可由液壓缸帶動(dòng)（圖中未標(biāo)出），機(jī)械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓刀、松刀等動(dòng)作。機(jī)械手臂形狀對(duì)稱。機(jī)械手由機(jī)械手臂與45176。下面是以在LTCNC1000數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀的工作原理。這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是換刀動(dòng)作可靠，換好時(shí)間短，缺點(diǎn)是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)機(jī)調(diào)整的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。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。1)兩手呈180176。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。由LTCNC1000數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換，故采用機(jī)械手交換刀具的方式。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。刀具的交換方式通常分為兩種: 一種是采用機(jī)械手交換刀具, 另一種是由刀庫與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具。表22 換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)類型形式應(yīng)用特點(diǎn)單臂單手式機(jī)械手作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)用于刀具主軸與刀庫刀座軸線平行的場(chǎng)合結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，換刀時(shí)間較長機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)，其軸線與刀具主軸平行用于刀庫刀座軸線與主軸軸線平行的場(chǎng)合機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)，其軸線與刀具主軸垂直用于刀庫刀座軸線與主軸軸線垂直的場(chǎng)合單臂雙手式固定雙手式用于刀庫刀座軸線與主軸軸線平行的場(chǎng)合，廣泛用于加工中心可同時(shí)抓住主軸和刀庫中的刀具，并進(jìn)行拔出、插入，換刀時(shí)間短可伸縮雙手式剪式雙手式雙手不成180176。由機(jī)械手進(jìn)行刀具交換 由于刀庫及刀具交換方式不同，換刀機(jī)械手種類繁多。直線排列式刀庫可設(shè)在工作臺(tái)上方，也可設(shè)在工作臺(tái)的一端或兩端。在這種換刀方式中，刀庫可以是圓盤型、直線排列式、也可以是格子箱式等。它適用采用40號(hào)以下刀柄的小型加工中心或換刀次數(shù)少的用重型刀具的重型機(jī)床。交換裝置的形式很多，一般可分為兩大類。圖212 識(shí)別刀具的PC程序流程框圖 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。機(jī)械手執(zhí)行換刀動(dòng)作，將主軸上用過的舊刀和刀庫上選好的新刀進(jìn)行交換。識(shí)別刀具的PC程序流程團(tuán)如圖212所示。刀庫旋轉(zhuǎn)后，測(cè)得刀庫的實(shí)際位置與要求的刀庫目標(biāo)位置一致時(shí)，即識(shí)別了所要尋找的新刀具。2 ） 工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)，主軸升降。立式數(shù)控銑床一般為三坐標(biāo) （ X 、 Y 、 Z ）聯(lián)動(dòng) , 其各坐標(biāo)的控制方式主要有以下兩種：1 ）工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)并升降，主軸只完成主運(yùn)動(dòng)。于是計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值始終在1—8之間循環(huán)，而通過換刀位置時(shí)的計(jì)數(shù)值(當(dāng)前值)總是指示刀庫的現(xiàn)在位置。當(dāng)?shù)稁煨D(zhuǎn)