加工中心刀具庫系統(tǒng)設計論文

1、<p>　　加工中心刀具庫系統(tǒng)設計</p><p>　　系 部：機 械 工 程 系</p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　學 號： </b></p><

2、;p><b>　　課題簡介</b></p><p>　　題 目：加工中心刀具庫系統(tǒng)設計</p><p><b>　　之電氣控制</b></p><p><b>　　摘 要： </b></p><p>　　加工中心（Machining Center）簡稱NC，是由

3、機械設備與數(shù)控系統(tǒng)組成的適用于復雜零件的高效率自動化機床。它能實現(xiàn)三軸或三軸以上的聯(lián)動控制，以保證刀具進行復雜表面的加工。</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展世界先進制造技術的興起和不斷成熟，而對作為現(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、超精密加工等技術的應用，對加工中心的各種組成部分提出了更高的性能指標。由于加工中心備有刀具庫，大大增加了刀具的儲存容量。有利于提高主軸的剛度，獨立的刀庫，

4、大大增加了刀具的儲存數(shù)量，有利于擴大機床的功能，并能較好的隔離各種影響加工精度的干擾因素。</p><p>　　本設計采用PLC對刀具庫系統(tǒng)的自動控制，自動換刀裝置在隨機換刀時只識別刀具不識別刀套，因此可以把刀具編號，并且按順序將刀具插入刀庫中對應號和刀套上。由數(shù)控系統(tǒng)的PLC設定刀號，使刀具號和刀庫中的刀套地址對應的記在PLC上，一經(jīng)設定，機床在以后的使用中，不論刀具在哪個刀套上PLC始終記憶著它的蹤跡。簡化了

5、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，PLC有較完善的自診斷和自保護能力，可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的可靠性。應用表明，PLC的簡潔、快捷在自動換刀裝置中得到了廣泛的應用。</p><p>　　關鍵詞：刀庫；存儲；功能；自動控制</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　前

6、言…………………………………………………………………………1</p><p>　　第一章、對加工中心刀具庫的選擇……………………………………………3</p><p>　　1.1 加工中心的組成部分…………………………………………………………3</p><p>　　1.2 刀庫的驅動及定位……………………………………………………………5</p>&l

7、t;p>　　第二章、刀庫的自動換刀裝置 …………………………………………………6</p><p>　　2.1 概述……………………………………………………………………………6</p><p>　　2.2 換刀裝置………………………………………………………………………6</p><p>　　第三章、刀庫選刀…………………………………………………………………8

8、</p><p>　　3.1 解釋關鍵詞……………………………………………………………………8</p><p>　　3.2 選刀 …………………………………………………………………………8</p><p>　　3.3 獲取“換刀位置”寄存器中刀具數(shù)據(jù) ………………………………………12 3.4 機械手刀庫的換刀……………………………………………………

9、…13 3.5 刀套標簽和實際刀具的對應關系…………………………………………14第四章、換刀子程序的調用………………………………………………16</p><p>　　4.1 概述 …………………………………………………………………………16</p><p>　　4.2 換刀子程序 ………………………………………………………………16</p><p&

10、gt;　　第五章、液壓控制 ………………………………………………………17</p><p>　　5.1 概述…………………………………………………………………………17</p><p>　　5.2 加工中心部分液壓系統(tǒng)……………………………………………………17</p><p>　　5.3 系統(tǒng)特點……………………………………………………………………21&l

11、t;/p><p>　　第六章、結束語……………………………………………………………22</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………23</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　數(shù)控技術的發(fā)展歷程 </p><p>　　回顧數(shù)控技術的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)

12、歷了兩個階段，六代的發(fā)展歷程。第一個階段叫做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年開始小型計算機開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進入了第二個階段，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提高。實際上從20世紀末期直到今天，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)，

13、而第六代——開放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 </p><p>　　數(shù)控加工中心的基本功能 </p><p>　　帶有自動換刀刀具交換裝置（ATC Automatic Tool Change）的數(shù)控機床稱為加工中心。它通過刀具的自動交換，可以一次裝夾完成多道工序的加工，實現(xiàn)了工序的集中和工藝的復合，從而縮短了輔助加工時間，提高了機床的效率

14、，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)控機床中產(chǎn)量最大、應用最廣的數(shù)控機床。 帶有刀具自動交換裝置、能一次集中完成多種工序加工的數(shù)控加工設備。數(shù)控機床實現(xiàn)了中、小批量加工自動化，改善了勞動條件。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。為了進一步發(fā)揮這些優(yōu)點，數(shù)控機床遂向“工序集中”，即一臺數(shù)控機床在一次裝夾零件后能完成多任務序加工的數(shù)控機床(即加工中心)方面發(fā)展。 </p>

15、<p>　　鉆、鏜、銑、車等單功能數(shù)控機床只能分別完成鉆、鏜、銑、車等作業(yè)，而在機械制造工業(yè)中，大部分零件都是需要多任務序加工的。在單功能數(shù)控機床的整個加工過程中，真正用于切削的時間只占30％左右，其余的大部分時間都花費在安裝、調整刀具、搬運、裝卸零件和檢查加工精度等輔助工作上。在零件需要進行多種工序加工的情況下，單功能數(shù)控機床的加工效率仍然不高。加工中心一般都具有刀具自動交換功能，零件裝夾后便能一次完成鉆、鏜、銑、、攻絲

16、等多種工序加工。</p><p>　　我國數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況 </p><p>　　在對內搞活，對外開放的方針指引下，于1980年開始引進日本就有70年代末期水平的微處理器數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服拖動技術。并于1981年開始生產(chǎn)，到1988年又開始引進美國的GE和DYNAPATH公司的數(shù)控系統(tǒng)和拖動技術，在上海市機床研究所和遼寧精密儀器廠組織生產(chǎn)。1985年以后，我國的數(shù)控機床的可供品種已超過3

17、00種，其中數(shù)控機床占40%，加工中心占27% ，其它品種為重型機床、鏜銑床、電加工機床、磨床、齒輪加工機床等。目前我國數(shù)控機床生產(chǎn)廠家共有100多家，其中能批量生產(chǎn)的企業(yè)有42家，平均年產(chǎn)量40~50臺，幾家重點企業(yè)年產(chǎn)量可以達到400~700臺；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)控機床配套產(chǎn)品的企業(yè)共計300余家，產(chǎn)品品種包括八大類2000種以上。我國的數(shù)控系統(tǒng)分為三種類型，經(jīng)濟型、普及型、和高級型。在經(jīng)

18、濟型數(shù)控系統(tǒng)中，我國具有很大優(yōu)勢，在當前每年數(shù)千臺經(jīng)濟型數(shù)控車床和電加工機床的市場上，國產(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)的市場上，我們正在取得進展。當然，擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)控系統(tǒng)在市場的開拓上仍要盡更大的力量。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品大部分</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 </p><p>　　國際上，數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢正朝著高速度高精度化、高可靠性、多功能化、智能化、

19、集成化、具有開放性、網(wǎng)絡化數(shù)控系統(tǒng)、并聯(lián)機床及數(shù)控系統(tǒng)的方向發(fā)展。</p><p>　　第二章 加工中心刀具庫的選擇</p><p>　　2.1加工中心的組成部分 </p><p><b>　　2.11概述</b></p><p>　　加工中心分兩大部分：數(shù)控機床和刀具自動交換裝置。刀具自動交換裝置應能滿足以下幾個

20、方面的要求： ①換刀時間短； ②刀具重復定位精度高； ③識刀、選刀可靠，換刀動作簡單；④ 刀庫容量合理，占地面積小，并能與主機配合，使機床外觀完整； ⑤刀具裝卸、調整、維護方便。刀具自動交換系統(tǒng)由刀庫、刀具交換裝置、刀具傳送裝置、刀具編碼裝置、識刀器等五個部分組成。 </p><p><b>　　2.11、刀庫</b></p><p>　　刀庫存貯加工所需各種

21、類型刀具的倉庫。它是刀具自動交換系統(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、布局和具體結構對整個加工中心的總體布局和性能有很大的影響，按其結構、形狀可分為以下六種：① 圓盤式刀庫，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(在一根旋轉軸上分設幾層圓盤刀庫)。 ②轉塔式刀庫，又分傾斜式和水平式。 ③鼓輪式刀庫。④ 鏈式刀庫。 ⑤格子式刀庫。 ⑥

22、直線式刀庫。 應當根據(jù)被加工零件的工藝要求合理的確定刀庫的存儲量。根據(jù)對車床、銑床和鉆床的所需刀具的數(shù)的統(tǒng)計表明，在加工過程中經(jīng)常使用的刀具數(shù)目并不很多，對于鉆削加工，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。因此從使用角度來看，刀庫的存儲量一般為20~40把較為

23、合適，多的可達60把刀，超過60把刀的很少。采用鏈式刀庫。本次設計的刀庫容量為32把刀，為中型加工中</p><p>　　2.12、刀具交換裝置(機械手) </p><p>　　它的職能是將機床主軸上的刀具與刀庫或刀具傳送裝置上的刀具進行交換，其動作循環(huán)為：拔刀─新舊刀具交換─裝刀。換刀機械手種類繁多，可以說每個廠家都推出自己的機械手，基本上換刀裝置按交換方式又分為兩類。①無機械手換刀，由

24、刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)換刀。在這類裝置中，刀庫一般為格子式，裝在工作臺上。換刀時，先使工作臺與主軸相對運動，將使用過的舊刀送回刀庫，然后再使工作臺與主軸相對運動一次，從刀庫中取出新刀。這種換刀方式的換刀時間長，另外刀庫設置在工作臺上，減少了工作臺的有效使用面積。②采用機械手換刀，機械手刀具交換裝置，有單臂單手式機械手、回轉式單臂雙機械手、雙臂機械手、多手式機械手。特別是雙臂機械手刀具交換裝置具有換刀時間短、動作靈活可靠等優(yōu)點，應用

25、最為廣泛。雙臂機械手中最常用的幾種結構有：鉤手；抱手；伸縮手；叉手。雙臂機械手進行一次換刀循環(huán)的基本動作為：抓刀(手臂旋轉或伸出，同時抓住主軸和刀庫里的刀具)；拔刀(主軸松開，機械手同時將主軸和刀庫中的刀具拔出)；換刀(手臂轉180°，新、舊刀交換)；插刀(同時將新刀插入主軸，舊刀插入刀庫，然后主軸夾緊刀具)﹔縮回(手臂縮回到原始位置)。機械手</p><p><b>　　2.13、運刀裝置&

26、lt;/b></p><p>　　當?shù)稁烊萘枯^大、布置得離機床較遠時，就需要安排兩只機械手來完成新舊刀的交換動作，一只靠近刀庫，稱為后機械手，完成拔新刀、插舊刀的動作；一只靠近主軸，稱為前機械手，完成拔舊刀、插新刀的動作。在前后機械手之間則設有運刀裝置。它一方面將前機械手從主軸上拔出的舊刀運回刀庫旁，以便后機械手將該舊刀拔出并插回刀庫；另一方面則將后機械手從刀庫中拔出的新刀運到主軸旁，以便前機械手將該新刀拔

27、出并插入主軸。運刀器的職能就是在前后機械手之間來回運送新、舊刀具。此設計無此動作。 </p><p>　　2.14、刀具編碼裝置</p><p>　　將加工所需的刀具自動地從刀庫中選擇出來稱為自動選刀，有順序選擇和編碼選擇兩種方式。①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中。加工時按加工順序一一取用。采用這種選刀方式不需要識刀器，刀庫結構及其驅動裝置

28、都非常簡單，每次換刀時控制刀庫轉位一次即可。采用順序選刀方式時，為某一個工件準備的刀具，不能在其他工件中重復使用，這在一定程度上限制了機床的加工能力。 ②固定地址選擇方式：這是一種對號入座的方式，又稱為刀座編碼方式。這種方式是對刀庫的刀座進行編碼，并將與刀座編碼相對應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。該方式使刀柄的結構簡化，刀具可以做得較短，但刀具不能任意安放，一定要插入配對的刀座中。與順序選擇方式相比較，刀座編碼

29、方式最突出的優(yōu)點是刀具可以在加工過程中多次使用。 ③編碼選擇方式： 將加工某一項零件所需的全部刀具(或刀座)都預先編上代碼，存放在刀庫中。加工時根據(jù)程序尋找所需要的刀具。由于每把刀具都有自己的代碼，它們在刀庫中的位置和存放順序可以與加工順序無關。每把刀具都可被多次重復使用。刀具編碼有多種方式，常用的有三種。刀具編碼：</p><p>　　2.15刀具識別裝置</p><p>　　通常有接觸

30、式和非接觸式兩種。本設計采用非接觸式刀具識別裝置。</p><p>　　2.2刀庫的驅動及定位 </p><p>　　刀庫的旋轉可分為電氣驅動和液壓驅動兩種方式。電氣驅動可以將伺服半閉環(huán)系統(tǒng)用作驅動刀庫的轉動,也可采用系統(tǒng)的PLC 直接發(fā)出運轉信號控制電機的運轉來帶動刀庫旋轉。液壓驅動仍需電氣信號的配合,PLC 給出運轉信號,一般通過電磁閥來實現(xiàn)前級控制,只是執(zhí)行機構是液動馬達。在執(zhí)行AT

31、C 過程時,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確地被機械手抓住,所以刀庫的定位也是必要的功能。電氣驅動時可在電機上安裝位置編碼器進行定位,也可以在抓刀位置安裝接近開關來檢測定位。液動結構的刀庫往往采用機電結合式的銷定位方式。半閉環(huán)伺服驅動刀庫的定位精度較高,其它幾種方式也足以滿足刀庫定位精度的要求。此刀庫的驅動及定位采用電氣驅動。</p><p>　　第三章 刀庫的自動換刀裝置</

32、p><p><b>　　3.1概述</b></p><p>　　帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀具換刀機構組成，目前這種換刀方法在數(shù)控機床上的應用最為廣泛。帶刀庫的自動換刀裝置的數(shù)控機床主軸箱和轉塔主軸頭相比較，由于主軸箱內只有一個主軸，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，刀庫可以存放數(shù)量很多的刀具，可以進行復雜零件的多工序加工，可明顯的提高數(shù)控機床的

33、適應性和加工效率。</p><p><b>　　3.2換刀裝置</b></p><p><b>　　3.21換刀簡述</b></p><p>　　其換刀過程：（M6換刀指令前，用T指令完成選刀）——刀盤旋轉選刀完成——刀套垂直放下——Z軸運動至第一換刀點——機械手旋轉卡刀——主軸松刀——機械手旋轉換刀——主軸鎖刀——機械手

34、回原點——刀套水平收回刀庫——換刀完成。如3.1所示</p><p>　　1-機械手；2-刀庫；3-主軸；4-刀套；5-刀具</p><p>　　圖3.1 換刀示意圖</p><p><b>　　3.21換刀流程</b></p><p>　　其具體換刀過程為：本機床的刀庫位于立柱左側，刀具在刀庫中的安裝方向與主軸垂直，如

35、圖所示。換刀之前，刀庫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90度，使之與主軸軸線平行；在機床切屑加工過程中，機械手的手臂1與主軸中心換刀位置的刀具中心線的連線成75度，該位置為機械手的原始位置。機械手換刀的第一給動作是順時針轉75度，兩手分別抓住刀庫中和主軸上的刀柄；然后，機械手執(zhí)行撥刀動作，即機械手下降，同時撥出兩把刀具；機械手將帶著兩把刀具逆時針轉180度，使主軸刀具與刀庫刀具交換位置；然后，機械手將上升，將刀

36、具主軸錐孔和刀套中；刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動夾緊機構會將刀具自動夾緊.然后，驅動機械手逆時針轉180度的液壓缸復位，機械手無動作，機械手反轉75度，回到原始位置。</p><p>　　第四章 刀庫的選刀</p><p><b>　　4.1 解釋關鍵詞</b></p><p>　　在刀具庫選擇一節(jié)中已經(jīng)有所提及，在此不便重復書寫。&l

37、t;/p><p>　　先具體說明在次系統(tǒng)刀庫的選刀。</p><p>　　現(xiàn)在先解釋幾個關鍵詞</p><p>　　4.11 刀具指具體實施切削工件的工具，每把刀具可予以編號，選刀時直接指定刀具號。4.12 刀套指卡裝的刀具的裝置。刀套也有編號。4.13 刀盤刀庫中的旋轉體。帶動刀套運動。4.14 換刀位置刀庫中的特定位置，只有在此位置上的刀具才能換到主軸

38、上。</p><p>　　4.2 選刀   可使用的專用換刀指令有13條。其中有刀號的搜尋、刀盤的旋轉、主軸的換刀、刀號寫入，刀號讀出，就近選刀旋轉方向，旋轉步數(shù)的確定，制做一環(huán)形計數(shù)器等。</p><p>　　圖4.1刀庫及換刀參數(shù)的設定</p><p>　　4.21 刀庫及換刀參數(shù)的設置   &#

39、160; 在使用專用換刀指令時，文件寄存器R2950-R3639已被規(guī)定用于換刀指令特殊的用途，</p><p>　　必須通過PLC程序加以適當?shù)脑O置PLC程序。 （如圖4.1）</p><p>　　4.22 設定刀具號（以32把刀為例）</p><p>　　向刀庫中的R3000-R3079順序寫入刀具號（如圖4.2）</p><p>&

40、lt;b>　　圖4.2刀具號設定</b></p><p>　　（刀庫就像一酒店內的環(huán)行客房，R3000-R3032就是每個房屋的固定門牌號碼，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客房）</p><p>　　4.23 就近選刀指令</p><p>　　就近選刀：即按最短的行程旋轉刀盤。在編制PLC程序時，

41、核心就是“選刀”，即發(fā)一個選刀指令，驅動刀庫正向或反向旋轉，直到“換刀位置刀號”與“所選刀號”相等，才使刀盤停止旋轉，執(zhí)行后續(xù)的換刀動作。 如圖4.3所示    “換刀位置”是刀庫上的一固定位置，只有在這個位置上的刀具才可能被換至主軸上。在刀盤旋轉時“換刀位置”中的刀具號是不斷變化的。在PLC程序中用一停電保持的文件寄存器R來表示“換刀位置”（如R3000）當?shù)侗P旋轉時，用刀盤計數(shù)器的計數(shù)脈沖改變R300

42、0的值。R3000的“數(shù)據(jù)”就是“換刀位置”的“刀號”。   “選定刀號”——是主加工程序中，用T指令選取的刀號。    就近選刀這條指令能根據(jù)“換刀位置刀號”與所選刀號的數(shù)值自動驅動M200=ON或OFF。當M200=ON則刀盤正轉，M200=OFF，則刀盤反轉，但使用這條指令前必須進行若干設置，示例如下：   （Rn——R500

43、——用以指定參數(shù)設置緩沖區(qū)的起始地址。    在指定的參數(shù)設置緩沖區(qū)內，不設置具體的內容，只設置存放具體數(shù)據(jù)的文件寄存器的地址號。    如在R500內指定一個文件寄存器的地址號 ――513，</p><p>　　圖4.4 旋轉指令設置</p><p>　　經(jīng)以上設置，則R513——用于設置刀庫旋轉參數(shù)R3000——換刀

44、位置寄存器R636——選定刀號寄存器R1920——應旋轉步數(shù)寄存器則刀盤旋轉動作 如圖4.5。</p><p><b>　　圖4.5 刀盤旋轉</b></p><p>　　圖4.5中M15刀盤旋轉啟動指令由主加工程序發(fā)出。</p><p>　　M200用于確定刀盤正反轉。由就近選刀指令發(fā)出。</p><p>　

45、　M750刀號相等用于切斷刀盤正反轉。</p><p>　　4.3 獲取“換刀位置”寄存器中刀具數(shù)據(jù)</p><p>　　刀庫的旋轉由刀庫計數(shù)器予以檢測，刀盤不斷旋轉，“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（如圖4.6）</p><p>　　圖4.6 刀盤正轉</p>

46、<p>　　4.32 刀盤反轉（如圖4.7）</p><p>　　圖4.7 刀盤反轉</p><p>　　當?shù)侗P正轉脈沖或反轉脈沖驅動上述指令后，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。   “選擇刀號”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

47、以進行比較之前還須進行二進制轉換（如圖4.8）。</p><p>　　圖4.8 選擇刀號</p><p>　　經(jīng)過圖4.8處理，獲得了：   “換刀位置”的刀號數(shù)據(jù)和“選擇刀號” 的刀號數(shù)據(jù)，這就可以進行比較，以獲取停止旋轉條件。     通過S. ROT. K1指令獲取旋轉方向，最終完成旋轉選刀。 4.

48、4 機械手刀庫的換刀    4.41概述</p><p>　　機械手刀庫與斗笠式刀庫的最大區(qū)別在于，斗笠式刀庫的刀套號始終于刀具號相對應。刀具號始終是環(huán)形排列。而機械手刀庫中的刀套號與刀具號是不一致的。因為機械手刀庫在換刀時是通過機械手將主軸刀具與換刀位置刀具相交換，其刀具號就不是環(huán)形順序排列，而是環(huán)形隨機排列。因此在PLC程序中處理稍顯復雜些，換刀指令有一條專用于主軸

49、換刀（如圖4.9）。</p><p>　　圖4.9 換刀指令</p><p>　　該指令的含義就是當換刀信號=ON時，將主軸刀具號與換刀位刀具號相交換。該指令執(zhí)行前要做相應的設置。 4.5 刀套標簽和實際刀具的對應關系    在NC的“刀具登錄”畫面上，每驅動“刀盤正轉”或“刀盤反轉”指令，就可觀察到MG1——-MG80（對應R3000—R307

50、9）中的數(shù)據(jù)在改變，實際上是在做環(huán)行移動。如果驅動主軸換刀指令，則環(huán)行刀具排列就不是順序的，而是隨機排列。在實際調試中，對于機械手刀庫，經(jīng)過多次換刀后，刀套標簽所對于的實際刀具已完全不同，用戶要求隨時了解每一刀套內的實際刀具，這可以通過程序處理后在“刀具登錄”畫面上觀察到。    在PLC程序中 ，做一環(huán)行計數(shù)器，用其代表刀套的實際運動。再將該環(huán)行計數(shù)器的值送入專用指令所規(guī)定的指針寄存器R2965，這樣

51、 在“刀具登錄”畫面上就可觀察到每一刀套內的實際刀具。PLC程序處理 如圖4.10。</p><p>　　圖4.10 PLC程序處理</p><p>　　綜上：在使用專用換刀指令的前提下，整個刀庫可以看成是酒店內的環(huán)形客房。R3000-R3079是客房的固定門牌號碼。刀具是住在每間客房的客人。刀盤每旋轉一次，房間里的客人就整體順時針或逆時針移動一次。斗笠式刀庫中，客人全部是環(huán)行順序

52、排列，而機械手刀庫中的刀套號與刀具號是不一致的，客人是環(huán)形隨機排列。    一個刀庫可以看成三套運動系統(tǒng),R3000-R3079是固定的門牌號碼，它的數(shù)值由刀盤運動指令確定。    刀套也可以看做是一環(huán)形運動系統(tǒng)，用環(huán)行計數(shù)器指示其運動位置。將其數(shù)值賦予指針R2965，在顯示屏上可觀察到MG刀套對應的實際刀具。   

53、60;刀具也做環(huán)形運動，由S.ATC.K7/S.ATCK8驅動其做環(huán)形運動，其刀具號在R3000-R3079中反映。而且只要驅動S.ATC.K7/S.ATCK8指令，則在屏幕上MG1——-MG80立即對應顯示為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，對于機械手刀庫尤為適用。只是使用專用指令的前期設置

54、比較繁難，使用時應予以注意</p><p>　　第五章 換刀子程序的調用</p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　由于加工中心的加工特點，在編寫加工程序前，首先要注意換刀程序的應用，</p><p>　　在不同的加工中心，其換刀過程是不完全一樣的，通常選刀和換刀可分開進行。換刀完畢啟動主

55、軸后，方可進行下面程序段的加工內容。選刀動作可與機床的加工重合，既利用切削時間進行選刀。本加工中心采用了固定的換刀點位置，每個運動部件只有移到這個位置才能進行換刀動作。</p><p>　　5.2 換刀子程序</p><p>　　其換刀過程可以用子程序描述，此加工中心刀庫的換刀子程序如下所示，</p><p>　　O9000

56、 </p><p>　　N10 G90 //選擇絕對方式</p><p>　　N20 G53 Z-124.8 //主軸Z向移動至到換刀點位置(即與刀庫在Z方向上相應)</p><p>　　N30 M06 //刀庫選刀完畢旋轉至與主軸對準,主軸準停<

57、;/p><p>　　N40 M12 //刀庫刀具向下翻90度與主軸軸線平行</p><p>　　N50 M17 //機械手順時針轉75度，進行抓刀動作</p><p>　　N60 M11 //主軸放松刀柄</p><p>　　N70

58、M52 //機械手下降至換刀安全點，機械動作至點由液壓控制</p><p>　　N80 M63 //機械手旋轉180，將刀具交換</p><p>　　N90 M54 //機械手上升，并將刀具插入主軸</p><p>　　N110 M10

59、 //主軸緊刀</p><p>　　N120 M18 //機械手逆轉75度，回到原位</p><p>　　N130 M99 //換刀子程序結束，返回主程序</p><p>　　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.當加工程序

60、中需要換刀,調用O9000號子程序即可.調用程序段可用如下格式:</p><p>　　N~T~M98 O9000</p><p>　　其中：N后為程序順序號；T后為刀具號，一般去兩位；M98為調用換刀子程序；P9000為換刀子程序號。</p><p><b>　　第六章 液壓</b></p><p><b&g

61、t;　　6.1、概述</b></p><p>　　加工中心是一種備有刀庫并能自動更換刀具對工件進行多工序加工的數(shù)控機床。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、鉸和攻螺紋等工序加工。其特點是采用計算機控制實現(xiàn)工件的自動加工，同時可根據(jù)不同加工工件的加工要求編制加工程序，而實現(xiàn)多種工件的自動加工。</p><p>　　

62、由于時間問題，對于本加工中心的液壓部分，僅對刀庫和機械手部分進行了簡單的介紹；對于其他部分，如回轉臺的夾緊、托盤運換等就不加以介紹。</p><p>　　6.2 加工中心部分液壓系統(tǒng)</p><p>　　圖6.2為加工中心部分液壓系統(tǒng)圖。該液壓系統(tǒng)的電磁鐵在計算機控制系統(tǒng)的程序控制下，按一定程序通斷電，相應個液壓缸和馬達按一定程序動作，從而完成自動換刀等動作。</p>&l

63、t;p>　　圖6.2 液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　6.21 工作原理</b></p><p>　　開動機床，電磁鐵1YA通電，限壓式變壓泵1向蓄能器10充油，當充油壓力升到變量泵的極限壓力時，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5~6Mpa。</p>

64、<p>　　6.22 刀庫鏈定位 </p><p>　　電磁鐵25YA不通電時，換向閥58右位接入系統(tǒng)，</p><p><b>　　刀庫鏈定位其油路為</b></p><p>　　進油路：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→刀庫鏈定位缸左腔；</p><p

65、>　　回油路：刀庫鏈定位缸右腔→液壓鎖59→換向閥58→過濾器3→油箱。</p><p>　　電磁鐵25YA通電，換向閥58左位接入系統(tǒng)，刀庫鏈定位解除。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載失常時刀庫鏈定位缸的可靠工作。</p><p>　　圖6.22 刀庫鏈定位、刀庫移動、松刀</p><p>　　6.23 刀庫移動 </

66、p><p>　　電磁鐵22YA通電，換向閥53左位接入系統(tǒng)，刀庫正向移動，其油路為</p><p>　　進油路：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→刀庫移動馬達進油口；</p><p>　　回油路：刀庫移動馬達出油口→換向閥53→單向節(jié)流閥54→換向閥55→過濾器3→油箱。</p><p>　　電磁鐵23Y

67、A通電而22YA斷電，換向閥53右位接入系統(tǒng)，刀庫反向移動。節(jié)流閥52和單向節(jié)流閥54可調節(jié)刀庫正反向移動速度。由于刀庫移動慣量較小，刀庫正反向移動接近終點時，電磁鐵24YA通電，刀庫移動馬達的回油都必須經(jīng)節(jié)流閥56，從而實現(xiàn)平穩(wěn)減速。</p><p><b>　　6.24 松刀</b></p><p>　　電磁鐵30YA通電，換向閥62左位接入系統(tǒng)，刀柄松開，其油

68、路為；</p><p>　　進油路：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；</p><p>　　回油路：松刀缸左腔→換向閥62→過濾器3→油箱。</p><p>　　電磁鐵30YA斷電，換向閥62右位接入系統(tǒng)，刀柄夾緊。</p><p>　　6.25 機械手撥刀</p><p>

69、　　電磁鐵20YA斷電，換向閥45右位接入系統(tǒng)，機械手將刀具撥出，其油路為；</p><p>　　進油路：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→機械手撥刀缸左腔</p><p>　　回油路：機械手撥刀缸右腔→節(jié)流閥46→換向閥45→過濾器3→油箱。</p><p>　　電磁鐵19YA通電而20YA斷電，換向閥45左位接入系統(tǒng)，機

70、械手將刀具插入。機械手撥插刀速度可通過單向節(jié)流閥46、47調節(jié)。</p><p>　　圖6.25 機械手撥、機械手回轉、手動換刀</p><p>　　6.26 機械手回轉</p><p>　　電磁鐵15YA、17YA通電，換向閥39、42左位接入系統(tǒng)，機械手逆轉180度，機械手回轉油路為；</p><p>　　進油路：蓄能器10→截止閥

71、9變量泵1→單量閥2〕→換向閥7→換向閥42→單向閥43→機械手回轉缸右腔；</p><p>　　回油路：機械手回轉缸左腔→節(jié)流閥44→換向閥42→過濾器3→油箱。</p><p>　　機械手回轉缸活塞桿油路為</p><p>　　進油路：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→機械手回轉缸活塞桿右腔；</p>&l

72、t;p>　　回油路：機械手回轉缸活塞桿左腔→節(jié)流閥41→換向閥39→過濾器3→油箱。</p><p>　　電磁鐵15YA、17YA斷電、電磁鐵16YA、18YA通電，換向閥39、42右位接入系統(tǒng)，機械手順轉180度。機械手回轉和終點緩沖定位速度可由單向節(jié)流閥40、41、43、44調節(jié)。</p><p>　　6.27 手動換刀</p><p>　　電磁鐵21Y

73、A通電，換向閥49左位接入系統(tǒng)，可手動換刀，其油路為；</p><p>　　進油路：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→手動換刀缸右腔；</p><p>　　回油路：手動換刀缸左腔→節(jié)流閥51→換向閥49→過濾器3→油箱。</p><p>　　手動換刀缸活塞移動速度可由單向節(jié)流閥50、51調節(jié)。</p>

74、<p><b>　　6.3 系統(tǒng)特點</b></p><p>　　蓄能器10可與限壓式變壓泵1共同向各液壓缸和馬達供油，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。</p><p>　　減壓閥48、57，保證了手動換刀和刀庫鏈定位油路有較系統(tǒng)底的穩(wěn)定壓力。</p><p>　　機械手回轉、機械手

75、撥刀、刀庫移動油路的換向閥采用Y型中位機能，保證了中位停止時各執(zhí)行元件的浮動要求。</p><p>　　電磁換向閥、壓力繼電器容易與電氣控制系統(tǒng)結合，使液壓缸和馬達的動作程序調整控制方便。</p><p>　　機床停止工作時，蓄能器的油液壓力通過換向閥7緩慢平穩(wěn)卸荷。</p><p><b>　　第七章 結束語</b></p>&

76、lt;p>　　大學的道路上，我已經(jīng)走過了三個春秋，從一個數(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)實世界的問題空間到機器世界的代碼空間存在著一條巨大的鴻溝，尤其是對我這個從來沒有從事過機械或者與機械相關的工作的人而言更是如此，或許尋找問題的本身就是一個難以把握的問題。從去年下半年開始，在完成了數(shù)控技朮及應用專業(yè)的所有筆試課程之后，概念從模糊到不太模糊，但是仍然不敢躍出第一步。</p><p>　　

77、其實第一步的困難之處就在于自己是否有勇氣。其實有時你已經(jīng)到了能夠跨越鴻溝的橋前面，橋就在那里，只不過你沒看見而已。生命在時空中畫著一個一個的圓，這個圓還沒有畫完，另外一個圓就接了上去。系統(tǒng)是有生命的，就像人一樣。生活在人的世界里，就要和諧的與人相處，才能得到人們的認可。這個系統(tǒng)還不算是個圓，曲曲折折，歪歪斜斜，但是別急，這才是剛剛開始，只要用心的畫下去，就一定會出現(xiàn)一個圓，直到它的軌跡被一個更大更完美的圓接下去,沒有嘗試，又怎么會有失敗

78、，沒有失敗，又怎能換來成功的喜悅呢？</p><p>　　經(jīng)過幾個月的查找研究,終于把畢業(yè)設計基本完成.在做設計論文的這段時間里我的收獲挺多, 也長了不少的見識,我們從學校出來到培訓再到現(xiàn)場參加工作，時間很緊，也沒有資料，應該說次做畢業(yè)設計挺艱難的，有可能做的不是很好，很請各位老師幫我指出錯誤，數(shù)控技朮是一門新型的深奧的科學,我所學的是數(shù)控技朮及應用專業(yè),當然這三年我所學的東西甚多.</p><

79、;p>　　這次呢,我做的是有關數(shù)控設備的維修,在平常的工作當中這是一門很重要的學問,我們常常碰到有關這方面的問題,一時還不好解決,通過這次總結我對數(shù)控技朮有了更深層的認識,許多這方面的問題基本可以解決它又增加了我的技能,當然我的工作能力又增加了幾分.</p><p>　　總的來說,我還是挺喜歡這次畢業(yè)設計論文的,它是我學生生涯的最后一次學習總結,它為我今后的工作生活奠定了堅實的基礎.</p>

80、<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。保簲?shù)控加工編程及操作/顧京主編：高等教育出版社2002</p><p>　　2：液壓與氣動技術/趙波 王宏元主編：機械工業(yè)出版社2005</p><p>　　3：現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)／王愛玲主編-北京：國防工業(yè)出版社2005 </p><p>　　4

81、：現(xiàn)代數(shù)控機床/王愛玲主編-北京：國防工業(yè)出版社2003 </p><p>　　5：機械設計／濮良貴－北京：高等教育出版社2001 </p><p>　　6：機械制造工藝學/王先逵主編-北京：機械工業(yè)出版社1995 </p><p>　　7: 機械系統(tǒng)設計／侯秀珍主編－哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社2000 </p><p>　　8：機械制造裝

82、備設計／馮辛安主編－北京：機械工業(yè)出版社1999</p><p>　　9：ＣＡＤ／ＣＡＭ技術／歐長勁主編－杭州：浙江科學技術出版社2003 </p><p>　　10：我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展措施／楊學桐主編－中國機械工程1999 </p><p>　　11：高速切削技術與數(shù)控機床發(fā)展趨勢／李立斌-2003 </p><p>　　12：網(wǎng)絡化

83、數(shù)控技術現(xiàn)狀和發(fā)展／林勝－航空制造技術2003 </p><p>　　13：數(shù)控原理與系統(tǒng)／嚴愛珍主編-北京：機械工業(yè)出版社1999 </p><p>　　14：計算機輔助設計與制造／姚英學主編-北京：高等教育出版社2002 </p><p>　　15：計算機輔助制造／王先逵主編－北京：清華大學出版社1999 </p><p>　　16：金屬