畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）加工中心刀具庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)VIP

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目：加工中心刀具庫(kù)設(shè)計(jì)系 別： 機(jī) 械 工 程 系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用1班 級(jí)： 05級(jí)數(shù)控4班 1姓 名： 黃 旭 文 1學(xué) 號(hào)： 051042024012 1設(shè)計(jì)小組：第一組(第1小組)指導(dǎo)教師： 鄭 旭 完成時(shí)間： 2008年5月 加工中心刀具庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 部：機(jī) 械 工 程 系學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)： 05 數(shù) 控 4 班學(xué) 號(hào)： 課題簡(jiǎn)介題 目：加工中心刀具庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之電氣控制摘 要： 加工中心（machining center）簡(jiǎn)稱nc，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的適用于復(fù)雜零件的高效率自動(dòng)化機(jī)床。它能實(shí)現(xiàn)三軸或三軸以上的聯(lián)動(dòng)控制，以保證刀具進(jìn)行復(fù)雜表面的加工

2、。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，而對(duì)作為現(xiàn)代制造業(yè)非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)加工中心的各種組成部分提出了更高的性能指標(biāo)。由于加工中心備有刀具庫(kù)，大大增加了刀具的儲(chǔ)存容量。有利于提高主軸的剛度，獨(dú)立的刀庫(kù)，大大增加了刀具的儲(chǔ)存數(shù)量，有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能，并能較好的隔離各種影響加工精度的干擾因素。本設(shè)計(jì)采用plc對(duì)刀具庫(kù)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，自動(dòng)換刀裝置在隨機(jī)換刀時(shí)只識(shí)別刀具不識(shí)別刀套，因此可以把刀具編號(hào)，并且按順序?qū)⒌毒卟迦氲稁?kù)中對(duì)應(yīng)號(hào)和刀套上。由數(shù)控系統(tǒng)的plc設(shè)定刀號(hào)，使刀具號(hào)和刀庫(kù)中的刀套地址對(duì)應(yīng)的記在plc上，一經(jīng)設(shè)定，機(jī)床

3、在以后的使用中，不論刀具在哪個(gè)刀套上plc始終記憶著它的蹤跡。簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的硬件和界限，減小了控制器的體積，提高了控制系統(tǒng)的靈活性，同時(shí)，plc有較完善的自診斷和自保護(hù)能力，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用表明，plc的簡(jiǎn)潔、快捷在自動(dòng)換刀裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：刀庫(kù)；存儲(chǔ)；功能；自動(dòng)控制目 錄 前言1第一章、對(duì)加工中心刀具庫(kù)的選擇31.1 加工中心的組成部分31.2 刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)及定位5第二章、刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置 62.1 概述62.2 換刀裝置6第三章、刀庫(kù)選刀83.1 解釋關(guān)鍵詞83.2 選刀 83.3 獲取“換刀位置”寄存器中刀具數(shù)據(jù) 12 3.4 機(jī)械手刀庫(kù)的

4、換刀13 3.5 刀套標(biāo)簽和實(shí)際刀具的對(duì)應(yīng)關(guān)系14第四章、換刀子程序的調(diào)用164.1 概述 164.2 換刀子程序 16第五章、液壓控制 175.1 概述175.2 加工中心部分液壓系統(tǒng)175.3 系統(tǒng)特點(diǎn)21第六章、結(jié)束語(yǔ)22參考文獻(xiàn)23第一章 前言數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程 回顧數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段，六代的發(fā)展歷程。第一個(gè)階段叫做nc階段，經(jīng)歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自1970年開始小型計(jì)算機(jī)開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進(jìn)入了第二個(gè)階段，叫做cnc階段，成為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從1974年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五代。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的

5、提高。實(shí)際上從20世紀(jì)末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代開放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 數(shù)控加工中心的基本功能 帶有自動(dòng)換刀刀具交換裝置（atc automatic tool change）的數(shù)控機(jī)床稱為加工中心。它通過(guò)刀具的自動(dòng)交換，可以一次裝夾完成多道工序的加工，實(shí)現(xiàn)了工序的集中和工藝的復(fù)合，從而縮短了輔助加工時(shí)間，提高了機(jī)床的效率，減少了零件安裝、定位次數(shù)，提高了加工精度。加工中心是目前數(shù)控機(jī)床中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的數(shù)控機(jī)床。 帶有刀具自動(dòng)交換裝置

6、、能一次集中完成多種工序加工的數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了中、小批量加工自動(dòng)化，改善了勞動(dòng)條件。此外，它還具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定、產(chǎn)品成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床遂向“工序集中”，即一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在一次裝夾零件后能完成多任務(wù)序加工的數(shù)控機(jī)床(即加工中心)方面發(fā)展。 鉆、鏜、銑、車等單功能數(shù)控機(jī)床只能分別完成鉆、鏜、銑、車等作業(yè)，而在機(jī)械制造工業(yè)中，大部分零件都是需要多任務(wù)序加工的。在單功能數(shù)控機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程中，真正用于切削的時(shí)間只占30左右，其余的大部分時(shí)間都花費(fèi)在安裝、調(diào)整刀具、搬運(yùn)、裝卸零件和檢查加工精度等輔助工作上。在零件需要進(jìn)行多種工序加工的情況下，單功能

7、數(shù)控機(jī)床的加工效率仍然不高。加工中心一般都具有刀具自動(dòng)交換功能，零件裝夾后便能一次完成鉆、鏜、銑、攻絲等多種工序加工。 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況 在對(duì)內(nèi)搞活，對(duì)外開放的方針指引下，于1980年開始引進(jìn)日本就有70年代末期水平的微處理器數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服拖動(dòng)技術(shù)。并于1981年開始生產(chǎn)，到1988年又開始引進(jìn)美國(guó)的ge和dynapath公司的數(shù)控系統(tǒng)和拖動(dòng)技術(shù)，在上海市機(jī)床研究所和遼寧精密儀器廠組織生產(chǎn)。1985年以后，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的可供品種已超過(guò)300種，其中數(shù)控機(jī)床占40%，加工中心占27% ，其它品種為重型機(jī)床、鏜銑床、電加工機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床等。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家共有100多

8、家，其中能批量生產(chǎn)的企業(yè)有42家，平均年產(chǎn)量4050臺(tái)，幾家重點(diǎn)企業(yè)年產(chǎn)量可以達(dá)到400700臺(tái)；數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)約50家，但生產(chǎn)具有一定批量的只有8家，生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品的企業(yè)共計(jì)300余家，產(chǎn)品品種包括八大類2000種以上。我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)分為三種類型，經(jīng)濟(jì)型、普及型、和高級(jí)型。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中，我國(guó)具有很大優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前每年數(shù)千臺(tái)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床和電加工機(jī)床的市場(chǎng)上，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)了絕大份額。在普及型數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)上，我們正在取得進(jìn)展。當(dāng)然，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)在市場(chǎng)的開拓上仍要盡更大的力量。新開發(fā)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)到國(guó)際80年代中期水平，部分達(dá)到90年代水平，在技術(shù)上也有

9、所突破，如高速主軸制造技術(shù)、快速進(jìn)給、快速換刀、柔性制造、快速成型制造技術(shù)等為下一代國(guó)產(chǎn)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)際上，數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)正朝著高速度高精度化、高可靠性、多功能化、智能化、集成化、具有開放性、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)、并聯(lián)機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)的方向發(fā)展。第二章 加工中心刀具庫(kù)的選擇2.1加工中心的組成部分 2.11概述加工中心分兩大部分：數(shù)控機(jī)床和刀具自動(dòng)交換裝置。刀具自動(dòng)交換裝置應(yīng)能滿足以下幾個(gè)方面的要求： 換刀時(shí)間短； 刀具重復(fù)定位精度高； 識(shí)刀、選刀可靠，換刀動(dòng)作簡(jiǎn)單； 刀庫(kù)容量合理，占地面積小，并能與主機(jī)配合，使機(jī)床外觀完整； 刀具裝卸、調(diào)整、維護(hù)方便。刀具自動(dòng)

10、交換系統(tǒng)由刀庫(kù)、刀具交換裝置、刀具傳送裝置、刀具編碼裝置、識(shí)刀器等五個(gè)部分組成。 2.11、刀庫(kù)刀庫(kù)存貯加工所需各種類型刀具的倉(cāng)庫(kù)。它是刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)中的重要組成部分，具有接受刀具傳送裝置送來(lái)的刀具和將刀具給予刀具傳送裝置的功能。它的容量、布局和具體結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)加工中心的總體布局和性能有很大的影響，按其結(jié)構(gòu)、形狀可分為以下六種： 圓盤式刀庫(kù)，又分為軸向式(刀具中心線與圓盤中心線平行)、徑向式(刀具中心線與圓盤中心線垂直)和多盤式(在一根旋轉(zhuǎn)軸上分設(shè)幾層圓盤刀庫(kù))。 轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù)，又分傾斜式和水平式。 鼓輪式刀庫(kù)。 鏈?zhǔn)降稁?kù)。 格子式刀庫(kù)。 直線式刀庫(kù)。 應(yīng)當(dāng)根據(jù)被加工零件的工藝要求合理的確定刀庫(kù)

11、的存儲(chǔ)量。根據(jù)對(duì)車床、銑床和鉆床的所需刀具的數(shù)的統(tǒng)計(jì)表明，在加工過(guò)程中經(jīng)常使用的刀具數(shù)目并不很多，對(duì)于鉆削加工，用14把不同的規(guī)格的刀具就可以完成約80%的加工，即使要求完成90%的工件加工，用20把刀具也就足夠了。對(duì)于銑削加工，需要的刀具更少，用4把不同規(guī)格的銑刀就能完成約90%加工，用5把不同規(guī)格的銑刀可以加工95%的工件。因此從使用角度來(lái)看，刀庫(kù)的存儲(chǔ)量一般為2040把較為合適，多的可達(dá)60把刀，超過(guò)60把刀的很少。采用鏈?zhǔn)降稁?kù)。本次設(shè)計(jì)的刀庫(kù)容量為32把刀，為中型加工中心刀庫(kù)。 2.12、刀具交換裝置(機(jī)械手) 它的職能是將機(jī)床主軸上的刀具與刀庫(kù)或刀具傳送裝置上的刀具進(jìn)行交換，其動(dòng)作循

12、環(huán)為：拔刀新舊刀具交換裝刀。換刀機(jī)械手種類繁多，可以說(shuō)每個(gè)廠家都推出自己的機(jī)械手，基本上換刀裝置按交換方式又分為兩類。無(wú)機(jī)械手換刀，由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換刀。在這類裝置中，刀庫(kù)一般為格子式，裝在工作臺(tái)上。換刀時(shí)，先使工作臺(tái)與主軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將使用過(guò)的舊刀送回刀庫(kù)，然后再使工作臺(tái)與主軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)一次，從刀庫(kù)中取出新刀。這種換刀方式的換刀時(shí)間長(zhǎng)，另外刀庫(kù)設(shè)置在工作臺(tái)上，減少了工作臺(tái)的有效使用面積。采用機(jī)械手換刀，機(jī)械手刀具交換裝置，有單臂單手式機(jī)械手、回轉(zhuǎn)式單臂雙機(jī)械手、雙臂機(jī)械手、多手式機(jī)械手。特別是雙臂機(jī)械手刀具交換裝置具有換刀時(shí)間短、動(dòng)作靈活可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。雙臂機(jī)械手中最常用

13、的幾種結(jié)構(gòu)有：鉤手；抱手；伸縮手；叉手。雙臂機(jī)械手進(jìn)行一次換刀循環(huán)的基本動(dòng)作為：抓刀(手臂旋轉(zhuǎn)或伸出，同時(shí)抓住主軸和刀庫(kù)里的刀具)；拔刀(主軸松開，機(jī)械手同時(shí)將主軸和刀庫(kù)中的刀具拔出)；換刀(手臂轉(zhuǎn)180，新、舊刀交換)；插刀(同時(shí)將新刀插入主軸，舊刀插入刀庫(kù)，然后主軸夾緊刀具)縮回(手臂縮回到原始位置)。機(jī)械手的手爪，大都采用機(jī)械鎖刀的方式，有些大型的加工中心，也有采用機(jī)械加液壓的鎖刀方式，以保證大而重的刀具在換刀中不被甩出。對(duì)于本次設(shè)計(jì)采用雙機(jī)械手換刀裝置。2.13、運(yùn)刀裝置當(dāng)?shù)稁?kù)容量較大、布置得離機(jī)床較遠(yuǎn)時(shí)，就需要安排兩只機(jī)械手來(lái)完成新舊刀的交換動(dòng)作，一只靠近刀庫(kù)，稱為后機(jī)械手，完成拔新

14、刀、插舊刀的動(dòng)作；一只靠近主軸，稱為前機(jī)械手，完成拔舊刀、插新刀的動(dòng)作。在前后機(jī)械手之間則設(shè)有運(yùn)刀裝置。它一方面將前機(jī)械手從主軸上拔出的舊刀運(yùn)回刀庫(kù)旁，以便后機(jī)械手將該舊刀拔出并插回刀庫(kù)；另一方面則將后機(jī)械手從刀庫(kù)中拔出的新刀運(yùn)到主軸旁，以便前機(jī)械手將該新刀拔出并插入主軸。運(yùn)刀器的職能就是在前后機(jī)械手之間來(lái)回運(yùn)送新、舊刀具。此設(shè)計(jì)無(wú)此動(dòng)作。 2.14、刀具編碼裝置將加工所需的刀具自動(dòng)地從刀庫(kù)中選擇出來(lái)稱為自動(dòng)選刀，有順序選擇和編碼選擇兩種方式。順序選擇方式： 將在加工中心上加工某一零件所需的全部刀具按工序先后依次插入刀庫(kù)中。加工時(shí)按加工順序一一取用。采用這種選刀方式不需要識(shí)刀器，刀庫(kù)結(jié)構(gòu)及其驅(qū)

15、動(dòng)裝置都非常簡(jiǎn)單，每次換刀時(shí)控制刀庫(kù)轉(zhuǎn)位一次即可。采用順序選刀方式時(shí)，為某一個(gè)工件準(zhǔn)備的刀具，不能在其他工件中重復(fù)使用，這在一定程度上限制了機(jī)床的加工能力。 固定地址選擇方式：這是一種對(duì)號(hào)入座的方式，又稱為刀座編碼方式。這種方式是對(duì)刀庫(kù)的刀座進(jìn)行編碼，并將與刀座編碼相對(duì)應(yīng)的刀具一一放入指定的刀座中。然后根據(jù)刀座的編碼選取刀具。該方式使刀柄的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，刀具可以做得較短，但刀具不能任意安放，一定要插入配對(duì)的刀座中。與順序選擇方式相比較，刀座編碼方式最突出的優(yōu)點(diǎn)是刀具可以在加工過(guò)程中多次使用。 編碼選擇方式： 將加工某一項(xiàng)零件所需的全部刀具(或刀座)都預(yù)先編上代碼，存放在刀庫(kù)中。加工時(shí)根據(jù)程序?qū)ふ宜?/p>

16、需要的刀具。由于每把刀具都有自己的代碼，它們?cè)诘稁?kù)中的位置和存放順序可以與加工順序無(wú)關(guān)。每把刀具都可被多次重復(fù)使用。刀具編碼有多種方式，常用的有三種。刀具編碼：在每一把刀具的尾部都用編碼環(huán)編上自己的號(hào)碼。選刀時(shí)根據(jù)穿孔帶所發(fā)出的刀號(hào)指令任意選擇所需的刀具。由于每把刀具都有自己確定的代碼，無(wú)論將刀具放入刀庫(kù)的哪個(gè)刀座中都不會(huì)影響正確選刀。采用這種編碼方式可簡(jiǎn)化換刀動(dòng)作和控制線路，縮短換刀時(shí)間。這種編碼現(xiàn)已獲廣泛應(yīng)用。刀座編碼：在刀庫(kù)的每一個(gè)刀座上用編碼板編碼。這種編碼方式的優(yōu)點(diǎn)是刀柄不會(huì)因尾部有編碼環(huán)而增加長(zhǎng)度缺點(diǎn)是刀具必須對(duì)號(hào)入座，換刀時(shí)間長(zhǎng)。 編碼鑰匙：預(yù)先給每把刀具都系上一把表示該刀具代碼

17、的編碼鑰匙。本設(shè)計(jì)采用刀具編碼形式。 2.15刀具識(shí)別裝置通常有接觸式和非接觸式兩種。本設(shè)計(jì)采用非接觸式刀具識(shí)別裝置。2.2刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)及定位 刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)可分為電氣驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種方式。電氣驅(qū)動(dòng)可以將伺服半閉環(huán)系統(tǒng)用作驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)的轉(zhuǎn)動(dòng),也可采用系統(tǒng)的plc 直接發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)。液壓驅(qū)動(dòng)仍需電氣信號(hào)的配合,plc 給出運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào),一般通過(guò)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)前級(jí)控制,只是執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液動(dòng)馬達(dá)。在執(zhí)行atc 過(guò)程時(shí),除了主軸頭的定向及主軸箱的定位外,為確保所更換的刀具準(zhǔn)確地被機(jī)械手抓住,所以刀庫(kù)的定位也是必要的功能。電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)可在電機(jī)上安裝位置編碼器進(jìn)行定位,也可以在抓刀位置安裝接近開

18、關(guān)來(lái)檢測(cè)定位。液動(dòng)結(jié)構(gòu)的刀庫(kù)往往采用機(jī)電結(jié)合式的銷定位方式。半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)的定位精度較高,其它幾種方式也足以滿足刀庫(kù)定位精度的要求。此刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)及定位采用電氣驅(qū)動(dòng)。第三章 刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置3.1概述帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)由刀具換刀機(jī)構(gòu)組成，目前這種換刀方法在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用最為廣泛。帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主軸箱和轉(zhuǎn)塔主軸頭相比較，由于主軸箱內(nèi)只有一個(gè)主軸，所以主軸部件有足夠的剛度，因而能夠滿足各種精密加工的要求。另外，刀庫(kù)可以存放數(shù)量很多的刀具，可以進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，可明顯的提高數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性和加工效率。3.2換刀裝置3.21換刀簡(jiǎn)述其換刀過(guò)程：（m6換刀指令前，用t指令

19、完成選刀）刀盤旋轉(zhuǎn)選刀完成刀套垂直放下z軸運(yùn)動(dòng)至第一換刀點(diǎn)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)卡刀主軸松刀機(jī)械手旋轉(zhuǎn)換刀主軸鎖刀機(jī)械手回原點(diǎn)刀套水平收回刀庫(kù)換刀完成。如3.1所示1-機(jī)械手；2-刀庫(kù)；3-主軸；4-刀套；5-刀具圖3.1 換刀示意圖3.21換刀流程其具體換刀過(guò)程為：本機(jī)床的刀庫(kù)位于立柱左側(cè)，刀具在刀庫(kù)中的安裝方向與主軸垂直，如圖所示。換刀之前，刀庫(kù)2將待換刀具送到換刀位置，之后把帶有刀具5的刀套4向下翻轉(zhuǎn)90度，使之與主軸軸線平行；在機(jī)床切屑加工過(guò)程中，機(jī)械手的手臂1與主軸中心換刀位置的刀具中心線的連線成75度，該位置為機(jī)械手的原始位置。機(jī)械手換刀的第一給動(dòng)作是順時(shí)針轉(zhuǎn)75度，兩手分別抓住刀庫(kù)中和主軸上

20、的刀柄；然后，機(jī)械手執(zhí)行撥刀動(dòng)作，即機(jī)械手下降，同時(shí)撥出兩把刀具；機(jī)械手將帶著兩把刀具逆時(shí)針轉(zhuǎn)180度，使主軸刀具與刀庫(kù)刀具交換位置；然后，機(jī)械手將上升，將刀具主軸錐孔和刀套中；刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)會(huì)將刀具自動(dòng)夾緊.然后，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手逆時(shí)針轉(zhuǎn)180度的液壓缸復(fù)位，機(jī)械手無(wú)動(dòng)作，機(jī)械手反轉(zhuǎn)75度，回到原始位置。第四章 刀庫(kù)的選刀4.1 解釋關(guān)鍵詞在刀具庫(kù)選擇一節(jié)中已經(jīng)有所提及，在此不便重復(fù)書寫。先具體說(shuō)明在次系統(tǒng)刀庫(kù)的選刀?，F(xiàn)在先解釋幾個(gè)關(guān)鍵詞4.11 刀具指具體實(shí)施切削工件的工具，每把刀具可予以編號(hào)，選刀時(shí)直接指定刀具號(hào)。4.12 刀套指卡裝的刀具的裝置。刀套也有編號(hào)。4.13

21、 刀盤刀庫(kù)中的旋轉(zhuǎn)體。帶動(dòng)刀套運(yùn)動(dòng)。4.14 換刀位置刀庫(kù)中的特定位置，只有在此位置上的刀具才能換到主軸上。4.2 選刀可使用的專用換刀指令有13條。其中有刀號(hào)的搜尋、刀盤的旋轉(zhuǎn)、主軸的換刀、刀號(hào)寫入，刀號(hào)讀出，就近選刀旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)步數(shù)的確定，制做一環(huán)形計(jì)數(shù)器等。圖4.1刀庫(kù)及換刀參數(shù)的設(shè)定4.21 刀庫(kù)及換刀參數(shù)的設(shè)置 在使用專用換刀指令時(shí)，文件寄存器r2950-r3639已被規(guī)定用于換刀指令特殊的用途，必須通過(guò)plc程序加以適當(dāng)?shù)脑O(shè)置plc程序。 （如圖4.1）4.22 設(shè)定刀具號(hào)（以32把刀為例）向刀庫(kù)中的r3000-r3079順序?qū)懭氲毒咛?hào)（如圖4.2）圖4.2刀具號(hào)設(shè)定 （刀庫(kù)就像

22、一酒店內(nèi)的環(huán)行客房，r3000-r3032就是每個(gè)房屋的固定門牌號(hào)碼，刀具就是住在每門房屋的客人。s.atc.k11指令就是一次性順序安排所有客人住進(jìn)客房） 4.23 就近選刀指令 就近選刀：即按最短的行程旋轉(zhuǎn)刀盤。在編制plc程序時(shí)，核心就是“選刀”，即發(fā)一個(gè)選刀指令，驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)正向或反向旋轉(zhuǎn)，直到“換刀位置刀號(hào)”與“所選刀號(hào)”相等，才使刀盤停止旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行后續(xù)的換刀動(dòng)作。 如圖4.3所示 “換刀位置”是刀庫(kù)上的一固定位置，只有在這個(gè)位置上的刀具才可能被換至主軸上。在刀盤旋轉(zhuǎn)時(shí)“換刀位置”中的刀具號(hào)是不斷變化的。在plc程序中用一停電保持的文件寄存器r來(lái)表示“換刀位置”（如r3000）當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)

23、時(shí)，用刀盤計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖改變r(jià)3000的值。r3000的“數(shù)據(jù)”就是“換刀位置”的“刀號(hào)”?！斑x定刀號(hào)”是主加工程序中，用t指令選取的刀號(hào)。就近選刀這條指令能根據(jù)“換刀位置刀號(hào)”與所選刀號(hào)的數(shù)值自動(dòng)驅(qū)動(dòng)m200=on或off。當(dāng)m200=on則刀盤正轉(zhuǎn)，m200=off，則刀盤反轉(zhuǎn)，但使用這條指令前必須進(jìn)行若干設(shè)置，示例如下：（rnr500用以指定參數(shù)設(shè)置緩沖區(qū)的起始地址。 在指定的參數(shù)設(shè)置緩沖區(qū)內(nèi)，不設(shè)置具體的內(nèi)容，只設(shè)置存放具體數(shù)據(jù)的文件寄存器的地址號(hào)。 如在r500內(nèi)指定一個(gè)文件寄存器的地址號(hào) 513，則文件寄存器r513用以設(shè)置刀盤旋轉(zhuǎn)的相關(guān)參數(shù)，如刀盤從“0”或“1”開始計(jì)數(shù)，是否

24、就近選刀等。 （rn+1）r501指定“換刀位置”文件寄存器地址號(hào)，該地址號(hào)存放于r501中。 （rn+2）r502指定“選定刀號(hào)”文件寄存器地址號(hào)，該地址號(hào)存于r502中。 （rn+3）r503指定一個(gè)文件寄存器地址號(hào)存于r503中，該文件寄存器中的數(shù)值是nc經(jīng)計(jì)算出的為選刀，刀盤應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)。旋轉(zhuǎn)指令的前期設(shè)置示（例如圖4.4所示）。圖4.4 旋轉(zhuǎn)指令設(shè)置經(jīng)以上設(shè)置，則r513用于設(shè)置刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)r3000換刀位置寄存器r636選定刀號(hào)寄存器r1920應(yīng)旋轉(zhuǎn)步數(shù)寄存器則刀盤旋轉(zhuǎn)動(dòng)作 如圖4.5。圖4.5 刀盤旋轉(zhuǎn)圖4.5中m15刀盤旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)指令由主加工程序發(fā)出。m200用于確定刀盤正反轉(zhuǎn)。

25、由就近選刀指令發(fā)出。m750刀號(hào)相等用于切斷刀盤正反轉(zhuǎn)。4.3 獲取“換刀位置”寄存器中刀具數(shù)據(jù)刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)由刀庫(kù)計(jì)數(shù)器予以檢測(cè)，刀盤不斷旋轉(zhuǎn)，“換刀位置” 寄存器中刀具數(shù)也斷改變，檢知“換刀位置”中的數(shù)據(jù)則由以下兩條指令予以完成。 4.31 刀盤正轉(zhuǎn)（如圖4.6）圖4.6 刀盤正轉(zhuǎn)4.32 刀盤反轉(zhuǎn)（如圖4.7）圖4.7 刀盤反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)侗P正轉(zhuǎn)脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖驅(qū)動(dòng)上述指令后，在換刀位置r3000中的數(shù)據(jù)不斷變化，r3000的數(shù)值就表示了出現(xiàn)在“換刀位置”中的刀號(hào)?！斑x擇刀號(hào)”由r36中的數(shù)據(jù)表示，這是nc中已經(jīng)規(guī)定了的。由于r3000和r36中出現(xiàn)的是bcd碼，所以進(jìn)行比較之前還須進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換（如

26、圖4.8）。圖4.8 選擇刀號(hào)經(jīng)過(guò)圖4.8處理，獲得了：“換刀位置”的刀號(hào)數(shù)據(jù)和“選擇刀號(hào)” 的刀號(hào)數(shù)據(jù)，這就可以進(jìn)行比較，以獲取停止旋轉(zhuǎn)條件。 通過(guò)s. rot. k1指令獲取旋轉(zhuǎn)方向，最終完成旋轉(zhuǎn)選刀。 4.4 機(jī)械手刀庫(kù)的換刀4.41概述機(jī)械手刀庫(kù)與斗笠式刀庫(kù)的最大區(qū)別在于，斗笠式刀庫(kù)的刀套號(hào)始終于刀具號(hào)相對(duì)應(yīng)。刀具號(hào)始終是環(huán)形排列。而機(jī)械手刀庫(kù)中的刀套號(hào)與刀具號(hào)是不一致的。因?yàn)闄C(jī)械手刀庫(kù)在換刀時(shí)是通過(guò)機(jī)械手將主軸刀具與換刀位置刀具相交換，其刀具號(hào)就不是環(huán)形順序排列，而是環(huán)形隨機(jī)排列。因此在plc程序中處理稍顯復(fù)雜些，換刀指令有一條專用于主軸換刀（如圖4.9）。圖4.9 換刀指令該指令的

27、含義就是當(dāng)換刀信號(hào)=on時(shí)，將主軸刀具號(hào)與換刀位刀具號(hào)相交換。該指令執(zhí)行前要做相應(yīng)的設(shè)置。 4.5 刀套標(biāo)簽和實(shí)際刀具的對(duì)應(yīng)關(guān)系 在nc的“刀具登錄”畫面上，每驅(qū)動(dòng)“刀盤正轉(zhuǎn)”或“刀盤反轉(zhuǎn)”指令，就可觀察到mg1-mg80（對(duì)應(yīng)r3000r3079）中的數(shù)據(jù)在改變，實(shí)際上是在做環(huán)行移動(dòng)。如果驅(qū)動(dòng)主軸換刀指令，則環(huán)行刀具排列就不是順序的，而是隨機(jī)排列。在實(shí)際調(diào)試中，對(duì)于機(jī)械手刀庫(kù)，經(jīng)過(guò)多次換刀后，刀套標(biāo)簽所對(duì)于的實(shí)際刀具已完全不同，用戶要求隨時(shí)了解每一刀套內(nèi)的實(shí)際刀具，這可以通過(guò)程序處理后在“刀具登錄”畫面上觀察到。 在plc程序中 ，做一環(huán)行計(jì)數(shù)器，用其代表刀套的實(shí)際運(yùn)動(dòng)。再將該環(huán)行計(jì)數(shù)器的值

28、送入專用指令所規(guī)定的指針寄存器r2965，這樣 在“刀具登錄”畫面上就可觀察到每一刀套內(nèi)的實(shí)際刀具。plc程序處理 如圖4.10。圖4.10 plc程序處理綜上：在使用專用換刀指令的前提下，整個(gè)刀庫(kù)可以看成是酒店內(nèi)的環(huán)形客房。r3000-r3079是客房的固定門牌號(hào)碼。刀具是住在每間客房的客人。刀盤每旋轉(zhuǎn)一次，房間里的客人就整體順時(shí)針或逆時(shí)針移動(dòng)一次。斗笠式刀庫(kù)中，客人全部是環(huán)行順序排列，而機(jī)械手刀庫(kù)中的刀套號(hào)與刀具號(hào)是不一致的，客人是環(huán)形隨機(jī)排列。一個(gè)刀庫(kù)可以看成三套運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),r3000-r3079是固定的門牌號(hào)碼，它的數(shù)值由刀盤運(yùn)動(dòng)指令確定。刀套也可以看做是一環(huán)形運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，用環(huán)行計(jì)數(shù)器指示

29、其運(yùn)動(dòng)位置。將其數(shù)值賦予指針r2965，在顯示屏上可觀察到mg刀套對(duì)應(yīng)的實(shí)際刀具。刀具也做環(huán)形運(yùn)動(dòng)，由s.atc.k7/s.atck8驅(qū)動(dòng)其做環(huán)形運(yùn)動(dòng)，其刀具號(hào)在r3000-r3079中反映。而且只要驅(qū)動(dòng)s.atc.k7/s.atck8指令，則在屏幕上mg1-mg80立即對(duì)應(yīng)顯示為r3000-r3079的值。雖然使用其他的指令也可以編制換刀程序，但使用專用換刀指令更快捷一些。而且可以在屏幕上觀察到刀具的變化，對(duì)于機(jī)械手刀庫(kù)尤為適用。只是使用專用指令的前期設(shè)置比較繁難，使用時(shí)應(yīng)予以注意第五章 換刀子程序的調(diào)用5.1 概述由于加工中心的加工特點(diǎn)，在編寫加工程序前，首先要注意換刀程序的應(yīng)用，在不同的

30、加工中心，其換刀過(guò)程是不完全一樣的，通常選刀和換刀可分開進(jìn)行。換刀完畢啟動(dòng)主軸后，方可進(jìn)行下面程序段的加工內(nèi)容。選刀動(dòng)作可與機(jī)床的加工重合，既利用切削時(shí)間進(jìn)行選刀。本加工中心采用了固定的換刀點(diǎn)位置，每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件只有移到這個(gè)位置才能進(jìn)行換刀動(dòng)作。5.2 換刀子程序其換刀過(guò)程可以用子程序描述，此加工中心刀庫(kù)的換刀子程序如下所示，o9000 n10 g90 /選擇絕對(duì)方式n20 g53 z-124.8 /主軸z向移動(dòng)至到換刀點(diǎn)位置(即與刀庫(kù)在z方向上相應(yīng))n30 m06 /刀庫(kù)選刀完畢旋轉(zhuǎn)至與主軸對(duì)準(zhǔn),主軸準(zhǔn)停n40 m12 /刀庫(kù)刀具向下翻90度與主軸軸線平行n50 m17 /機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn)75度

31、，進(jìn)行抓刀動(dòng)作n60 m11 /主軸放松刀柄n70 m52 /機(jī)械手下降至換刀安全點(diǎn)，機(jī)械動(dòng)作至點(diǎn)由液壓控制n80 m63 /機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180，將刀具交換n90 m54 /機(jī)械手上升，并將刀具插入主軸n110 m10 /主軸緊刀n120 m18 /機(jī)械手逆轉(zhuǎn)75度，回到原位n130 m99 /換刀子程序結(jié)束，返回主程序在此必須注意的是,為保證換刀安全,換刀子程序不能被隨意更改,最好管理人員可將該程序隱藏起來(lái).當(dāng)加工程序中需要換刀,調(diào)用o9000號(hào)子程序即可.調(diào)用程序段可用如下格式:ntm98 o9000其中：n后為程序順序號(hào)；t后為刀具號(hào)，一般去兩位；m98為調(diào)用換刀子程序；p9000為換刀子

32、程序號(hào)。第六章 液壓6.1、概述加工中心是一種備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。它將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床和數(shù)控鉆床的功能組合在一起，工件在一次裝夾后，可完成大部分表面的銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸和攻螺紋等工序加工。其特點(diǎn)是采用計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)加工，同時(shí)可根據(jù)不同加工工件的加工要求編制加工程序，而實(shí)現(xiàn)多種工件的自動(dòng)加工。由于時(shí)間問(wèn)題，對(duì)于本加工中心的液壓部分，僅對(duì)刀庫(kù)和機(jī)械手部分進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹；對(duì)于其他部分，如回轉(zhuǎn)臺(tái)的夾緊、托盤運(yùn)換等就不加以介紹。6.2 加工中心部分液壓系統(tǒng)圖6.2為加工中心部分液壓系統(tǒng)圖。該液壓系統(tǒng)的電磁鐵在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的程序控制下，按一定程序通斷電，

33、相應(yīng)個(gè)液壓缸和馬達(dá)按一定程序動(dòng)作，從而完成自動(dòng)換刀等動(dòng)作。圖6.2 液壓系統(tǒng)原理圖6.21 工作原理開動(dòng)機(jī)床，電磁鐵1ya通電，限壓式變壓泵1向蓄能器10充油，當(dāng)充油壓力升到變量泵的極限壓力時(shí)，泵的理論輸出流量為零，從而減少功率損耗；各液壓缸和馬達(dá)所需流量有蓄能器和泵共同供給，系統(tǒng)主油路壓力在蓄能器作用下維持在56mpa。6.22 刀庫(kù)鏈定位 電磁鐵25ya不通電時(shí)，換向閥58右位接入系統(tǒng)，刀庫(kù)鏈定位其油路為進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7減壓閥57換向閥58液壓鎖59刀庫(kù)鏈定位缸左腔；回油路：刀庫(kù)鏈定位缸右腔液壓鎖59換向閥58過(guò)濾器3油箱。電磁鐵25ya通電，換向閥58左

34、位接入系統(tǒng)，刀庫(kù)鏈定位解除。采用電磁換向閥58失電定位和液壓鎖59，可在保證突然停電和負(fù)載失常時(shí)刀庫(kù)鏈定位缸的可靠工作。圖6.22 刀庫(kù)鏈定位、刀庫(kù)移動(dòng)、松刀6.23 刀庫(kù)移動(dòng) 電磁鐵22ya通電，換向閥53左位接入系統(tǒng)，刀庫(kù)正向移動(dòng)，其油路為進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7節(jié)流閥52換向閥53刀庫(kù)移動(dòng)馬達(dá)進(jìn)油口；回油路：刀庫(kù)移動(dòng)馬達(dá)出油口換向閥53單向節(jié)流閥54換向閥55過(guò)濾器3油箱。電磁鐵23ya通電而22ya斷電，換向閥53右位接入系統(tǒng)，刀庫(kù)反向移動(dòng)。節(jié)流閥52和單向節(jié)流閥54可調(diào)節(jié)刀庫(kù)正反向移動(dòng)速度。由于刀庫(kù)移動(dòng)慣量較小，刀庫(kù)正反向移動(dòng)接近終點(diǎn)時(shí)，電磁鐵24ya通電，

35、刀庫(kù)移動(dòng)馬達(dá)的回油都必須經(jīng)節(jié)流閥56，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)減速。6.24 松刀電磁鐵30ya通電，換向閥62左位接入系統(tǒng)，刀柄松開，其油路為；進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7換向閥62松刀缸右腔；回油路：松刀缸左腔換向閥62過(guò)濾器3油箱。電磁鐵30ya斷電，換向閥62右位接入系統(tǒng)，刀柄夾緊。6.25 機(jī)械手撥刀電磁鐵20ya斷電，換向閥45右位接入系統(tǒng)，機(jī)械手將刀具撥出，其油路為；進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7換向閥45單向閥47機(jī)械手撥刀缸左腔回油路：機(jī)械手撥刀缸右腔節(jié)流閥46換向閥45過(guò)濾器3油箱。電磁鐵19ya通電而20ya斷電，換向閥45左位接入系統(tǒng)，機(jī)械

36、手將刀具插入。機(jī)械手撥插刀速度可通過(guò)單向節(jié)流閥46、47調(diào)節(jié)。圖6.25 機(jī)械手撥、機(jī)械手回轉(zhuǎn)、手動(dòng)換刀6.26 機(jī)械手回轉(zhuǎn)電磁鐵15ya、17ya通電，換向閥39、42左位接入系統(tǒng)，機(jī)械手逆轉(zhuǎn)180度，機(jī)械手回轉(zhuǎn)油路為；進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7換向閥42單向閥43機(jī)械手回轉(zhuǎn)缸右腔；回油路：機(jī)械手回轉(zhuǎn)缸左腔節(jié)流閥44換向閥42過(guò)濾器3油箱。機(jī)械手回轉(zhuǎn)缸活塞桿油路為進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7換向閥39單向閥40機(jī)械手回轉(zhuǎn)缸活塞桿右腔；回油路：機(jī)械手回轉(zhuǎn)缸活塞桿左腔節(jié)流閥41換向閥39過(guò)濾器3油箱。電磁鐵15ya、17ya斷電、電磁鐵16ya、18

37、ya通電，換向閥39、42右位接入系統(tǒng)，機(jī)械手順轉(zhuǎn)180度。機(jī)械手回轉(zhuǎn)和終點(diǎn)緩沖定位速度可由單向節(jié)流閥40、41、43、44調(diào)節(jié)。6.27 手動(dòng)換刀電磁鐵21ya通電，換向閥49左位接入系統(tǒng)，可手動(dòng)換刀，其油路為；進(jìn)油路：蓄能器10截止閥9變量泵1單量閥2換向閥7減壓閥48換向閥49單向閥50手動(dòng)換刀缸右腔；回油路：手動(dòng)換刀缸左腔節(jié)流閥51換向閥49過(guò)濾器3油箱。手動(dòng)換刀缸活塞移動(dòng)速度可由單向節(jié)流閥50、51調(diào)節(jié)。6.3 系統(tǒng)特點(diǎn)蓄能器10可與限壓式變壓泵1共同向各液壓缸和馬達(dá)供油，而祈禱增速穩(wěn)壓作用。此外，蓄能器10還能吸收液壓沖擊能量，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。減壓閥48、57，保證了手動(dòng)換刀和刀庫(kù)鏈定位油路有較系統(tǒng)底的穩(wěn)定壓力。機(jī)械手回轉(zhuǎn)、機(jī)械手撥刀、刀庫(kù)移動(dòng)油路的換向閥采用y型中位機(jī)能，保證了中位停止時(shí)各執(zhí)行元件的浮動(dòng)要求。電磁換向閥、壓力繼電器容易與電氣控制系統(tǒng)結(jié)合，使液壓缸和馬達(dá)的動(dòng)作程序調(diào)整控制方便。機(jī)床停止工作時(shí)，蓄能器的油液壓力通過(guò)換向閥7緩慢平穩(wěn)卸荷。第七章 結(jié)束語(yǔ)大學(xué)的道路上，我已經(jīng)走過(guò)了三個(gè)春秋，從一個(gè)數(shù)控技朮的門外人到現(xiàn)在變得慢慢已經(jīng)能夠窺其門徑,從現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題空間到