【正文】 ................. 7 刀具的選擇方式 ............................................................................ 8 刀具 (刀座 )識(shí)別裝置 ................................................................... 10 刀具交換裝置 .............................................................................. 15 第 3 章 換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................... 17 確定換刀機(jī)械手形式 ..................................................................... 17 換刀機(jī)械手的工作原理 ................................................................. 18 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序 ............................................. 18 兩手相互垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手 ..................................... 19 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) ............................................. 20 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 ..................................................... 20 主軸準(zhǔn)停裝置 .............................................................................. 20 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試 .......................................................... 21 確定刀庫(kù)容量 ................................................................................. 21 確定刀庫(kù)形式 .............................................................................. 21 初步估計(jì)刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī) .......................................... 21 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通蝸輪蝸桿的相關(guān)設(shè)計(jì) .............................. 23 確定刀具的選擇方式 .................................................................. 24 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................. 24 第 4 章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................... 26 機(jī)械手控制系統(tǒng) PLC 的選擇 ....................................................... 26 機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)限位開關(guān)的布局示意圖 ....................... 27 機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)的工作流程 ................................................. 27 機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)的原理 ........................................................ 29 PLC 的硬件 I/O 接口原理圖 ......................................................... 30 自動(dòng)換刀系統(tǒng) PLC 程序的設(shè)計(jì) ................................................... 30 編程軟件 ...................................................................................... 30 PLC 的控制流程圖 ..................................................................... 32 梯形圖 .......................................................................................... 33 指令表 ......................................................................................... 34 課程設(shè)計(jì)心得 ......................................................................................... 35 附錄 1 ...................................................................................................... 36 附錄 2 ...................................................................................................... 37 附錄 3 ...................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 39 第 1章 緒論 設(shè)計(jì)背景 加工中心（ Machining Center,MC）是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，它是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測(cè)量及傳感技術(shù)以及通信診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品。由 于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和調(diào)整時(shí)間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床 3倍～4 倍，所以說(shuō)，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。Trecker）公司首次把銑、鉆、鏜等多種工序集中于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，通過換刀方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺(tái)加工中心。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(jì)，大約有 1000 多個(gè)品種規(guī)格。加工中心是數(shù)控機(jī)床的代表，是高新技術(shù)集成度高的典型機(jī)電一體化機(jī)械加工設(shè)備，我國(guó)的加工中心從 70 年代開始，已有很大發(fā)展，但技術(shù)、品種和數(shù)量上都還遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展的需要。然而，目前市場(chǎng)上生產(chǎn)和銷售的都是以大、中型的加工中心為主，小型加工中心幾乎是空白，而機(jī)械加工業(yè)、小型模具的制造、工科院校、技工學(xué)校等對(duì)小型加工中心存在著大量的需求。 立式數(shù)控銑床 立式數(shù)控銑床的主軸軸線與工作臺(tái)面垂直，是數(shù)控銑床中最常見的一種布局形式。目前小型數(shù)控銑床 一般采用這種方式 。這種方式一般運(yùn)用在中型數(shù)控銑床中 。一般功能是指各類數(shù)控銑床普遍所具有的功能。特殊功能是指數(shù)控銑床在增加了某些特殊裝置或附件后，分別具有或兼?zhèn)涞囊恍┨厥夤δ堋? 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(dòng)執(zhí)行。有的采用變頻機(jī)組，固定幾種轉(zhuǎn)速，可自選一種編入程序，但不能在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)改變。但是在實(shí)際操作中，調(diào)速不能有大起大落的突變，只能在允許的范圍內(nèi)調(diào)高或調(diào)低，只能在允許的范圍內(nèi)一般都設(shè)有自動(dòng)拉、退刀裝置，能在數(shù)秒內(nèi)完成裝刀與卸刀，換刀比較方便。 4 第 2章 方案設(shè)計(jì) 課題內(nèi)容 依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，我們的任務(wù)是給數(shù)控立式銑床設(shè)計(jì)安裝合適的自動(dòng)換刀裝置，以力濤 CNC1000 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床為例。 重復(fù)定位精度 177。 LTCNC1000 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置，安裝在機(jī)床外又要增加 刀具運(yùn)輸時(shí)間，降低效率，所以安裝在機(jī)床側(cè)面最合適，有些部件交錯(cuò)的地方，作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。設(shè)計(jì)增加自動(dòng)換刀裝置后的 LTCNC1000數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的外觀圖如圖 21 所示。加工中心上所需更換的刀具較多，從十幾把到幾十把．甚至上百把，故通常采用刀庫(kù)形式，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，自動(dòng)換刀裝置種類繁多。這些要求都與加工中心的性能息息相關(guān)。數(shù)控銑床的主要加工對(duì)象有：平面類零件；變斜角類零件；曲面類（立體類）零件。所以說(shuō)它是自動(dòng)換刀裝置中主要部件之一。目前常見的刀庫(kù)類型如下： 盤式刀庫(kù) 此刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多。如圖 22 所示。如圖 23 所示。布局不靈活，通常刀庫(kù)安 裝在工作臺(tái)上，應(yīng)用者較少。 直線式刀庫(kù) 刀庫(kù)容量少，一般在十幾把左右，多用于自動(dòng)換刀數(shù)控車床，鉆床上也有采用。 圖 22 盤式刀庫(kù) 圖 23 鏈?zhǔn)降稁?kù) 8 圖 24 格子箱式刀庫(kù) 圖 25 直線式刀庫(kù) 刀具的選擇方式 在自動(dòng)換刀裝置換刀時(shí)，按數(shù)控裝置的刀具選擇指令，從刀庫(kù)中將所需要的刀具準(zhǔn)確地自動(dòng)地選出，并轉(zhuǎn)換到取刀位置．稱為自動(dòng)選刀。用過的刀具放回原來(lái)的刀座中，亦可以按加工順序故入下一個(gè)刀座中。即工藝相同的不同工序，也要重新安排刀具，故增加了刀具數(shù)量和刀庫(kù)容量。另外，在裝刀時(shí)必要認(rèn)真謹(jǐn)慎對(duì)號(hào)入座，否則將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。每把刀具 (或刀座 )都編上代碼．自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，每把刀具 (或刀座 )都經(jīng)過“刀具識(shí)別裝置”接受識(shí)別。任意選擇刀具法的優(yōu)點(diǎn)是刀庫(kù)中刀